(57)【要約】【課題】新規な化合物及び潤滑油組成物を提供する。【解決手段】この化合物は、炭素数が２５以上４５以下の範囲内であり、炭素及び水素を含み且つ酸素を含んでもよく、１以上の不飽和結合を含み、主鎖を構成する鎖状炭化水素基を有し、分岐した基を１以上５以下の範囲で有し、少なくとも主鎖の１つの末端に環状炭化水素基を有しており、分岐した基としての環状炭化水素基を１以上２以下の範囲で有しているものである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素数が２５以上４５以下の範囲内であり、炭素及び水素を含み且つ酸素を含んでもよく、１以上の不飽和結合を含み、主鎖を構成する鎖状炭化水素基を有し、分岐した基を１以上５以下の範囲で有し、少なくとも前記主鎖の１つの末端に環状炭化水素基を有しており、前記分岐した基としての環状炭化水素基を１以上２以下の範囲で有している、
化合物。
【請求項２】
前記環状炭化水素基は、フェニル基及びシクロヘキシル基のいずれかを有する、請求項１に記載の化合物。
【請求項３】
化学式（１）で表される、請求項１又は２に記載の化合物。
【化１】
2020070271.tif 000009
（但し、Ｒ1及びＲ2は前記環状炭化水素基であり、同じ前記環状炭化水素基であってもよいし異なるものとしてもよい。前記環状炭化水素基は、置換基を有するものとしてもよいし、複素環としてもよい。Ｒ3は水素、フェニル基、シクロヘキシル基、前記Ｒ1及び前記Ｒ2のうちいずれかの基であり、Ｒ4は炭素数８から１８の飽和または不飽和の炭化水素を主鎖とする前記鎖状炭化水素基であり、前記分岐した基としての置換基を有してもよく、１以上３以下のメチレン基を酸素原子に置換したエーテル結合を含むものとしてもよい。）
【請求項４】
前記化学式（１）において、以下の特徴を有する、請求項３に記載の化合物。
前記Ｒ1及び前記Ｒ2は化学式（２），（３）のいずれかで表され、化学式（２）のＸは炭素数１以上４以下の飽和または不飽和の炭化水素からなる直鎖の基であり、１または２つのメチレン基を酸素原子に置換したエーテル結合を含むものとしてもよい。Ｒ3は化学式（２）〜（５）のいずれかで表される基である。Ｒ4は化学式（６）〜（９）のいずれか１以上の構造を含み、前記分岐した基として化学式（１０）〜（１４）のいずれか１以上の基を１以上３以下の範囲で有してもよい。
【化２】
2020070271.tif 000010
【請求項５】
化学式（１５）〜（２２）のうち１以上である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の化合物。
【化３】
2020070271.tif 000011
【請求項６】
化学式（２３）〜（３０）のうち１以上である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の化合物。
【化４】
2020070271.tif 000012
【請求項７】
１００℃での動粘度が２．０ｍｍ2／ｓ以上１０．０ｍｍ2／ｓ以下の範囲である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の化合物。
【請求項８】
１００℃での動粘度が３．０ｍｍ2／ｓ以上９．０ｍｍ2／ｓ以下の範囲である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の化合物。
【請求項９】
４０℃での動粘度が４０．０ｍｍ2／ｓ以下である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の化合物。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の化合物を含む、潤滑油組成物。
【請求項１１】
前記化合物を８０質量％以上含む、請求項１０に記載の潤滑油組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、化合物及び潤滑油組成物を開示する。
【背景技術】
【０００２】
従来、潤滑油組成物としては、例えば、１００℃における動粘度が１〜６ｍｍ2／ｓ、％Ｃpが７０以上、且つ％ＣAが２以上である潤滑油基油と、ＰＳＳＩが２０以下である添加物とを含有するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この潤滑油組成物では、水素化分解により製造されたグループIII基油にスチレン−イソプレン水素化共重合体、分散型ポリメタクリレートを２種、エチレン−プロピレン共重合体などを添加して、上記範囲の特性を得るとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２８０８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献１の潤滑油組成物では、耐久性などの実用性能を維持しつつ、十分な省燃費性を有するとしているが、まだ十分ではなく、例えば粘度特性をより向上するなど、新たな化合物が望まれていた。
【０００５】
本開示は、このような課題に鑑みなされたものであり、温度変化に対して粘度変化が少ない新規な化合物及び潤滑油組成物を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した目的を達成するために鋭意研究したところ、本発明者らは、鎖状の主鎖の末端に環状炭化水素基を有するものでは、温度変化に対して粘度変化が少ないことを見いだし、本明細書で開示する発明を完成するに至った。
【０００７】
即ち、本明細書で開示する化合物は、
炭素数が２５以上４５以下の範囲内であり、炭素及び水素を含み且つ酸素を含んでもよく、１以上の不飽和結合を含み、主鎖を構成する鎖状炭化水素基を有し、分岐した基を１以上５以下の範囲で有し、少なくとも前記主鎖の１つの末端に環状炭化水素基を有しており、前記分岐した基としての環状炭化水素基を１以上２以下の範囲で有しているものである。
【０００８】
本明細書で開示する潤滑油組成物は、上述した化合物を含むものである。
【発明の効果】
【０００９】
本開示では、温度変化に対して粘度変化が少ない新規な化合物及び潤滑油組成物を提供することができる。この理由は、以下のように推察される。例えば、本開示の化合物は、鎖状炭化水素基と複数の環状炭化水素基とにより構成されており、鎖状炭化水素のみで構成される分子と比べ、絡み合いがほどけにくく、且つ絡まり合いがより強くもなりにくいものと考えられる。これにより、温度が高くなっても絡み合いがほどけて粘度が低下する度合いが低いため、温度変化に対して粘度の変化が少ないものと推察される。このように、本開示では、温度変化に対して粘度変化が少ないものとすることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（化合物）
本開示の化合物（以下単に化合物と称する）は、炭素数が２５以上４５以下の範囲内である。この化合物は、炭素及び水素を含み且つ酸素を含んでもよい。この化合物は、１以上の不飽和結合を含む。また、この化合物は、主鎖を構成する鎖状炭化水素基を有し、分岐した基を１以上５以下の範囲で有する。また、この化合物は、少なくとも主鎖の１つの末端に環状炭化水素基を有しており、分岐した基としての環状炭化水素基を１以上２以下の範囲で有している。この化合物は、炭素数が３０以上であるものとしてもよく、３２以上であるものとしてもよい。また、この化合物は、炭素数が４２以下であるものとしてもよく、４０以下であるものとしてもよい。この化合物は、酸素を含まないものとしてもよいし、酸素を含むものとしてもよい。例えば、この化合物は、炭素及び水素のみで構成されていてもよいし、炭素、水素及び酸素のみで構成されてもよい。酸素を含む場合、化合物の主鎖内に含まれるものとしてもよいし、分岐した基に含まれるものとしてもよい。このとき、主鎖は、酸素を介して分岐した基と結合しているものとしてもよい。また、１以上の不飽和結合は、例えば、鎖状炭化水素基に含まれているものとしてもよいし、環状炭化水素基に含まれているものとしてもよい。また、鎖状炭化水素基には不飽和結合が含まれないものとしてもよく、このとき環状炭化水素基に不飽和結合が含まれるものとしてもよい。また、鎖状炭化水素基にも環状炭化水素基にも不飽和結合が含まれるものとしてもよい。本開示の化合物は、このような構造を有するため、温度変化に対して粘度変化が少ないものとなると推察される。
【００１１】
本開示の化合物において、環状炭化水素基は、１以上の不飽和結合を有するものとしてもよいし、不飽和結合を有しないものとしてもよい。この環状炭化水素基は、フェニル基及びシクロヘキシル基のいずれかを有するものとしてもよい。この環状炭化水素基は、主鎖の末端にあるものとしてもよく、１つの末端にあり、他の末端にはないものとしてもよい。この化合物は、同じ環状炭化水素基を２つ備えるものとしてもよいし、同じ環状炭化水素基を２つ備え且つ他の環状炭化水素基を分岐した基として１つ備えるものとしてもよい。この環状炭化水素基は、置換基を有するものとしてもよい。また、この化合物は、複素環を含まないことが好ましい。この化合物は、フェニル基、シクロヘキシル基、上記環状炭化水素基のうちいずれかの基を含むものとしてもよい。この化合物は、炭素数８から１８の飽和または不飽和の炭化水素を主鎖とする上述の鎖状炭化水素基を含むものとしてもよい。この鎖状炭化水素基は、分岐した基としての置換基を有してもよく、１以上３以下のメチレン基を酸素原子に置換したエーテル結合を含むものとしてもよい。
【００１２】
本開示の化合物は、化学式（１）で表されるものとしてもよい。この化学式（１）において、Ｒ1及びＲ2は、上述した環状炭化水素基であり、同じ環状炭化水素基であってもよいし異なるものとしてもよい。環状炭化水素基は、置換基を有するものとしてもよいし、複素環としてもよい。Ｒ3は、水素、フェニル基、シクロヘキシル基、上記Ｒ1及びＲ2のうちいずれかの基であるものとしてもよい。このうち、水素やフェニル基、、シクロヘキシル基などが好ましい。Ｒ4は、炭素数８から１８の飽和または不飽和の炭化水素を主鎖とする上述の鎖状炭化水素基であるものとしてもよい。このＲ4は、分岐した基としての置換基を有してもよく、１以上３以下のメチレン基を酸素原子に置換したエーテル結合を含むものとしてもよい。
【００１３】
【化１】
2020070271.tif 000002
【００１４】
化学式（１）において、以下の特徴を有するものとしてもよい。例えば、Ｒ1及びＲ2は、化学式（２），（３）のいずれかで表されるものとしてもよい。化学式（２）のＸは炭素数１以上４以下の飽和または不飽和の炭化水素からなる直鎖の基であり、１または２つのメチレン基を酸素原子に置換したエーテル結合を含むものとしてもよい。Ｒ3は、化学式（２）〜（５）のいずれかで表される基であるものとしてもよい。Ｒ4は、化学式（６）〜（９）のいずれか１以上の構造を含むものとしてもよい。また、Ｒ4は、分岐した基として化学式（１０）〜（１４）のいずれか１以上の基を１以上３以下の範囲で有してもよい。
【００１５】
【化２】
2020070271.tif 000003
【００１６】
本開示の化合物は、例えば、化学式（１５）〜（２２）のうち１以上であるものとしてもよい。あるいは、本開示の化合物は、化学式（２３）〜（３０）のうち１以上であるものとしてもよい。
【００１７】
【化３】
2020070271.tif 000004
【００１８】
【化４】
2020070271.tif 000005
【００１９】
なお、本開示の化合物において、上述した環状炭化水素基は、例えば、基（１）〜（５６）に示すいずれか１以上であるものとしてもよい。このうち、環状炭化水素基としては、基（２）〜（４）、基（５）及び基（４１）などが好ましい。
【００２０】
【化５】
2020070271.tif 000006
【００２１】
本開示の化合物は、１００℃での動粘度が２．０ｍｍ2／ｓ以上１０．０ｍｍ2／ｓ以下の範囲であることが好ましく、３．０ｍｍ2／ｓ以上９．０ｍｍ2／ｓ以下の範囲であることがより好ましい。また、本開示の化合物は、４０℃での動粘度が４０．０ｍｍ2／ｓ以下であることが好ましい。動粘度は、このような範囲であることが好ましく、このような化合物は、潤滑油として好適に用いることができる。
【００２２】
また、本開示の化合物は、粘度指数ＶＩ（Ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ  Ｉｎｄｅｘ）は、より高いことが好ましく、例えば、２１５以上であることが好ましく、２３５以上であることがより好ましく、２４０以上であることが更に好ましい。粘度指数ＶＩが２３５以上では、ポリアルファオレフィン（ＰＡＯ）に比して高く、好ましい。粘度指数ＶＩは、４０℃及び１００℃の動粘度からＪＩＳ−Ｋ２２８４に基づいて算出された値とする。
【００２３】
（化合物の製造方法）
本開示の化合物の製造方法について説明する。ここでは、化学式（１５）〜（１７）の化合物の製造方法をその一例として説明する。この製造方法は、前駆体を生成させる前駆体生成工程と、前駆体に主鎖を結合する合成工程とを含むものとしてもよい。前駆体生成工程では、鎖状炭化水素基が結合しこの鎖状炭化水素の末端にＭｇＢｒが結合した環状炭化水素化合物と鎖状炭化水素基が結合しこの鎖状炭化水素の末端にホルミル基が結合した環状炭化水素化合物と反応させ、両端に環状炭化水素基を有する前駆体アルコールを生成する。この工程では、上述した化合物で説明した構造や結合を含む原料を適宜用いるものとする。例えば、環状炭化水素化合物は、化学式（２）、（３）、特に基（１）〜（５６）の構造を有しているものとしてもよい。この工程で用いる溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）などが挙げられる。前駆体の生成温度は、例えば、２０℃以上８０℃以下の範囲としてもよい。得られた前駆体アルコールは、例えば、ジクロロメタンで抽出するものとしてもよいし、クロマトグラフで精製するものとしてもよい。
【００２４】
合成工程では、主鎖を構成する鎖状炭化水素基を有し末端にＢｒを有する鎖状炭化水素化合物と、上記作製した前駆体アルコールとを反応させ前駆体アルコールの酸素に鎖状炭化水素基を結合させ、上記化合物を合成する。鎖状炭化水素化合物は、例えば、化学式（６）〜（９）のいずれか１以上の構造を１以上含むものとしてもよい。この工程で用いる溶媒は、例えば、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）などが挙げられる。この工程では、水素化アルカリを添加して合成反応を行うものとしてもよい。反応温度は、２０℃以上５０℃以下の範囲としてもよい。合成反応後に、溶媒を除去し、クロマトグラフで精製するものとしてもよい。このようにして、化学式（１５）〜（１７）の化合物を製造することができる。
【００２５】
（潤滑油組成物）
本開示の潤滑油組成物は、上述した化合物を含むものである。この潤滑油組成物は、上述した化合物を１種含むものとしてもよいし、２種以上含むものとしてもよい。また、この潤滑油組成物は、上述した化合物のほかに、溶剤精製鉱油、水素化分解鉱油、水素化精製鉱油及び溶剤脱ろう基油のうち１以上を含むものとしてもよい。この潤滑油組成物は、上述した化合物をより多く含むことが好ましく、８０質量％含むことが好ましく、８５質量％以上含むことがより好ましく、９０質量％以上含むことが更に好ましい。
【００２６】
この潤滑油組成物は、上述した化合物以外に、各種の添加剤を含むものとしてもよい。添加剤としては、例えば、炭化水素系粘度指数向上剤やポリ（メタ）アクリレート系粘度指数向上剤などが挙げられる。なお、「ポリ（メタ）アクリレート」とは、ポリメタクリレート及びポリアクリレートの総称である。炭化水素系粘度指数向上剤としては、例えば、スチレン−ジエン水素化共重合体、エチレン−α−オレフィン共重合体又はその水素化物、ポリイソブチレン又はその水素化物、及びポリアルキルスチレンのうち１以上が挙げられ、これら１以上の混合物としてもよい。ジエンとしては、例えば、ブタジエンやイソプレンなどが挙げられる。α−オレフィンとしては、プロピレン、イソブチレン、１−ブテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセン及び１−ドデセンなどが挙げられる。
ポリ（メタ）アクリレート系粘度指数向上剤としては、例えば、モノマーとしてジメチルアミノメチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノメチルメタクリレート、２−メチル−５−ビニルピリジンモルホリノメチルメタクリレート、モルホリノエチルメタクリレート、Ｎ−ビニルピロリドンメタクリレートなどのうち１以上を含むものが挙げられる。
【００２７】
また、本開示の潤滑油組成物は、添加剤として摩耗調整剤を含むものとしてもよい。摩耗調整剤としては、例えば、有機モリブデンや無灰摩耗調整剤などが挙げられる。有機モリブデンとしては、例えば、モリブデンジチオホスフェートや、モリブデンジチオカーバイトなどが挙げられる。
【００２８】
以上詳述した本実施形態では、温度変化に対して粘度変化が少ない新規な化合物及び潤滑油組成物を提供することができる。この理由は、例えば、上述した化合物は、鎖状炭化水素基と複数の環状炭化水素基とにより構成されており、鎖状炭化水素のみで構成される分子と比べ、絡み合いがほどけにくく、且つ絡まり合いがより強くもなりにくいものと考えられる。これにより、温度が高くなっても絡み合いがほどけて粘度が低下する度合いが低いため、温度変化に対して粘度の変化が少ないものと推察される。このように、上述した化合物では、温度変化に対して粘度変化が少ないものとすることができる。
【００２９】
なお、本開示は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【実施例】
【００３０】
以下には、本開示の化合物を具体的に作製した例を実験例として説明する。なお、実験例１７〜１９が比較例に相当し、実験例１〜１６が実施例に相当する。
【００３１】
（実験例１）
脱水したテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）５０ｍＬをフラスコに入れ、０．４３２ｇのマグネシウムと（２−ブロモエチル）ベンゼン２．１ｍＬを加えて、窒素雰囲気下、５０℃で２時間撹拌することで２−フェニルエチルマグネシウムブロマイドを調整した（スキーム１）。５０℃を維持したまま、この溶液に３−フェニルプロパナール２．２２ｍＬを滴下し、一晩還流した。０℃まで冷却した後、飽和塩化アンモニウム水溶液１０ｍＬを加え、ジクロロメタンで抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄し，無水硫酸ナトリウムで乾燥後，溶液をろ過した。溶媒を留去したのち，残渣をシリカゲルクロマトグラフで精製することにより、前駆体である１，５−ジフェニルペンタン−３−オールを３．３ｇ得た（スキーム２）。フラスコに脱水ＴＨＦ５０ｍＬと１，５−ジフェニルペンタン−３−オール２．７ｇを入れ、水素化ナトリウム０．２７ｇを少しずつ加え、窒素雰囲気下で３０分撹拌した（スキーム３）。ファルネシルブロマイド３．２ｇを加え、一晩還流した。溶媒を留去したのち、残渣をシリカゲルクロマトグラフで精製することにより、式（１５）の化合物を１．５ｇ得た。構造はＧＣ-ＭＳ、1Ｈ-ＮＭＲで確認した。
【００３２】
【化６】
2020070271.tif 000007
【００３３】
（実験例１〜１６）
分子の構造を改良するためのモンテカルロ木探索と分子動力学法を組み合わせて、分子構造を計算により設計した。モンテカルロ木探索法の探索アルゴリズムにより候補化合物を設計し、分子動力学法の計算によりその候補化合物の粘度指数ＶＩを評価する処理を行い、粘度指数ＶＩが向上するものを次の基材とし、基を変更した候補化合物を設計する処理を繰り返し、粘度指数ＶＩが２５０以上を示す化合物をいくつか得た。この化合物を基材とし、合成可能である分子構造を設計し、分子動力学法の計算によりその動粘度及び粘度指数ＶＩを導出した。粘度指数ＶＩが良好な範囲となる化合物を実験例１〜１６とした。上記化学式（１５）〜（３０）の化合物を、それぞれ実験例１〜１６とした。
【００３４】
（実験例１７〜１９）
ＰＡＯであるデセン、ヘンデセン及びドデセンをそれぞれ実験例１７〜１９とした。
【００３５】
（粘度指数ＶＩ及び動粘度の検討）
分子動力学法により、実験例１〜１９の４０℃及び１００℃の動粘度（ｍｍ2／ｓ）及び粘度指数ＶＩを計算により求めた。
【００３６】
（結果と考察）
表１に実験例１〜１９の構造、粘度指数ＶＩ、４０℃及び１００℃の動粘度（ｍｍ2／ｓ）を示した。また、実験例１７〜１９の計算結果と文献値（Ind.Eng.Chem.Prod.Res.Dev.,(1980),10,2）との誤差を表１に示した。各温度の動粘度について、計算結果は、文献値と近似した値を示していると評価できた。また、粘度指数ＶＩについて、計算結果は、文献値に比して粘度指数ＶＩを過大評価する傾向にあるが、粘度指数ＶＩの序列は再現できていると評価できた。なお、実験例１７の文献値は、４０℃の動粘度が１５．６ｍｍ2／ｓ、１００℃が３．７ｍｍ2／ｓ、粘度指数ＶＩが１２２であった。実験例１８の文献値は、４０℃の動粘度が２０．２ｍｍ2／ｓ、１００℃が４．４ｍｍ2／ｓ、粘度指数ＶＩが１３１であった。実験例１９の文献値は、４０℃の動粘度が２４．３ｍｍ2／ｓ、１００℃が５．１ｍｍ2／ｓ、粘度指数ＶＩが１４４であった。表１に示すように、実験例１〜１６では、新規な構造を有する化合物であり且つ、１００℃での動粘度が２．０ｍｍ2／ｓ以上１０．０ｍｍ2／ｓ以下の範囲であり、４０℃での動粘度が４０．０ｍｍ2／ｓ以下であり、好ましい動粘度特性を有することがわかった。また、実験例１〜１６では、粘度指数ＶＩが２１５以上であり、一般的な潤滑油である実験例１７〜１９と同等もしくはそれ以上の特性を有することがわかった。特に、実験例１〜５、９〜１２、１５、１６は、粘度指数ＶＩが２３５以上であり、特に好ましい特性を有することがわかった。
【００３７】
【表１】
2020070271.tif 000008
【００３８】
なお、本開示は上述した実施例に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本明細書で開示した化合物及び潤滑油組成物は、潤滑油の技術分野に利用可能である。