JPH02194094A - 抗酸化作用を有する窒素含有添加剤及び前記添加剤を含有する潤滑組成物 - Google Patents

抗酸化作用を有する窒素含有添加剤及び前記添加剤を含有する潤滑組成物

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JPH02194094A
JPH02194094A JP1316334A JP31633489A JPH02194094A JP H02194094 A JPH02194094 A JP H02194094A JP 1316334 A JP1316334 A JP 1316334A JP 31633489 A JP31633489 A JP 31633489A JP H02194094 A JPH02194094 A JP H02194094A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規な酸化防止添加剤及び前記添加剤を含有す
る潤滑組成物に関する。
潤滑油及び特には内燃機関用クランク基油はそれらの性
質を改良するために用いられる種々の添加剤を含有する
ことは公知である。それら添加剤のあるものは、高温又
は油中に分散したある金属イオンによって起こる酸化か
ら油を保護するために用いられている。
この潤滑剤の分解は油及び添加剤の熱的及び酸化分解に
関係している。前記分解はピストン壁に炭質物質の形成
及び堆積を生ずる。これらの堆積が非常に多くなると、
ゴムを生じ、ピストンが動かなくなってしまい、可動金
属部の摩耗を増加させる。それ故、有効な抗酸化添加剤
を経済的に妥当な濃度用いることにより潤滑剤の分解を
できるだけ制限することが重要である。
種々の有機添加剤を用いることにより潤滑剤を保護する
ことは広く記載されている。それらの作用形態により一
般にそれらの化合物間に、一方は有離基阻害剤(ヒンダ
ードフェノール類、芳香族アミン類、フェノチアジン類
等)そして他はヒドロペルオキシド又はペルオキシド(
金属ジチオカルバメート又はジチオ燐酸塩類、亜燐酸塩
類、ジチオエーテル類)に区別される。
油中又は表面に存在する金属イオンが潤滑剤の自動酸化
を起こすのを防ぐ金属奪活剤も又知られている。
これらの化合物の中では、芳香族アミン、より特定する
と、フェノチアジン誘導体が、ヒドロペルオキシドの分
解、電子移動剤、金属キレート及び酸素受容体という数
多くの機構により作用するので効果的である。
このように米国特許第2781318号にはアルキル基
がフェノチアジンの芳香族炭素により運ばれるアルキル
フェノチアジンの合成潤滑剤が記載されている。
米国特許第3536706号には芳香核上が炭素原子4
乃至12を有する三級アルキル基により又はアリール基
により置換されているフェノチアジン類の用途が記載さ
れている。
米国特許第3803140号はN−アルキル−又はN−
アルケニルフェノチアジン類のtert−アルキル誘導
体の用途が示唆されている。とりわけ、窒素上が置換さ
れていないフェノチアジン類のtert−アルキル誘導
体が好ましい。
米国特許第3344068号にはエステル系合成潤滑剤
における、芳香族アミンから誘導された抗酸化剤の用途
が記載されている。これらの添加剤は、芳香核上が少な
くとも1つのアルキル基で置換されているN−アルキル
フェノチアジン類であってもよい。
米国特許第3376224号では窒素原子上がアルコキ
シメチル基により置換されているフェノチアジンから誘
導された抗酸化剤を権利請求している。
国際出願第88/ 02.007号にはフェノチアジン
及びアルキルチオアルカノールにより得られるN−アル
キルチオアルキルフェノチアジンの製造及び用途が記載
されている。硫黄原子の存在がこのように置換されたフ
ェノチアジンの抗酸化力を強化する。
本発明者らは芳香族窒素を含む抗酸化添加剤の性質がア
ミノアルキル鎖の存在により改良され得ることを見出し
た。
合成又は鉱物由来の潤滑剤中のこれらの添加剤の溶解性
はかなり改良される。
アミン官能基の存在は他の官能基を分子に導入し、抗酸
化剤の抗酸化力を強化し又は抗酸化剤に他の有用な特性
を与える。
本発明の、芳香族窒素を含有する抗酸化添加剤は一般式
(I ) 二Ar−N−(R−X)a−R’−Y   
(I )Ar’(H) 〔式中、Ar及びAr’は同一か又は異なる芳香族基を
表わし、Ar’は水素原子等により置換されていてもよ
く、Ar及びAr’は、窒素を介して結合して芳香族複
素環を形成していてもよく、 RおよびR′は同一か又は異なり、任意にハロゲン又は
−OH又は−NH,基で置換されているcz  C1m
の、好ましくはC,−C,の、そしてを利にはC5の直
鎖状又は分枝状アルキレン基を表わし、Xは酸素又は硫
黄原子又は−NH−基を表わし、aはO乃至5の、好ま
しくは0乃至2の整数であり、 Yは−NRIR2(I[) (式中、R1及びR7は同
一か又は異なり、水素原子又はCI  C1lアルキル
、アルケニル、シクロアルキル又はアリールアルキル基
を表わす。)、 −N=CH−Ar r (DI ) (式中Artは少
なくとも1つのフェノール基を含有するアリール基を表
わす。)、−NRr −Go−Ar r (IV ) 
(式中、R8及びAr、は前記のとおりである。)及び 和又は不飽和の直鎖状又は分校状アルキル基を表わす。
) から成る群から選ばれる基を表わす。〕で表わされるこ
とを特徴とする。
芳香族窒素はl又は2つの芳香族基A「及びAr’に結
合したアミン基でもよい。Arは、例えばフェニル、ナ
フチル、アニリノフェニル又はフェノチアジニル基でよ
(、Ar’は水素原子により置換されていてもよい。A
r及びAr’は同一でもよく、フェニル基であってもよ
い。
芳香族窒素は又、複素環の一部を形成していてもよい。
この場合、Ar及びAr’は窒素原子を介して結合して
、フェノチアジン、イミダゾール、ベンズイミダゾール
、トリアゾール又はベンゾトリアゾールのような芳香族
複素環構造を形成する。
フェノチアジン誘導体が好ましく用いられる。
Ar及びAr’はアルキル又はアリール、好ましくはC
l−CI2の基又は水酸基、アルコキシ基、アルキルチ
オ基又はハロゲンにより置換されていてもよい。
R1及びR1は有利には水素原子又はC,−C,アルキ
ル基を表わす。
本発明の他の特徴によると、R1は水素原子であリ、R
3は一般式:−C11=Ar+ (式中、Artは前記
のとおりである。)であるアリールアルキル基を表わす
フェノール基Ar、の導入は抗酸化添加剤の抗酸化力を
強化する。
少なくとも1つのフェノール性OHを含有するAr、基
は、例えばフェノール、p−terL−ブチルフェノー
ル、2.6−シーLert−ブチル7 z / −ル、
2.4−ジ−tert−アミルフェノール、ドデシルフ
ェノール、硫化ドテシルフェノール、カテコール、β−
ナフトール又はレソルシノールから誘導される。
R1は有利にはC2−C,オレフィンのオリゴマーを表
わし、その分子量は500乃至3,000、好ましくは
800乃至1 、500である。
これらの添加剤は公知の方法のいずれかにより製造され
得る。
例えばY=NR,R,は、芳香族窒素を有する化合物を
アルキル化することにより得られる。芳香族窒素を有す
る化合物は、アニリン、ナフチルアミン、ジフェニルア
ミン、3−アミノフェノチアジン又はアミノジフェニル
アミンのような芳香族アミンか又はフェノチアジン、イ
ミダゾール、ベンズイミダゾール、トリアゾール又はベ
ンゾトリアゾールのような窒素含有複素環のどちらかで
ある。他の複素環化合物の使用は、複素環が、アルキル
化され得る窒素原子を含むことを意図し条件とする。
アクリルアミド、クロロアセトアミド、ヨードアセトア
ミド、アクリロニトリル及び3−クロロプロピオニトリ
ルは良好なアルキル化反応体である。アルキル化反応の
後はニトリル又はアミド基の水素化を行なう。
例えばフェノチアジンは、N、L、スミス(Smith
)により記載されたように〔ジャーナル・オブ・オーガ
ニック・ケミストリー(J、Org、Chem、)第1
5巻、第1129頁、1950年〕、トリトン(Tri
Lon)Bのようなアルカリ触媒の存在下、理論量より
多量のアクリロニトリルを用いて、シアノエチル化条件
下で、アクリロニトリルで縮合する。その中間体をその
後、オートクレーブ中、水素及びアンモニア圧下、接触
水素添加によりN−アミノプロピルフェノチアジンに還
元する。
他の方法は酸化エチレン又は酸化プロピレンのようなエ
ポキシドを芳香族窒素と反応させ、次にアンモニア又は
一般式: R,NHR2(式中、R+及びR2は前記の
通りである。)で処理してアルコール中間体のアミツリ
シスを行なうことから成る。
当然、エポキシド又はエポキシドの混合物の多くの分子
を用いる継続的反応によりaが1より大きい化合物を得
ることができる。
R2が、少なくも1つのフェノール性OHを有するアリ
ールアルキル基である場合はマンニッヒ反応がその合成
に有利に用いられる。
マンニッヒ塩基は一般式(I)(式中、Yは−NR,R
であり、R1又はR1の少なくも1つは水素原子である
。)で表わされる化合物を少なくも1つの活性水素を分
子中に有するフェノールとアルデヒドで反応させること
により得られる。
直鎖状又は環状アルキルアルデヒドが用いられるか又は
その他に芳香族アルデヒドが用いられるが、好ましくは
ホルムアルデヒド、又はパラホルムアルデヒド、アセト
アルデヒド又はプロピオンアルデヒドのような誘導体が
用いられる。
フェノール中では一般にフェノール自体、p−tert
−ブチルフェノール、2.6−シーLert−ブチルフ
ェノール、2,4−ジ−ter t−アミルフェノール
、jerL−ブチル−p−クレゾール、ドデシルフェノ
ール、硫化ドデシルフェノール、カテコール、β−す7
トール又はレソルシノールから選ばれる。
マンニッヒ塩基は一般に、1モルのフェノールに0.8
乃至1.5モル、好ましくは1.2モルのアルデヒド及
び帆8乃至2.5モル、好ましくは1モルの一般式(I
)で表わされる化合物を添加することにより得られる。
反応は窒素のような不活性気体雰囲気下、60乃至13
0℃、好ましくは約100℃の温度で、2乃至10時間
、撹拌して行なう。
操作を一般に、イソプロパツール、又はトルエン又はキ
シレンのような債香族溶媒のような極性溶媒の存在下で
行なう。
反応後、溶媒を除去して本発明潤滑組成物中に直接用い
得るマンニッヒ塩基を回収する。
オキサルジン(oxa ld 1ne)官能基又はシッ
フ塩基を有する化合物(Yは−N=CH−Ar l )
は、一般式:Ar。
−CHoで表わされるアルデヒドに一般式(I)(式中
、YがNR,R,で表わされ、R8及びR2は水素原子
である)で表わされる化合物と反応させることにより得
られる。
化合物Ar 、−CHoはサリチルアルデヒド、Ler
t−ブチルサリチルアルデヒド、3,5−ジ−tert
−ブチルー4−ヒドロキシベンズアルデヒド又は3,5
−ジ−tert−ブチルー4−ヒドロキシ−3−フェニ
ルプロピオンアルデヒドが有利である。
アミド官能基を有する化合物(Yは−NR,−GO−A
r、)は一般式: Ar、−CO,Hで表わされる酸を
一般式(I)(式中、YはNRIRzで表わされ、R3
及びR1のうちの少なくも1つは水素原子である。)で
表わされる化合物と反応させることにより得られる。
化合物Art−Go2Hはサリ゛チル酸、tert−ブ
チルサリチル酸又は3.5−ジ−tart−ブチルー4
−ヒドロキシ−3−フェニルプロピオン酸が有利である
シッフ塩基又はアミドの形成は一般にマンニッヒ塩基を
得るのと同じ操作条件下、反応体を加熱することにより
起こる。
イミド官能基を有する化合物(Yは (式中YはNRIRzであり、Ro及びR2は水素であ
る。)で表わされる化合物を反応させることにより得ら
れる。
分子へのイミド官能基の導入は本発明の添加剤に分散特
性を付与する。
用いるコハク酸無水物は一般にアルキル基、好ましくは
オリゴマーにより置換される。
オリゴマーはC,−C,オレフィンのオリゴマー化によ
り生ずる。オリゴマーは分子量500乃至3000、好
ましくは800乃至1500を有する。オリゴマーは残
存不飽和を含み、無水マレイン酸と反応して置換コハク
酸無水物を生ずる。
操作は一般に無水物1モル当り一般式(I)の化合物を
0.5乃至1.5モル、好ましくは1モル、トルエン又
はキシレンのような、共佛蒸留により反応中生成する水
を除去できる溶媒中で縮合することにより行なわれる。
この反応によりアミド及びイミド官能基の形生が生ずる
反応後、溶媒を除去すると本発明の潤滑組成物中に用い
られる添加剤を回収できる。
本添加剤を天然又は合成潤滑油又はそれらの混合物中に
混合する。
例として、通常の又は精製した、パラフィン系、ナフタ
リン系組成物である鉱油及び水素精製油がある。ポリブ
テン、ジンニルベンゼン及びテトラデシルベンゼン等の
アルキルベンゼン、ポリプロピレングリコールエーテル
又はエステル、メチルアジペート及びペンタエリトリト
ールヘプタノエートのようなポリカルボン酸エステル、
ポリシロキサンのようなシリコブン油、燐酸の完全又は
部分エステル、特にトリニレジルホスフェート及びアル
キル燐酸等の合成油も又適している。
用途に用いられる潤滑組成物中の本発明添加剤の濃度は
一般に0.Ol乃至IO重量%程度であり、好ましくは
0.1乃至2.5重量%である。
本発明の抗酸化剤化合物を、腐蝕防止剤、洗浄剤及び抗
摩耗、分散及び消泡添加剤のような、他の従来の添加剤
又は潤滑剤と組み合わしてもよい。
本発明の抗酸化剤を含有する潤滑組成物は特に内燃機関
のクランク基油として、差動(differan−ti
al)ケーシング油としてギアオイルとして、金属機械
加工を容易にするために用いられる。
下記の実施例は本発明を例示するものであり、制限する
ものではない。
実施例I (N−アミノプロピルフェノチアジンの製造
) 40%の水酸化ベンジルトリメチルアンモニウムを含有
するメタノール溶液2 、5mnをフェノチアジン10
09 (0,5モル)とアクリロニトリル530g(1
0モル)を含有する反応器に滴下して加えそして温度を
10℃未満に冷却した。全体を1時間30分、80℃に
加熱した。その後、過剰のアクリロニトリルを真空蒸留
により除去した。固体を単離し、アセトンで2回再結晶
させた。1O−7エノチアジニルプロピオニトリルを6
6%の収率(83,99、融点:156−157℃)で
得た。
このニトリルの50.6gをソックスレー抽出器に入れ
、水素化リチウムアルミニウム169を含有するエチル
エーテル1000100Oで連続的に抽出した。72時
間の反応後、そのエーテル溶液を逐時的に水16翼で5
.25%濃度の水酸化ナトリウム12m1!でそして水
50mff1で2回処理した。不溶塩をろ過した後に乾
燥しエーテルを蒸留して除きN−アミノプロピルフェノ
チアジンを得た(収率ニア0%)。
実施例II (2,6−シーtart−ブチルフェノー
ルを用いたマンニッヒ塩基) N−アミノプロピルフェノチアジン2.569(0,0
1モル) 、 2.6−ジ−t、arL−ブチルフェノ
ール1 、96g(0,01モル)及びエタノ・−ル1
00m12を撹拌しなから250+IIQ容反応器に導
入した。周囲温度において10分間撹拌を続け、次にバ
ラホルムアルデヒド0.33y (0,011モル)を
添加した。混合物を24時間還流し、次に周囲温度でさ
らに96時間放置した。固体をろ過により分離し、エタ
ノールで洗浄し、100℃でのオーブン中で乾燥した(
m : 2−31g、収率:51%)。
実施例m(硫化ドデシルフェノールを用いたマンニッヒ
塩基) a)窒素雰囲気下、温度を20乃至30℃に保持し、約
1時間かけて塩化硫黄141.59をドデシルフェノー
ル550gを含有する反応器に導入した。添加完了後、
混合物を150℃で1時間、180℃で1時間、そして
200℃で1時間、塩化水素を除去するために窒素流を
保持しながら加熱した。次に窒素のゆるやかな流れを保
持しながら撹拌子冷却した(得られた生成物は硫黄含量
を1000%有していた。)b)  N−アミノプロピ
ルフェノチアジンを2.56g(0,01モル)、硫化
ドデシルフェノール(II[a)で得た)を2.93g
(0,005モル)及びエタノールを200m(1を撹
拌しながら250mjl容の反応器に導入した。
周囲温度で撹拌を5分間続け、次にパラホルムアルデヒ
ド0.33gを添加し、その混合物を8時間還流した。
生成した水を生成したときに溶媒を用いて除去しt;0
次に混合物を冷却した。周囲温度で2日後、得られた沈
澱をろ過して除き、次にジクロロメタンに溶解した。ろ
過及び溶媒を除去後、1.3gの栗茶色の粉末を回収し
た。
赤外吸収スペクトルにより、所望の生成物の特徴である
3300cm−’での窒素の2本の吸収帯の存在が証明
された。
実施例 ■ す7チルアミン16.79 (0,1モル)をナトリウ
ムアミド4.09gと撹拌還流下、トルエン200■沖
で加熱した。1時間後、3−ジメチル−アミノ−1−ク
ロロプロパン12.1gを滴下゛して加え還流下での加
熱をさらに4時間続けた。冷却後、混合物を水テ洗イ、
トルエン溶液をWliLraマグネシウム上で乾燥した
。溶媒の蒸発後、′主に(N、N−ジメチル−3−アミ
ノプロビル)ナフチルアミンから成る黄色い油を回収し
た。
実施例 V フェノチアジン20g(0,1モル)及びナトリウムア
ミド4.1gを撹拌還流下トルエン200mff中で加
熱した。1時間後、あらかじめ冷却したこの溶液を1.
2−ジ(2−クロロエトキシ)エタン250mff中に
注いだ。混合物を還流下で4時間加熱した。トルエン及
び過剰の1.2−ジ(2−クロロエトキシ)エタンを蒸
発させて除いた。
残流を30%濃度のアンモニア水性溶液200mMとメ
タノール100+*Qとともに取り全体を60℃で72
時間放置した。アルコールを除去し、生成物をトルエン
150+βで2回抽出した。有機相を水50mnで2回
洗い、硫化マグネシウム上で乾燥させた。溶媒の蒸発後
、主に2−(2−アミノエトキシ)(2−フェノチアジ
ニル−エトキシ)エタンから成る生成物を回収した。
実施例 ■ 本発明添加剤を含有する潤滑m成物の酸化安定性を本実
施例で評価した。試験は、160°Cで酸素で圧入した
ボンベを用い、金属触媒、燃焼触媒及び水の存在下、油
がガソリン機関で置かれる条件を部分的に擬態するよう
に行なう。
金属触媒は可溶性鉛、銅、鉄、マンガン、スズナフチネ
ートの混合物である。
潤滑剤の酸化安定性は誘導時間、すなわち試験の開始時
とボンベ中の圧力が急に落ちる間の時間間隔を測定する
ことにより評価される。
誘導時間が長ければ長いほど潤滑組成物の1部である抗
酸化添加剤が効果がある。
第1表 対照潤滑剤A A+実施例Iで得た添加剤0.3% A十実施例工で得た添加剤0.5% A十実施例■で得た添加剤0.5% A十実施例■で得た添加剤1% 人士実施例■で得た添加剤1% A十実施例■で得た添加剤0.5% 八人士施例Vで得た添加剤0.5% 特許出願代理人

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、芳香族窒素を含む、抗酸化作用を有する潤滑油添加
    剤において、前記添加剤が一般式( I ):▲数式、化
    学式、表等があります▼( I ) 〔式中、Ar及びAr′は同一か又は異なる芳香族基を
    表わし、Ar′は水素原子により置換されていてもよく
    、Ar及びAr′は、窒素を介して結合して芳香族複素
    環を形成していてもよく、 RおよびR′は同一か又は異なり、任意にハロゲン又は
    −OH又は−NH_2基で置換されているC_2−C_
    1_2直鎖状又は分枝状アルキレン基を表わし、Xは酸
    素又は硫黄原子又は−NH−基を表わし、aは0乃至5
    の整数であり、 Yは−NR_1R_2(II)(式中、R_1及びR_2
    は同一か又は異なり、水素原子又はC_1−C_1_2
    アルキル、アルケニル、シクロアルキル又はアリールア
    ルキル基を表わす。)、 −N=CH−Ar_1(III)(式中Ar_1は少なく
    とも1つのフェノール基を有するアリール基を表わす。 )、−NR_1−CO−Ar_1(IV)(式中、R_1
    及びAr_1は前記のとおりである。)及び ▲数式、化学式、表等があります▼(V)(式中、R_
    3は水素原子又は飽和又は不飽和の直鎖状又は分枝状ア
    ルキル基を表わす。) から成る群から選ばれる基を表わす。〕 で表わされることを特徴とする潤滑油添加剤。 2、R及びR′は、同じか異なるC_2−C_6の、有
    利にはC_3の直鎖状又は分枝状アルキレン基を表わす
    ことを特徴とする請求項1に記載の潤滑油添加剤。 3、aは0乃至2の整数であることを特徴とする請求項
    1又は請求項2に記載の潤滑油添加剤。 4、R_1及びR_2は同一か又は異なり、水素原子又
    はC_1−C_4アルキル基を表わすことを特徴とする
    請求項1に記載の潤滑油添加剤。 5、R_1は水素原子を表わし、R_2は一般式:−C
    H_2−Ar_1(式中、Ar_1は少なくとも1つの
    フェノール基を有するアリール基である。)で表わされ
    るアリールアルキル基であることを特徴とする請求項1
    に記載の潤滑油添加剤。 6、アリール基Ar_1は、フェノール、p−tert
    −ブチルフェノール、2,4−ジ−tert−ブチルフ
    ェノール、2,4−ジ−tert−アミルフェノール、
    ジ−tert−ブチル−p−クレゾール、ドデシルフェ
    ノール、硫化ドデシルフェノール、カテコール、β−ナ
    フトール又はレソルシノールからの由来であることを特
    徴とする、請求項5に記載の潤滑油添加剤。 7、R_3は分子量が500乃至3000、好ましくは
    800乃至1500である、C_2−C_5オレフィン
    のオリゴマーであることを特徴とする請求項1に記載の
    潤滑油添加剤。 8、Arはフェニル、ナフチル、アニリノフェニル又は
    フェノチアジニル基を表わし、Ar′は水素原子で置換
    されていることを特徴とする、請求項1乃至7のいずれ
    か1請求項に記載の潤滑油添加剤。 9、Ar及びAr′は同一でありフェニル基を表わすこ
    とを特徴とする、請求項1乃至7のいずれか1請求項に
    記載の潤滑油添加剤。 10、Ar及びAr′は窒素を介して結合して、フェノ
    チアジン、イミダゾール、ベンズイミダゾール、トリア
    ゾール又はベンゾトリアゾールのような芳香族複素環構
    造を形成することを特徴とする、請求項1乃至7のいず
    れか1請求項に記載の潤滑油添加剤。 11、芳香族複素環構造がフェノチアジンであることを
    特徴とする請求項10に記載の潤滑油添加剤。 12、天然又は合成潤滑油及び0.01乃至10重量%
    、好ましくは0.1乃至2.5重量%の、請求項1乃至
    10のいずれか1請求項に記載の潤滑油添加剤を含有す
    ることを特徴とする潤滑組成物。 13、腐蝕防止剤、洗浄剤′及び抗摩耗剤、分散剤及び
    消泡剤のような、潤滑剤用の従来の他の添加剤を含有す
    ることを特徴とする請求項12に記載の潤滑組成物。
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