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JP2008303384A - 油類用添加剤およびこれを含有する潤滑油 - Google Patents

油類用添加剤およびこれを含有する潤滑油 Download PDF

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Abstract

【課題】潤滑油基油等の油類に耐摩耗特性または耐摩擦特性を付与できる油類用添加剤および潤滑油を提供する。
【解決手段】式(I)で表される化合物を含有する油類用添加剤を用いる。A、Bは単結合またはヒドロカルビレン等、X、Yは硫黄原子または単結合、W、Zは、水素原子、−NR等、W、Zは同時に水素原子ではない。R、Rは水素原子、ヒドロカルビル、ヒドロカルビルカルボニル等、n、mは0〜5の整数である。
[化1]
Figure 2008303384

【選択図】なし

Description

本発明は、潤滑油基油や燃料油などの油類に耐摩耗特性または耐摩擦特性を付与する油類用添加剤と、これを含有する潤滑油に関する。
近年、中国、インドおよび東南アジア諸国における産業の急成長や、自動車、電化製品の普及率の増大などにより、世界のエネルギー需要は飛躍的に増加している。これに伴い、世界的に環境への影響も懸念されはじめ、京都議定書に代表されるような排出ガスが原因となる地球温暖化や酸性雨、オゾン層の破壊といった環境問題の改善や、省エネルギー化についての様々な規制がなされている。
その一環として、潤滑油、特に自動車エンジン油にも省燃費性、ロングドレイン化などが強く要求され、同時に潤滑油中に含まれる金属分、リン分、硫黄分の上限濃度が設定された(非特許文献1および2参照)。よって、これらの成分、特に金属分やリン分を含有しない潤滑油が求められている。
潤滑油は、一般に潤滑油基油に添加剤が添加されたものである。潤滑油の省燃費性を向上させるには、低粘度で、かつ耐熱性に優れた潤滑油基油を選択することが有効であると言われ、このような素材としてはエステルなどの極性基油が知られている(特許文献1参照)。
また、潤滑油にはその他にも様々な特性が求められ、その中の1つに耐摩耗特性および耐摩擦特性がある。そこで、例えば特許文献2〜5に記載されているように、潤滑油基油に耐摩耗特性および耐摩擦特性を付与するための添加剤が検討されている。
特開2005−48192号公報 特公平6−4867号公報 特許第2563295号公報 特表平1−501319号公報 特開2004−262964号公報 「潤滑経済」、2005年、7月号、p7 「月刊トライボロジー」、2005年、12月号、p36
年々高まる自動車の環境性能を追及するためには、自動車の高出力化と小型化・軽量化を両立しなければならず、そこに使用される潤滑油の熱安定性はますます高いものが望まれるようになっている。特に自動車のトランスミッション油においては、厳しい熱や圧力の条件下でも、一定の摩擦係数を安定的に保持することで、運転者に不快なシャダーや振動を抑えることが要求される。
本発明の目的は、潤滑油基油などの油類に対して優れた耐摩耗特性または耐摩擦特性を付与できるエステルを含有する油類用添加剤と、この油類用添加剤を含有する潤滑油とを提供することにある。
本発明者らは鋭意検討した結果、窒素原子の導入されたエステルを油類用添加剤として使用することによって、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明は、以下の(1)〜(17)を提供する。
(1)式(I)
Figure 2008303384
[式(I)中、AおよびBは同一または異なって、単結合またはヒドロカルビレンを表し、nおよびmは同一または異なって、0〜5の整数を表し、XおよびYは同一または異なって、硫黄原子または単結合を表し、WおよびZは、同一または異なって、水素原子、式(II)
Figure 2008303384
{式(II)中、RおよびRは同一または異なって、水素原子、置換基を有していてもよいヒドロカルビル、置換基を有していてもよいヒドロカルビルカルボニル、置換基を有していてもよいヒドロカルビルオキシカルボニルを表すか、RおよびRが隣接する窒素原子と一緒になって置換基を有していてもよい含窒素複素環基を形成する}を表すか、または式(III)
Figure 2008303384
{式(III)中、RおよびRは同一または異なって、水素原子、置換基を有していてもよいヒドロカルビルを表すか、またはRおよびRが隣接する炭素原子と一緒になって置換基を有していてもよい環状のヒドロカルビリデンを形成する}を表す(ただし、WおよびZは、同時に水素原子を表すことはない)]で表されるエステルを含有する油類用添加剤。
(2)XおよびYのうち、少なくともいずれか一つが硫黄原子を表す(1)に記載の油類用添加剤。
(3)XおよびYが同一であり硫黄原子を表す、(1)に記載の油類用添加剤。
(4)XおよびYが単結合を表す、(1)に記載の油類用添加剤。
(5)nとmの和が2〜10の整数を表す(1)〜(4)のいずれかに記載の油類用添加剤。
(6)nとmの和が4〜8の整数を表す(1)〜(4)のいずれかに記載の油類用添加剤。
(7)AおよびBが同一または異なって単結合、アルキレン、アルケニレン、置換基を有していてもよいシクロアルキレン、または置換基を有していてもよいアリーレンを表す(1)〜(6)のいずれかに記載の油類用添加剤。
(8)AおよびBが同一であり、アルキレン、または置換基を有していてもよいアリーレンを表す(1)〜(6)のいずれかに記載の油類用添加剤。
(9)AおよびBが同一であり、炭素数1〜20のアルキレン、または置換基を有していてもよい炭素数6〜20のアリーレンを表す(1)〜(6)のいずれかに記載の油類用添加剤。
(10)Wおよび/またはZが式(II)を表し、RおよびRが同一または異なって、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルケニル、置換基を有していてもよい炭素数3〜20のシクロアルキル、置換基を有していてもよい炭素数4〜20のアリール、置換基を有していてもよい炭素数5〜20のアラルキル、置換基を有していてもよい炭素数2〜21のアルカノイル、置換基を有していてもよい炭素数3〜21のアルケノイル、置換基を有していてもよい炭素数2〜21のアルコキシカルボニル、または置換基を有していてもよい炭素数4〜21のシクロアルキルカルボニルを表す(1)〜(9)のいずれかに記載の油類用添加剤。
(11)Wおよび/またはZが式(II)を表し、RおよびRが同一または異なって、水素原子、炭素数1〜20のアルキル、または炭素数2〜21のアルカノイルを表す(1)〜(9)のいずれかに記載の油類用添加剤。
(12)Wおよび/またはZが式(II)を表し、式(II)が式(IV)
Figure 2008303384
{式(IV)中、RおよびRが同一または異なって、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルケニルを表すか、または、RおよびRがそれぞれ隣接する2つの炭素原子と一緒になって、炭素数1〜20のアルキル置換基を有していてもよいベンゼン環、または炭素数1〜20のアルキル置換基を有していてもよいナフタレン環を形成する}で表される基を表す請求項1〜9のいずれかに記載の油類用添加剤。
(13)式(IV)において、RおよびRのいずれかがオクタデシルまたはオクタデセニル基であり、他方が水素原子である、(12)に記載の油類用添加剤。
(14)式(I)においてmおよびnがともに2であり、AおよびBが同一でエチレンまたはヘキシレンである(13)に記載の油類用添加剤。
(15)式(I)においてmおよびnがともに2であり、AおよびBが同一でエチレンであり、WおよびZが式(II)を表し、式(II)が式(IV)を表す化合物において、RおよびRのいずれかがオクタデシルまたはオクタデセニル基であり、他方が水素原子であるエステル化合物。
(16)(1)〜(14)のいずれかに記載の油類用添加剤と、潤滑油基油とを含有する潤滑油。
(17)潤滑油基油が、鉱物油、ポリ−α−オレフィン、脂肪酸エステル、ポリアルキレングリコール、リン酸エステル、シリコーン、ケイ酸エステル、ポリフェニルエーテル、アルキルベンゼン、合成ナフテン、ガスツーリキッド(GTL)または植物油である(16)に記載の潤滑油。
本発明によれば、潤滑油基油などの油類に対して優れた耐摩耗特性または優れた耐摩擦特性を付与できるエステルを含有する油類用添加剤、および、この油類用添加剤を含有する潤滑油等を提供できる。
本発明における油類用添加剤は、例えば潤滑油基油、燃料油などの油類に添加され、それら油類に耐摩耗特性または耐摩擦特性を付与するものであって、式(I)で表されるエステルを含有する。以下、このエステルのことをエステル(I)という場合もある。
また、本明細書中において、ヒドロカルビレンとは、炭化水素から、同一または異なる炭素上の二個の水素原子を除去することにより生成する二価基であって、飽和でも不飽和でもよいし、直鎖状、分岐状、環状、環構造を有するもののいずれであってもよく、炭素数1〜30のものが好ましい。より好ましくは、炭素数1〜20のものが好ましい。また、それらを2つ以上組み合わせても良い。より具体的には、アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、シクロアルキレン、シクロアルケニレン、アリーレンなどが挙げられる。
ヒドロカルビレンの直鎖状のものとしては、炭素数1〜20のものが好ましい。好ましくは、例えば、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレン、ヘキシレン、ヘプチレン、ビニレン、プロペニレン、ブテニレン、ペンテニレン、ヘキセニレン、エチニレン、プロピニレン、ブチニレン、ペンチニレン、ヘキシニレンなどが挙げられる。ヒドロカルビレンの分岐状のものとしては、炭素数3〜20のものが好ましい。好ましくは、例えば、1,2−プロピレン、1,2−ブチレン、1,3−ブチレン、2,3−ブチレン、1,2−ペンチレン、1,3−ペンチレン、1,4−ペンチレン、2,3−ペンチレン、2,4−ペンチレン、1,2−ヘキシレン、1,3−ヘキシレン、1,4−ヘキシレン、1,5−ヘキシレン、2,3−ヘキシレン、2,4−ヘキシレン、2,5−ヘキシレン、3,4−ヘキシレンなどが挙げられる。
ヒドロカルビレンの環状のものとしては、炭素数3〜20のものが好ましい。好ましくは、例えば、シクロプロピレン、シクロブチレン、シクロペンチレン、シクロヘキシレン、シクロヘプチレン、シクロオクチレン、シクロドデシレン、シクロプロペニレン、シクロブテニレン、シクロペンテニレン、シクロヘキセニレン、フェニレン、ビフェニレン、トリフェニレン、ナフチレン、アントラセニレンなどが挙げられる。
ヒドロカルビレンの環構造を有するものとしては、ヒドロカルビレンの環状のもののどちらか片方、もしくは両方の結合とアルキレン、またはアルケニレンが結合した二価基が挙げられ、炭素数4〜20のものが好ましい。好ましくは、例えば、ベンジレン、キシリレンなどが挙げられる。
環状のヒドロカルビリデンとは、脂環式炭化水素の同一炭素から二個の水素原子を除去することにより生成する二価基である。環状のヒドロカルビリデンとしては、炭素数3〜20のものが好ましく、より具体的には、シクロペンチリデン、シクロヘキシリデン、シクロヘプチリデン、2−シクロペンテン−1−イリデン、2,4−シクロヘキサジエン−1−イリデン、1,2,3,4−テトラヒドロ−1−ナフチリデンなどが挙げられる。
アルキレンとは、アルカンから、同一または異なる炭素上の二個の水素原子を除去することにより生成する二価基であって、例えば、直鎖状または分岐状の炭素数1〜20のものが挙げられる。好ましくは、例えば、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン、ペンチレン、ヘキシレン、ヘプチレン、オクチレン、ノニレン、デシレン、ウンデシレン、ドデシレン、トリデシレン、ペンタデシレン、イコシレンなどが挙げられる。
アルケニレンとは、アルケンから、同一または異なる炭素上の二個の水素原子を除去することにより生成する二価基であって、例えば、直鎖状または分岐状の炭素数2〜20のものが挙げられる。好ましくは、例えば、ビニレン、プロペニレン、ブテニレン、ペンテニレン、ヘキセニレン、デセニレン、ウンデセレン、ペンタデセレン、イコセレンなどが挙げられる。
アルキニレンとは、アルキンから、同一または異なる炭素上の二個の水素原子を除去することにより生成する二価基であって、例えば、直鎖状または分岐状の炭素数2〜20のものが挙げられる。好ましくは、例えば、エチニレン、プロパルギレン(プロピニレン)、ブチニレン、ペンチニレン、ヘキシニレン、デシニレン、ペンタデシニレン、イコシニレンなどが挙げられる。
シクロアルキレンとは、シクロアルカンから、同一または異なる炭素上の二個の水素原子を除去することにより生成する二価基であって、炭素数3〜20のものが好ましい。好ましくは、例えば、シクロプロピレン、シクロブチレン、シクロペンチレン、シクロヘキシレン、シクロデシレン、シクロペンタデシレン、シクロイコシレンなどが挙げられる。
シクロアルケニレンとは、シクロアルケンから、同一または異なる炭素上の二個の水素原子を除去することにより生成する二価基であって、炭素数3〜20のものが好ましい。好ましくは、例えば、シクロプロペニレン、シクロブテニレン、シクロペンテニレン、シクロヘキセニレン、シクロデセニレン、シクロペンタデセニレン、シクロイコセレンなどが挙げられる。
アリーレンとは、芳香族炭化水素のそれぞれ異なる2つの炭素上から1個ずつ水素原子を除去することにより生成する二価基であって、炭素数6〜20のものが好ましい。さらに、好ましくは、例えば、フェニレン、トリレン、ナフチレン、ビフェニレン、アントラセニレン、ナフタセニレン、ピレニレンなどが挙げられる。
また本明細書中において、ヒドロカルビルとは、炭化水素から一個の水素原子を除去することにより生成する一価基であって、置換基を有していてもよいし、飽和でも不飽和でもよいし、直鎖状、分岐状、環状、環構造を有するもののいずれであってもよい。ヒドロカルビルの炭素数は1〜30のものが好ましく、炭素数1〜20のものがより好ましい。さらに好ましくは、例えば、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、アラルキル、アリールなどが挙げられる。
ヒドロカルビルの飽和のものとしては、例えば、アルキル、シクロアルキルなどが挙げられる。
ヒドロカルビルの不飽和のものとしては、例えば、アルケニル、アルキニル、アリール、シクロアルケニル、アラルキルなどが挙げられる。
ヒドロカルビルの直鎖状のものとしては、例えば、直鎖状のアルキル、直鎖状のアルケニル、直鎖状のアルキニルなどが挙げられ、炭素数1〜20のものがより好ましい。
ヒドロカルビルの分岐状のものとしては、例えば、分岐状のアルキル、分岐状のアルケニル、分岐状のアルキニルなどが挙げられる。
ヒドロカルビルの環状のものとしては、例えば、シクロアルキル、シクロアルケニル、アリールなどが挙げられる。
ヒドロカルビルの環構造を有するものとしては、アルキル、またはアルケニルの水素原子が、ヒドロカルビルの環状のもので置換されたものが挙げられ、炭素数4〜20のものが好ましい。その具体例としては、例えば、ベンジル、ビフェニルメチル、ナフチルメチル、2−フェニルビニル−1−イルなどが挙げられる。
ヒドロカルビルカルボニルのヒドロカルビル部分はヒドロカルビルと同義である。
ヒドロカルビルカルボニルとしては、炭素数2〜21のものが好ましく、例えば、アルカノイル、アルケノイル、シクロアルキルカルボニル、アロイルなどが挙げられる。
ヒドロカルビルオキシカルボニルのヒドロカルビル部分はヒドロカルビルと同義である。
ヒドロカルビルオキシカルボニルとしては、炭素数2〜21のものが好ましく、例えば、アルコキシカルボニル、シクロアルキルオキシカルボニル、アルケニルオキシカルボニル、アリールオキシカルボニル、アラルキルオキシカルボニルなどが挙げられる。
アルキルとしては、例えば、直鎖状または分岐状の炭素数1〜20のアルキルなどが挙げられる。直鎖状の炭素数1〜20のアルキルとして、より好ましくは、例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ヘキサデシル、オクタデシルなどが挙げられる。さらに好ましくは、ヘキシルなどが挙げられる。分岐状の炭素数3〜20のアルキルとして、より好ましくは、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、ネオペンチルなどが挙げられる。
アルケニルとしては、例えば、直鎖状または分岐状の炭素数2〜20のアルケニルなどが挙げられる。直鎖状の炭素数2〜20のアルケニルとして、より好ましくは、例えば、ビニル、アリル、3−ブテン−1−イル、2−ブテン−1−イル、1−ブテン−1−イル、4−ペンテン−1−イル、3−ペンテン−1−イル、2−ペンテン−1−イル、1−ペンテン−1−イル、オクタデセニル、オクタデカジエニルなどが挙げられる。さらに好ましくは、オクタデセニル、オレイルなどが挙げられ、特に好ましくはオレイルなどが挙げられる。分岐状の炭素数3〜20のアルケニルとして、より好ましくは、例えば、イソプロペニル、2−メチル−1−プロペン−1−イルなどが挙げられる。
アルキニルとしては、例えば、直鎖状または分岐状の炭素数2〜20のアルキニルが挙げられる。直鎖状の炭素数2〜20のアルキニルとして、より好ましくは、例えば、エチニル、プロパルギル(プロピニル)、ブチニル、ペンチニル、ヘキシニル、ヘプチニル、オクチニル、ノニル、デシニル、ウンデシニル、ドデシニル、トリデシニル、テトラデシニル、ヘキサデシニル、オクタデシニルなどが挙げられる。分岐状の炭素数4〜20のアルキニルとして、より好ましくは、例えば、3−メチル−1−ブチン−1−イルが挙げられる。
シクロアルカンとしては、炭素数3〜20のものが好ましく、その具体例としては、例えば、シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロノナン、シクロデカン、シクロペンタデカン、シクロイコサンなどが挙げられる。
シクロアルキルとしては、炭素数3〜20のものが好ましく、その具体例としては、例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、シクロデシル、シクロペンタデシル、シクロイコシルなどが挙げられる。
シクロアルケニルとしては、炭素数3〜20のものが好ましく、その具体例としては、例えば、シクロプロペニル、シクロブテニル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル、シクロへプチニル、シクロオクテニル、シクロノネニル、シクロデセニル、シクロペンタデセニル、シクロイコセニルなどが挙げられる。
アルカノイルのアルキル部分は前記アルキルと同義である。
アルカノイルとしては、炭素数2〜21のものが好ましく、例えば、アセチル、プロピオニル、ピバロイル、プロピオロイル、ブチロイル、ペンチロイル、ヘキシロイル、ヘプチロイル、オクチロイル、ノナノイル、デカノイル、ドデカノイル、トリデカノイル、テトラデカノイル、ヘキサデカノイル、オクタデカノイルなどが挙げられる。より好ましくは、アセチルなどが挙げられる。
アルケノイルのアルケニル部分は前記アルケニルと同義である。
アルケノイルとしては、炭素数3〜21のものが好ましく、例えば、アクリロイル、メタクリロイル、オクタデセノイル、オクタデカジエノイル、オレオイルなどが挙げられる。より好ましくは、オクタデセノイル、オレオイルなどが挙げられ、特に好ましくは、オレオイルなどが挙げられる。
アリールとしては、炭素数6〜20のものが好ましく、その具体例としては、例えば、フェニル、ビフェニル、トリフェニル、ナフチル、ピラニルなどが挙げられる。
アラルキルのアルキル部分は前記アルキルと同義であり、アリール部分は前記アリールと同義である。
アラルキルとしては、炭素数7〜20のものが好ましく、例えば、ベンジル、フェネチル、3−フェニルプロピル、ナフチルメチル、ビフェニルメチルなどが挙げられる。
アロイルのアリール部分は前記アリールと同義である。
アロイルとしては、炭素数7〜21のものが好ましく、例えば、ベンゾイル、ナフトイル、トルオイル、キシロイルなどが挙げられる。
シクロアルキルカルボニルのシクロアルキル部分は前記シクロアルキルと同義である。
シクロアルキルカルボニルとしては、炭素数4〜21のものが好ましく、例えば、シクロプロピルカルボニル、シクロブチルカルボニル、シクロペンチルカルボニル、シクロヘキシルカルボニルなどが挙げられる。
アルコキシカルボニルのアルキル部分は前記アルキルと同義である。
アルコキシカルボニルとしては、炭素数2〜21のものが好ましく、例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、プロピルオキシカルボニル、tert−ブトキシカルボニル(BOC)が挙げられる。
シクロアルキルオキシカルボニルのシクロアルキル部分は前記シクロアルキルと同義である。
シクロアルキルオキシカルボニルとしては、炭素数4〜21のものが好ましく、例えば、シクロプロピルオキシカルボニル、シクロペンチルオキシカルボニル、シクロヘキシルオキシカルボニルなどが挙げられる。
アルケニルオキシカルボニルのアルケニル部分は前記アルケニルと同義である。
アルケニルオキシカルボニルとしては、炭素数3〜21のものが好ましく、例えば、アリルオキシカルボニルなどが挙げられる。
アリールオキシカルボニルのアリール部分は、前記アリールと同義である。
アリールオキシカルボニルとしては、炭素数7〜21のものが挙げられ、より好ましくは、フェニルオキシカルボニル、ナフチルオキシカルボニル、ビフェニルオキシカルボニルなどが挙げられる。
アラルキルオキシカルボニルのアラルキル部分は前記アラルキルと同義である。
アラルキルオキシカルボニルとしては、炭素数8〜21のものが好ましく、例えば、ベンジルオキシカルボニル、ナフチルメチルオキシカルボニルなどが挙げられる。
芳香族炭化水素としては、例えば、炭素数6〜20のものが挙げられ、より好ましくは、ベンゼン、トルエン、ナフタレン、ビフェニル、アントラセン、ナフタセン、ピレンなどが挙げられる。
含窒素複素環基としては、窒素原子1個の他に、例えば窒素原子、酸素原子および硫黄原子から選ばれる原子を含みうる5員または6員の単環性複素環基、3〜8員の環が縮合した二環または三環性で窒素原子1個の他に窒素原子、酸素原子および硫黄原子から選ばれる原子を含みうる縮環性複素環基などがあげられ、より具体的にはアジリジニル、アゼチジニル、ピロリジニル、ピペリジノ、ピペリジニル、アゼパニル、1,2,5,6−テトラヒドロピリジル、イミダゾリジニル、ピラゾリジニル、ピペラジニル、ホモピペラジニル、ピラゾリニル、オキサゾリジニル、モルホリノ、チアゾリジニル、チオモルホリノ、2H−オキサゾリル、2H−チアゾリル、ジヒドロインドリル、ジヒドロイソインドリル、ジヒドロベンズイソインドリル、ベンズイミダゾリジニル、ジヒドロベンズオキサゾリル、ジヒドロベンゾチアゾリル、テトラヒドロキノリル、テトラヒドロイソキノリル、テトラヒドロキノキサリニル、テトラヒドロキナゾリニル、2−ピロリジノン−1−イル、2−ピペリジノン−1−イルなどが挙げられる。
置換基を有していてもよいアルカノイルの置換基、
置換基を有していてもよいアルケノイルの置換基、
置換基を有していてもよいヒドロカルビルの置換基、
置換基を有していてもよいヒドロカルビルカルボニルの置換基、
置換基を有していてもよいヒドロカルビルオキシカルボニルの置換基、
置換基を有していてもよいアルキルの置換基、
置換基を有していてもよいアルケニルの置換基、
置換基を有していてもよいアラルキルの置換基、
置換基を有していてもよいアルコキシカルボニルの置換基、
置換基を有していてもよいシクロアルキルカルボニルの置換基、
における置換基としては、例えば、
それぞれ、同一または異なって、置換数1〜5のヒドロキシル、ホルミル、エポキシ、カルボキシル、メルカプト、アミノ、ヒドラジノ、イミノ、アゾ、ニトロ、シアノ、オキシム、アルコキシ、アルキルチオ、アルキルジチオなどが挙げられる。
ここで示された、アルコキシ、アルキルチオ、アルキルジチオのアルキル部分は、前記アルキルと同義である。
置換基を有していてもよいアリールの置換基、
置換基を有していてもよいシクロアルキルの置換基、
置換基を有していてもよいベンゼン環の置換基、
置換基を有していてもよいナフタレン環の置換基、
置換基を有していてもよいシクロカルビリデンの置換基、
における置換基としては、例えば、
それぞれ、同一または異なって、置換数1〜5のアルキル、アルコキシ、アルキルチオ、アルキルジチオ、アルケニル、アルキニル、ヒドロキシル、ホルミル、エポキシ、カルボキシル、メルカプト、アミノ、ヒドラジノ、イミノ、アゾ、ニトロ、シアノ、オキシムなどが挙げられる。
ここで示した、アルキル、アルケニル、アルキニルはそれぞれ、前記と同義である。
アルコキシ、およびアルキルチオ、アルキルジチオのアルキル部分は、前記アルキルと同義である。
置換基を有していてもよい含窒素複素環基における置換基としては、例えば、それぞれ、同一または異なって、置換数1〜5のアルキル、アルケニル、アルキニル、オキソ、ヒドロキシル、ホルミル、エポキシ、カルボキシル、メルカプト、アミノ、ヒドラジノ、イミノ、アゾ、ニトロ、シアノ、オキシムなどが挙げられる。
ここで示した、アルキル、アルケニル、アルキニルはそれぞれ、前記と同義である。
炭素数1〜20のアルキル置換基を有していてもよいベンゼン環の置換基の数は、好ましくは0〜2である。
炭素数1〜20のアルキル置換基を有していてもよいナフタレン環の置換基の数は、好ましくは0〜5である。
置換基を有していてもよいアリーレンの置換基
置換基を有していてもよいシクロアルキレンの置換基、
における置換基としては、例えば、
それぞれ、同一または異なって、置換数1〜4のアルキル、アルケニル、アルキニルなどが挙げられる。
ここで示した、アルキル、アルケニル、アルキニルはそれぞれ、前記と同義である。
本発明に使用されるエステルとして、エステル(I−1)〜エステル(I−12)などが挙げられる。
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以上説明したエステル(I)は、そのままでも油類用添加剤などとして使用できるが、例えば、塩などに変性して使用することも可能である。
塩としては、酸付加塩やアミノ酸付加塩などが挙げられる。
酸付加塩としては、例えば、有機酸塩もしくは無機酸塩などが挙げられる。有機酸塩としては、例えば、カルボン酸塩、スルホン酸塩などが挙げられ、より好ましくは、ギ酸塩、酢酸塩、トリフルオロ酢酸塩、プロピオン酸塩、メタンスルホン酸塩、p−トルエンスルホン酸塩、トリフルオロメタンスルホン酸塩などが挙げられ、さらに好ましくは、メタンスルホン酸塩などが挙げられる。無機酸塩としては、例えば、塩酸塩、臭化水素酸塩、ヨウ化水素酸塩、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、ホウ酸塩などが挙げられ(ただし、リン酸塩は含まない)、より好ましくは、ホウ酸塩などが挙げられる。
アミノ酸付加塩としては、例えばリジン、グリシン、フェニルアラニン、アスパラギン酸、グルタミン酸などの付加塩が挙げられる。
エステル(I)の塩を取得したいとき、エステル(I)が塩の形で得られるときはそのまま精製すればよく、また、遊離の形で得られるときは、エステル(I)を適当な溶媒に溶解または懸濁し、酸または塩基を加えて単離、精製すればよい。
また、エステル(I)およびその塩は、水または各種溶媒との付加物の形で存在することもあるが、これらの付加物も本発明の油類用添加剤として使用できる。
エステル(I)の中には、幾何異性体、光学異性体、互変異性体等の立体異性体が存在し得るものもあるが、本発明では、これらを含め、全ての可能な異性体およびそれらの混合物も油類用添加剤として使用できる。
エステル(I)の製造方法としては、例えば、このエステルに対応する二塩基酸とアルコールまたはアミノアルコール類などとをメタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸などの酸触媒の存在下、100〜150℃で反応させる方法が挙げられる。その他には、触媒として、塩化水素、塩化チオニルなどを用いる方法も挙げられる。上記の場合、二塩基酸に対して、アルコールまたはアミノアルコール類を2〜10当量使用することが好ましく、より好ましくは2〜5当量使用する。
エステル(I)を製造する反応の際に、溶媒を使用してもよく、使用できる溶媒としては、デカン、テトラデカン、トルエン、キシレンなどの炭化水素系溶媒、メトキシベンゼン、ジフェニルエーテルなどのエーテル系溶媒、クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなどのハロゲン系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド、N−N−ジメチルアセトアミドなどのアミド系溶媒、ジメチルスルフォキシドなどの含硫黄系溶媒などを使用することができる。
式(I)に対応する二塩基酸の具体例としては、シュウ酸、マロン酸、メチルマロン酸、エチルマロン酸、ブチルマロン酸、ジメチルマロン酸、ジエチルマロン酸、コハク酸、メチルコハク酸、2,2−ジメチルコハク酸、2−エチル−2−メチルコハク酸、2,3−ジメチルコハク酸、グルタル酸、2−メチルグルタル酸、3−メチルグルタル酸、2,2−ジメチルグルタル酸、3,3−ジメチルグルタル酸、2,4−ジエチルグルタル酸、アジピン酸、3−メチルアジピン酸、3−ブチルアジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸(デカン二酸)、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、ヘキサデカン二酸、ドコサン二酸、2,2’−チオジグリコール酸、2,2’−ジチオジグリコール酸、3,3’−チオジプロピオン酸、3,3’−ジチオジプロピオン酸、4,4’−チオジ酪酸、4,4’−ジチオジ酪酸などが挙げられる。
前記の二塩基酸の多くは、市販品として入手可能であるが、例えば、米国特許第3,231,608号や特開平11−116550号公報などに記載の方法に準じて製造することができる。
エステル(I)の原料となるアルコールとしては、すでに詳述したヒドロカルビル基に水酸基を付与させた化合物などを用いることができる。具体的にはメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコ、ドデカノール、オクタデシルアルコール、イソオクタデシルアルコールなどの直鎖、または分岐のアルキルアルコール類、ビニルアルコール、クロチルアルコール、ドデセニルアルコール、オクタデセニルアルコール、イソオクタデセニルアルコールなどのアルケニルアルコール(二重結合の位置、幾何異性は限らない)、シクロプロパノール、シクロブタノール、シクロヘキサノールなどのシクロアルキルアルコール類、フェノール、ナフタレンアルコールなどの芳香族アルコール類などが挙げられる。これらアルキルアルコール類やアルケニルアルコール類はその構造のいずれかの炭素上に芳香族置換基を持っていてもよい。また、シクロアルキルアルコール類、芳香族アルコール類はその構造のいずれかの炭素上にヒドロカルビル基を持っていてもよい。
エステル(I)の原料となるアミノアルコール類としては一級アミノアルコール類、モノまたはジ−N−ヒドロカルビル置換アミノアルコール類、モノまたはジ−N−ヒドロカルビルカルボニル置換アミノアルコール類、ヒドロカルビルアルデヒドイミノアルコール類、イミド−N−ヒドロカルビルアルコール類などが挙げられる。
一級アミノアルコール類としては、すでに詳述したヒドロカルビレン基に水酸基とアミノ基を付与した化合物を用いることができる。具体的にはエタノールアミン、2−アミノ−1−プロパノール、1−アミノ−2−プロパノール、3−アミノ−1−プロパノール、1−アミノ−2−ブタノール、2−アミノ−1−ブタノール、4−アミノ−1−ブタノール、2−アミノ−2−メチルプロパノール、3−アミノ−2,2−ジメチル−1−プロパノール、4−アミノ−2−メチル−1−ブタノール、5−アミノペンタノール、2−アミノ−3−メチル−1−ブタノール、2−アミノ−1−ペンタノール、6−アミノ−1−ヘキサノール、2−アミノ−4−メチル−1−ペンタノール、2−アミノ−3,3−ジメチル−1−ブタノール、2−アミノ−1−ヘキサノール、5−アミノ−2,2−ジメチルペンタノール、6−アミノ−2−メチル−2−ヘプタノール、8−アミノ−1−オクタノール、10−アミノ−1−デカノール、12−アミノ−1−ドデカノール、1−アミノ−1−シクロペンタンメタノール、2−アミノ−2−シクロヘキシル−1−プロパノール、アミノシクロヘキサノール、1−アミノメチル−1−シクロヘキサノール、3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサノール、アミノフェノール、アミノベンジルアルコール、アミノフェネチルアルコール、2−アニリノエタノール、3−(1−ヒドロキシエチル)アニリン、アミノメチルベンジルアルコール、アミノクレゾール、2−アミノ−4−tert−ブチルフェノール、4−アミノ−2,6−ジフェニルフェノール、N−(4−ヒドロキシフェニル)−2−ナフチルアミン、アミノナフトール、アミノヒドロキシフルオレン、2−アミノ−1,2−ジフェニルエタノール、アミノフェニルエタノール、フェニルグリシノール、アミノフェニルプロパノール、2−アミノ−1,1−ジフェニル−1−プロパノールなどが挙げられる。これらアミノ基を含有したアルコールの多くは、市販品として入手可能であるが、例えば、特開昭61−43146号公報やポリッシュ・ジャーナル・オブ・ケミストリー(Pol.J.Chem.)521283(1978)などに記載の方法に準じて製造することができる。
モノまたはジ−N−ヒドロカルビル置換アミノアルコール類は、上述の一級アミノアルコール類の窒素原子上に、ヒドロカルビル置換基を1つないし2つ導入するか、モノまたはジ−N−ヒドロカルビル置換アミンに対しヒドロカルビルアルコール基を導入することにより得ることができる。導入の方法としては、Org. Synth.,I,102(1941)などに記載の方法が利用できる。具体的な化合物としては、N−メチルヒドロキシアミン、N,N−ジメチルヒドロキシアミン、N−イソプロピルヒドロキシアミン、2−(メチルアミノ)エタノール、N−tert−ブチルヒドロキシアミン、3−(メチルアミノ)−1−プロパノール、2−ジメチルアミノエタノール、2−(エチルアミノ)エタノール、N,N−ジエチルヒドロキシアミン、3−ジメチルアミノ−1−プロパノール、1−ジメチルアミノ−2−プロパノール、2−(プロピルアミノ)エタノール、2−(tert−ブチルアミノ)エタノール、N−n−ブチルエタノールアミン、2−ジメチルアミノ−2−メチルプロパノール、2−(ジエチルアミノ)エタノール、2−(ブチルアミノ)エタノール、4−ジメチルアミノ−1−ブタノール、4−エチルアミノ−1−ブタノール、3−ジエチルアミノ−1−プロパノール、1−ジエチルアミノ−2−プロパノール、3−ジメチルアミノ−2,2−ジメチル−1−プロパノール、4−(n−ブチルアミノ)−1−ブタノール、2−(ジイソプロピルアミノ)エタノール、6−ジメチルアミノ−1−ヘキサノール、2−イソプロピルアミノ−3−メチル−1−ブタノール、2−(ジブチルアミノ)エタノール、2−ジ(n−ブチルアミノ)エタノール、8−ジメチルアミノ−1−オクタノール、N−シクロヘキシルヒドロキシアミン、1−アジリジンエタノール、1−(2−ヒドロキシエチル)ピロリジン、1−ピペリジンエタノール、2−(N−エチルアニリノ)エタノール、ジメチルアミノフェノール、ジエチルアミノフェノール、ジエチルトルイジノエタノール、ジメチルアミノフェネチルアルコール、N−ベンジルヒドロキシアミン、ノルエフェドリン、2−(ジブチルアミノ)−1−フェニル−1−プロパノール、N−メチルエフェドリン、プソイドエフェドリン、メチルプソイドエフェドリン、N−ベンジルエタノールアミン、2−(ベンジルアミノ)シクロヘキサンメタノール、(メチルアミノメチル)ベンジルアルコール、エフェドリン、3−(ジベンジルアミノ)−1−プロパノール、N,N−ジベンジルヒドロキシアミン、N−ベンジル−N−メチルエタノールアミン、2−(ジベンジルアミノ)−3−フェニル−1−プロパノール、エチルアミノクレゾールなどが挙げられる。
モノまたはジ−N−ヒドロカルビルカルボニル置換アミノアルコール類としては、上述の一級アミノアルコール類の窒素原子上に、ヒドロカルビルカルボニル置換基を1つないし2つ導入することにより得ることができる。導入の方法としては、Angew. Chem.,74,407(1962)などに記載の方法が利用できる。具体的なヒドロカルビルカルボニル置換基としては、アセチル、エチルカルボニル、プロピルカルボニル、イソプロピルカルボニル、ドデシルカルボニル、ヘプタデシルカルボニル、イソヘプタデシルカルボニルなどの直鎖、または分岐のアルキルカルボニル基、ビニルカルボニル、プロペニルカルボニル、ブテニルカルボニル、ドデセニルカルボニル、ヘプタデセニルカルボニル、イソヘプタデセニルカルボニルなどのアルケニルカルボニル基(二重結合の位置、幾何異性は限らない)、シクロプロピルカルボニル、シクロブチルカルボニル、シクロヘキシルカルボニルなどのシクロアルキルカルボニル基、ベンゼンカルボニル、ナフタレンカルボニルなどの芳香族カルボニル基が挙げられる。これらアルキルカルボニル基やアルケニルカルボニル基はその構造のいずれかの炭素上に芳香族置換基を持っていてもよい。また、シクロアルキルカルボニル基、芳香族カルボニル基はその構造のいずれかの炭素上にヒドロカルビル基を持っていてもよい。
モノまたはジ−N−ヒドロカルビルオキシカルボニルアミノアルコール類は、上述の一級アミノアルコール類の窒素原子上に、ヒドロカルビルオキシカルボニル置換基を1つないし2つ導入することにより得ることができる。導入の方法としては、上述のヒドロカルビルカルボニル置換基の導入と同様の方法か、公知の方法、例えば、Protective Groups in Organic Synthesis,third edition、T.W.Greene著、John Wiley&Sons Inc.(1999年)などに記載の方法などにより行なうことができる。
ヒドロカルビルオキシカルボニル置換基としては、例えば、ベンジルオキシカルボニル、p−メトキシベンジルオキシカルボニル、tert−ブトキシカルボニル、9−フロオレニルメトキシカルボニルなどが挙げられる。
ヒドロカルビルアルデヒドイミノアルコール類は、上述の一級アミノアルコール類とヒドロカルビルアルデヒド類を脱水縮合させることにより得ることができる。縮合法としては、J. Org. Chem.,33,3501(1968)などに記載の方法が利用できる。用いることが好適なヒドロカルビルアルデヒド類としては、アセトアルデヒド、プロパナール、ブタナール、イソブタナール、トリデカナール、オクタデカナール、イソオクタデカナールなどの直鎖、または分岐のアルキルアルデヒド、アクロレイン、クロトンアルデヒド、ブテナール、ドデセナール、ヘプタデセナール、イソヘプタデセナールなどのアルケニルアルデヒド(二重結合の位置、幾何異性は限らない)、シクロプロパナール、シクロブタナール、シクロヘキサナールなどのシクロアルキルアルデヒド、ベンズアルデヒド、ナフタレンアルデヒドなどの芳香族アルデヒド類が挙げられる。これらアルキルアルデヒドやアルケニルアルデヒドはその構造のいずれかの炭素上に芳香族置換基を持っていてもよい。また、シクロアルキルアルデヒド、芳香族アルデヒドはその構造のいずれかの炭素上にヒドロカルビル基を持っていてもよい。
イミド−N−ヒドロカルビルアルコール類としては、上述の一級アミノアルコール類と分子内酸無水物を脱水縮合させることにより得ることができる。縮合法としては、Org. Synth.,IV,106(1963)などに記載の方法が利用できる。用いることが好適な分子内酸無水物としては無水ブタン二酸、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水ヘキサン二酸、無水フタル酸などが挙げられる。これら分子内酸無水物は、ヒドロカルビル基で置換されていてもよい。ここでヒドロカルビル基は、前記と同義である。 以上説明したエステル(I)は、二塩基酸と一級アミノアルカノールを反応させた後においても、適宜、上述の窒素置換方法により窒素上に各種の置換基を導入することもできる。
エステル(I)のその他の製造方法としては、例えば、このエステルに対応する二塩基酸とアルコールまたはアミノアルコール類とを塩基性化合物存在下、縮合剤を用い0〜100℃で反応させることにより、製造することができる。この際、対応する二塩基酸に対して、アルコールまたはアミノアルコール類を2〜10当量使用することが好ましく、より好ましくは2〜5当量使用する。また、塩基性化合物を0.1〜20当量、好ましくは0.5〜5当量使用し、縮合剤を0.1〜20当量、好ましくは0.5〜5当量使用することが好ましい。
塩基性化合物としては、ピリジンやルチジン、4−ジメチルアミノピリジン、トリエチルアミンなどのアミン系化合物などが挙げられる。
縮合剤としては、例えば、1−エチル−3−N,N’−ジメチルアミノプロピルカルボジイミドやN,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミドなどのカルボジイミド系化合物などが挙げられる。
これら各製造方法において、対応する二塩基酸とアルコールとの反応の際には、必要に応じて、該アルコールの有するアミノ基に保護基を導入し、反応後に適宜、保護記を脱離させてもよい。
活性基への保護基の導入および脱離は、公知の方法[例えば、プロテクティブ・グループス・イン・オーガニック・シンセシス第3版(Protective Groups in Organic Synthesis,third edition)、グリーン(T.W.Greene)著、John Wiley&Sons Inc.(1999年)などに記載の方法など]により行なうことができる。
以上説明したエステル(I)は、油類用添加剤として使用すると、潤滑油基油、燃料油などの油類に対して、耐摩耗特性または耐摩擦特性を付与できるため、従来使用されている後述の摩擦調整剤(摩擦低減剤、油性剤)、摩耗低減剤(極圧剤など)などの代わりに使用できる。また、エステル(I)の使用のみで耐摩耗特性または耐摩擦特性を付与できるが、場合によっては、これら従来の摩擦調整剤、摩耗低減剤などとエステル(I)とを併用してもよい。
さらに、本発明中の2つもしくはそれ以上の、それぞれ構造が異なるエステル(I)同士を混合して用いてもよい。
また、本発明のエステル(I)は、耐摩耗特性または耐摩擦特性のみでなく、潤滑油基油、燃料油などの油類に対する溶解性に優れ、これら油類に添加することで酸化安定性、防食性、防錆性、消泡性などを付与することができる。
本発明の潤滑油は、潤滑油基油と、上述したエステル(I)を含有する油類用添加剤とを含有するものである。潤滑油中におけるこのエステル(I)の含有量は、潤滑油1kg中0.001〜300ミリモルが好ましく、さらには0.01〜200ミリモルが好ましく、さらには0.1〜100ミリモルが好ましい。この範囲内であると、十分な耐摩耗特性または耐摩擦特性を付与することができる。
潤滑油基油としては、例えば、天然基油や合成基油に代表される種々の潤滑油基油を使用できる。またこれらは、極性基油、無極性基油のいずれであってもよい。
天然基油としては、鉱物油、植物油、獣油などが挙げられ、例えば、パラフィン基系原油、中間基系原油、ナフテン基系原油などが挙げられるが特に限定されるものではない。
また、これらを常圧または減圧蒸留することにより誘導される潤滑油原料をフェノール、フルフラールなどの芳香族抽出剤で処理して得られる溶剤精製油、水素化分解触媒の存在下において過酷な分解反応条件下で水素と接触させて得られる水素化分解油、潤滑油原料をシリカ−アルミナ担体とするコバルト、モリブデンなどの水素化処理用触媒の存在下において水素化処理条件下で水素と接触させて得られる水素化処理油および複数段の水素化処理、水素化処理または溶剤精製処理後にアルカリ蒸留もしくは硫酸洗浄処理、触媒脱蝋後に水素化処理などの方法で処理することにより得られる高度精製油なども好ましく使用できる。
植物油としては、例えば、菜種油、ひまわり油、大豆油、オリーブ油、パーム油、トウモロコシ油などが挙げられるが特に限定されるものではない。
合成基油としては、ポリブテン、ポリプロピレン、炭素数8〜14のα−オレフィンオリゴマーなどのポリ−α−オレフィン;脂肪酸モノエステル、芳香族モノエステル、脂肪酸ジエステル、芳香族ジエステル、脂肪族多塩基酸エステル、芳香族多塩基酸エステル、ポリオールポリエステルなどのエステル;ポリアルキレングリコール、リン酸エステル、シリコーン、ケイ酸エステル、ポリフェニルエーテル、アルキルベンゼン、合成ナフテン、ガスツーリキッド(GTL)、フルオロカーボン、イオン液体などが挙げられるが特に限定されるものではない。
これらの中で好ましい潤滑油基油としては、溶剤精製油、水素化分解油、高度精製油、植物油、ポリ−α−オレフィン、脂肪族エステル(脂肪酸モノエステル、脂肪酸ジエステル、脂肪族多塩基酸エステル、ポリオールポリエステル)、ポリアルキレングリコール、リン酸エステル、シリコーン、ケイ酸エステル、ポリフェニルエーテル、アルキルベンゼン、合成ナフテン、ガスツーリキッド(GTL)が挙げられ、これらのうち1種以上を使用することが好ましい。
本発明の潤滑油は、前記潤滑油基油とエステル(I)を含有する油類用添加剤の他に、任意成分として、清浄分散剤、酸化防止剤、摩耗低減剤(耐摩耗剤、焼付き防止剤、極圧剤等)、摩擦調整剤、油性剤、防錆剤、気相防錆剤、流動点降下剤、粘度指数向上剤、増粘剤、防腐剤、消泡剤、抗乳化剤、染料、香料等の添加剤を含んでいてもよい。これらの添加剤の添加量としては、特には限定されないが、潤滑油中、それぞれ、0.001〜5質量%であるのが好ましい。
清浄分散剤とは、経時で生成する油中のスラッジを安定的に分散させ、これらの凝集堆積を抑制する分散作用、ならびに水、有機酸、スラッジプレカーサーなどの不安定な中間体を可溶化することでワニスやスラッジへの成長を抑制する可溶化作用;潤滑油基油、添加剤の劣化により生成する有機酸、硫酸を中和することで基材の腐食さらには腐食が原因となる摩耗を抑制する酸中和作用を主目的とする添加剤である。清浄分散剤には大きく分けて、金属を含有する金属系清浄剤と、金属を含有しない無灰型分散剤とがあり、前者の代表的なものは、中性・塩基性スルホネート、過塩基性スルホネート、過塩基性フェネート、過塩基性サリシレート、ホスフォネート、過塩基性カルボキシレートなどに金属の水酸化物、炭酸化物をコロイド状に分散したものである。金属としてはカルシウム、マグネシウム、バリウムなどが挙げられる。無灰型分散剤としてはモノコハク酸イミドやビスコハク酸イミドなどが挙げられる。清浄分散剤としては、これらのうち1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
酸化防止剤とは、潤滑油基油または添加剤が空気中の酸素と反応することによる、劣化・分解の抑制を主目的とする添加剤である。これらは連鎖移動反応の停止剤、過酸化物の分解剤、酸化触媒となりうる金属化合物の不活性化剤として作用する。連鎖停止剤として作用するものには、フェノール系、芳香族アミン系化合物などが挙げられる。過酸化物分解剤として作用するものには、硫黄系、硫黄・リン系化合物などが挙げられる。
金属不活性化剤としてはベンゾトリアゾールなどの金属との錯形成能力を有する化合物が挙げられる。酸化防止剤としては、これらのうち1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
摩耗低減剤とは、相対運動により発生する摩擦の摩擦表面において、摩擦表面を形成する金属または金属酸化物と化学反応し無機化合物の膜を形成することで摩耗の低減、焼付きの防止を主目的とする添加剤である。摩耗の抑制を主目的とするものを耐摩耗剤、焼付きの防止を主目的とするものを焼付き防止剤、焼付きを生じるような過酷な条件下で、焼付きの防止および摩耗の抑制を主目的とするものを極圧剤とそれぞれ呼称することもある。摩耗低減剤は硫黄系、リン系、塩素系、有機金属系に大別され、硫黄系化合物には硫化オレフィン、スルフィドなどがあり、代表的なものにはジベンジルジスルフィド(DBDS)が挙げられる。リン系化合物にはホスファイト、ホスフェート、アミンホスフェートなどがあり、代表的なものにはトリクレジルホスフェート(TCP)が挙げられる。塩素系化合物には塩化パラフィンなどが挙げられる。有機金属系の代表的なものには亜鉛−ジアルキルジチオホスフェート(ZnDTP)や亜鉛−ジアルキルジチオカルバメート(ZnDTC)、モリブデン−ジアルキルジチオカルバメート(MoDTC)、モリブデン−ジアルキルジチオホスフェート(MoDTP)などが挙げられる。摩耗低減剤としては、これらのうち1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
エステル(I)を含有する本発明の油類用添加剤を使用する際には、これら硫黄系、リン系、塩素系、有機金属系の摩耗低減剤を併用してもよいが、本発明の油類用添加剤を使用すれば、これら公知の摩耗低減剤を使用しなくても、潤滑油基油などの油類に対して優れた耐摩耗特性または優れた耐摩擦特性を付与することができる。よって、例えば、リン系、有機金属系の摩耗低減剤を併用することによる油類中の金属分やリン分の濃度増加を防ぐことができる。
摩擦調整剤とは、相対運動により発生する摩擦の摩擦表面において、摩擦表面を形成する金属または金属酸化物上に物理吸着または化学吸着し、摩擦を低減もしくは増加させることを主目的とする添加剤である。摩擦の低減を主目的とするものを油性剤または摩擦低減剤と呼称することもある。摩擦調整剤には大別すると金属を含有しない無灰型摩擦調整剤と金属を含有する金属系摩擦調整剤、さらには固体潤滑剤とがある。無灰型摩擦調整剤は分子内に金属表面と強く結合する極性基と長鎖長の炭素鎖を併せ持つ構造であり、代表的なものにはステアリン酸、オレイン酸、ステアリルアミン、オレイルアルコール、オレイルアミン、オレイルアミド、グリセリンモノオレート(GMO)などが挙げられる。金属系摩擦調整剤にはMoDTC、MoDTPなどが挙げられる。固体潤滑剤にはグラファイト、二硫化モリブデンなどが挙げられる。摩擦調整剤としては、これらのうち1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
エステル(I)を含有する本発明の油類用添加剤を使用する際には、無灰型摩擦調整剤、金属系摩擦調整剤、固形潤滑剤などの摩擦調整剤を併用してもよいが、本発明の油類用添加剤を使用すれば、これら公知の摩擦調整剤を併用しなくても、潤滑油基油などの油類に対して優れた耐摩耗特性または優れた耐摩擦特性を付与することができる。よって、例えば、金属系摩擦調整剤を併用することによる油類中の金属分の濃度増加を防ぐことができる。
防錆剤とは、空気中に存在する酸素および水分が主原因となる基材の錆びを防止することを主目的とする添加剤である。防錆剤にはアルキルコハク酸誘導体、金属石けん、エステル、スルホネート、ホスファイト、アミン類などが挙げられる。
流動点硬化剤とは、潤滑油基油のワックス流動点をさらに降下させることで低温流動性を改善し、潤滑油基油の可使用下限温度をさらに下げることを主目的とする添加剤である。代表的なものには、ポリアルキルメタクリレート、ポリアルキルアクリレート、ポリビニルアセテート、ポリアルキルスチレン、ポリブテン、塩素化パラフィンとナフタレンの縮合物、塩素化パラフィンとフェノールの縮合物などが挙げられる。
粘度指数向上剤とは、粘度指数を向上させることで潤滑油基油の温度による粘度変化を小さくし、潤滑油基油の可使用温度範囲をさらに広げることを主目的とする添加剤である。代表的なものには、ポリアルキルメタクリレート、ポリイソブチレン、ポリアルキルスチレン、エチレン−プロピレン共重合物、スチレン−ジエン水素化共重合体、スチレン−無水マレイン酸エステル共重合体などが挙げられる。
消泡剤とは、潤滑油基油の泡立ちが主原因となる油切れや圧縮性増大にともなう摩耗、焼付き等による機械の作動不良、潤滑油基油のオーバーフロー、酸化・劣化促進の防止を主目的とする添加剤である。代表的なものには、ジメチルシロキサン、フルオロシリコーン、ポリアクリレート、パーフルオロアルキルエーテルなどが挙げられる。
防錆剤、流動点降下剤、粘度指数向上剤、消泡剤は、いずれも例示したもののうち1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
本発明の潤滑油は、例えば、エンジン油、自動変速機油、無段変速機油、ギヤ油、パワーステアリング油、ショックアブソーバ油、タービン油、作動油、冷凍機油、圧延油、軸受油、金属加工用潤滑油、摺動面油、グリース、生体潤滑剤などの各用途に使用することができる。
以上説明したように、エステル(I)を含有する油類用添加剤は、金属分およびリン分を含有しなくても、潤滑油基油に対して耐摩耗特性または耐摩擦特性を付与する。よって、環境面などで非常に好ましい上、従来の亜鉛やモリブデンといった重金属分やリン分を含有する添加剤では、人体への影響や潤滑油の混入が懸念されるために使用が制限されていた用途(食品加工や医薬製造時に使用するベルトコンベアなどの作業機械、医療機器など)に対しても非常に有用である。
また、エステル(I)を含有する油類用添加剤は、潤滑油基油が極性基油、無極性基油のいずれの場合であっても、これらへの添加により、耐摩耗特性または耐摩擦特性を付与することができる。
なお、本発明の油類用添加剤は、潤滑油基油だけでなく、燃料油などの他の油類にも添加できる。
燃料油としては、高度に水素化精製された例えば高性能タービン燃料油や植物油、獣脂、廃食用油を処理、精製したバイオディーゼル燃料などが挙げられる。しかし、このように高度に水素化精製された燃料油は、その潤滑性能が特に不足する傾向があり、このような燃料油を使用した燃料ポンプは摩耗しやすい。また、バイオディーゼル燃料油は極性が高く、このような燃料油中では従来の油類用添加剤では十分に性能を発揮することができない。よって、本発明の油類用添加剤の添加が非常に有効となる。エステル(I)の含有量は、燃料油100質量%中、0.00001〜10質量%、さらには0.00001〜5質量%、さらには0.00001〜1質量%が好ましい。この範囲内であると、より効果的な耐摩耗特性またはより効果的な耐摩擦特性を付与することができる。このとき、燃料油は、本発明の油類用添加剤の他、各種の添加剤を含有してもよい。
また、本発明の油類用添加剤は本発明中に掲げる特性以外にも、基油に対する溶解性や耐熱安定性に優れ、潤滑油添加剤として極圧剤、腐食防止剤、防錆剤、酸化防止剤などに求められる各特性にも優れる。また、本発明の油類用添加剤は、アルミなどの非鉄金属を使用する部材、あるいはこれらと鉄などの異種金属を使用する部材に対しても、例えば、油性剤、摩擦調整剤、摩耗低減剤などの油類添加剤として使用が可能である。
また、本発明の油類用添加剤は、化粧品、医薬品、肥料、生体材料、電子機器材料、塗料、インク、印刷材料、食品などの乳化剤、可溶化剤、分散剤、可塑剤、合成樹脂などの滑剤、毛髪化粧料、ゲル化剤、紙用添加剤、結晶核剤などの成分としても使用することができる。
以下、実施例により、本発明をさらに具体的に説明する。
実施例中の測定データは、以下の測定機器、測定手法により得た。
(1)核磁気共鳴スペクトル(H−NMR;テトラメチルシランを標準物として使用):GSX−400(400MHz)(日本電子製)
(2)液体高速クロマトグラフィー(装置:島津C−R4A、カラム:YMC Pack Ph A−414 φ6.0×300mm、移動相:テトラヒドロフラン/0.1%リン酸水溶液=7/3、カラム温度:40℃、流速:0.7mL/分、検出:UV(220nm)、サンプル濃度:10g/L、インジェクト量:5μL)
(3)動摩擦係数の測定(摩擦低減性の評価):曽田式振子型摩擦試験機(神鋼造機製)
(4)摩耗痕径の測定(摩耗低減性の評価):シェル式四球摩擦試験機(高千穂精機製)
(5)潤滑油組成物の耐熱、耐酸化安定性評価:内燃機関用潤滑油酸化安定性試験機(離合社製)
[合成例1]N−(2−ヒドロキシエチル)オクタデシルコハク酸イミド
オクタデシルコハク酸無水物(東京化成製)17.6gとエタノールアミン(東京化成製)3.1gを50mL反応フラスコに仕込み、連続窒素パージ下十分攪拌させながら160℃で4時間反応させた。この反応生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(移動相:酢酸エチル/ヘキサン)により精製し、N−(2−ヒドロキシエチル)オクタデシルコハク酸イミドを10.6g(収率54%)得た。
得られた化合物は高速液体クロマトグラフィーにより不純物を含まないことが確認され、H−NMR測定により、目的物であることが確認された。
H−NMR(CDCl,δppm);0.88(t,3H),1.26(m,32H),1.51(m,1H),1.92(m,1H),2.19(t,1H),2.42(dd,1H),2.83(m,1H),2.87(dd,1H),3.73(m,2H),3.78(m,2H)
[合成例2]N−(2−ヒドロキシエチル)−9−オクタデセニルコハク酸イミド
オクタデセニルコハク酸無水物(東京化成製)35.1gとエタノールアミン(東京化成製)6.1gを50mL反応フラスコに仕込み、連続窒素パージ下十分攪拌させながら110℃で6時間反応させた。この反応生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(移動相:酢酸エチル/ヘキサン)により精製し、N−(2−ヒドロキシエチル)−9−オクタデセニルコハク酸イミドを29.6g(収率75.3%)得た。
得られた化合物は高速液体クロマトグラフィーにより不純物を含まないことが確認され、H−NMR測定により、目的物であることが確認された。
H−NMR(CDCl,δppm);0.88(t,3H),1.26(m,26H),1.98(dt,2H),2.18(t,1H),2.33(m,1H),2.49(dd,1H),2.54(m,1H),2.79(dd,1H),2.91(m,1H),3.72(m,2H),3.76(m,2H),5.28(m,1H),5.55(m,1H)
[合成例3]N−(6−ヒドロキシヘキシル)オクタデシルコハク酸イミド
オクタデシルコハク酸無水物(東京化成製)63.2gと6−アミノ−1−ヘキサノール(東京化成製)21.0gを300mL反応フラスコに仕込み、連続窒素パージ下十分攪拌させながら160℃で3.5時間反応させた。この反応生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、N−(6−ヒドロキシヘキシル)オクタデシルコハク酸イミドを55.87g(収率69.0%)得た。
得られた化合物は高速液体クロマトグラフィーにより不純物を含まないことが確認され、H−NMR測定により、目的物であることが確認された。
H−NMR(CDCl,δppm);0.88(t,3H),1.20−1.63(m,42H),1.89(m,1H),2.36(m,1H),2.80(m,2H),3.49(t,2H),3.63(t,2H)
[実施例1]3,3’−チオジプロピオン酸ジ(6−アミノヘキシル)(エステル(I−1))
6−アミノ−1−ヘキサノール9.4g(東京化成工業製)に、窒素雰囲気下、70℃でメタンスルホン酸8.1g(和光純薬製)を滴下した。10分間攪拌後、3,3’−チオジプロピオン酸7.1g(和光純薬製)を添加し、120℃まで加熱し、さらに110℃で7時間攪拌した。反応後に、反応液を室温まで冷却し、メチルイソブチルケトン(和光純薬製)50mL中にゆっくり添加した。2時間攪拌後、析出した結晶をろ取し、アセトン洗浄後、3,3’−チオジプロピオン酸ジ(6−アミノへキシル)メタンスルホン酸塩を得た。
得られたメタンスルホン酸塩11.2gを塩化メチレン500mLで均一に溶解後、有機層を1.0質量%炭酸水素ナトリウム水溶液、蒸留水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥後、50℃で溶媒留去し、エステル(I−1)、0.5g(収率:6.8%)を得た。これの物性値は以下の通りであった。
H−NMR(CDCl,δppm);1.37(m,8H),1.47(m,4H),1.67(m,8H),2.61(t,4H),2.70(t,4H),2.81(t,4H),4.10(t,4H)
元素分析結果;C1836
計算値〈C:57.41%、H:9.64%、N:7.44%、S:8.52%〉
実測値〈C:57.70%、H:9.71%、N:7.20%、S:8.39%〉
(1)動摩擦係数の測定(耐摩擦特性の評価)
エステル(I−1)を油類用添加剤として、ポリ−α−オレフィン(INEOS製DURASYN164、潤滑油基油A)またはアジピン酸ジ(3,5,5−トリメチルヘキシル)(潤滑油基油B)それぞれに10mmol/kgとなるように加え、潤滑油の試作油を調製した。
ついで、この試作油の40℃、80℃における動摩擦係数を、曽田式振子型摩擦試験機(神鋼造機製)を用いて測定した。動摩擦係数は振子の初期振幅、振動させた時の振幅、振動回数から算出した。結果を表1に示す。
(2)摩耗痕径の測定(耐摩耗特性の評価)
上記(1)と同様にして試作油を調製し、(ASTM D4172)規定の方法(荷重;40kgf、回転数;1200rpm、時間;60分、温度;75℃)に準じ試験を行い、試験後の摩耗痕径を測定した。試験機には、シェル式四球摩擦試験機(高千穂精機製)を用いた。摩耗痕径は3つの固定球の垂直方向、水平方向全ての平均値とした。結果を表1に示す。
[実施例2]3,3’−ジチオジプロピオン酸ジ(6−アミノヘキシル)(エステル(I−2))
6−アミノ−1−ヘキサノール2.3g(東京化成工業製)に、窒素雰囲気下、70℃でメタンスルホン酸2.0g(和光純薬製)を滴下した。10分間攪拌後、3,3’−ジチオジプロピオン酸2.1g(和光純薬製)を添加し、120℃まで加熱し、110℃で3時間攪拌した。反応後に、反応液を室温まで冷却し、メチルイソブチルケトン(和光純薬製)50mL中にゆっくり添加した。2時間攪拌後、析出した結晶を減圧ろ過し、アセトン洗浄後、3,3’−ジチオジプロピオン酸ジ(6−アミノへキシル)メタンスルホン酸塩を得た。
得られたメタンスルホン酸塩5.0gを塩化メチレン100mLで均一に溶解後、有機層を1.0質量%炭酸水素ナトリウム水溶液、蒸留水で洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥後、50℃で溶媒留去し、エステル(I−2)、0.4g(収率:10.8%)を得た。これの物性値は以下の通りであった。
H−NMR(CDCl,δppm);1.36(m,8H),1.48(m,8H),1.65(m,4H),2.67−2.75(m,8H),2.93(t,4H),4.10(t,4H)
元素分析結果;C1836
計算値〈C:52.91%、H:8.88%、N:6.86%、S:15.69%〉
実測値〈C:53.11%、H:9.00%、N:6.73%、S:15.45%〉
このようにして得られたエステル(I−2)を油類用添加剤とした以外は実施例1と同様にして試作油を調製し、実施例1と同様に評価した。結果を表1に示す。
[実施例3]3,3’−ジチオジプロピオン酸ジ[6−(N,N,N’,N’−テトラエチル)アミノヘキシル](エステル(I−3))
6−アミノ−1−ヘキサノール7.0g(東京化成工業製)、ヨウ化エチル28.1g(和光純薬製)、および炭酸カリウム12.4g(和光純薬製)をメタノール30mL(ナカライテスク製)、および蒸留水30mLに溶解し、60℃で6時間反応させた。反応後に、一旦、溶媒を留去し、さらに、1Torr、バス温150℃で減圧蒸留を行って、6−(N,N−ジエチル)アミノ−1−ヘキサノール3.3g(収率:31.5%)を得た。
得られた6−(N,N−ジエチル)アミノ−1−ヘキサノール2.3gに窒素雰囲気下、70℃でメタンスルホン酸1.3g(和光純薬製)を滴下した。10分間攪拌後、3,3’−ジチオジプロピオン酸1.4g(和光純薬製)を添加し、120℃まで加熱後、さらに110℃で4時間攪拌した。反応後に、反応液を室温まで冷却し、メチルイソブチルケトン(和光純薬製)50mL中にゆっくり添加した。2時間攪拌後、析出した結晶をろ取し、アセトン洗浄後、3,3’−ジチオジプロピオン酸ジ[6−(N,N,N’,N’−テトラエチル)アミノヘキシル]メタンスルホン酸塩を得た。
得られたメタンスルホン酸塩4.7gを塩化メチレン200mLで均一に溶解後、有機層を1.0質量%炭酸水素ナトリウム水溶液、蒸留水で洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥後、50℃で溶媒留去し、エステル(I−3)、1.0g(収率:28.9%)を得た。これの物性値は以下の通りであった。
H−NMR(CDCl,δppm);1.06(t,12H),1.36(m,8H),1.50(m,4H),1.66(m,4H),2.47(m,4H),2.57(m,8H),2.73(m,4H),2.93(m,4H),4.10(t,4H)
元素分析結果;C2652
計算値〈C:59.96%、H:10.06%、N:5.38%、S:12.31%〉
実測値〈C:60.15%、H:10.13%、N:5.44%、S:12.09%〉
このようにして得られたエステル(I−3)を油類用添加剤とした以外は実施例1と同様にして試作油を調製し、実施例1と同様に評価した。結果を表1に示す。
[実施例4]4,4’−ジチオジ酪酸ジ(6−アミノヘキシル)(エステル(I−4))
6−アミノ−1−ヘキサノール5.9gに窒素雰囲気下、70℃で、メタンスルホン酸5.1g(和光純薬製)を滴下した。10分間攪拌後、4,4’−ジチオジ酪酸6.0g(東京化成工業製)を添加し、120℃まで加熱後、さらに110℃で4時間攪拌した。反応後に、反応液を室温まで冷却し、メチルイソブチルケトン(和光純薬製)50mL中にゆっくり添加した。2時間攪拌後、析出した結晶をろ取し、アセトン洗浄後、4,4’−ジチオジ酪酸ジ(6−アミノへキシル)メタンスルホン酸塩を得た。
得られたメタンスルホン酸塩3.0gをクロロホルム100mLで均一に溶解させ、有機層を1.0質量%炭酸水素ナトリウム水溶液、蒸留水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥後、50℃で溶媒留去し、エステル(I−4)、1.0g(収率:49.8%)を得た。これの物性値は以下の通りであった。
H−NMR(CDCl,δppm);1.35−1.45(m,16H),1.64(m,4H),2.02(m,4H),2.44(t,4H),2.67−2.74(m,8H),4.07(t,4H)
元素分析結果;C2040
計算値〈C:55.01%、H:9.23%、N:6.42%、S:14.69%〉
実測値〈C:55.15%、H:9.33%、N:6.30%、S:14.48%〉
このようにして得られたエステル(I−4)を油類用添加剤とした以外は実施例1と同様にして試作油を調製し、実施例1と同様に評価した。結果を表2に示す。
[実施例5]3,3’−ジチオジプロピオン酸ジ(2−アミノヘキシル)(I)(エステル(I−5))
2−アミノ−1−ヘキサノール7.0g(アルドリッチ製)に、窒素雰囲気下、70℃でメタンスルホン酸6.1g(和光純薬製)を滴下した。10分間攪拌後、3,3’−ジチオジプロピオン酸6.3g(和光純薬製)を添加し、120℃まで加熱した。120〜129℃で、さらに3時間攪拌した。反応後に、反応液を室温まで冷却し、メチルイソブチルケトン(和光純薬製)100mL中にゆっくり添加した。1時間攪拌後、析出した結晶をろ取し、50℃で乾燥後、3,3’−ジチオジプロピオン酸ジ(2−アミノへキシル)メタンスルホン酸塩を得た。
得られたメタンスルホン酸塩1.0gを塩化メチレン50mLで均一に溶解させ、有機層を1.0質量%炭酸水素ナトリウム水溶液、蒸留水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥後、50℃で溶媒留去し、エステル(I−5)、0.2g(収率:30.9%)を得た。これの物性値は以下の通りであった。
H−NMR(CDCl,δppm);0.90(t,6H),1.33(m,8H),1.47−1.55(m,4H),2.62(m,4H),2.96−3.30(m,6H),3.52−3.71(m,4H),3.96(m,2H),6.37(m,2H)
元素分析結果;C1836
計算値〈C:52.91%、H:8.88%、N:6.86%、S:15.69%〉
実測値〈C:52.88%、H:8.95%、N:6.81%、S:15.72%〉
このようにして得られたエステル(I−5)を油類用添加剤とした以外は実施例1と同様にして試作油を調製し、実施例1と同様に評価した。ただし、潤滑油基油としては、潤滑油基油Bのみを使用した。結果を表2に示す。
[実施例6]スベリン酸ジ(6−アミノヘキシル)(エステル(I−6))
6−アミノ−1−ヘキサノール7.0g(東京化成工業製)に、窒素雰囲気下、70℃で、メタンスルホン酸6.0g(和光純薬製)を滴下した。10分間攪拌後、スベリン酸5.2g(和光純薬製)を添加し、120℃まで加熱し、さらに、110℃で4時間攪拌した。反応後に、反応液を室温まで冷却し、メチルイソブチルケトン(和光純薬製)50mL中にゆっくり添加した。2時間攪拌後、析出した結晶をろ取し、アセトン洗浄後、スベリン酸ジ(6−アミノへキシル)メタンスルホン酸塩を得た。
得られたメタンスルホン酸塩8.0gを塩化メチレン500mLで均一に溶解後、有機層を1.0質量%炭酸水素ナトリウム水溶液、蒸留水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥後、50℃で溶媒留去し、エステル(I−6)2.0g(収率:37.9%)を得た。これの物性値は以下の通りであった。
H−NMR(CDCl,δppm);1.36(m,4H),1.46(m,8H),1.64(m,4H),2.67−2.75(m,8H),2.93(t,4H),4.10(t,4H)
元素分析結果;C2040
計算値〈C:64.48%、H:10.82%、N:7.52%〉
実測値〈C:64.38%、H:10.80%、N:7.32%〉
このようにして得られたエステル(I−6)を油類用添加剤とした以外は実施例1と同様にして試作油を調製し、実施例1と同様に評価した。結果を表2に示す。
[実施例7]N,N’−ジオレオイル−3,3’−ジチオジプロピオン酸ジ(2−アミノヘキシル)(エステル(I−7))
実施例5で得られた3,3’−ジチオジプロピオン酸ジ(2−アミノヘキシル)2.2g(エステルI−5)、トリエチルアミン1.6g(和光純薬製)を塩化メチレン50mL(和光純薬製)に溶解後、窒素雰囲気下で、オレイン酸クロリド2.9g(東京化成工業製)を滴下し、室温で2時間攪拌した。反応後、反応液を蒸留水、0.5mol/Lの塩酸、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水で順次洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥後、50℃で溶媒留去し、エステル(I−7):4.3g(収率:85.5%)を得た。これの物性値は以下の通りであった。
H−NMR(CDCl,δppm);0.89(t,12H),1.28(m,48H),1.50(m,4H),1.62(m,4H),2.02(m,8H),2.32(t,4H),2.57(t,4H),3.00(t,4H),4.07(m,2H),4.15(m,4H),5.35(m,4H),5.93(dd,2H)
元素分析結果;C54100
計算値〈C:69.18%、H:10.75%、N:2.99%、S:6.84%〉
実測値〈C:69.14%、H:10.85%、N:2.89%、S:6.70%〉
このようにして得られたエステル(I−7)を油類用添加剤とした以外は実施例1と同様にして試作油を調製し、実施例1と同様に評価した。結果を表3に示す。
[実施例8]3,3’−ジチオジプロピオン酸とN−ヒドロキシエチルオクタデシルコハク酸イミドから成るエステル(エステル(I−8))
合成例1で得られたN−(2−ヒドロキシエチル)オクタデシルコハク酸イミド8.0gに、窒素雰囲気下、4−ジメチルアミノピリジン2.7g、3,3’−ジチオジプロピオン酸2.1g(和光純薬製)、水溶性カルボジイミド塩酸塩4.3g、塩化メチレン120mLを加え、室温ないし40℃で5.7時間攪拌した。反応後、反応液を0.5規定塩酸水溶液50mLで2回、5%炭酸水素ナトリウム水溶液100mLで1回、純粋100mlで2回洗浄し、有機層を分液した。得られた有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ過、ろ液をロータリーエバポレーターで濃縮した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(移動相:酢酸エチル/ヘキサン)で精製し、濃縮することにより白色固体9.6g(収率99%)を得た。得られた化合物は高速液体クロマトグラフィーにより不純物を含まないことが確認され、H−NMR測定により、目的物であることが確認された。
H−NMR(CDCl,δppm);0.88(t,6H),1.27(m,64H),1.45(m,2H),1.91(m,2H),2.40(m,2H),2.70(t,4H),2.85(m,8H),3.76(t,4H),4.27(t,4H)
このようにして得られたエステル(I−8)を油類用添加剤とした以外は実施例1と同様にして試作油を調製し、実施例1と同様に評価した。結果を表3に示す。
[実施例9]3,3’−ジチオジプロピオン酸とN−ヒドロキシエチルオクタデセニルコハク酸イミドから成るエステル(エステル(I−9))
合成例2で得られたN−(2−ヒドロキシエチル)オクタデセニルコハク酸イミド8.0gに、窒素雰囲気下、4−ジメチルアミノピリジン2.7g、3,3’−ジチオジプロピオン酸2.1g(和光純薬製)、水溶性カルボジイミド塩酸塩4.3g、塩化メチレン120mLを加え、室温ないし40℃で4.3時間攪拌した。反応後、反応液を0.5規定塩酸水溶液50mLで2回、5%炭酸水素ナトリウム水溶液100mLで1回、純粋100mLで2回洗浄し、有機層を分液した。得られた有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ過、ろ液をロータリーエバポレーターで濃縮した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(移動相:酢酸エチル/ヘキサン)で精製し、濃縮することにより白色固体7.4g(収率80%)を得た。得られた化合物は高速液体クロマトグラフィーにより不純物を含まないことが確認され、H−NMR測定により、目的物であることが確認された。
H−NMR(CDCl,δppm);0.88(t,6H),1.27(m,52H),2.00(m,4H),2.30(m,2H),2.45(m,2H),2.55(m,2H),2.35(m,6H),2.90(m,6H),3.67(t,4H),4.27(t,4H),5.38(m,2H),5.56(t,2H)
このようにして得られたエステル(I−9)を油類用添加剤とした以外は実施例1と同様にして試作油を調製し、実施例1と同様に評価した。結果を表3に示す。
[実施例10]3,3’−ジチオジプロピオン酸とN−ヒドロキシヘキシルオクタデシルコハク酸イミドから成るエステル(エステル(I−10))
合成例3で得られたN−(6−ヒドロキシヘキシル)オクタデシルコハク酸イミド8.0gに、窒素雰囲気下、4−ジメチルアミノピリジン1.95g、3,3’−ジチオジプロピオン酸1.67g(和光純薬製)、水溶性カルボジイミド塩酸塩3.06g、塩化メチレン80mLを加え、室温で4時間攪拌した。反応後、反応液を0.5規定塩酸水溶液50mLで2回、5%炭酸水素ナトリウム水溶液100mLで1回、純粋100mLで2回洗浄し、有機層を分液した。得られた有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ過、ろ液をロータリーエバポレーターで濃縮した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(移動相:酢酸エチル/ヘキサン)で精製し、濃縮することにより白色固体6.3g(収率79%)を得た。得られた化合物は高速液体クロマトグラフィーにより不純物を含まないことが確認され、H−NMR測定により、目的物であることが確認された。
H−NMR(CDCl,δppm);0.87(t,3H),1.25(m,64H),1.30(m,8H),1.48(m,2H),1.60(m,8H),1.88(m,2H),2.35(dd,2H),2.77(m,8H),2.92(t,4H),3.47(t,4H),4.07(t,4H)
このようにして得られたエステル(I−10)を油類用添加剤とした以外は実施例1と同様にして試作油を調製し、実施例1と同様に評価した。結果を表4に示す。
[実施例11]3−チオジプロピオン酸とN−ヒドロキシエチルオクタデセニルコハク酸イミドから成るエステル(エステル(I−11))
合成例2で得られたN−(2−ヒドロキシエチル)オクタデセニルコハク酸イミド15.0gに、窒素雰囲気下、4−ジメチルアミノピリジン5.7g、3−チオジプロピオン酸3.3g(関東化学製)、水溶性カルボジイミド塩酸塩8.0g、塩化メチレン50mLを加え、室温で3時間、35℃で1時間攪拌した。反応後、反応液を0.5規定塩酸水溶液50mLで2回、5%炭酸水素ナトリウム水溶液100mLで1回、純粋100mLで2回洗浄し、有機層を分液した。得られた有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ過、ろ液をロータリーエバポレーターで濃縮した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(移動相:酢酸エチル/ヘキサン)で精製し、濃縮することにより白色固体15.0g(収率86%)を得た。得られた化合物は高速液体クロマトグラフィーにより不純物を含まないことが確認され、H−NMR測定により、目的物であることが確認された。
H−NMR(CDCl,δppm);0.88(t,6H),1.27(m,52H),1.96(m,4H),2.28(m,2H),2.46(m,2H),2.58(m,6H),2.76(m,6H),2.89(m,2H),3.37(m,4H),4.36(m,4H),5.29(m,2H),5.56(m,2H)
このようにして得られたエステル(I−11)を、油類用添加剤とした以外は、実施例1と同様にして試作油を調整し、実施例1と同様に評価した。ただし、潤滑油基油としては潤滑油Aのみを使用した。結果を表4に示す。
[実施例12]スベリン酸とN−ヒドロキシエチルオクタデシルコハク酸イミドから成るエステル(エステル(I−12))
N−(2−ヒドロキシエチル)オクタデシルコハク酸イミド15.0gとスベリン酸3.2g(東京化成製)、4−ジメチルアミノピリジン5.1g(広栄化学製)、塩化メチレン100mL(キシダ化学製)を反応フラスコに仕込み、十分に攪拌した後、1−エチル−3−(N,N’−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(アイバイツ製)8.0gを室温で加え、塩化メチレン50mLをさらに加えた。反応液を室温で3時間、35℃で3時間、攪拌した。反応液を室温まで冷却し、0.5mol/Lの塩酸、5%炭酸水素ナトリウム水溶液、蒸留水で洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水後、硫酸マグネシウムを減圧濾過で除去し、有機層をロータリーエバポレーターで減圧下溶媒を留去した。この反応生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開液:ヘキサン/酢酸エチル)により精製し、目的物を14.6g(収率85%)得た。
H−NMR(CDCl,δppm);0.88(t,6H),1.28(m,68H),1.49(m,2H),1.60(m,4H),1.90(m,2H),2.35(t,4H),2.39(m,2H),2.81(m,4H),3.75(m,4H),4.22(m,4H)
このようにして得られたエステル(I−12)を油類用添加剤とした以外は実施例1と同様にして試作油を調製し、実施例1と同様に評価した。結果を表4に示す。ただし、潤滑油基油としては、潤滑油Aのみを使用した。
[実施例13および14]酸化安定性試験後の摩擦係数測定
実施例9および11により得られたエステルをポリ−α−オレフィン200mLに2mmol溶解させて試験用サンプルを調整した。別途エステルを加えないポリ−α−オレフィンも用意し、これらを内燃機関用潤滑油酸化安定性試験機中、165.5℃で96時間加熱し、加熱前後の摩擦係数を、曽田式振子型摩擦試験機(神鋼造機製)を用いて測定した。動摩擦係数は振子の初期振幅、振動させた時の振幅、振動回数から算出した。結果を表5に示す。
(比較例1)3,3’−ジチオジプロピオン酸ジオレイル(エステル(8))
3,3’−ジチオジプロピオン酸5.0g(和光純薬製)、4−ジメチルアミノピリジン5.8g(和光純薬製)、およびオレイルアルコール12.8g(和光純薬製)を塩化メチレン100mL(和光純薬製)に溶解し、十分攪拌した後、1−エチル−3−(N,N’−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(アイバイツ製)10.0gを加え、室温、次いで40℃で加熱・攪拌した。反応後に、反応液を室温まで冷却し、0.5mol/Lの塩酸、蒸留水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水で洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥後、50℃で溶媒留去し、エステル(8)、15.1g(収率:89.3%)を得た。これの物性値は以下の通りであった。
H−NMR(CDCl,δppm);0.88(t,6H),1.27(m,44H),1.63(m,4H),2.00(m,8H),2.73(t,4H),2.92(t,4H),4.09(t,4H),5.34(m,4H)
このようにして得られたエステル(8)を油類用添加剤とした以外は実施例1と同様にして試作油を調製し、実施例1と同様に評価した。結果を表6に示す。
(比較例2)3,3’−チオジプロピオン酸ジオレイル(エステル(9))
3,3’−チオジプロピオン酸5.0g(和光純薬製)、4−ジメチルアミノピリジン6.9g(和光純薬製)、およびオレイルアルコール15.1g(和光純薬製)を塩化メチレン100mL(和光純薬製)に溶解し、十分攪拌した後、1−エチル−3−(N,N’−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(アイバイツ製)11.8gを加え、室温、次いで40℃で加熱・攪拌した。反応後に、反応液を室温まで冷却し、0.5mol/Lの塩酸、蒸留水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水で順次洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥後、50℃で溶媒留去し、エステル(9)、17.3g(収率:90.8%)を得た。これの物性値は以下の通りであった。
H−NMR(CDCl,δppm);0.88(t,6H),1.27(m,44H),1.62(m,4H),2.02(m,8H)、2.60(t,4H),2.80(t,4H),4.09(t,4H),5.34(m,4H)
このようにして得られたエステル(9)を油類用添加剤とした以外は実施例1と同様にして試作油を調製し、実施例1と同様に評価した。結果を表6に示す。
(比較例3)スベリン酸ジオレイル(エステル(10))の合成
スベリン酸5.0g(和光純薬製)、4−ジメチルアミノピリジン7.0g(和光純薬製)、およびオレイルアルコール15.4g(和光純薬製)を塩化メチレン100mL(和光純薬製)に溶解し、十分攪拌した後、1−エチル−3−(N,N’−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(アイバイツ製)12.1gを加え、室温、次いで40℃で加熱・攪拌した。反応後に反応液を室温まで冷却し、0.5mol/Lの塩酸、蒸留水、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水で順次洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥後、50℃で溶媒留去し、エステル(10)、18.1g(収率:93.2%)を得た。これの物性値は以下の通りであった。
H−NMR(CDCl,δppm);0.88(t,6H),1.26−1.34(m,48H),1.62(m,8H),2.02(m,8H)、2.29(t,4H),4.05(t,4H),5.35(m,4H)
このようにして得られたエステル(10)を油類用添加剤とした以外は実施例1と同様にして試作油を調製し、実施例1と同様に評価した。結果を表6に示す。
(比較例4)
東京化成工業製のジベンジルジスルフィド(DBDS)を油類用添加剤とした以外は実施例1と同様にして試作油を調製し、実施例1と同様に評価した。結果を表7に示す。
Figure 2008303384
Figure 2008303384
Figure 2008303384
Figure 2008303384
Figure 2008303384
Figure 2008303384
Figure 2008303384
表1〜4から明らかなように、各実施例によれば、使用する潤滑油基油の種類、極性にかかわらず、耐摩擦特性と耐摩耗特性のいずれもが優れた試料油を提供することができた。一方、表6および7に示すように、比較例1〜3の試作油では、特に耐摩耗特性が不十分な傾向があり、比較例4の試作油では、耐摩擦特性と耐摩耗特性が共に劣る結果となった。
また表5から、本発明の油類用添加剤は熱履歴に対する摩擦係数の経時変化が少ないことがわかる。
本発明のエステルからなる油類用添加剤によれば、極性、無極性いずれの油類に対しても耐摩耗特性または耐摩擦特性を付与することができる。よって本発明によれば、耐摩耗特性の良好な潤滑油、燃料油などの油類を提供することができる。
また、本発明の油類用添加剤は熱履歴に対する摩擦係数の経時変化が少ないことから、自動車のトランスミッション油への添加により適している。

Claims (17)

  1. 式(I)
    Figure 2008303384
    [式(I)中、AおよびBは同一または異なって、単結合またはヒドロカルビレンを表し、nおよびmは同一または異なって、0〜5の整数を表し、XおよびYは同一または異なって、硫黄原子または単結合を表し、WおよびZは、同一または異なって、水素原子、式(II)
    Figure 2008303384
    {式(II)中、RおよびRは同一または異なって、水素原子、置換基を有していてもよいヒドロカルビル、置換基を有していてもよいヒドロカルビルカルボニル、置換基を有していてもよいヒドロカルビルオキシカルボニルを表すか、RおよびRが隣接する窒素原子と一緒になって置換基を有していてもよい含窒素複素環基を形成する}を表すか、または式(III)
    Figure 2008303384
    {式(III)中、RおよびRは同一または異なって、水素原子、置換基を有していてもよいヒドロカルビルを表すか、またはRおよびRが隣接する炭素原子と一緒になって置換基を有していてもよい環状のヒドロカルビリデンを形成する}を表す(ただし、WおよびZは、同時に水素原子を表すことはない)]で表されるエステルを含有する油類用添加剤。
  2. XおよびYのうち、少なくともいずれか一つが硫黄原子を表す請求項1に記載の油類用添加剤。
  3. XおよびYが硫黄原子を表す、請求項1に記載の油類用添加剤。
  4. XおよびYが単結合を表す、請求項1に記載の油類用添加剤。
  5. nとmの和が2〜10の整数を表す請求項1〜4のいずれかに記載の油類用添加剤。
  6. nとmの和が4〜8の整数を表す請求項1〜4のいずれかに記載の油類用添加剤。
  7. AおよびBが同一または異なって単結合、アルキレン、アルケニレン、置換基を有していてもよいシクロアルキレン、または置換基を有していてもよいアリーレンを表す、請求項1〜6のいずれかに記載の油類用添加剤。
  8. AおよびBが同一であり、アルキレン、または置換基を有していてもよいアリーレンを表す請求項1〜6のいずれかに記載の油類用添加剤。
  9. AおよびBが同一であり、炭素数1〜20のアルキレン、または置換基を有していてもよい炭素数6〜20のアリーレンを表す請求項1〜6のいずれかに記載の油類用添加剤。
  10. Wおよび/またはZが式(II)を表し、RおよびRが同一または異なって、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルケニル、置換基を有していてもよい炭素数3〜20のシクロアルキル、置換基を有していてもよい炭素数6〜20のアリール、置換基を有していてもよい炭素数7〜20のアラルキル、置換基を有していてもよい炭素数2〜21のアルカノイル、置換基を有していてもよい炭素数3〜21のアルケノイル、置換基を有していてもよい炭素数2〜21のアルコキシカルボニル、または置換基を有していてもよい炭素数4〜21のシクロアルキルカルボニルを表す請求項1〜9のいずれかに記載の油類用添加剤。
  11. Wおよび/またはZが式(II)を表し、RおよびRが同一または異なって、水素原子、炭素数1〜20のアルキル、または炭素数2〜21のアルカノイルを表す請求項1〜9のいずれかに記載の油類用添加剤。
  12. Wおよび/またはZが式(II)を表し、式(II)が式(IV)
    Figure 2008303384
    {式(IV)中、RおよびRが同一または異なって、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル、置換基を有していてもよい炭素数2〜20のアルケニルを表すか、または、RおよびRがそれぞれ隣接する2つの炭素原子と一緒になって、炭素数1〜20のアルキル置換基を有していてもよいベンゼン環、または炭素数1〜20のアルキル置換基を有していてもよいナフタレン環を形成する}で表される基を表す請求項1〜9のいずれかに記載の油類用添加剤。
  13. 式(IV)において、RおよびRのいずれかがオクタデシルまたはオクタデセニル基であり、他方が水素原子である、請求項12に記載の油類用添加剤。
  14. 式(I)においてmおよびnがともに2であり、AおよびBが同一でエチレンまたはヘキシレンである請求項13に記載の油類用添加剤。
  15. 式(Ia)
    Figure 2008303384
    (式中、XおよびYは同一または異なって、硫黄原子または単結合を表し、W及びZは、下記式(IVa)
    Figure 2008303384
    (式中、RおよびRのいずれかがオクタデシルまたはオクタデセニル基であり、他方が水素原子である))で表される基であるエステル化合物。
  16. 請求項1〜14のいずれかに記載の油類用添加剤と、潤滑油基油とを含有する潤滑油。
  17. 潤滑油基油が、鉱物油、ポリ−α−オレフィン、脂肪酸エステル、ポリアルキレングリコール、リン酸エステル、シリコーン、ケイ酸エステル、ポリフェニルエーテル、アルキルベンゼン、合成ナフテン、ガスツーリキッド(GTL)および植物油からなる群より選ばれる少なくとも1種以上であることを特徴とする請求項16に記載の潤滑油。
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