(57)【要約】  本発明は、アルキル化メチルナフタレンおよび潤滑剤基剤におけるアルキル化メチルナフタレンの有用性に関する。特に、本発明のアルキル化メチルナフタレンは、意外にも優れた熱特性および酸化特性を有し、他の潤滑剤基油の性能特性を改善するために用いることができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転ボンベ式酸化試験（ＲＢＯＴ）値が２００分以下である潤滑剤の酸化安定性を改善する方法であって、下記式（Ｉ）：
【化１】
2005511814.tif 000012
（式中、Ｒ１およびＲ２は、Ｈ、メチル基、エチル基、プロピル基またはブチル基であり、Ｒ３およびＲ４は、炭素原子数６〜２４のアルキル基であり、ｘは０〜２であり、ｙは０〜４であり、但し、Ｒ１とＲ２の少なくとも一方はＨでなく、ｘとｙの少なくとも一方は０でない）
の化合物を含み、２００分より長いＲＢＯＴ値を有する基油を、前記潤滑剤に添加する工程を含むことを特徴とする潤滑剤の酸化安定性を改善する方法。
【請求項２】
前記基油は、少なくとも２０重量％の式（Ｉ）の化合物またはその混合物を含むことを特徴とする請求項１に記載の潤滑剤の酸化安定性を改善する方法。
【請求項３】
前記基油は、少なくとも５０重量％の式（Ｉ）の化合物またはその混合物を含むことを特徴とする請求項１に記載の潤滑剤の酸化安定性を改善する方法。
【請求項４】
前記潤滑剤は、少なくとも２重量％の前記基油を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の潤滑剤の酸化安定性を改善する方法。
【請求項５】
Ｒ１はＨであり、Ｒ２はメチル基であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の潤滑剤の酸化安定性を改善する方法。
【請求項６】
Ｒ２はＨであり、Ｒ１はメチル基であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の潤滑剤の酸化安定性を改善する方法。
【請求項７】
ｘとｙの合計は１であり、Ｒ１はＨであり、Ｒ２はメチル基であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の潤滑剤の酸化安定性を改善する方法。
【請求項８】
ｘとｙの合計は１であり、Ｒ１はメチル基であり、Ｒ２はＨであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の潤滑剤の酸化安定性を改善する方法。
【請求項９】
ｘとｙの合計は１であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の潤滑剤の酸化安定性を改善する方法。
【請求項１０】
ｘとｙの合計は１より大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の潤滑剤の酸化安定性を改善する方法。
【請求項１１】
前記基油のＲＢＯＴ値は５００〜１５００分であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の潤滑剤の酸化安定性を改善する方法。
【請求項１２】
モノアルキル化ナフタレンとポリアルキル化ナフタレンの混合物を含む合成基油であって、改善は、少なくとも２０重量％の下記式（Ｉ）：
【化２】
2005511814.tif 000013
（式中、Ｒ１およびＲ２は、Ｈ、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基またはｔ−ブチル基であり、Ｒ３およびＲ４は、炭素原子数６〜２４のアルキル基であり、ｘは０〜２であり、ｙは０〜４であり、但し、Ｒ１とＲ２の少なくとも一方はＨでなく、ｘとｙの少なくとも一方は０でない）
の化合物またはその混合物からなる群から選択されるアルキル化ナフタレンを含有することを特徴とする合成基油。
【請求項１３】
Ｒ１とＲ２の少なくとも一方は、水素であることを特徴とする請求項１２に記載の合成基油。
【請求項１４】
Ｒ１とＲ２の少なくとも一方は、メチル基であることを特徴とする請求項１３に記載の合成基油。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルキル化メチルナフタレンおよび合成潤滑剤基油におけるアルキル化メチルナフタレンの有用性に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルキル芳香族流体は、良好な熱特性および酸化特性が必要とされる特定タイプの機能性流体として用いることが提案されてきた。例えば、特許文献１（吉田（Ｙｏｓｈｉｄａ））には、優れた熱安定性および酸化安定性、低い蒸気圧および引火点、良好な流動性および高い伝熱容量その他の特性を有し、それらにより熱媒油としての用途に適するとしてモノアルキル化ナフタレンが記載されている。特許文献２（ドレスラー（Ｄｒｅｓｓｌｅｒ））には、合成機能性油のための基剤としての、モノアルキル化ナフタレンとポリアルキル化ナフタレンの混合物の使用が記載されている。ペレグリニ（Ｐｅｌｌｅｇｒｉｎｉ）による特許文献３および特許文献４には、トランス油としてのアルキル芳香族化合物の使用が記載されている。
【０００３】
アルキル化ナフタレンは通常、酸性アルキル化触媒、例えば、吉田（Ｙｏｓｈｉｄａ）による特許文献１またはドレスラー（Ｄｒｅｓｓｌｅｒ）による特許文献２に記載された酸性白土等のフリーデルクラフト触媒や、ペレグリニ（Ｐｅｌｌｅｇｒｉｎｉ）による特許文献３および特許文献４に記載された三塩化アルミニウム等のルイス酸の存在下で、ナフタレンまたは置換ナフタレンをアルキル化することにより製造される。ナフタレンなどの芳香族化合物のアルキル化のための崩壊シリカ−アルミナゼオライトとして記載された触媒の使用が、バウチャー（Ｂｏｕｃｈｅｒ）による特許文献５で開示されている。ＺＳＭ−５などの中間細孔径ゼオライト、並びにゼオライトＬおよびＺＳＭ−４などの大細孔径ゼオライトを含む種々のゼオライトの、ベンゼン等の種々の単環式芳香族化合物のアルキル化のための使用は、ヤング（Ｙｏｕｎｇ）による特許文献６で開示されている。
【０００４】
アルキルナフタレンに基づく機能性流体の配合において、一置換ナフタレンは最終製品において特性の最善の組み合わせをもたらすので、好ましいアルキルナフタレンは一置換ナフタレンであることが見出された。一置換ナフタレンは、対応する二置換ナフタレンまたは多置換ナフタレンよりベンジル水素が少なく、より良好な酸化安定性を有し、従ってより良好な機能性流体および添加剤を形成すると言われていた。更に、一置換ナフタレンは、炭素原子数約１４〜１８の鎖長のアルキル置換基と合わせて作用する時に（１００℃で）約５〜８ｃＳｔの望ましい範囲内の動粘度を有する。所望のモノアルキル化ナフタレンへの選択性を改善するために、多くの研究が行われてきた。
【０００５】
アシュジアン（Ａｓｈｊｉａｎ）らによる特許文献７には、嵩高いカチオンを含むゼオライトの使用が教示されている。この特許は本明細書に引用して援用する。例えば、少なくとも約２．５オングストロームの半径を有するカチオンを含むＵＳＹの使用は、所望のモノアルキル化生成物への選択性を高める。適するゼオライトとしては、第ＩＡ族金属の水和カチオン、二価カチオン（特に第ＩＩＡ族金属の）および希土類のカチオンを含むゼオライトが挙げられる。
【０００６】
レ（Ｌｅ）らによる特許文献８には、アルファ：ベータ比がより高いアルキル化ナフタレン流体の、改善された熱安定性および酸化安定性を含む望ましい特性が論じられている。この特許は本明細書に引用して援用する。レ（Ｌｅ）らは、ゼオライトのスチーミング、アルキル化温度の低下または酸処理白土の使用を含む幾つかのパラメータが、アルキル化ナフタレン生成物のアルファ：ベータ比に影響を及ぼすことを見出した。
【０００７】
ドーヤー（Ｄｗｙｅｒ）らによる特許文献９には、ゼオライトＹなどの大細孔径ゼオライト触媒を用いる時の、アルキル化反応のための共フィード水の効果が開示されている。この特許は本明細書に引用して援用する。特許文献１０および特許文献１１には、それぞれＭＣＭ−４１および混合Ｈ／ＮＨ４触媒を用いる類似のアルキル化プロセスが開示されている。これらの特許は本明細書に引用して援用する。
【０００８】
前述したように、先行技術には、最適化された熱安定性、酸化安定性および粘度特性を有する合成潤滑剤基剤として、一置換ナフタレンが最も望ましい成分であることが教示されている。従って先行技術には、選択性を改善すると共に、所望のモノアルキル化生成物を達成するためのプロセスが教示されている。ジアルキル化は、ナフタレン環が酸素、過酸化物またはラジカルを中和するのを抑制するので、ジアルキルナフタレンは劣った潤滑剤特性を有すると考えられた。ジアルキル成分またはトリアルキル成分を有するアルキル化ナフタレンは、劣った熱安定性および酸化安定性を有すると考えられた。
【０００９】
【特許文献１】米国特許第４，７１４，７９４号明細書
【特許文献２】米国特許第４，６０４，４９１号明細書
【特許文献３】米国特許第４，２１１，６６５号明細書
【特許文献４】米国特許第４，２３８，３４３号明細書
【特許文献５】米国特許第４，５７０，０２７号明細書
【特許文献６】米国特許第４，３０１，３１６号明細書
【特許文献７】米国特許第５，０３４，５６３号明細書
【特許文献８】米国特許第５，１７７，２８４号明細書
【特許文献９】米国特許第５，１９１，１３５号明細書
【特許文献１０】米国特許第５，１９１，１３４号明細書
【特許文献１１】米国特許第５，４５７，２５４号明細書
【特許文献１２】米国特許第４，０１６，２１８号明細書
【特許文献１３】米国特許第４，８６１，９３２号明細書
【特許文献１４】米国特許第４，９５４，３２５号明細書
【特許文献１５】米国特許第５，３６２，６９７号明細書
【特許文献１６】米国特許第５，２３６，５７５号明細書
【特許文献１７】米国特許第５，３７１，３１０号明細書
【特許文献１８】米国特許第３，４０２，９６６号明細書
【特許文献１９】米国特許第３，９２３，１９２号明細書
【特許文献２０】米国特許第３，４４９，０７０号明細書
【特許文献２１】米国特許第３，３５４，０７８号明細書
【特許文献２２】米国特許第４，６６３，４９２号明細書
【特許文献２３】米国特許第４，５９４，１４６号明細書
【特許文献２４】米国特許第４，５２２，９２９号明細書
【特許文献２５】米国特許第４，４２９，１７６号明細書
【非特許文献１】Ｊ．Ｃａｔａｌｙｓｉｓ  ６７，２１８−２２２（１９８１）においてフリレット（Ｆｒｉｌｅｔｔｅ）ら
【非特許文献２】チェン（Ｃｈｅｎ）らによる「工業用途における形状選択触媒作用（Ｓｈａｐｅ−Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｓｉｓ  ｉｎ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ）」，Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，ｖｏｌ．３６，ニューヨーク州のマルセル・デッカー（Ｍａｒｃｅｌ  Ｄｅｋｋｅｒ  Ｉｎｃ．，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ），１９８９，ＩＳＢＮ０−８２４７−７８５６−１
【非特許文献３】ヘルドリッヒ（Ｈｏｅｌｄｅｒｉｃｈ）ら、Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．２７，２２６−２４６（１９８８），ｐｐ．２２６−２２９
【非特許文献４】「接触分解、触媒、化学および動力学（Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｃｒａｃｋｉｎｇ，Ｃａｔａｌｙｓｔｓ，Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｋｉｎｅｔｉｃｓ）」，Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，ｖｏｌ．２５，ニューヨーク州のマルセル・デッカー（Ｍａｒｃｅｌ  Ｄｅｋｋｅｒ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ），１９８６，ＩＳＢＮ０−８２４７−７５０３−８
【非特許文献５】Ｊ．Ｃａｔａｌｙｓｉｓ，４，５２７（１９６５）
【非特許文献６】Ｊ．Ｃａｔａｌｙｓｉｓ，６，２７８（１９６６）
【非特許文献７】Ｊ．Ｃａｔａｌｙｓｉｓ，６１，３９５（１９８０）
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
今般、ジアルキルナフタレン、トリアルキルナフタレンまたはテトラアルキルナフタレン、特にアルキルメチルナフタレンが、技術の教示に反して、多くの場合一置換ナフタレンより大幅に良好である、優れた熱特性および酸化特性を有することが発見された。
【００１１】
従って本発明は、合成基剤を製造するために使用できる原材料の範囲を広げると共に、アルキルメチルナフタレンが、既知アルキルナフタレン流体より良好な酸化安定性を有することを確立する。
【００１２】
本発明は、合成潤滑剤基剤、調合剤として、或いは他の基剤流体または液体燃料のための添加剤として有用性を有するジアルキルナフタレン、トリアルキルナフタレンまたはテトラアルキルナフタレン、好ましくはジアルキルナフタレンを含む。本発明は、モノアルキル化ナフタレンとポリアルキル化ナフタレンの混合物を含む基油であって、改善は、少なくとも２０重量％の下記式（Ｉ）：
【化１】
2005511814.tif 000002
（式中、Ｒ１およびＲ２は、Ｈ、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基またはｔ−ブチル基であり、Ｒ３およびＲ４は、炭素原子数約６〜約２４のアルキル基であり、ｘは０〜約２であり、ｙは０〜約４であり、但し、Ｒ１とＲ２の少なくとも一方はＨでなく、ｘとｙの少なくとも一方は０でない）
の化合物または化合物の混合物からなる群から選択されるアルキル化ナフタレンを含有する前記基油を含む基油を含む。
【００１３】
好ましくは、Ｒ１とＲ２の一方のみアルキル基であり、他方はＨであり、最も好ましくは、Ｒ１とＲ２の一方はＨであり、他方はメチル基である。
【００１４】
式（Ｉ）の化合物は、特に一置換ナフタレンと比べた時、意外に優れた熱特性および酸化特性を有する。本明細書で用いられる「一置換ナフタレン」という用語は、一般に、炭素原子数約６〜約２４のアルキル基などの単一置換基を有するナフタレンを意味する。
【００１５】
本発明のもう一つの態様は、潤滑剤の酸化安定性を改善する方法であって、式（Ｉ）の化合物を含む基油を潤滑剤に添加する工程を含む方法に関する。
【００１６】
従って本方法は、ＲＢＯＴ値が約２００分以下である潤滑剤の酸化安定性を改善する方法であって、下記式（Ｉ）：
【化２】
2005511814.tif 000003
（式中、Ｒ１およびＲ２は、Ｈ、メチル基、エチル基、プロピル基またはブチル基であり、Ｒ３およびＲ４は、炭素原子数約６〜約２４のアルキル基であり、ｘは０〜約２であり、ｙは０〜約４であり、但し、Ｒ１とＲ２の少なくとも一方がはＨでなく、ｘとｙの少なくとも一方は０でない）
の化合物を含み、約２００分より長いＲＢＯＴ値を有する基油を、前記潤滑剤に添加する工程を含む方法に関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本明細書で用いられる「アルキル化メチルナフタレン」とは、ナフタレン環の一つまたは二つの位置にメチル基、および環のもう一つの位置に結合された炭素原子数約６〜約２４の少なくとも一個の別のアルキル基を有するナフタレン化合物を意味する。更に、本明細書で記載する全ての値は、そこに示される全ての組み合わせおよび下位組み合わせの範囲および特定数値を含む。
【００１８】
式（Ｉ）の化合物の製造のための出発材料は、メチル基、エチル基、プロピル基またはブチル基などの、約８個以下の炭素原子を含む短鎖アルキル基を一個以上含んでもよい置換ナフタレンである。好ましくは、出発材料は、１−メチルナフタレン、２−メチルナフタレンまたはこれら二種のいずれかの比率の混合物を含む。例えば、１−メチルナフタレンおよび２−メチルナフタレンは、コークス液中、芳香族改質油ストリームの重質留分（炭素原子数１０より多い）、トルエン不均化プロセスからの重質塔底油ストリーム、または接触分解プロセスからの重質留分（ＦＣＣプロセスからの軽質サイクル油など）中に存在する。２−メチルナフタレン含有率が高い原料ストリーム（高度に選択性のトルエン不均化プロセスからの原料ストリームなど）は、多量の１−メチルナフタレンを含有する原料ストリームと比べた時、一般にアルキル化２−メチルナフタレン生成物がより良好な酸化安定性を有すると共に、アルキル化プロセスがより効率的である傾向があるので好ましい。更に、出発材料はメチルナフタレンとナフタレンの混合物を含んでもよい。
【００１９】
置換ナフタレンをアルキル化するために用いてもよいアルキル化剤には、置換ナフタレンをアルキル化できる一個以上の有効なアルキル化性脂肪族基を有するあらゆる脂肪族または芳香族有機化合物が挙げられる。アルキル化性基自体は、少なくとも約６個の炭素原子、好ましくは少なくとも８個の炭素原子、より好ましくは少なくとも約１２個の炭素原子を有するべきである。機能性流体および添加剤の製造のために、ナフタレン上のアルキル基は、好ましくは約１２〜約２４個の炭素原子を有し、約１４〜約１８個の炭素原子は特に好ましい。アルキル化剤の好ましいクラスは、必要数の炭素原子を有するオレフィン、例えばドデセン、テトラデセン、ペンタデセン、ヘキサデセン、ヘプタデセン、オクタデセン、ノナデセンおよびそれらの分岐類似体である。
【００２０】
好ましい実施形態において、アルキル化剤は、内部オレフィン（２−または３−テトラデセンなど）、アルファ（即ち、１−）オレフィン、ビニリデンオレフィン（２−メチル−１−テトラデセン、２，３，３−トリメチル−１−ブテン、２，４，４−トリメチル−１−ペンテンまたは２，４，４−トリメチル−２−ペンテンなど）を含んでもよいオレフィンである。アルファオレフィンおよび直鎖状内部オレフィンが最も容易に入手可能である。
【００２１】
オレフィンの混合物、例えば、Ｃ１２〜Ｃ２０オレフィンまたはＣ１４〜Ｃ１８オレフィンの混合物も本発明において用いてよい。分岐アルキル化剤、特に、エチレン、プロピレンおよびブチレンなどの軽質オレフィンのトリマー、テトラマーまたはペンタマーなどのオリゴマー化オレフィンも有用である。用いてもよい他の有用なアルキル化剤には、ヘキサデカノール、ヘプタデカノール、オクタデカノール、ノナデカノール、ドデカノールおよびドウンデカノールなどのアルコールが挙げられる。塩化ヘキサデシル、塩化オクタデシル、塩化ドデカニルおよびより高級の同族体などのハロゲン化アルキルも、本発明において用いてよい。
【００２２】
アルキルナフタレンの製造に関する過去の先行技術文献は、多量のモノアルキルナフタレンの製造を強調していた。本発明において、ジアルキルナフタレン（例えば、１位または２位のメチル基、および環のもう１つの位置に結合された炭素原子数約６のアルキル基）は、アルキル基の一方がメチル基またはエチル基などの小さいアルキル置換基であるので、一貫して製造することが可能である。ジアルキル生成物は、出発材料を注意深く選択し、ナフタレン環に存在する第１のアルキル基を制御することにより達成することが可能である。
【００２３】
置換ナフタレンとアルキル化剤の間のアルキル化反応は、アルキル化触媒の存在下で行われる。典型的には、触媒は、ある規定半径のカチオンを含むゼオライト触媒を含む。アルキル化生成物の分子サイズは、生成物がゼオライトから出るためにゼオライト中で比較的大きい細孔径を必要とし、それは長鎖アルキル化剤による拡散制限を減らす傾向もある。大細孔径ゼオライトは、この目的のために最も有用なゼオライト触媒である。但し、以下で論じるように、より低度に制約された中間細孔径ゼオライトも用いてよい。エングレハード（Ｅｎｇｌｅｈａｒｄ  Ｃｏ．）より販売されている「フィトール（Ｆｉｔｒｏｌ）」２０、２２および２４などの酸性白土材料も有用である。
【００２４】
大細孔径ゼオライトとしては、フォージャサイト、合成フォージャサイト（ゼオライトＸおよびＹ）、ゼオライトＬ、ＺＳＭ−４、ＺＳＭ−１８、ＺＳＭ−２０、モルデン沸石およびオフレタイトが挙げられる。非特許文献１に記載されるように、このようなゼオライトは、分子構造中の酸素１２員環系の存在および少なくとも７．４オングストロームの最小寸法を有する孔の存在によって特徴付けられる。非特許文献２および非特許文献３も参照すること。大細孔径ゼオライトは、２以下、殆どの場合１以下の「制約指数」（ＣＩ）によっても特徴付けることができる。ＣＩを決定する方法は、典型的なゼオライトに関する値と合わせて特許文献１２に記載されている。この指数の意義は、特許文献１３に記載されている。試験手順およびその解釈の記載については、この文献を参照されたい。
【００２５】
構造が酸素１０員環の構造であり、一般には中間細孔径ゼオライトと考えられるゼオライトも、その構造が非常に制約されすぎていなければ、このアルキル化反応のための有効な触媒であることが可能である。ＺＳＭ−１２（ＣＩが２）などのゼオライトは、アルキル化反応のための有効な触媒である場合がある。ＭＣＭ−２２として識別されるゼオライトもこの反応のために有用な触媒であり、特許文献１４に記載されている。この特許は本明細書に引用して援用する。更に、特許文献１５に記載されたＭＣＭ−５６も用いてよい。この特許は本明細書に引用して援用する。約３以下のＣＩを有するゼオライトは一般に有用な触媒である。但し活性は、特にアルキル化剤、特にアルキル化剤の鎖長（ゼオライトの選択に拡散制限を負荷する要素である）の選択に応じて異なることが分かる場合がある。有用な他の触媒には、特許文献１６および特許文献１７に記載されているＭＣＭ−４９が含まれる。これらの特許は本明細書に引用して援用する。
【００２６】
本発明による有用なもう一種のゼオライトには、通常ＵＳＹと呼ばれる超安定Ｙが含まれる。この材料が水和カチオンを含む時、この材料は、優れた選択性を伴い良好な収率でアルキル化を触媒する。ゼオライトＵＳＹは、石油の分解のための触媒として大量に入手できる商業材料である。ゼオライトＵＳＹは、反復アンモニウム交換および制御されたスチーミングの手順によるゼオライトＹの安定化によって製造される。ゼオライトＵＳＹの製造のためのプロセスは、特許文献１８（マクダニエル（ＭｃＤａｎｉｅｌ））、特許文献１９（マハー（Ｍａｈｅｒ））および特許文献２０（マクダニエル（ＭｃＤａｎｉｅｌ））に記載されている。ゼオライトＵＳＹ、その調製および特性の記載については、ウォジェシコースキー（Ｗｏｊｃｉｅｃｈｏｗｓｋｉ）による非特許文献４も参照すること。
【００２７】
本発明による最も好ましいゼオライトとしては、ＵＳＹ、ＭＣＭ−２２、ＭＣＭ−４９およびＭＣＭ−５６が挙げられる。
【００２８】
更に、本発明において用いてもよい他の触媒には、ゼオライトの交換可能部位に関連したアンモニウム化学種とプロトン化学種の両方を有するゼオライトが含まれる。こうした触媒は、アートジト（Ａｒｔｄｉｔｏ）らによる特許文献１１で開示されている。この特許は本明細書に引用して援用する。特許文献１１でも開示されたように、選択されるゼオライト触媒は、好ましくは限定的な量の一種以上の希土類を含有する。
【００２９】
本発明の触媒は、アルキル化プロセスにおいて用いられる温度条件および他の条件に耐える母材材料または結合剤と複合化してもよい。そのような材料としては、活性材料および不活性材料、並びに合成ゼオライトまたは天然ゼオライト、および白土、シリカまたはシリカ−アルミナなどの無機材料が挙げられる。後者は、天然であるか、或いはシリカと金属酸化物との混合物を含むゼラチン状沈殿物またはゲルの形を取ってもよい。ゼオライトと合わせて活性材料を使用すると、触媒の転化および／または選択性を変えることができる。不活性材料は、反応の速度を制御するための他の手段を用いずに、アルキル化生成物を経済的且つ整然と得ることができるように、転化量を制御するための希釈剤として適切に機能する。商業的アルキル化運転条件下で触媒の破砕強度および他の物理的特性を改善するために導入してもよい結合剤には、天然白土（例えばベントナイトおよびカオリン）、シリカ、アルミナ、ジルコニアおよびそれらの混合物が挙げられるが、それらに限定されない。
【００３０】
ゼオライトのアルファ値は、標準触媒と比べた触媒の接触分解活性の近似指標である。アルファ試験は、アルファ値＝１と見なす標準触媒（速度定数（単位時間当たり、触媒体積当たりのノルマルヘキサン転化速度）＝０．０１６ｓｅｃ−１）を基準とした、試験触媒の相対的な速度定数を与える。アルファ試験は、特許文献２１、非特許文献５、非特許文献６および非特許文献７に記載されている。試験の記載についてはこれらを参照されたい。
【００３１】
一般に、約１０〜約１０００の範囲のアルファ値が高いゼオライトは、本発明において用いるために好ましい。殆どの触媒は３０より大きいアルファ値を有し、ＹおよびＵＳＹなどの幾つかのゼオライトは、約１０００以下の高い初期アルファ値を有する。本発明の目的において、約１０以上のアルファ値はアルキル化プロセスにおいて効果的である。ＭＣＭ−２２、ＭＣＭ−４９およびＭＣＭ−５６は、一般に、約４０〜約５００の安定で高いアルファ値を有し、固定床連続運転に特に適する。
【００３２】
本発明のアルキル化触媒の安定性は、スチーミングによって高めることができる。特許文献２２、特許文献２３、特許文献２４および特許文献２５は本明細書に引用して援用し、ゼオライト触媒を蒸気安定化するために使用できる、ゼオライト触媒の蒸気安定化のための条件を記載している。
【００３３】
本発明のアルキル化プロセスは、有機反応物、例えばアルキル化可能なメチルナフタレン化合物とアルキル化剤を、有効なアルキル化条件下（例えば、触媒組成物の固定床を含む流通反応器内などの適する反応域内）で触媒と接触させるように行われる。好ましい出発材料であるメチルナフタレンを、アルキル化条件の説明において用いる。
【００３４】
アルキル化反応条件は、典型的には、約１００℃〜約４００℃、好ましくは約１５０℃〜約２５０℃の温度を含む。一般に、反応速度は、１００℃より低い温度で遅すぎる場合があり、３００℃より高い温度は、生成物の特性および収率を落としうる好ましくない副反応を促進する場合がある。
【００３５】
典型的な反応圧力は、約０．１〜約１００気圧、好ましくは約１〜約３０気圧の圧力を含む。不活性ガス（好ましくは窒素）加圧により必要な圧力を維持してもよい。
【００３６】
典型的な反応時間は、約０．５〜約１００時間、好ましくは約２〜約３０時間である。反応時間は、プロセスにおいて用いられる温度および触媒の量に応じて決まる。一般に、より高い反応温度およびより多い触媒投入量は、より速い反応速度を促進する。
【００３７】
アルキル化可能な典型的なメチルナフタレン化合物／アルキル化剤のモル比（ＭＮ：Ｏ）は、約１：３〜約１０：１、好ましくは約１：２〜約３：１である。
【００３８】
一般に、投入される触媒の量は、スラリー反応器において約０．１重量％〜約１０重量％である。少ない触媒投入量は、より長い反応時間を引き起こす場合があり、多い触媒投入量は触媒除去工程中にフィルタの目詰まりを引き起こして、運転するのに不経済でありうる。好ましくは、触媒投入量は約０．５重量％〜約５重量％である。反応は、触媒がペレット形態または押出物の形態を取り、望ましい温度に加熱された管状反応器内に充填される固定床連続運転において行ってもよい。原料は、高い転化率を達成するために、約０．１〜約２０、好ましくは約０．５〜約５の範囲の特定の毎時重量空間速度（ＷＨＳＶ）で導入される。
【００３９】
好ましい反応条件は、約１５０〜約２５０℃の範囲の温度、約１〜約３０気圧の圧力、約２〜約３０時間の反応時間、約１：２〜約３：１のＭＮ：Ｏモル比およびスラリー反応器における好ましい触媒投入量約１重量％〜約５重量％（または固定床連続運転における約０．２〜約４のＷＨＳＶ）を含む。
【００４０】
反応物は、気相または液相のいずれでもよく、純粋（即ち、意図的な混合を行わないもの）でも他の材料による希釈物でもよく、または反応物は、例えば、水素、窒素などのキャリアガスまたは希釈剤の補助により触媒組成物に接触させることが可能である。アルキル化は、典型的には不活性ガスシールシステムを含む密閉加圧攪拌反応器を用いるバッチ型反応として、或いは固定床触媒システムまたは移動床触媒システムを用いる半連続運転または連続運転において行うことが可能である。
【００４１】
式（Ｉ）の化合物の調製において、一定量のアルキル化用オレフィンのダイマーが共生産される。式（Ｉ）を含む本明細書の基剤は、基剤としてまたは共基剤として用いることを問わず、典型的には１重量％未満のダイマーを含有する。
【００４２】
式（Ｉ）の化合物は、特に優れた酸化安定性および熱安定性によって特徴付けられる。式（Ｉ）の化合物は、未反応のアルキル化剤と式（Ｉ）の化合物を従来の方式でストリッピング除去することにより反応混合物から分離してもよい。活性炭での濾過およびアルカリ処理（不純物、特に反応の過程中に酸化によって形成される酸性副生物を除去するためのもの）によって、アルキル化生成物の安定性が改善されうることも見出された。アルカリ処理は、固体アルカリ材料、好ましくは炭酸カルシウム（石灰）上での濾過によって行われる。
【００４３】
本発明の合成潤滑剤基剤は、下記式（Ｉ）：
【化３】
2005511814.tif 000004
（式中、Ｒ１およびＲ２は、Ｈ、メチル基、エチル基、プロピル基またはブチル基であり、Ｒ３およびＲ４は、炭素原子数約６〜約２４のアルキル基であり、ｘは０〜約２であり、ｙは０〜約４であり、但し、Ｒ１とＲ２の少なくとも一方はＨでなく、ｘとｙの少なくとも一方は０でない）
で表される化合物を含む。
【００４４】
好ましい実施形態において、Ｒ１またはＲ２のいずれかはＨであり、他方はアルキル基である。最も好ましくは、Ｒ１またはＲ２のいずれかはＨであり、他方はメチル基である。従って、１−または２−メチルナフタレン、或いはそれらの混合物は好ましい出発材料である。一般に、２−メチルナフタレンが多い混合物はより好ましい。これは、２−メチルナフタレンが１−メチルナフタレンより反応性であり、２−メチルナフタレンのアルキル化生成物が、１−メチルナフタレンのアルキル化生成物より良好な安定性を有するからである。前述したように、高度に形状選択性のトルエン不均化プロセスからの重質塔底油ストリームは、典型的には２−メチルナフタレンが多く、本発明において用いるために特に適する。
【００４５】
また、好ましい実施形態において、Ｒ３およびＲ４は、炭素原子数約６〜約２４、より好ましくは炭素原子数約８〜約１８のアルキル基を含む。代表的なＲ３基およびＲ４基には、各々任意に直鎖または分岐のアルキル基を有するヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、イソオクチル基、２−エチルヘキシル基、デシル基、ウンデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基およびオクタデシル基が挙げられる。
【００４６】
ｘとｙの合計は、好ましくは約１〜約３である。より好ましくは、合成油は、ｘとｙの合計が１であり、Ｒ１がＨであり、Ｒ２がメチル基であるジアルキルナフタレンを含む。合成油は、ｘとｙの合計が１より大きい、即ち約２〜３である高度アルキル化ナフタレンを含んでもよい。式（Ｉ）の化合物の混合物を用いる時、ジアルキルナフタレン／トリアルキルナフタレンまたはテトラアルキルナフタレンの比は、約３〜約１、より好ましくは約２５〜約１であってもよい。トリまたはテトラアルキルナフタレン生成物に対するジアルキルナフタレン生成物の量は、原料中のメチルナフタレン／アルキル化剤オレフィンの比、触媒の種類および／または反応温度を変えることにより制御してもよい。通常、より低いメチルナフタレン／オレフィン比（より高いオレフィン含有率）は、トリアルキル化ナフタレンまたはテトラアルキル化ナフタレンの生成に好都合である。
【００４７】
本明細書で記載された式（Ｉ）の化合物は、優れた熱特性および酸化特性を示し、それは化合物を潤滑剤基油中で用いるために特に適するようにする。そのような特性は、特に一置換ナフタレンと比べた時に一般に優れており、意外であった。式（Ｉ）の化合物は、例えば、酸化安定性、粘度および流動点によって特徴付けることが可能である。一般的に言うと、式（Ｉ）の化合物の熱特性および酸化特性は、アルキル化条件（例えば、出発材料／アルキル化剤の比、反応温度および用いられる特定のアルキル化剤を含む）に応じて異なる場合がある。
【００４８】
式（Ｉ）の化合物は、潤滑剤の酸化安定性を改善するために用いてもよい。例えば、回転ボンベ式酸化試験（ＲＢＯＴ）（ＡＳＴＭ  Ｄ２２７２）下で測定される式（Ｉ）の化合物の酸化安定性は、一般に約２００分より長く、より好ましくは約５００分より長い。好ましい実施形態において、ＲＢＯＴ値は約５００〜１５００分、より好ましくは７００分〜１２００分の間である。本明細書で記載した全ての値は、そこに示す範囲および特定数値の全ての組み合わせおよび下位組み合わせを含む。
【００４９】
更に、１００℃での式（Ｉ）の化合物の動粘度は、約２〜約３０ｃＳ、より好ましくは約３〜約２０ｃＳであり、粘度指数（ＶＩ）値は約５０〜約１８０であり、好ましくは約６０より大きい。式（Ｉ）の化合物の流動点は約０〜約−６０℃であり、より好ましくは−１０〜約−５５℃である。本明細書で記載した全ての値は、そこに示す範囲および特定数値の全ての組み合わせおよび下位組み合わせを含む。
【００５０】
典型的には、式（Ｉ）の基剤を含む本発明の基油は、約２０重量％の式（Ｉ）の化合物またはその混合物、好ましくは約５０重量％より多い式（Ｉ）の化合物またはその混合物を含む。そのような量は、特定の用途および／または望まれる性能特性に応じて異なることが可能である。本発明の基油は、少なくとも約２００のＲＢＯＴ値を有する。
【００５１】
式（Ｉ）の化合物を含む合成基油は、合成潤滑剤配合物のための基剤として単独で用いてもよい。それらはまた、ポリアルファオレフィン（ＰＡＯ）、ポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）、ポリブテン（ＰＩＢ）、アルキルベンゼン（ＡＢ）などの他の合成基油や、従来の鉱油（接触脱ロウプロセスまたは従来型脱ロウプロセスからの１００〜８００ＳＵＳ  ＳＮ油など）と合わせて、共基油として用いることも可能である。式（Ｉ）の化合物を含む基油は、シェブロン（Ｃｈｅｖｒｏｎ）からのＵＣＢＯ、ＢＰ水素化分解油、スラックワックス異性化基油またはフィッシャートロプシュワックス異性化基剤（これらの流体を、集合的に第ＩＩ族基油および第ＩＩＩ族基剤と呼ぶ）などの水素化分解基油または水素異性化基油と合わせて用いてもよい。上の基剤は、典型的には約１５０以下のＲＢＯＴ値を有する。
【００５２】
一般に、本発明の基油は、共基油として用いる時、全潤滑剤基油の約２〜約６０重量％、好ましくは全潤滑剤基油の約５％より多くを構成する。本発明の基油を使用すると、最終潤滑剤の熱安定性、酸化安定性および加水分解安定性、並びに潤滑添加剤溶解力、スラッジ分散力および磨耗防止または極圧金属表面保護を大幅に改善する。
【００５３】
上述したように、且つ以下の実施例で示すように、式（Ｉ）の化合物は、モノアルキル化ナフタレンと比べた時、優れた酸化安定性および粘度指標（ｖｉｓｃｏｍｅｔｒｉｃｓ）を有する。従って、本発明の合成基油は、モノアルキル化ナフタレンが本質的になくてもよく、それでも優れた潤滑特性をもたらす。
【００５４】
本発明の基油には、酸化防止剤、清浄分散剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、油性向上剤、摩耗防止剤、極圧剤、摩擦調節添加剤、腐食防止剤、金属不活性剤、防錆剤、シール適合性向上剤、消泡剤、乳化剤、抗乳化剤、殺菌剤または着色剤などの、潤滑油に従来から用いられた添加剤を導入してもよい。
【００５５】
本発明の基油は、潤滑を必要とする種々の構造体およびエレメントの表面を潤滑するために用いてもよい。本明細書で用いられる「表面」とは、構造体または粒子の外側部分を意味する。式（Ｉ）の化合物は、クランクケース潤滑剤、２サイクルエンジン油、液圧潤滑剤、ドリル加工潤滑剤、タービン油、グリース、ギヤ油、トランスミッション油および抄紙機油などの種々の機能性流体配合物中で用いてもよい。
【００５６】
以下の実施例は例示であり、限定を意図するものではない。
【実施例】
【００５７】
以下のデータを集めるために、本明細書で記載した一般手順を用いた。表１の実施例２についてその詳細を記載する。この実験においては、１４２グラム（１モル）の１−メチルナフタレン（１−ＭＮ）と１２．５グラムのＵＳＹ触媒を５００ｍｌ丸底フラスコ内で前もって混合し、完備した反応系をＮ２でパージして空気を排除した。反応フラスコを窒素雰囲気下で２００℃に加熱した。１１２グラム（０．５モル）の１−ヘキサデセンをこの混合物に２時間かけてゆっくり添加した。反応混合物を更に３時間反応させ、その後室温に冷却した。未反応の反応物の量を決定するために、ガスクロマトグラフによる反応混合物の分析を用い、この分析は、Ｃ１６オレフィンの大部分が生成物に転化されたことを示した。固体触媒を濾過で除去することにより生成物、即ち、潤滑剤生成物を単離し、１時間より長く１２０℃／減圧１ミリトル未満で蒸留して、一切の未反応オレフィンおよびメチルナフタレン（ＭＮ）を除去した。
【００５８】
得られた生成物を分析した。生成物の特性を以下にまとめる。酸化安定性を回転ボンベ式酸化試験（ＲＢＯＴ）およびＢ−１０酸化試験に基づいて分析した。ＲＢＯＴ試験プロトコルはＡＳＴＭ  Ｄ２２７２に記載されている。
【００５９】
Ｂ−１０酸化試験は、添加剤入りまたは添加剤のない鉱油および合成潤滑剤を評価するため用いられる。評価は、スラッジの生成、鉛試験片の腐食、並びに中和価および粘度の変化によって測定される、規定条件下での空気酸化への潤滑剤の耐性に基づく。この方法において、鉄、銅およびアルミニウム触媒、並びに秤量済み鉛腐食試験片と合わせて、サンプルをガラス酸化セルに入れる。セルおよびセルの内容物を規定温度で維持された浴内に入れ、測定された体積の乾燥空気を、試験の持続時間にわたりサンプルを通してバブリングする。セルは浴から取り出し、触媒アセンブリーをセルから取り出す。スラッジの存在、全酸価（ＴＡＮ）（ＡＳＴＭ６６４）および１００℃での動粘度（Ｋｖ）の増加（ＡＳＴＭ  Ｄ４４５）について油を検査する。重量の損失を決定するために、鉛試験片を洗浄し秤量する。
【００６０】
測定すべき他の特性には、臭素価（ＡＳＴＭ  Ｄ１１５９）、粘度指数（ＶＩ）および流動点（ＡＳＴＭ  Ｄ９７）が挙げられる。
【００６１】
以下の実施例は、式（Ｉ）の化合物の優れた熱安定性および酸化安定性、並びに同化合物、即ち、潤滑剤生成物の特性および収率に及ぼす幾つかの変数の影響を例示している。
【００６２】
表１のデータは、潤滑剤生成物に及ぼすＭＮ／オレフィン（本明細書の実施例の目的のために、メチルナフタレンは出発材料として作用し、オレフィンはアルキル化剤として作用する）のモル比の影響を実証している。実施例１〜３は、ＲＢＯＴによって測定した時、１／１から４／１への１−ＭＮ／オレフィンモル比の増加が、潤滑剤生成物の酸化安定性を改善する（ＲＢＯＴ時間が１４５分から８０５分に増加する）ことを示している。類似の傾向は、２−ＭＮ／オレフィンのモル比（実施例４および５）について観察された。ＭＮ／オレフィンの比を変えることは、生成物粘度、ＶＩおよび流動点を変えるようには思われず、オレフィンの転化率は、ＭＮ／オレフィンの全ての比で非常に高かった（９０％超）。
【００６３】
【表１−１】
2005511814.tif 000005
【００６４】
【表１−２】
2005511814.tif 000006
【００６５】
表２のデータは、ＭＮ／オレフィンのモル比２／１での１−ＭＮまたは２−ＭＮからの潤滑剤の収率および特性に及ぼす反応温度の影響を実証している。実施例６〜８は、１７５℃から２２５℃への反応温度の上昇が７４％から１００％に１−ヘキサデセンの転化率を高めるが、これは、粘度、ＶＩおよび流動点に影響を及ぼさないことを示している。１７５℃および２００℃（実施例６および７）などのより低い反応温度での潤滑剤生成物は、２２５℃で製造された生成物より長いＲＢＯＴを有する（実施例８、１６８分）。類似の傾向は２−ＭＮからの潤滑剤生成物（実施例９〜１２）について観察された。例えば、１５０℃および１７５℃（実施例９および１０）などのより低い反応温度で反応を行うことにより、１０００分より長いＲＢＯＴ時間を有する潤滑剤生成物を得た。
【００６６】
【表２−１】
2005511814.tif 000007
【００６７】
【表２−２】
2005511814.tif 000008
【００６８】
表３のデータは、潤滑剤の収率および特性に及ぼす異なるオレフィン、異なるＭＮ源および異なる触媒の影響を実証している。
【００６９】
実施例１３〜１５は、１−テトラデセン、１−ヘキサデセンおよび１−オクタデセンをアルキル化剤として用いてもよいことを示している。オレフィン原料を変えることにより、４．６〜６．１ｃＳの潤滑剤生成物を得た。全ての生成物は非常に長いＲＢＯＴ時間（７４４分〜１０００分）を有していた。
【００７０】
実施例１６〜１８は、高品質潤滑剤生成物を製造するために、異なるメチルナフタレン源、またはナフタレンとメチルナフタレンの混合物を使用できることを例示している。実施例１６および１７で用いた「シュアソル（Ｓｕｒｅｓｏｌ）」−１８７は、コッホ・ケミカル（Ｋｏｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．）より販売されており、５２％の２−ＭＮおよび４５％の１−ＭＮを含有する。実施例１８は、ナフタレン（１−ＭＮおよび２−ＭＮ）を等量含有する原料を用いた。この場合にも、実施例１６〜１８の生成物は高収率で製造され、長いＲＢＯＴ時間を有していた。
【００７１】
実施例１９および２０は、ＵＳＹ触媒の変わりにＭＣＭ−２２触媒を使用すると、ＲＢＯＴ時間が優れた潤滑剤生成物をもたらすことを実証している。
【００７２】
【表３−１】
2005511814.tif 000009
【００７３】
【表３−２】
2005511814.tif 000010
【００７４】
表４は、モービル・ケミカル（Ｍｏｂｉｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．）より販売されている商用モノアルキル化ナフタレン潤滑剤（特許文献７で開示された方法により製造されたもの）に対しての、１−ＭＮまたは２−ＭＮから製造された潤滑剤製品を比較している。データは、ＭＮ系潤滑剤製品が、ＲＢＯＴ時間で測定した酸化安定度においてより優れていることを示している。
【００７５】
【表４】
2005511814.tif 000011
【００７６】
特定の実施形態を用いて本発明を詳しく説明してきたが、本発明の範囲および精神から逸脱せずに種々の変更および修正を特定の実施形態において行うことができることは、当業者にとって明らかであろう。
【国際調査報告】
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