酯化合物、含有其的润滑油组合物及其制备方法

著录项
  • CN201880073104.1
  • 20180711
  • CN111344386A
  • 20200626
  • 埃克森美孚化学专利公司
  • A·O·帕逖尔;K·G·刘易斯;S·波蒂格
  • C10M105/34
  • C10M105/34 C07C69/24

  • 美国得克萨斯
  • 美国(US)
  • 20171115 EP17201756.8;20170929 US62/565,536
  • 中国国际贸易促进委员会专利商标事务所
  • 张博媛
  • 20200512
摘要
本发明涉及衍生自新酸的酯化合物,包含这样的酯化合物的润滑油基础油料,包含这样的酯化合物的润滑油组合物,和制备这样的化合物和/或基础油料的方法。包含所述酯化合物的润滑油基础油料表现出令人期望的润滑性能例如极性和氧化稳定性。
权利要求

1.具有下式(F-I)的化合物:

其中R1和R2每个独立地是包含至少两(2)个碳原子的烃基;和

R3是取代的或者未取代的烃基。

2.权利要求1的化合物,其中R1和R2每个独立地是C2-C30线性或者支化的烷基。

4.权利要求2的化合物,其中R1和R2每个独立地选自乙基、正丙基、正丁基、正己基、正辛基、正癸基、正十二烷基、正十四烷基、正十六烷基、正十八烷基、正二十烷基、正二十二烷基、正二十四烷基、正二十六烷基和正二十八烷基。

5.权利要求4的化合物,其中R1和R2每个独立地选自乙基、正丙基、正丁基、正己基、正辛基、正癸基、正十二烷基和正十四烷基。

3.权利要求1或者权利要求2的化合物,其中R1和R2每个独立地是线性烷基。

6.权利要求1或者权利要求2的化合物,其中R1和R2每个独立地是选自下面的支化的烷基:2-乙基己基、2-丙基庚基、2-丁基辛基和3,5-二甲基辛基。

7.前述任一项权利要求的化合物,其中R1和R2是相同的。

8.前述任一项权利要求的化合物,其中R3是选自下面的C1-C24基团:(a)线性或者支化的烷基、烷基芳基、芳基、芳基烷基、环烷基、烷基环烷基和环烷基烷基;和(b)类别(a)中的那些的取代的衍生物。

9.权利要求8的化合物,其中R3总共包含1-16个碳原子。

10.前述任一项权利要求的化合物,其中R3选自:甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正癸基、正十二烷基、正十四烷基、正十六烷基、正十八烷基、正二十烷基、正二十二烷基、正二十四烷基、苯基、1-苯基甲基、2-苯基甲基、3-苯基丙基、4-苯基丁基、5-苯基戊基、6-苯基己基、7-苯基庚基、8-苯基辛基、9-苯基壬基和10-苯基癸基。

11.权利要求10的化合物,其中R3选自正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基和正癸基。

12.权利要求1的化合物,其选自下面的:

2-乙基-2-甲基己酸丁基酯;2-乙基-2-甲基己酸戊基酯;2-乙基-2-甲基己酸己基酯;2-乙基-2-甲基己酸庚基酯;2-乙基-2-甲基己酸辛基酯;2-乙基-2-甲基己酸壬基酯;2-乙基-2-甲基己酸癸基酯;2-乙基-2-甲基己酸十二烷基酯;2-乙基-2-甲基己酸苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸对甲苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸3,4-二甲基苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸3,5-二甲基苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸4-乙基苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸4-丙基苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸4-丁基苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸4-戊基苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸4-己基苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸4-庚基苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸4-辛基苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸4-壬基苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸萘-2-基酯;2-乙基-2-甲基己酸4-苄基苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸[1,1'-联苯]-4-基酯;

2-丁基-2-甲基辛酸丁基酯;2-丁基-2-甲基辛酸戊基酯;2-丁基-2-甲基辛酸己基酯;2-丁基-2-甲基辛酸庚基酯;2-丁基-2-甲基辛酸辛基酯;2-丁基-2-甲基辛酸壬基酯;2-丁基-2-甲基辛酸癸基酯;2-丁基-2-甲基辛酸十二烷基酯;2-丁基-2-甲基辛酸苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸对甲苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸3,4-二甲基苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸3,5-二甲基苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸4-乙基苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸4-丙基苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸4-丁基苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸4-戊基苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸4-己基苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸4-庚基苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸4-辛基苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸4-壬基苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸萘-2-基酯;2-丁基-2-甲基辛酸4-苄基苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸[1,1'-联苯]-4-基酯;

2-己基-2-甲基癸酸丁基酯;2-己基-2-甲基癸酸戊基酯;2-己基-2-甲基癸酸己基酯;2-己基-2-甲基癸酸庚基酯;2-己基-2-甲基癸酸辛基酯;2-己基-2-甲基癸酸壬基酯;2-己基-2-甲基癸酸癸基酯;2-己基-2-甲基癸酸十二烷基酯;2-己基-2-甲基癸酸苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸对甲苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸3,4-二甲基苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸3,5-二甲基苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸4-乙基苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸4-丙基苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸4-丁基苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸4-戊基苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸4-己基苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸4-庚基苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸4-辛基苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸4-壬基苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸萘-2-基酯;2-己基-2-甲基癸酸4-苄基苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸[1,1'-联苯]-4-基酯;

2-甲基-2-辛基十二烷酸丁基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸戊基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸己基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸庚基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸辛基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸壬基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸癸基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸十二烷基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸对甲苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸3,4-二甲基苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸3,5-二甲基苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸4-乙基苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸4-丙基苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸4-丁基苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸4-戊基苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸4-己基苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸4-庚基苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸4-辛基苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸4-壬基苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸萘-2-基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸4-苄基苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸[1,1'-联苯]-4-基酯;

2-癸基-2-甲基十四烷酸丁基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸戊基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸己基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸庚基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸辛基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸壬基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸癸基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸十二烷基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸苯基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸对甲苯基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸3,4-二甲基苯基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸3,5-二甲基苯基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸4-乙基苯基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸4-丙基苯基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸4-丁基苯基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸4-戊基苯基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸4-庚基苯基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸4-辛基苯基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸4-壬基苯基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸萘-2-基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸4-苄基苯基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸[1,1'-联苯]-4-基酯;和

2-十二烷基-2-甲基十六烷酸丁基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸戊基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸己基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸庚基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸辛基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸壬基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸癸基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸十二烷基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸苯基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸对甲苯基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸3,4-二甲基苯基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸3,5-二甲基苯基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸4-乙基苯基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸4-丙基苯基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸4-丁基苯基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸4-戊基苯基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸4-庚基苯基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸4-辛基苯基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸4-壬基苯基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸萘-2-基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸4-苄基苯基酯;和2-十二烷基-2-甲基十六烷酸[1,1'-联苯]-4-基酯。

13.润滑油组合物,其包含前述权利要求1-12任一项的化合物。

14.权利要求13的润滑油组合物,其是润滑油基础油料。

15.权利要求14的润滑油组合物,其基本上由一种或多种前述权利要求1-12任一项的化合物组成。

16.权利要求14或者权利要求15的润滑油组合物,其依照ASTM D445测定的100℃的运动粘度是1-40cSt。

17.权利要求13的润滑油组合物,其是包含权利要求1-11任一项的化合物作为第一基础油料的润滑油配制剂。

18.权利要求17的润滑油组合物,其中所述第一基础油料的浓度是5-95wt%,基于该润滑油配制剂的总重量。

19.制备包含具有下式(F-I)的化合物的酯产物的方法:

其中R1和R2每个独立地是包含至少2个碳原子的烃基;

R3是取代的或者未取代的烃基;

所述方法包括:

将具有式(F-II)的新酸和/或其酸酐与具有下式(F-III)的醇在酸催化剂存在下反应来获得反应混合物,其中R1、R2和R3分别对应于式(F-I)中的R1、R2和R3:

R3-OH (F-III),和

由所述反应混合物来获得酯产物。

20.权利要求19的方法,其中R1和R2每个独立地是C1-C30线性烷基。

21.权利要求20的方法,其中R1和R2每个独立地选自正丁基、正己基、正辛基、正癸基和正十二烷基。

24.权利要求20-23任一项的方法,其中所述新酸选自:2-乙基-2-甲基己酸;2-甲基-2-丙基庚酸;2-丁基-2-甲基辛酸;2-甲基-2-戊基壬酸;2-己基-2-甲基癸酸;2-庚基-2-甲基十一烷酸;2-甲基-2-辛基十二烷酸;2-癸基-2-甲基十四烷酸;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸;2-甲基-2-十四烷基十八烷酸;2-甲基-2-十六烷基二十烷酸;及其两种或者更多种的任意混合物。

25.权利要求20-24任一项的方法,其中所述醇选自:乙醇;丙-1-醇;丁-1-醇;戊-1-醇;己-1-醇;庚-1-醇;辛-1-醇;壬-1-醇;癸-1-醇;十一烷-1-醇;十二烷-1-醇;十三烷-1-醇;十四烷-1-醇;十五烷-1-醇;十六烷-1-醇;十七烷-1-醇;十八烷-1-醇;十九烷-1-醇;二十烷-1-醇;苄基醇;2-苯基乙醇;3-苯基-丙-1-醇;4-苯基-丁-1-醇;5-苯基-戊-1-醇;6-苯基-己-1-醇;7-苯基-庚-1-醇;8-苯基-辛-1-醇;9-苯基-壬-1-醇;和10-苯基-癸-1-醇;及其两种或者更多种的任意混合物。

22.权利要求19-21任一项的方法,其中R3是选自下面的C1-C24基团:(a)线性或者支化的烷基、烷基芳基、芳基、芳基烷基、环烷基、烷基环烷基和环烷基烷基;和(b)类别(a)中的那些的取代的衍生物。

23.权利要求22的方法,其中R3选自:甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正癸基、正十二烷基、正十四烷基、正十六烷基、正十八烷基、正二十烷基、正二十二烷基、正二十四烷基、苯基、1-苯基甲基、2-苯基甲基、3-苯基丙基、4-苯基丁基、5-苯基戊基、6-苯基己基、7-苯基庚基、8-苯基辛基、9-苯基壬基和10-苯基癸基。

说明书

酯化合物、含有其的润滑油组合物及其制备方法

优先权要求

本申请要求2017年9月29日提交的USSN 62/565536和2017年11月15日提交的EP17201756.8的优先权和权益,其二者的内容通过引用以其全文并入本文。

发明领域

本发明涉及酯化合物,润滑油基础油料,润滑油组合物以及它们的制备方法。具体地,本发明涉及新酸的酯化合物,包含这样的酯化合物的润滑油基础油料和润滑油组合物以及它们的制备方法。

发明背景

商业上目前使用的润滑剂是由根据它们的目标应用与各种添加剂包和溶剂混合的各种天然和合成基础油料来制备的。所述基础油通常包括矿物油,聚α-烯烃(PAO),天然气合成油(gas-to-liquid,GTL)基础油,硅油,磷酸酯,二酯,多元醇酯等。

客车发动机油(PCEO)的主要趋势是品质的整体改进,因为较高品质的基础油料变得更容易获得。通常最高品质的PCEO产品是用混合有各种添加剂包的基础油料例如PAO或者GTL基础油料来配制的。

聚α-烯烃(PAO)是重要的润滑剂基础油料,其具有许多优异的润滑剂性能,包括高粘度指数(VI),低挥发性和可以以各种粘度范围(例如100℃运动粘度是2-300cSt)获得。然而,PAO是低极性的链烷烃。这种低极性导致了对于极性添加剂或者使用过程中产生的油泥的低溶解性和分散性。为了补偿这种低极性,润滑剂配方设计师通常加入一种或者多种极性助基础油料。酯或者烷基化萘(AN)通常以1-50wt%的水平存在于许多成品润滑剂配制剂中来增加流体极性,这改进了极性添加剂和油泥的溶解性。此外,高氧化稳定性通常对于用于赋予发动机油以长使用寿命的基础油料来说是期望的。

所以,需要这样的极性基础油料流体,其为极性添加剂或者在润滑油使用过程中产生的油泥提供了适当的溶解性和分散性以及高氧化稳定性。

本发明满足了这种和其他需要。

发明概述

已经发现新酸的酯可以有利地用作润滑油基础油料,其具有令人期望的润滑油性能例如极性和氧化稳定性。

本发明的第一方面涉及具有式(F-I)的化合物:

其中R1和R2每个独立地是包含至少两(2)个碳原子的烃基;和R3是取代的或者未取代的烃基。

本发明的第二方面涉及包含本发明的第一方面的酯化合物的润滑油组合物。

本发明的第三方面涉及制备包含具有下式(F-I)的化合物的酯产物(例如润滑油基础油料)的方法:

其中R1和R2每个独立地是包含至少两个碳原子的烃基;R3是取代的或者未取代的烃基;所述方法包括:将具有式(F-II)的新酸和/或其酸酐与具有下式(F-III)的醇在酸催化剂存在下反应来获得反应混合物,其中R1、R2和R3分别对应于式(F-I)中的R1、R2和R3:R3-OH(F-III),和由该反应混合物获得酯产物。

本发明另外的特征和优点将参考下面的附图和详述得以理解。

附图简要描述

图1是显示本发明中的本发明的实施例和对比例中一系列流体的KV100和Noack挥发性的图。

图2是显示和比较本发明实施例B1、B2和B3和对比例C1、C2和C3的流体的KV100和氧化稳定性的图。

图3是显示和比较本发明实施例B1、B2和B3和对比例C1、C2和C3的流体的分子量和氧化稳定性的图。

发明详述

定义

在本发明中,不定冠词“一个”或者“一种”表示至少一个(种),除非上下文中另有明确规定或者指示为表示一个(种)。

“烷基”表示由碳和氢原子组成的饱和烃基。“线性烷基”表示非环状的烷基,其中全部的碳原子共价连接到不多于2个碳原子上。“支化的烷基”表示非环状的烷基,其中至少一个碳原子共价连接到多于2个碳原子上。

“环烷基”表示这样的烷基,其中全部碳原子形成了环结构。环烷基的非限制性实例包括环戊基,环己基,十氢化萘-1-基,螺[5.5]十一烷-3-基等。

“芳基”表示由碳和氢原子组成的不饱和的环状烃基,其中碳原子接合来形成共轭π体系。芳基的非限制性实例包括苯基,1-萘基,2-萘基,3-萘基等。

“芳基烷基”表示芳基或者烷基芳基取代的烷基。芳基烷基的非限制性实例包括苄基,2-苯基乙基,4-苯基丁基等。

“烷基芳基”表示烷基取代的芳基。烷基芳基的非限制性实例包括2-甲基苯基,3-甲基苯基,4-甲基苯基,2-甲基-1-萘基,6-苯基己基,5-戊基苯基,4-丁基苯基,4-叔丁基苯基等。

“环烷基烷基”表示环烷基或者烷基环烷基取代的烷基。环烷基烷基的实例是环己基甲基等。

“烷基环烷基”表示烷基取代的环烷基。烷基环烷基的非限制性实例包括2-甲基环己基,3-甲基环己基,4-甲基环己基,4-叔丁基环己基等。

“烃基”表示仅仅由氢和碳原子组成的基团。烃基可以是饱和或者不饱和的,线性或者支化的,环状或者非环状的,含有环状结构或者没有环状结构,和芳族或者非芳族的。“取代的”烃基是这样的烃基,其中氢原子被任何另外的基团取代。“未取代的”烃基是烃基。

“Cn”基团或者化合物表示其碳原子总数为n的基团或者化合物。因此,“Cm-Cn”或者“Cm到Cn”基团或者化合物表示其碳原子总数是m-n个的基团或者化合物。因此,C1-C50烷基表示其碳原总数为1-50个的烷基。

“单酯”表示其中具有一个酯(-C(O)-O-)官能团的化合物。

“γ-支化的醇”表示具有对应于下式的结构的醇:其中Rc和Rd独立地是线性的,支化的,环状的,取代的或者未取代的烃基,其优选包含d1至d2个碳原子,其中d1和d2可以独立地是1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,15,20,25,30,35,40,45,50,55,60,65,70,75,80,85,90,95,100,只要d1<d2。更优选d1=2和d2=50。优选Rc和Rd是烷基。更优选Rc和Rd是线性或者支化的烷基。再更优选Rc和Rd在其中所含碳原子总数方面相差两(2)个。

“新酸”表示具有下面的一般结构的羧酸:其中Ra,Rb和Rc是相同或者不同的,独立地是烃基。

“SAE”表示SAE国际,以前称作汽车工程师协会,其是制定内燃机润滑油的标准的专业组织。

“SAE J300”表示SAE所建立的发动机润滑油的粘度等级分类系统,其仅仅定义了流变性方面的分类限制。

“润滑油”表示这样的物质,其可以引入到两个或者更多个表面之间和降低相对于彼此移动的两个相邻表面之间的摩擦力水平。润滑油的非限制性实例包括在其正常使用过程中处于液体形式的那些例如发动机油和齿轮箱油,和在正常使用过程中处于粘性液体形式的那些例如油脂。润滑油“基础油料”是这样的材料,其在润滑油的操作温度下通常是处于各种粘度水平的流体,其用于通过与其他组分混合来配制润滑油。适用于润滑油的基础油料的非限制性实例包括API第I组,第II组,第III组,第IV组和第V组基础油料。如果一种基础油料被称作润滑油中的主基础油料,则任何另外的基础油料可以称作助基础油料。

本发明中全部的运动粘度值是依照ASTM D445测定的。100℃运动粘度在本文以KV100报告,和40℃运动粘度在本文以KV40报告。本文全部KV100和KV40值的单位是cSt,除非另有规定。

本发明中全部粘度指数(“VI”)值是依照ASTM D2270测定的。

本发明中全部Noack挥发性(“NV”)值是依照ASTM D5800测定的,除非另有规定。全部NV值的单位是wt%,除非另有规定。

描述本文的化学组成的全部百分比是按重量计的,除非另有规定。“Wt%”表示重量百分比。

“基本上由……组成”表示以至少90wt%的重量浓度包含,基于所讨论的混合物的总重量。因此,基本上由给定酯化合物组成的润滑油基础油料包含的酯化合物重量浓度是至少90wt%,基于该润滑油基础油料的总重量。

本文的详述和权利要求书中全部数值是用“约”或者“大约”所示值来修饰的,考虑了本领域技术人员将预期的实验误差和偏差。

I.新酸酯化合物

本发明的一方面是一种新的具有下面通式(F-I)的化合物:

其中R1和R2每个独立地是其中包含至少2个碳原子的烃基(优选C2-C60烃基,更优选C2-C60烷基,再更优选C2-C60线性或者支化的烷基,再更优选C2-C30线性或者支化的烷基);和R3是取代的或者未取代的烃基。在一定程度上这种化合物可以被认为是衍生自新酸的酯,它在本发明中将如此被提及,并且在本文也被称作“本发明的酯”。

在式(F-I)中,优选R1和R2每个独立地包含c1至c2个碳原子,其中c1和c2可以独立地是2-60的任何整数,例如2,3,4,5,6,7,8,9,10,12,14,16,18,20,22,24,26,28,30,32,34,36,38,40,42,44,46,48,50,52,54,56,58或者60,只要c1<c2。优选c1=2和c2=30。更优选c1=2和c2=24。再更优选c1=4和c2=16。再更优选c1=4和c2=12。优选R1和R2每个独立地包含偶数个碳原子。

R1和R2中的至少一个(优选R1和R2二者独立地每个)可以是支化的烷基,优选具有下式(F-IV)的支化的烷基:

其中Ra和Rb独立地是烃基,优选烷基,更优选线性或者支化的烷基,再更优选线性烷基,m是非负整数,优选m≥2,更优选m≥3,再更优选m≥4,再更优选m≥5,再更优选m≥6,再更优选m≥7。优选Ra和Rb每个独立地包含c3至c4个碳原子,其中c3和c4可以独立地是1-57的任何整数,例如1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,12,14,16,18,20,22,23,24,26,28,30,32,34,36,38,40,42,44,46,48,50,52,54,56或者57,只要c3<c4。更优选c3=1和c4=50。再更优选c3=1和c4=40。再更优选c3=1和c4=20。再更优选c3=1和c4=16。再更优选c3=1和c4=10。在一种具体实施方案中,m=0和R1和/或R2可以是在1位置支化的基团,即,碳直接连接到季碳碳原子上。用于R1和R2的支化的烷基的非限制性实例包括:2-乙基己基,2-丙基庚基,2-丁基辛基和3,5-二甲基辛基。

R1和R2中的至少一个(优选R1和R2二者独立地)可以是线性烷基,例如:乙基,正丙基,正丁基,正戊基,正己基,正庚基,正辛基,正壬基,正癸基,正十一烷基,正十二烷基,正十三烷基,正十四烷基,正十五烷基,正十六烷基,正十七烷基,正十八烷基,正十九烷基,正二十烷基,正二十一烷基,正二十二烷基,正二十三烷基,正二十四烷基,正二十五烷基,正二十六烷基,正二十八烷基和正三十烷基。优选地,线性R1和R2中的碳原子总数是偶数。优选地,组合的线性R1和/或R2中的碳原子总数是a1至a2,其中a1和a2可以独立地是8,10,12,14,16,18,20,22,24,26,28,30,32,34,36,38,40,42,44,46,48,52,56,60,64,80,96或者100,只要a1<a2。优选地,组合的线性R1和R2中的碳原子总数是8-96,更优选8-80,再更优选8-64,再更优选8-48,再更优选8-40,再更优选8-32,再更优选8-28,再更优选8-26,再更优选8-24,再更优选8-22,和再更优选8-20。

优选地,组合的R1和R2中的碳原子总数是b1至b2,其中b1和b2可以独立地是8,10,12,14,16,18,20,22,24,26,28,30,32,34,36,38,40,42,44,46,48,52,56,60,64,80,96或者100,只要b1<b2。优选R1和R2中碳原子总数是8-96,更优选8-80,再更优选8-64,再更优选8-48,再更优选8-40,再更优选8-32,再更优选8-28,再更优选8-26,再更优选8-24,再更优选8-22,和再更优选8-20。

优选R1和R2是相同的。在这样的情况中,特别优选的是R1和R2包含偶数个碳原子。还特别优选的是R1和R2是相同的线性烷基。在式(F-I)中R1和R2不同的情况中,非常令人期望的是它们在其摩尔质量方面相差不大于145(或者130,115,100,85,70,55,45,30或者甚至15)克/摩尔。优选地,在这样的情况中,R1和R2在其中所含的碳原子总数方面相差不大于10(或者9,8,7,6,5,4,3,2或者甚至1)。

R3可以是任何取代的或者未取代的烃基。R3可以优选包含至多60,50,40,30或者20个碳原子。优选地,R3是C1-C24基团,其包含的碳原子数是c1至c2,其中c1和c2可以独立地是1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23或者24,只要c1<c2。优选地,R3是选自下面的基团:(a)线性或者支化的烷基,烷基芳基,芳基,芳基烷基,环烷基,烷基环烷基和环烷基烷基;和(b)类别(a)中的那些的取代的衍生物。类别(a)烃基的取代基包括但不限于:含氧基团例如烷氧基,含氮基团等。

作为烷基的R3的非限制性实例包括C1-C24线性或者支化的烷基例如甲基,乙基,正丙基,正丁基,正戊基,正己基,正庚基,正辛基,正壬基,正癸基,正十一烷基,正十二烷基,正十三烷基,正十四烷基,正十五烷基,正十六烷基,正十七烷基,正十八烷基,正十九烷基,正二十烷基,正二十一烷基,正二十二烷基,正二十三烷基,正二十四烷基及其支化的异构体基团等。

作为芳基的R3的非限制性实例包括苯基,全部萘基,全部菲基(phenanthyl),全部茚基等。

作为烷基芳基的R3的非限制性实例包括烷基取代的苯基,烷基取代的萘基和烷基取代的菲基。特别可以提及的是烷基取代的那些苯基例如邻、对和间-甲基苯基,邻、对和间-乙基苯基,邻、对和间-正丙基苯基,邻、对和间-正丁基苯基,邻、对和间-正戊基苯基,邻、对和间-正己基苯基,邻、对和间-正庚基苯基,邻、对和间-正辛基苯基,邻、对和间-正壬基苯基,邻、对和间-正癸基苯基,邻、对和间-正十一烷基苯基,邻、对和间-正十二烷基苯基,邻、对和间-正十三烷基苯基,邻、对和间-正十四烷基苯基,邻、对和间-正十五烷基苯基,邻、对和间-正十六烷基苯基,邻、对和间-正十七烷基苯基,邻、对和间-正十八烷基苯基;邻、对和间-1-甲基甲基苯基,邻、对和间-1-甲基乙基苯基,邻、对和间-1-甲基丙基苯基,邻、对和间-1-甲基丁基苯基,邻、对和间-1-甲基戊基苯基,邻、对和间-1-甲基己基苯基,邻、对和间-1-甲基庚基苯基,邻、对和间-1-甲基辛基苯基,邻、对和间-1-甲基壬基苯基,邻、对和间-1-甲基癸基苯基,邻、对和间-1-甲基十一烷基苯基,邻、对和间-1-甲基十二烷基苯基,邻、对和间-1-甲基十三烷基苯基,邻、对和间-1-甲基十四烷基苯基,邻、对和间-1-甲基十五烷基苯基,邻、对和间-1-甲基十六烷基苯基,邻、对和间-1-甲基十七烷基苯基,以及邻、对和间-1-甲基十八烷基苯基。

作为芳基烷基的R3的非限制性实例包括:苄基,2-苯基乙基,3-苯基丙基,4-苯基丁基,5-苯基戊基,6-苯基己基,7-苯基庚基,8-苯基辛基,9-苯基壬基和10-苯基癸基。

具体地,本发明酯化合物的令人期望的实例如下,其单独或者组合地可以有利地用作润滑油基础油料:

2-乙基-2-甲基己酸丁基酯;2-乙基-2-甲基己酸戊基酯;2-乙基-2-甲基己酸己基酯;2-乙基-2-甲基己酸庚基酯;2-乙基-2-甲基己酸辛基酯;2-乙基-2-甲基己酸壬基酯;2-乙基-2-甲基己酸癸基酯;2-乙基-2-甲基己酸十二烷基酯;2-乙基-2-甲基己酸苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸对甲苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸3,4-二甲基苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸3,5-二甲基苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸4-乙基苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸4-丙基苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸4-丁基苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸4-戊基苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸4-己基苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸4-庚基苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸4-辛基苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸4-壬基苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸萘-2-基酯;2-乙基-2-甲基己酸4-苄基苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸[1,1'-联苯]-4-基酯;

2-丁基-2-甲基辛酸丁基酯;2-丁基-2-甲基辛酸戊基酯;2-丁基-2-甲基辛酸己基酯;2-丁基-2-甲基辛酸庚基酯;2-丁基-2-甲基辛酸辛基酯;2-丁基-2-甲基辛酸壬基酯;2-丁基-2-甲基辛酸癸基酯;2-丁基-2-甲基辛酸十二烷基酯;2-丁基-2-甲基辛酸苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸对甲苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸3,4-二甲基苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸3,5-二甲基苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸4-乙基苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸4-丙基苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸4-丁基苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸4-戊基苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸酯4-己基苯基;2-丁基-2-甲基辛酸4-庚基苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸4-辛基苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸4-壬基苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸萘-2-基酯;2-丁基-2-甲基辛酸4-苄基苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸[1,1'-联苯]-4-基酯;

2-己基-2-甲基癸酸丁基酯;2-己基-2-甲基癸酸戊基酯;2-己基-2-甲基癸酸己基酯;2-己基-2-甲基癸酸庚基酯;2-己基-2-甲基癸酸辛基酯;2-己基-2-甲基癸酸壬基酯;2-己基-2-甲基癸酸癸基酯;2-己基-2-甲基癸酸十二烷基酯;2-己基-2-甲基癸酸苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸对甲苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸3,4-二甲基苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸3,5-二甲基苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸4-乙基苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸4-丙基苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸4-丁基苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸4-戊基苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸4-己基苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸4-庚基苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸4-辛基苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸4-壬基苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸萘-2-基酯;2-己基-2-甲基癸酸4-苄基苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸[1,1'-联苯]-4-基酯;

2-甲基-2-辛基十二烷酸丁基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸戊基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸己基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸庚基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸辛基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸壬基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸癸基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸十二烷基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸对甲苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸3,4-二甲基苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸3,5-二甲基苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸4-乙基苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸4-丙基苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸4-丁基苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸4-戊基苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸4-己基苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸4-庚基苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸4-辛基苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸4-壬基苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸萘-2-基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸4-苄基苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸[1,1'-联苯]-4-基酯;

2-癸基-2-甲基十四烷酸丁基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸戊基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸己基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸庚基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸辛基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸壬基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸癸基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸十二烷基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸苯基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸对甲苯基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸3,4-二甲基苯基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸3,5-二甲基苯基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸4-乙基苯基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸4-丙基苯基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸4-丁基苯基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸4-戊基苯基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸4-庚基苯基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸4-辛基苯基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸4-壬基苯基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸萘-2-基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸4-苄基苯基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸[1,1'-联苯]-4-基酯;和

2-十二烷基-2-甲基十六烷酸丁基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸戊基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸己基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸庚基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸辛基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸壬基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸癸基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸十二烷基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸苯基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸对甲苯基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸3,4-二甲基苯基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸3,5-二甲基苯基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸4-乙基苯基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸4-丙基苯基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸4-丁基苯基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸4-戊基苯基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸4-庚基苯基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸4-辛基苯基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸4-壬基苯基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸萘-2-基酯;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸4-苄基苯基酯;和2-十二烷基-2-甲基十六烷酸[1,1'-联苯]-4-基酯。

在这些中,更优选的实例如下,其单独或者组合地可以有利地用作润滑油基础油料:2-乙基-2-甲基己酸戊基酯;2-乙基-2-甲基己酸己基酯;2-乙基-2-甲基己酸辛基酯;2-乙基-2-甲基己酸癸基酯;2-乙基-2-甲基己酸苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸对甲苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸3,4-二甲基苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸3,5-二甲基苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸4-乙基苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸4-丙基苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸4-丁基苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸4-戊基苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸4-己基苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸4-庚基苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸4-辛基苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸4-壬基苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸萘-2-基酯;2-乙基-2-甲基己酸4-苄基苯基酯;2-乙基-2-甲基己酸[1,1'-联苯]-4-基酯;2-丁基-2-甲基辛酸戊基酯;2-丁基-2-甲基辛酸己基酯;2-丁基-2-甲基辛酸辛基酯;2-丁基-2-甲基辛酸癸基酯;2-丁基-2-甲基辛酸苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸对甲苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸3,4-二甲基苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸3,5-二甲基苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸4-乙基苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸4-丙基苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸4-丁基苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸4-戊基苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸4-己基苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸4-庚基苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸4-辛基苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸4-壬基苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸萘-2-基酯;2-丁基-2-甲基辛酸4-苄基苯基酯;2-丁基-2-甲基辛酸[1,1'-联苯]-4-基酯;2-己基-2-甲基癸酸戊基酯;2-己基-2-甲基癸酸己基酯;2-己基-2-甲基癸酸辛基酯;2-己基-2-甲基癸酸癸基酯;2-己基-2-甲基癸酸苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸对甲苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸3,4-二甲基苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸3,5-二甲基苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸4-乙基苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸4-丙基苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸4-丁基苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸4-戊基苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸4-己基苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸4-庚基苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸4-辛基苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸4-壬基苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸萘-2-基酯;2-己基-2-甲基癸酸4-苄基苯基酯;2-己基-2-甲基癸酸[1,1'-联苯]-4-基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸戊基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸己基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸辛基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸癸基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸对甲苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸3,4-二甲基苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸3,5-二甲基苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸4-乙基苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸4-丙基苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸4-丁基苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸4-戊基苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸4-己基苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸4-庚基苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸4-辛基苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸4-壬基苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸萘-2-基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸4-苄基苯基酯;2-甲基-2-辛基十二烷酸[1,1'-联苯]-4-基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸戊基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸己基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸辛基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸癸基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸苯基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸对甲苯基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸3,4-二甲基苯基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸3,5-二甲基苯基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸4-乙基苯基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸4-丙基苯基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸4-丁基苯基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸4-戊基苯基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸4-庚基苯基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸4-辛基苯基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸4-壬基苯基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸萘-2-基酯;2-癸基-2-甲基十四烷酸4-苄基苯基酯;和2-癸基-2-甲基十四烷酸[1,1'-联苯]-4-基酯。

本发明的新酸衍生的酯化合物可以具有许多应用。一种预期的应用是作为下面详细描述的润滑油组合物的基础油料。本发明的新酸衍生的酯化合物也可以用于其他领域例如增塑剂,个人护理产品,传热流体,液压动力传送油,加工油等。

II.包含本发明的酯的润滑油组合物

II.1概述

在本发明中,润滑油配制剂表示准备用于它的目标用途的润滑油产物。因此,润滑油配制剂的实例包括:准备置于内燃机的曲轴箱中的发动机油;准备分配到齿轮箱中的齿轮油;准备施用到需要油脂的设备的油脂;等等。在本发明中,润滑油组合物可以是润滑油配制剂的任何部分或者整体。因此,润滑油组合物可以是例如:(i)基础油料;(ii)添加剂包,其包含一种或多种添加剂;(iii)两种或者更多种基础油料的混合物,不存在任何添加剂;(iv)一种或多种基础油料与一种或多种添加剂的混合物,但非润滑油配制剂的整体;和(v)润滑油配制剂整体。

本发明的酯可以用作配制润滑油组合物中的基础油料。为了制备作为产物的最终润滑油配制剂,可以将另外的组分例如其他基础油料,已经存在于所述润滑油组合物中的另外量的材料,添加剂组分等加入所述润滑油组合物中。然而,本发明的润滑油组合物的一种特别优选的实施方案是润滑油配制剂。

II.2包含新酸衍生的酯的润滑油基础油料

本发明的新酸的酯具有令人期望的性能例如KV100、KV40和粘度指数,其与某些商购第V组酯类型基础油料相当。作为酯基团存在的结果,所述新酸衍生的酯分子的高极性赋予它们与许多其他基础油料优异的共混能力,这提供了极性组分例如添加剂和在润滑油使用寿命期间形成的油泥所需的溶解力和分散力。作为连接到季碳原子(其不具有直接键合到其上的氢)上的酯基团的位置的结果,所述新酸衍生的酯分子的极高的氧化稳定性对于反复暴露于氧化性环境的高性能润滑油配制剂例如汽车发动机油来说是特别令人期望的。

本发明的润滑油基础油料可以包含上面公开的单一新酸衍生的酯化合物。该酯化合物在基础油料中的浓度可以是例如至少80,90,95,98或者甚至99wt%,基于基础油料的总重量。

本发明的润滑油基础油料可以包含两种或者更多种上面公开的新酸衍生的酯。这样的基础油料可以通过将两种酯化合物以它们基本上纯净的形式混合来生产,或者由单一酯化反应操作,通过(i)一种新酸与两种或者更多种醇反应,或者(ii)两种或者更多种新酸与一种或多种醇反应来生产。这样的混合酯基础油料可以是特别有利的,其中新酸(优选具有类似的分子量和/或分子结构的新酸)的混合物或者醇(优选具有类似的分子量和/或分子结构的醇)的混合物可以以低于纯的单一化合物新酸产物或者醇产物的成本来生产。

本发明的润滑油基础油料令人期望的KV100是k1至k2 cSt,其中k1和k2可以独立地是1.0,1.2,1.4,1.5,1.6,1.8,2.0,2.2,2.4,2.5,2.6,2.8,3.0,3.2,3.4,3.5,3.6,3.8,4.0,4.5,5.0,5.5,6.0,6.5,7.0,7.5,8.0,8.5,9.0,9.5,10.0,10.5,11.0,11.5,12.0,12.5,13.0,13.5,14.0,14.5,15.0,15.5,16.0,16.5,17.0,17.5,18.0,18.5,19.0,19.5,20.0,20.5,21.0,21.5,22.0,22.5,23.0,23.5,24.0,24.5,25.0,25.5,26.0,26.5,27.0,27.5,28.0,28.5,29.0,29.5,30.0,30.5,31.0,31.5,32.0,32.5,33.0,33.5,34.0,34.5,35.0,35.5,36.0,36.5,37.0,37.5,38.0,38.5,39.0,39.5或者40.0,只要k1<k2。优选k1=4.0和k2=30.0。更优选k1=5.0和k2=25.0。所以,本发明的基础油料在内燃机润滑油的正常操作温度下具有相对“低的”粘度。

本发明的润滑油基础油料依照ASTM D2270测定的令人期望的粘度指数是v1至v2,其中v1和v2可以独立地是-100,-90,-80,-70,-60,-50,-40,-30,-20,-10,0,10,20,30,40,50,60,70,80,90,100,110,120,130,140,150,160,170,180,190,200,210,220,230,240,250,260,270,290或者300,只要v1<v2。优选v1=0和v2=250。更优选v1=25和v2=200。再更优选v1=100和v2=170。

本发明的基础油料的令人期望的NV值是n1至n2 wt%,其中n1和n2可以独立地是0,0.1,0.5,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,25,30,35,40,45,50,55,60,65,70,75,80,85或者90,只要n1<n2。优选n1=0和n2=50。更优选n1=0和n2=30。再更优选n1=0和n2=20。再更优选n1=0和n2=16。通常,对于相同类型的新酸衍生的酯基础油料来说,分子的分子量越大,NV值越低。对于发动机油和它们的基础油料来说,通常低的NV值是优选的,全部其他参数保持相同。

本发明的基础油料的令人期望的通过ASTM D611测定的苯胺值不高于30,25,20或者15。

γ-支化醇衍生的酯被证实是良好品质的润滑油基础油料。以令人惊讶的方式,已经发现本发明的基于新酸衍生的酯的选择性基础油料表现优于具有相同分子量和相当的分子结构的γ-支化醇衍生的酯基础油料。特别地,已经发现本发明的选择性酯基础油料倾向于具有与具有相同分子量和/或类似的KV100的γ-醇衍生的酯相比明显更高的氧化稳定性。

此外,与具有类似粘度(特别是KV100)的PAO基础油料相比,本发明的包含新酸衍生的酯的基础油料倾向于具有更高的极性和更低的挥发性(特别是NV值)。

本发明的新酸衍生的酯基础油料可以用作任何润滑油配制剂中的主基础油料或者助基础油料。优选地,本发明的新酸衍生的酯基础油料用作助基础油料,与被指定为主基础油料的第二基础油料共用。在某些应用中,可以令人期望的是除了本发明的新酸衍生的酯基础油料之外,润滑油配制剂中还包括两种或者甚至更多种另外的基础油料。为了便于描述,新酸衍生的酯基础油料在本文仅仅称作一般基础油料,不管它被指定为主基础油料还是助基础油料。当作为助基础油料与非极性基础油料例如那些第I,II,III组,GTL和第IV组基础油料一起使用时,本发明的包含新酸衍生的酯的基础油料可以是特别有利的。

本发明的新酸衍生的酯基础油料优选用于配制汽车发动机润滑油,优选满足SAEJ300分类标准的那些。然而,可以预期本发明的基础油料可以用于配制其他润滑油(例如汽车动力传动系统油,工业润滑油,齿轮油,油脂等),传热油(例如变压器油),液压动力传送油,加工油等。

所述新酸衍生的酯基础油料在本发明的润滑油配制剂中的存在量可以是大约c1至c2 wt%,基于该润滑油组合物的总重量,其中c1和c2可以独立地是1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,15,20,25,30,35,40,45,50,55,60,65,70,75,80,85,90或者95,只要c1<c2。优选c1=3和c2=50。更优选c1=5和c2=30。通常,令人期望的是所述润滑油组合物包含所述新酸衍生的酯基础油料作为助基础油料。然而,还可以预期本发明的润滑油配制剂可以包含所述新酸衍生的酯基础油料作为主基础油料,和在极端情况中,所述润滑油配制剂可以基本上由新酸衍生的酯基础油料和添加剂组成。

归因于所述新酸衍生的酯基础油料由它们的分子结构中的酯基产生的高极性,本发明的润滑油组合物与无酯类型的基础油料的其他润滑油组合物相比可以具有改进的添加剂和油泥溶解能力和分散力。另外,包括新酸衍生的酯基础油料的润滑油组合物与无酯类型的基础油料的组合物相比可以具有改进的密封相容性。

II.3可用于所述润滑油组合物中的其他基础油料

本领域已知的宽范围的润滑油基础油料可以与本发明的润滑油组合物中的新酸衍生的酯基础油料结合使用,用作主基础油料或者助基础油料。这样的其他基础油料可以衍生自自然资源或者是合成的,包括未精制的,精制的或者再精制的油。未精制的油基础油料包括直接获自干馏操作的页岩油,直接获自初级蒸馏的石油油料,和直接获自自然源(例如植物物质和动物组织)或者直接获自化学酯化方法的酯油。精制油基础油料是那些未精制的基础油料,其进一步经受一个或多个纯化步骤例如溶剂提取,二次蒸馏,酸提取,碱提取,过滤和渗滤来改进至少一种润滑油性能。再精制油基础油料是通过类似于精制油的方法获得的,但是使用了已经事先用作了供料油料的油。

API第I,II,III,IV和V组是由美国石油组织建立和定义的基础油料的宽泛的分类(API Publication 1509;www.API.org),来产生用于润滑油基础油料的指南。第I组基础油料通常的粘度指数是大约80-120和包含大于大约0.03%的硫和小于大约90%的饱和物。第II组基础油料通常的粘度指数是大约80-120,并且包含小于或等于大约0.03%的硫和大于或等于大约90%的饱和物。第III组基础油料通常的粘度指数大于大约120和包含小于或等于大约0.03%的硫和大于大约90%的饱和物。第IV组包括聚α-烯烃(PAO)。第V组基础油料包括在第I-IV组中不包括的基础油料。下表汇总了这五个组每个的性能。

天然油包括动物油(例如猪油),植物油(例如蓖麻油)和矿物油。可以使用具有有利的热氧化稳定性的动物和植物油。在天然油中,矿物油是优选的。矿物油就它们的油源而论是不尽相同的,例如就它们是链烷烃,环烷烃还是混合的链烷烃-环烷烃而论。衍生自煤或者页岩的油也可用于本发明。天然油就它们的生产和纯化所用的方法而论也是不同的,例如它们的馏程和它们是直馏或者裂化的,加氢精制的或者溶剂提取的。

第II组和/或第III组基础油料通常是衍生自原油精制方法的加氢处理或者加氢裂化的基础油料。

合成基础油料包括聚合的和互聚的烯烃(例如聚丁烯,聚丙烯,丙烯异丁烯共聚物,乙烯-烯烃共聚物和乙烯-α烯烃共聚物)。

合成的聚α-烯烃(“PAO”)基础油料归入第IV组。有利的第IV组基础油料是由C6,C8,C10,C12和C14线性α-烯烃(“LAO”)中的一种或多种制备的那些。这些基础油料可以以宽范围的粘度商购获得,例如KV100是1.0-1000cSt。所述PAO基础油料可以通过LAO(一种或多种)在路易斯酸类型催化剂或者基于茂金属化合物的催化剂体系存在下聚合来制备。高品质第IV组PAO商购基础油料包括SpectraSynTM和SpectraSyn EliteTM系列,其可获自地址为4500Bayway Drive,Baytown,Texas 77520,美国的ExxonMobil Chemical Company。

全部其他合成基础油料(包括但不限于烷基芳族化合物和合成的酯)处于第V组中。

不处于所述新酸衍生的酯类别中的另外的酯可以以少量用于本发明的润滑油组合物。通过使用酯例如二元酸与单烷醇的酯和单羧酸的多元醇酯,可以进一步赋予添加剂溶解力和密封相容性特性。前者类型的酯包括例如二羧酸例如邻苯二甲酸,琥珀酸,癸二酸,富马酸,己二酸,亚油酸二聚体,丙二酸,烷基丙二酸,烯基丙二酸等,与各种醇例如丁醇,己醇,十二烷醇,2-乙基己醇等的酯。这些类型的酯的具体实例包括己二酸二丁酯,癸二酸二(2-乙基己基)酯,富马酸二正己基酯,癸二酸二辛酯,壬二酸二异辛酯,壬二酸二异癸酯,邻苯二甲酸二辛酯,邻苯二甲酸二癸酯,癸二酸二(二十烷)酯(dieicosyl sebacate)等。有用的酯类型第V组基础油料包括可商购获自ExxonMobil Chemical Company的EsterexTM系列。

下面中的一种或多种也可以用作本发明的润滑油中的基础油料:(1)一种或多种天然气合成油(GTL)材料;和(2)加氢脱蜡的,加氢异构化的,溶剂脱蜡的或者催化脱蜡的基础油料,其衍生自合成蜡,天然蜡,蜡状供料,疏松石蜡,瓦斯油,蜡状燃料,加氢裂化器底部物,蜡状残油液,加氢裂化产物,热裂解产物,油脚,和衍生自煤液化或者页岩油的蜡状材料。这样的蜡状供料可以衍生自矿物油或者非矿物油加工或者可以是合成的(例如Fischer-Tropsch供料油料)。这样的基础油料优选包含C20或者更高级,更优选C30或者更高级的线性或者支化的烃基化合物。

除了所述新酸衍生的酯基础油料之外,本发明的润滑油组合物还可以包含一种或多种第I,II,III,IV或者V组基础油料。优选地,如果期望高品质的润滑油,则第I组基础油料(如果有的话)以相对低的浓度存在。第I组基础油料可以作为添加剂包的稀释剂少量引入。第II和III组基础油料可以包括在本发明的润滑油组合物中,但是优选仅仅是高品质的那些,例如VI是100-120的那些。第IV和V组基础油料,优选高品质的那些,令人期望地包括在本发明的润滑油组合物中。

II.4润滑油添加剂

本发明的润滑油组合物可以另外包含常用的润滑油性能添加剂中的一种或多种,包括但不限于分散剂,清洁剂,粘度改性剂,抗磨添加剂,腐蚀抑制剂,防锈剂,金属钝化剂,极压添加剂,抗咬合剂,蜡改性剂,粘度改性剂,降滤失添加剂,密封相容剂,润滑剂,防玷污剂,发剂,消泡剂,反乳化剂,增密剂,润湿剂,凝胶化剂,增粘剂,着剂及其他。关于许多常用的添加剂和用量的综述,参见:(i)Klamann,Lubricants and Related Products,Verlag Chemie,Deerfield Beach,FL;ISBN0-89573-177-0;(ii)“Lubricant Additives”,M.W.Ranney,由Noyes Data Corporation of Parkridge,NJ(1973)出版;(iii)“Synthetics,Mineral Oils,and Bio-Based Lubricants”,由L.R.Rudnick编辑,CRCTaylor and Francis,2006,ISBN 1-57444-723-8;(iv)“Lubrication Fundamentals”,J.G.Wills,Marcel Dekker Inc.,(纽约,1980);(v)Synthetic Lubricants and High-Performance Functional Fluids,第2版,Rudnick和Shubkin,Marcel Dekker Inc.,(纽约,1999);和(vi)“Polyalpha-olefins”,L.R.Rudnick,Chemical Industries(BocaRaton,FL,美国)(2006),111(Synthetics,Mineral Mineral Oils,and Bio-BasedLubricants),3-36。还可以参考:(a)美国专利No.7704930B2;(b)美国专利No.9458403B2,第18栏第46行到第39栏第68行;(c)美国专利No.9422497B2,第34栏第4行到第40栏第55行;和(d)美国专利No.8048833B2,第17栏第48行到第27栏第12行,其公开内容通过引用以其全文并入本文。在并入到配制的油中之前,这些添加剂通常用可以在5wt%-50wt%范围内的不同量的稀释剂油来传递,基于添加剂包的总重量。可用于本发明的添加剂不必须可溶于润滑油组合物中。在油中不可溶的添加剂可以分散在本发明的润滑油组合物中。

当润滑油组合物包含上述添加剂中的一种或多种时,所述添加剂(一种或多种)以使得它足以发挥它的目标功能的量共混到润滑油组合物中。

要注意的是许多添加剂是从添加剂制造商处作为浓缩物来运输的,所述浓缩物含有一种或多种添加剂,连同一定量的基础油稀释剂。

III.制备包含新酸酯化合物的酯产物和包含其的润滑油基础油料的方法

本发明的一方面涉及用于制备(i)包含具有下式(I)的化合物的酯产物,和/或具体地,(ii)包含具有下式(F-I)的化合物的润滑油基础油料的方法:

其中:R1和R2每个独立地是包含至少两(2)个碳原子的烃基(优选C2-C60烃基,更优选C2-C60烷基,再更优选C2-C60线性或者支化的烷基,再更优选C2-C30线性或者支化的烷基);R3是烃基;所述方法包括:

将具有式(F-II)的新酸和/或其酸酐与具有下式(F-III)的醇在酸催化剂存在下反应来获得反应混合物,其中R1、R2和R3分别对应于式(F-I)中的R1、R2和R3:

R3-OH(F-III),和

由所述反应混合物来获得酯产物或者润滑油基础油料。

就制备单一具有式(I)的化合物,包含一种或多种具有式(I)的化合物的酯产物(例如润滑油基础油料)的目的而言,非常令人期望的是反应中所用的酸/酸酐是单一单酸的那些,虽然也可以使用多种酸的那些,特别是就制备可以包含多种不同的化合物(每种具有式(I)所示的分子结构)的混合物的酯产物或者润滑油基础油料的目的而言。

在式(F-I)中,优选地,R1和R2每个独立地包含c1至c2个碳原子,其中c1和c2可以独立地是2-60的任何整数,例如2,3,4,5,6,7,8,9,10,12,14,16,18,20,22,24,26,28,30,32,34,36,38,40,42,44,46,48,50,52,54,56,58或者60,只要c1<c2。优选c1=2和c2=30。更优选c1=2和c2=24。再更优选c1=4和c2=16。优选R1和R2每个独立地包含偶数个碳原子。

R1和R2中的至少一个(优选R1和R2二者独立地每个)可以是支化的烷基,优选具有下式(F-IV)的支化的烷基:

其中Ra和Rb独立地是烃基,优选烷基,再更优选线性或者支化的烷基,再更优选线性烷基,m是非负整数,优选m≥2,更优选m≥3,再更优选m≥4,再更优选m≥5,再更优选m≥6,再更优选m≥7。优选Ra和Rb独立地包含c3至c4个碳原子,其中c3和c4可以独立地是1-57的任何整数,例如1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,12,14,16,18,20,22,23,24,26,28,30,32,34,36,38,40,42,44,46,48,50,52,54,56或者57,只要c3<c4。更优选c3=1和c4=50。再更优选c3=1和c4=40。再更优选c3=1和c4=20。再更优选c3=1和c4=16。再更优选c3=1和c4=10。在一种具体的实施方案中,m=0和R1和/或R2可以是在1位置支化的基团,即,碳直接连接到季碳原子上。用于R1和R2的支化的烷基的非限制性实例包括:2-乙基己基,2-丙基庚基,2-丁基辛基和3,5-二甲基辛基。

R1和R2中的至少一个(优选R1和R2二者独立地)可以是线性烷基例如:乙基,正丙基,正丁基,正戊基,正己基,正庚基,正辛基,正壬基,正癸基,正十一烷基,正十二烷基,正十三烷基,正十四烷基,正十五烷基,正十六烷基,正十七烷基,正十八烷基,正十九烷基,正二十烷基,正二十一烷基,正二十二烷基,正二十三烷基,正二十四烷基,正二十五烷基,正二十六烷基,正二十八烷基和正三十烷基。优选线性R1和R2中的总碳原子数是偶数。优选组合的线性R1和/或R2中的碳原子总数是a1至a2,其中a1和a2可以独立地是8,10,12,14,16,18,20,22,24,26,28,30,32,34,36,38,40,42,44,46,48,52,56,60,64,80,96或者100,只要a1<a2。优选组合的线性R1和R2中的碳原子总数是8-96,更优选8-80,再更优选8-64,再更优选8-48,再更优选8-40,再更优选8-32,再更优选8-28,再更优选8-26,再更优选8-24,再更优选8-22,和再更优选8-20。

优选地,组合的R1和R2中的碳原子总数是b1至b2,其中b1和b2可以独立地是8,10,12,14,16,18,20,22,24,26,28,30,32,34,36,38,40,42,44,46,48,52,56,60,64,80,96或者100,只要b1<b2。优选地,R1和R2中的碳原子总数是8-96,更优选8-80,再更优选8-64,再更优选8-48,再更优选8-40,再更优选8-32,再更优选8-28,再更优选8-26,再更优选8-24,再更优选8-22,和再更优选8-20。

优选地,R1和R2是相同的。在这样的情况中,特别优选的是R1和R2包含偶数个碳原子。还特别优选的是R1和R2是相同的线性烷基。在R1和R2不同的情况中,非常令人期望的是它们在其摩尔质量方面相差不大于145(或者130,115,100,85,70,55,45,30或者甚至15)克/摩尔。优选地,在这样的情况中,R1和R2在其中所含的碳原子总数方面相差不大于10(或者9,8,7,6,5,4,3,2或者甚至1)。

R3可以是任何取代的或者未取代的烃基。R3可以优选包含至多60,50,40,30或者20个碳原子。优选地,R3是C1-C24基团,其包含的碳原子数是c1至c2,其中c1和c2可以独立地是1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23或者24,只要c1<c2。优选地,R3是选自下面的基团:(a)线性或者支化的烷基,烷基芳基,芳基,芳基烷基,环烷基,烷基环烷基和环烷基烷基;和(b)类别(a)中的那些的取代的衍生物。类别(a)烃基上的取代基包括但不限于:含氧基团例如烷氧基,含氮基团等。

作为烷基的R3的非限制性实例包括C1-C24线性或者支化的烷基例如甲基,乙基,正丙基,正丁基,正戊基,正己基,正庚基,正辛基,正壬基,正癸基,正十一烷基,正十二烷基,正十三烷基,正十四烷基,正十五烷基,正十六烷基,正十七烷基,正十八烷基,正十九烷基,正二十烷基,正二十一烷基,正二十二烷基,正二十三烷基,正二十四烷基及其支化的异构体基团等。

作为芳基的R3的非限制性实例包括苯基,全部萘基,全部菲基(phenanthyl),全部茚基等。

作为烷基芳基的R3的非限制性实例包括烷基取代的苯基,烷基取代的萘基,和烷基取代的菲基。特别可以提及的是用烷基取代的那些苯基例如邻、对和间-甲基苯基,邻、对和间-乙基苯基,邻、对和间-正丙基苯基,邻、对和间-正丁基苯基,邻、对和间-正戊基苯基,邻、对和间-正己基苯基,邻、对和间-正庚基苯基,邻、对和间-正辛基苯基,邻、对和间-正壬基苯基,邻、对和间-正癸基苯基,邻、对和间-正十一烷基苯基,邻、对和间-正十二烷基苯基,邻、对和间-正十三烷基苯基,邻、对和间-正十四烷基苯基,邻、对和间-正十五烷基苯基,邻、对和间-正十六烷基苯基,邻、对和间-正十七烷基苯基,邻、对和间-正十八烷基苯基;邻、对和间-1-甲基甲基苯基,邻、对和间-1-甲基乙基苯基,邻、对和间-1-甲基丙基苯基,邻、对和间-1-甲基丁基苯基,邻、对和间-1-甲基戊基苯基,邻、对和间-1-甲基己基苯基,邻、对和间-1-甲基庚基苯基,邻、对和间-1-甲基辛基苯基,邻、对和间-1-甲基壬基苯基,邻、对和间-1-甲基癸基苯基,邻、对和间-1-甲基十一烷基苯基,邻、对和间-1-甲基十二烷基苯基,邻、对和间-1-甲基十三烷基苯基,邻、对和间-1-甲基十四烷基苯基,邻、对和间-1-甲基十五烷基苯基,邻、对和间-1-甲基十六烷基苯基,邻、对和间-1-甲基十七烷基苯基,和邻、对和间-1-甲基十八烷基苯基。

作为芳基烷基的R3的非限制性实例包括:苄基,2-苯基乙基,3-苯基丙基,4-苯基丁基,5-苯基戊基,6-苯基己基,7-苯基庚基,8-苯基辛基,9-苯基壬基和10-苯基癸基。

可用于本发明的制备酯产物的方法中的新酸产物可以由包括下面的步骤的方法来制备:(Ia)提供乙烯叉基烯烃供料,其包含具有下式(F-III)的乙烯叉基烯烃:其中R1和R2对应于式(F-I)中的R1和R2;(Ib)将该乙烯叉基烯烃与一氧化碳在反应器中在酸催化剂存在下(优选在一氧化碳分压为至少1.0MPa,更优选至少3.5MPa,再更优选至少5.0MPa)接触来获得反应混合物;(Ic)将所述反应混合物与水接触来获得酸产物混合物;和(Id)由粗酸混合物来获得至少一部分的新酸产物。

可用于上述步骤(Ia)的乙烯叉基烯烃供料可以有利地由端烯烃单体供料在包括下面的步骤的方法中制备:(Ia.1)提供单体供料,其包含具有下式(F-V)的端烯烃和具有下式(F-VI)的端烯烃:R1-CH=CH2(F-V);R2-CH=CH2(F-VI);其中R1和R2分别对应于式(F-III),(F-II)和(F-I)中的R1和R2;(Ia.2)将该单体供料在低聚反应器中,在包含茂金属化合物的催化剂体系存在下低聚来获得低聚产物混合物;和(Ia.3)由该低聚产物混合物获得至少一部分的乙烯叉基烯烃供料。在这种方法中,在新醇的式(F-I)中的R1和R2相同的情况中,将单一具有式(F-V)的端烯烃用于单体供料。在新醇的式(F-I)中R1和R2不同的情况中,将至少两种具有不同的式(F-V)和(F-VI)的端烯烃用于单体供料。在两种不同的端烯烃用于单体供料的情况中,可以获自步骤(Ia.2)的低聚产物混合物可以包含至多四种乙烯叉基烯烃作为两个端烯烃的二聚体,其可以在步骤(Ia.3)中分离来获得令人期望的乙烯叉基烯烃供料,其包含1,2,3或者全部4种乙烯叉基烯烃,依据具体情况而定。九种乙烯叉基烯烃二聚体可以由单体供料中三种不同的端烯烃产生。这些不同的乙烯叉基烯烃,如果包含在上述制备新酸方法的步骤(Ia)中的乙烯叉基烯烃供料中,则可以转化成新酸产物中相应的新酸,其转而可以转化成新酸衍生的酯产物中相应的酯化合物。

上述由端烯烃单体开始经由乙烯叉基烯烃中间体制备新酸产物的方法可以是下面的方案-I所示的:

方案-I

上述方案-I中仅仅显示了一种类型的乙烯叉基烯烃二聚体。方案-I的具体实例提供在本发明的实施例的部分A中。共同未决、共同转让的美国临时专利申请No.62/551081(标题为“Process for Making Vinylidene Olefin”,并且提交日为2017年8月28日)公开了可用于制备适于制备本发明的新醇的新酸的端烯烃的乙烯叉基烯烃二聚体,和制备这样的乙烯叉基二聚体的方法,其内容通过引用以其全文并入本文。

可用于本发明方法的新酸的非限制性实例包括下面的:2-乙基-2-甲基己酸;2-甲基-2-丙基庚酸;2-丁基-2-甲基辛酸;2-甲基-2-戊基壬酸;2-己基-2-甲基癸酸;2-庚基-2-甲基十一烷酸;2-甲基-2-辛基十二烷酸;2-癸基-2-甲基十四烷酸;2-十二烷基-2-甲基十六烷酸;2-甲基-2-十四烷基十八烷酸;和2-甲基-2-十六烷基二十烷酸。

共同未决、共同转让的2017年9月29日提交的美国临时申请系列No.62/565560(2017EM311)公开了适用于本发明的制备新酸衍生的酯的方法的新酸和制备新酸的方法,其内容通过引用以其全文并入本文。

所述新酸的酸酐可以由相应的具有式(F-II)的新酸通过例如脱水来制备。脱水可以例如通过与脱水剂例如P2O5反应,随后分离来实现。

在本发明的制备酯的方法中,具有式(F-II)的新酸或者它的酸酐或者其混合物可以用于与具有式(F-III)的醇反应。

在具有式(F-III)的醇中,R3对应于上述式(F-I)中的R3。

具体地,可用于本发明方法中的醇的令人期望的实例如下:乙醇;丙-1-醇;丁-1-醇;戊-1-醇;己-1-醇;庚-1-醇;辛-1-醇;壬-1-醇;癸-1-醇;十一烷-1-醇;十二烷-1-醇;十三烷-1-醇;十四烷-1-醇;十五烷-1-醇;十六烷-1-醇;十七烷-1-醇;十八烷-1-醇;十九烷-1-醇;二十烷-1-醇;苄基醇;2-苯基乙醇;3-苯基-丙-1-醇;4-苯基-丁-1-醇;5-苯基-戊-1-醇;6-苯基-己-1-醇;7-苯基-庚-1-醇;8-苯基-辛-1-醇;9-苯基-壬-1-醇;和10-苯基-癸-1-醇。

非常令人期望的是将单一具有式(F-III)的醇用于酯化反应来生产本发明的单一酯和/或包含本发明的单一酯化合物的润滑油基础油料。在这样的情况中,如果使用单一单酸的酸/酸酐,则可以获得高纯度的具有式(F-I)的酯化合物,并且其可用作润滑油基础油料。这显示在本发明的实施例B1、B2和B3中。

还可以预期的是多种醇可以用于酯化反应中。在其中两种不同的醇和单一单酸的酸/酸酐用于反应的情况中,反应混合物将包含两种不同的酯化合物。两种酯化合物的量之间比率可以作为所用的两种醇的量之间比率的函数而改变。在某些情况中,其中具有类似的分子量和结构的醇的混合物可以以低于纯的醇化合物的成本来生产,这种实施方案可以非常经济地来生产具有类似的分子结构、分子量和适于作为润滑油基础油料产物的性能的酯化合物的混合物。

反应中所用的催化剂可以是酸,期望地是强酸。这样的酸的非限制性实例是:对甲苯磺酸一水合物(monohydride)(PTSA),异丙醇钛和硫酸。

反应可以有利地在溶剂存在下进行。所用的具体溶剂不是关键的,只要它在所述反应中是惰性就行。惰性溶剂的非限制性实例包括:苯,甲苯,任何二甲苯,乙基苯及其混合物;正戊烷及其支化的异构体,及其混合物;正己烷及其支化的异构体,及其混合物;环己烷及其饱和异构体,及其混合物;正庚烷及其支化的异构体,及其混合物;正辛烷及其支化的异构体,及其混合物;正壬烷及其支化的异构体,及其混合物;正癸烷及其支化的异构体,及其混合物;和上述的任何混合物;溶剂;等等。

来自于酯化反应的反应混合物通常包含目标的酯产物(一种或多种),水和一种或多种未反应的酸/酸酐和醇,以及副产物例如酸催化剂的醚和酯。从反应体系中连续除去水可以导致酯产物的更高收率。反应混合物中沸点低于目标的新酸衍生的酯的组分可以通过闪蒸除去。根据所用的反应物和反应条件,可以进行纯化方法例如溶剂提取,谱法,蒸馏和使用吸附剂来除去反应混合物中的副产物,从而最终获得本发明的酯产物,其包含单一式(F-I)的化合物或者多种式(F-I)的化合物的混合物,其可以用作基础油料产物,或者与其他类似的化合物合并来形成基础油料产物。优选地,可以获自本发明方法的新酸酯产物基本上由一种或多种新酸衍生的酯化合物组成。更优选地,可以获自本发明方法的新酸酯产物包含的新酸衍生的酯化合物的总浓度,基于该新酸酯产物总重量为至少95wt%,或者至少98wt%或者甚至至少99wt%。优选地,可以获自本发明方法的新酸酯产物基本上由一种占优的新酸衍生的酯化合物组成。更优选地,可以获自本发明方法的新酸酯产物包含的占优的新酸衍生的酯化合物的浓度,基于该新酸酯产物的总重量为至少95wt%,或者至少98wt%,或者甚至至少99wt%。

本发明进一步通过下面的非限制性实施例得以说明。

实施例

在下面的实施例中,流体的100℃运动粘度(“KV100”)和40℃运动粘度(“KV40”)是依照ASTM标准D-445测定的;粘度指数(“VI”)是依照ASTM标准D-2270测定的;和Noack挥发性(“NV”)是使用热重分析(“TGA”)测定的。

部分A:合成2-甲基-2-辛基十二烷酸

实施例A1:合成9-亚甲基十九烷

向间歇反应器中加入5000g的1-癸烯(98.6%的1-癸烯,0.7%的1-辛烯,0.7%1-十二碳烯),向其中加入50g的10%甲基铝氧烷(“MAO”)溶液,并且在80℃保持60分钟。随后在52分钟内加入450g的催化剂溶液(溶解在甲苯中的1.4wt%双环戊二烯基二氯化锆(IV))。将反应器在80℃保持6小时,然后将反应冷却和用10ml淬灭。气相谱法显示反应器转化率是74%,到二聚体的选择性是88%和到三聚体和更重物质的选择性是12%。

其后将过滤助剂加入流体中,将其过滤来除去含Zr和/或Al的固体颗粒。然后将所得到的混合物闪蒸来除去残留的单体和蒸馏来除去重质产物从而分离二聚体物质。所回收的二聚体产物测量为包含浓度99.5wt%的起始烯烃的二聚体(通过GC测定)和浓度98mol%的9-亚甲基十九烷(通过1H NMR测定)。

实施例A2:合成2-甲基-2-辛基十二烷酸

向1加仑(3.78升)高压釜中加入1204g的获自上述实施例B1的二聚体产物。然后在搅拌和冷却下加入613g的BF3二水合物。然后将反应器用CO加压到1000psig。其后将另外330g的无水BF3鼓泡到反应器内。然后将反应器用CO加压到2000psig(13.79MPa,表压)和将反应器温度增加到50℃。使得反应在相同的CO压力和相同温度下继续进行22小时。其后,将该反应器降压和使其冷却到30℃。

然后将反应混合物压入含有4升水的12升烧瓶中。将氮气鼓泡穿过混合物3小时来除去残留的BF3。然后排掉过量的水。然后将所得到的混合物水洗七(7)次,每次使用一(1)升去离子水来除去残留的催化剂。随后将所得到的混合物中残留的水用旋转蒸发器除去来获得粗产物。

乙烯叉基烯烃在羧化步骤中的总转化率测量(通过气相谱法)为是90.7%,并且测量的到乙烯叉基烯烃的重质二聚体物质的收率是6.6%,和因此到期望的新酸产物的收率是84.1%。

然后将粗产物间歇蒸馏来除去轻质物(未反应的乙烯叉基烯烃)和重质物来获得最终新酸产物。最终新酸产物的气相谱法显示新酸浓度是大约98%和重质组分的浓度是大约2%。

最终新酸产物测量为KV100是8.51cSt,和KV40是64.0cSt。13C-NMR谱图显示最终新酸产物包含纯度为98.1wt%的2-甲基-2-辛基十二烷酸。

部分B:合成2-甲基-2-辛基十二烷酸的各种酯

实施例B1:合成2-甲基-2-辛基十二烷酸戊基酯

向安装有氩气吹扫的250ml玻璃反应器中置入2-甲基-2-辛基十二烷酸(32.7g,0.1mol,依照实施例A2制备的最终的新酸产物),1-戊醇(26.5g,0.3mol)和对甲苯磺酸一水合物(21g,0.11mol)。将上述混合物用氩气在室温吹扫1小时。将混合物在氩气吹扫下加热到100℃持续18小时。然后将混合物冷却到室温。然后将残留物用乙酸乙酯溶解到100ml,并且置于分液漏斗中。将乙酸乙酯溶液用100ml蒸馏水萃取一次。将乙酸乙酯层用250ml的10%的NaHCO3水溶液洗涤,随后用250ml饱和NaCl水溶液洗涤。将乙酸乙酯溶液在MgSO4上干燥,然后过滤。然后将乙酸乙酯在旋转蒸发器上除去。将残留物置于Kugelrohr真空蒸馏装置上,其中将酯蒸馏来获得最终的酯产物。最终的酯产物的重量是25.7g。将最终的酯产物通过1HNMR,13CNMR和IR表征。1H NMR(CDCl3):δ3.98(t,2H,O-CH2-),1.53(m,4H-CH2-)1.24-1.04(m,31H,-CH3,-CH2-),0.80(t,9H,-CH3)。13C NMR(CDCl3):177.57,64.11,54.92,39.53,31.90,31.87,30.18,29.61,29.52,29.47,29.37,29.27,29.38,28.20,24.56,22.66,22.64,22.28,21.06,14.04。

实施例B2.合成2-甲基-2-辛基十二烷酸己基酯

向安装有氩气吹扫的250ml玻璃反应器中置入2-甲基-2-辛基十二烷酸(32.7g,0.1mol,依照实施例A2制备的最终的新酸产物),1-己醇(20.4g,0.2mol)和对甲苯磺酸一水合物(21g,0.11mol)。将上述混合物用氩气在室温吹扫1小时。将混合物在氩气吹扫下加热到100℃持续18小时。然后将混合物冷却到室温。将残留物用乙酸乙酯溶解到100ml,并且置于分液漏斗中。然后将乙酸乙酯溶液用100ml蒸馏水萃取一次。然后将乙酸乙酯层用250ml的10%的NaHCO3水溶液洗涤,随后用250ml饱和NaCl水溶液洗涤。将乙酸乙酯溶液在MgSO4上干燥,然后过滤。将乙酸乙酯在旋转蒸发器上除去。将残留物置于Kugelrohr真空蒸馏装置上,其中将酯蒸馏来获得最终的酯产物。最终的酯产物的重量是27g。将最终的酯产物通过1HNMR,13CNMR表征。1H NMR(CDCl3):δ3.98(t,2H,O-CH2-),1.53(m,4H-CH2-)1.24-1.04(m,39H,-CH3,-CH2-),0.80(t,9H,CH3)。13C NMR(CDCl3):177.82,63.97,46.07,39.62,31.92,31.88,31.42,30.19,29.62,29.50,29.33,29.30,28.65,25.72,24.58,22.69,22.59,21.12,14.10。

实施例B3.合成2-甲基-2-辛基十二烷酸辛基酯

向安装有氩气吹扫的250ml玻璃反应器中置入2-甲基-2-辛基十二烷酸(32.7g,0.1mol),1-辛醇(39.1g,0.3mol)和对甲苯磺酸一水合物(21g,0.11mol)。将上述混合物用氩气在室温吹扫1小时。将混合物在氩气吹扫下加热到100℃持续18小时。然后将混合物冷却到室温。将残留物用乙酸乙酯溶解到100ml,并且置于分液漏斗中。然后将乙酸乙酯溶液用100ml蒸馏水萃取一次。然后将乙酸乙酯层用250ml的10%的NaHCO3水溶液洗涤,随后用250ml饱和NaCl水溶液洗涤。将乙酸乙酯溶液在MgSO4上干燥,然后过滤。将乙酸乙酯在旋转蒸发器上除去。将残留物置于Kugelrohr真空蒸馏装置上,其中将酯蒸馏来获得最终的酯产物。最终的酯产物的重量是28.5g。将最终的酯产物通过1HNMR,13CNMR表征。1H NMR(CDCl3):δ3.98(t,2H,O-CH2-),1.53(m,4H-CH2-)1.24-1.04(m,43H,-CH3,-CH2-),0.80(t,9H,-CH3)。13C NMR(CDCl3):177.63,64.15,45.94,39.55,31.92,31.89,31.81,30.20,29.63,29.54,29.35,29.29,29.25,29.22,28.70,26.06,24.58,23.92,22.67,22.55。

部分C:合成3-辛基十三烷-1-醇的各种酯(对比)

实施例C0.合成3-辛基十三烷-1-醇

C0-I:9-亚甲基十九烷的加氢甲酰化

向装备有机械搅拌器的1加仑高压釜中,将3.24g的(乙酰丙酮)二羰基铑和4.87g的三苯基膦(共同为“催化剂”)与上面在步骤A1中制备的2000g的含9-亚甲基十九烷的二聚体产物混合来形成浆体。将反应体系氮气吹扫,然后用合成气(1:1摩尔比的H2:CO)吹扫。将高压釜用合成气在26℃加压到510psig(3516kPa,表压),其中开始搅拌。在搅拌和恒定压力下,然后将温度从26℃升高到100℃。然后在该温度下将高压釜中的合成气压力升高到700psig(4826kPa,表压),并且在恒定压力和温度下保持18小时,然后将它降压。然后将反应产物混合物(黑液体)排出和过滤来除去固体颗粒和获得羰基产物混合物。这个步骤中的烯烃转化率测量为92.1%,并且到C21羰基产物的选择性评价为99%。叠加有步骤A1所制备的包含9-亚甲基十九烷的二聚体产物的羰基产物混合物的红外吸收光谱显示在1729.83cm-1形成了峰,这表明形成了醛。

C0-II:羰基产物混合物的氢化

向装备有机械搅拌器的1加仑高压釜中,将上述C0-I中制备的羰基产物混合物和27.5g的Pt/C催化剂加入来制备浆体。将高压釜首先用氮气吹扫三次。接着,将高压釜通过H2用100%的H2加压到500psig(3447kPa,表压),并且升温到50℃。然后将压力和温度在2小时内缓慢升高到100℃和1500psig(10342kPa,表压)。然后,将压力和温度最终在一小时内增加到150℃和2250psig(15513kPa,表压)。将反应器在这些条件下保持72小时和然后降压。将所得到的浆体通过真空过滤进行过滤,来获得粗醇混合物。氢化程度测量为97.9%,并且重质馏分(正常沸点高于3-辛基十三烷-1-醇的馏分)的收率是8.8%。

C0-III:蒸馏来获得高纯度的3-辛基十三烷-1-醇

将上述C0-II所产生的粗醇混合物蒸馏来从氢化的醇产物中除去轻质馏分(正常沸点低于3-辛基十三烷-1-醇的馏分,例如9-甲基十九烷)和不期望的重质馏分,来产生高纯度馏分3-辛基十三烷-1-醇(“C21-醇”)。C21-醇纯度测量为98.2wt%,并且余量主要是9-甲基十九烷,其是由步骤C0-I的残留9-亚甲基十九烷在步骤C0-II中氢化产生的。

C21-醇测量为具有下面的性能:KV100是4.18cSt,KV40是31.4cSt,粘度指数是-60.4,依照ASTM D93测量的闪点是193℃,依照ASTM D-4052测定的密度是0.84g·cm-3,和依照ASTM D-1218测定的折射率是1.453。

实施例C1:合成3-辛基十三烷基戊酸酯(对比)

向安装有氩气吹扫的250ml玻璃反应器中置入戊酸(20.5g,0.2mol),上述实施例1制备的3-辛基十三烷-1-醇(30g,0.1mol)(来自于步骤C0-III的高纯度3-辛基十三烷-1-醇)和对甲苯磺酸一水合物(PTSA)(19g,0.1mol)。将上述混合物用氩气在室温吹扫1小时。然后将混合物在氩气吹扫下加热到100℃持续18小时。然后将混合物冷却到室温。将残留物用乙酸乙酯溶解到100ml,并且置于分液漏斗中。将乙酸乙酯溶液用100ml蒸馏水萃取一次。将乙酸乙酯层用250ml的10%的NaHCO3水溶液洗涤,随后用250ml饱和NaCl水溶液洗涤。将乙酸乙酯溶液在MgSO4上干燥,然后过滤。将乙酸乙酯在旋转蒸发器上从溶液中除去。将来自于旋转蒸发器的残留物置于Kugelrohr真空蒸馏装置上,其中将酯蒸馏。蒸馏产物的重量是29.7g(75%)。1H NMR(CDCl3):δ4.10(t,2H,O-CH2-),2.27(7,2H,O=C-CH3),1.62-1.26(m,39H,-CH2-),0.87(t,9H,CH3)。13C NMR(CDCl3):171.81,62.82,34.56,34.10,33.75,33.58,32.45,31.91,31.28,30.01,29.69,29.68,29.64,29.63,29.35,27.08,26.69,26.53,22.84,22.67,22.27。IR(cm-1):2956,2924,2854,1739,1466,1378,1244,1171,1098,721。将蒸馏产物用作该对比例C1的流体。

实施例C2:合成3-辛基十三烷基己酸酯(对比)

向安装有氩气吹扫的250ml玻璃反应器中置入己酸(23.2g,0.2mol),3-辛基十三烷-1-醇(30g,0.1mol)和对甲苯磺酸一水合物(19g,0.1mol)。将上述混合物用氩气在室温吹扫1小时。然后将混合物在氩气吹扫下加热到100℃持续18小时。然后将混合物冷却到室温。然后将残留物用乙酸乙酯溶解到100ml,并且置于分液漏斗中。将乙酸乙酯溶液用100ml蒸馏水萃取一次。将乙酸乙酯层用250ml的10%的NaHCO3水溶液洗涤,随后用250ml饱和NaCl水溶液洗涤。将乙酸乙酯溶液在MgSO4上干燥,然后过滤。将乙酸乙酯在旋转蒸发器上从溶液中除去。将来自于旋转蒸发器的残留物置于Kugelrohr真空蒸馏装置上,其中将酯蒸馏。蒸馏的产物的重量是30.79g(74%)。将蒸馏的产物通过1HNMR表征。1H NMR(CDCl3):δ4.10(t,2H,O-CH2-),2.27(7,2H,O=C-CH3),1.62-1.26(m,41H,-CH2-),0.87(t,9H,CH3)。13CNMR(CDCl3):173.82,62.74,34.62,34.41,33.64,32.47,31.93,31.35,30.07,29.72,29.37,26.53,24.17,22.27,22.34,14.06,13.89。IR(cm-1):2956,2924,2854,1739,1466,1378,1244,1171,1098,721。将蒸馏的产物用作该对比例C2的流体。

实施例C3:合成3-辛基十三烷基辛酸酯(对比)

向安装有氩气吹扫的250ml玻璃反应器中置入辛酸(28.4g,0.2mol),3-辛基十三烷-1-醇(30g,0.1mol)和对甲苯磺酸一水合物(PTSA)(19g,0.1mol)。将上述混合物用氩气在室温吹扫1小时。然后将混合物在氩气吹扫下加热到100℃持续18小时。然后将混合物冷却到室温。然后将残留物用乙酸乙酯溶解到100ml,并且置于分液漏斗中。将乙酸乙酯溶液用100ml蒸馏水萃取一次。将乙酸乙酯层用250ml的10%的NaHCO3水溶液洗涤,随后用250ml饱和NaCl水溶液洗涤。将乙酸乙酯溶液在MgSO4上干燥,然后过滤。将乙酸乙酯在旋转蒸发器上从溶液中除去。将来自于旋转蒸发器的残留物置于Kugelrohr真空蒸馏装置上,其中将酯蒸馏。蒸馏的产物的重量是32.85g(75%)。1H NMR(CDCl3):δ3.96(d,2H,O-CH2-),2.31(t,2H,O=C-CH3),1.61(m,3H,-CH-,CH2)1.31(m,42H,-CH2-),0.87(t,9H,CH3)。13C NMR(CDCl3):173.90,62.84,34.57,34.43,33.58,32.45,31.92,31.68,29.70,29.69,29.66,29.37,29.14,26.54,25.02,22.69,22.60,14.09。IR(cm-1):29.56,2924,2854,1738,1466,1377,1167,1104,722。将蒸馏的产物用作该对比例C3的流体。

实施例C4:聚α-烯烃(PAO)SpectraSyn PlusTM 3.6(对比)

用作该对比例C4的流体的是API第IV组基础油料,其是KV100是大约3.6cSt的聚α-烯烃基础油料,可以商品名SpectraSyn PlusTM3.6获自ExxonMobil Chemical Company(地址为5200Bayway Drive,Baytown,美国)。

实施例C5:聚α-烯烃(PAO)SpectraSynTM 4.0(对比)

用作该对比例C5的流体的是API第IV组基础油料,其是KV100是大约4.0cSt的聚α-烯烃基础油料,可以商品名SpectraSyn PlusTM4.0获自ExxonMobil Chemical Company(地址为5200Bayway Drive,Baytown,美国)。

部分D.实施例的讨论

液体产物的运动粘度(KV)依照ASTM标准D-445测定,并且在温度100℃(KV100)和40℃(KV40)报告。每个产物的粘度指数(VI)根据ASTM标准D-2270,使用所测量的运动粘度来测定。将实施例B1、B2和B3的最终的酯产物作为合成基础油料来评价。所评价的另外的性能是Noack挥发性(其是通过热重分析(TGA)测定的,以测量过程中重量损失百分比来表示),在空气中的氧化稳定性(以氧化起始温度(“OOT”)来表示)。使用压力差示扫描量热法(“PDSC”)来测定基础油料的氧化稳定性。将具有压力池的DuPont(TA Instruments)DSC2920型用于全部测量。将压力池针对温度(+/-0.3℃)和热流(好于1%)充分校正,并且用用于温度和热响应的质量控制标准每日检查再现性。这些测量的误差是对于OOT来说在1-2分钟内。本发明的数据获自置于铝盘中的大约6.5+/-0.2mg样品。在PDSC扫描中,OOT是通过将样品以10℃/分钟的速率加热使用大约100psi(689kPa)的压力在空气中测定的。OOT数据显示在下表I以及图2和3中。

将实施例B1、B2和B3的新酸衍生的酯流体是与对比流体C1、C2和C3一起作为合成基础油料来评价,并且结果显示在表I中。对比例C1、C2和C3中的流体是衍生自γ-支化的醇和线性羧酸的酯,其分子结构和分子量分别类似于实施例B1、B2和B3的流体。

表I

为了将选择性新酸衍生的酯与基于γ-支化的C21-醇的酯进行比较,在上述实施例B1-B3和对比例C1-C3中制备了具有类似的分子量的分子的流体。酯的结构进一步提供在下表II中。如可见的,实施例B1和C1的酯具有相同的分子量;实施例B2和C2的酯具有相同的分子量;以及实施例B3和C3的酯具有相同的分子量。

表II

将实施例B1、B2和B3的酯流体,和PAO基础油料实施例C4和C5的粘度和挥发性特性绘图,并且结果显示在图1中。

通常,对于可用作低粘度基础油料的KV100是2.0-4.0cSt的流体来说,令人期望的是具有较低的KV100的流体,较低的Noack挥发性和较高的粘度指数,全部其他因素保持相等,特别是就配制发动机油的目的而言。

如从表I和图1中可见的,实施例B1、B2和B3的新酸衍生的酯流体表现出低KV100,这是低粘度发动机油非常期望的。从图1中可见,本发明的新酸衍生的酯流体在KV100和Noack挥发性组合方面定向地优于在2.0-4.0cSt的KV100粘度范围中的PAO基础油。

图2比较了实施例B1、B2和B3的选择性新酸衍生的酯和对比例C1、C2和C3的选择性γ-支化的C21-醇衍生的酯的KV100氧化稳定性特性。氧化稳定性是用上述通过PDSC所测量的OOT温度来指示的。

所述结果显示了选择性新酸衍生的酯(实施例B1、B2和B3)的定向地KV100-OOT性能明显优于选择性γ-支化的C20-醇衍生的酯(实施例C1、C2和C3)。在类似的KV100下,实施例B1、B2和B3的酯表现出分别与对比C1、C2和C3的酯相比明显更优的氧化稳定性。

图3比较了实施例B1、B2和B3的选择性新酸衍生的酯和对比例C1、C2和C3的选择性γ-支化的C21-醇衍生的酯的分子量-OOT特性。

结果显示了选择性新酸衍生的酯(实施例B1、B2和B3)的定向地分子量-OOT性能明显优于选择性γ-支化的C20-醇衍生的酯(实施例C1、C2和C3)。在相同的酯化合物分子量下,实施例B1、B2和B3的酯表现出分别与对比例C1、C2和C3的酯相比明显更优的氧化稳定性。因此,在其中基础油暴露于升高的温度和氧化性环境中(例如在内燃机的燃烧室之内和周围)的环境中,基于本发明的新酸衍生的酯的基础油料倾向于比具有类似分子量的基于γ-醇衍生的酯的那些更稳定。γ-醇衍生的酯例如对比例C1、C2和C3中的那些被认为是高品质基础油料,特别是对于发动机油润滑剂来说更是如此。不过,本发明的新酸衍生的酯看起来甚至更好。

基础油料的高氧化稳定性对于在使用过程中暴露于氧化性环境的润滑油配制剂例如汽车发动机油来说是非常令人期望的。基础油料的更高的氧化稳定性转变成配制剂更高的氧化稳定性,和因此更长的使用寿命和换油期限。

实施例B1、B2和B3的这些流体也可以用作塑料(例如PVC)增塑剂和用于个人护理应用,仅举几例。

本文发布于:2024-09-25 05:20:37,感谢您对本站的认可!

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