(57)【要約】  式（Ｉ）【化１】2013508278.tif 000012のフッ化ピリジニウムカチオン化合物を含んでなる組成物であって、式中  Ｒｆは、Ｒ1（ＣＨ2ＣＨ2）n−であり、  Ｒ1は、各酸素が２個の炭素原子に結合した少なくとも１個のカテナリ酸素原子が介在したＣ7〜Ｃ20のペルフルオロアルキル基であり、  ｎは、１〜３の整数であり、  Ｒは、Ｈ、Ｃ1〜Ｃ5の直鎖状アルキルもしくは分枝状アルキル、またはＣ1〜Ｃ5の直鎖状アルコキシもしくは分枝状アルコキシであり、  水性媒体または溶媒中において表面張力を低下させるため、また、発泡剤として使用するために界面活性の特性を有する化合物を含んでなる組成物。
2013508278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
式（Ｉ）
【化１】
2013508278.tif 000011
の化合物であって、
式中
Ｒｆは、Ｒ1（ＣＨ2ＣＨ2）n−であり、
Ｒ1は、少なくとも１個のカテナリ酸素原子が介在したＣ7〜Ｃ20のペルフルオロアルキル基であって、前記カテナリ酸素原子のそれぞれは２個の炭素原子に結合しているペルフルオロアルキル基であり、
ｎは、１〜３の整数であり、
Ｒは、Ｈ、Ｃ1〜Ｃ5の直鎖状もしくは分枝状アルキル、またはＣ1〜Ｃ5の直鎖状もしくは分枝状アルコキシである化合物。
【請求項２】
水溶液中０．１重量％の濃度で約２５ｍＮ／ｍ以下の表面張力を有する請求項１に記載の化合物。
【請求項３】
水、食塩水、ＫＣｌ溶液、ＨＣｌ溶液、炭化水素、ハロゲン化炭素、堀削液、坑井液、地下層用液体処理流および地下層用気体処理流よりなる群から選択される液体または溶媒をさらに含む請求項１に記載の化合物。
【請求項４】
前記式（Ｉ）の化合物が、０．００１重量％〜５０重量％の濃度範囲で存在する請求項３に記載の組成物。
【請求項５】
泡形態での請求項１に記載の化合物。
【請求項６】
水性媒体または溶媒媒体の表面効果を改変させる方法であって、該方法が、前記媒体を請求項１に定義された式（Ｉ）の化合物と接触させることを含む、方法。
【請求項７】
前記媒体が、水、食塩水、ＫＣｌ溶液、ＨＣｌ溶液、堀削液、坑井液、地下層および坑井ボア領域用の液体処理流または気体処理流、炭化水素、ハロゲン化炭素系、コーティング組成物、ラテックス、ポリマー、床仕上塗料、床磨き剤、消火剤、インク、乳化剤、発泡剤、剥離剤、撥水剤、流れ調整剤、フィルム蒸発防止剤、湿潤剤、浸透剤、洗浄剤、研削剤、電気めっき剤、腐食防止剤、エッチング液、ハンダ付け剤、分散助剤、微生物剤、パルプ化助剤、すすぎ助剤、研磨助剤、パーソナルケア組成物、乾燥剤、静電防止剤、および結合剤よりなる群から選択される請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記表面効果が、表面張力の低下、湿潤、浸透、拡散、均展、流展、乳化、分散、撥水、剥離、潤滑、エッチング、結合、および安定化よりなる群から選択される請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記式（Ｉ）の化合物が、炭化水素を含有する地下層と接触させる媒体に添加され、前記媒体が、水、食塩水、ＫＣｌ溶液、ＨＣｌ溶液、炭化水素、ハロゲン化炭素、堀削液、坑井液、刺激液、および地下層ならびに坑井ボア領域用の液体処理流または気体処理流よりなる群から選択される請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記式（Ｉ）の化合物が、前記媒体中に約０．００１重量％〜約５０重量％の濃度で存在する請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水性媒体または溶媒における表面張力を低下させるために、界面活性剤として、または発泡剤として使用するためのフッ化ピリジニウムカチオン化合物に関する。
【背景技術】
【０００２】
ペルフルオロアルキル四級アンモニウム誘導体などのフッ化カチオン化合物は業界で知られており、それらは飽和ペルフルオロアルキル末端鎖を有する。例えば、米国特許第４，８３６，９５８号明細書に開示されたフッ化カチオン化合物は、１８個までの炭素原子を有するそのようなペルフルオロアルキル末端鎖基を含有する。市販品として入手できるフッ化ピリジニウムカチオン界面活性剤は通常、少なくとも８個以上の炭素の飽和ペルフルオロアルキル末端鎖を含有する。より短いペルフルオロアルキル鎖、または非フッ化原子が介在したペルフルオロアルキル鎖では、個々のペルフルオロアルキル鎖が平行の配置に維持されないため、性能が低下していたと当業者は考えている。
【０００３】
したがって、フッ化鎖が介在している一方、より長い非介在完全フッ化ペルフルオロ鎖を含有するフッ化界面活性剤の界面特性に比較して、等価か、またはさらに良好な界面特性を提供するフッ化界面活性剤を提供することが望ましい。
【０００４】
酸素が介在したフッ化末端鎖を有するフッ化ピリジニウムカチオン界面活性剤が、種々の適用において望ましい界面効果を提供し、石油分野およびガス分野の適用において特に有用であることが本発明で発見された。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、式（Ｉ）
【０００６】
【化１】
2013508278.tif 000003
【０００７】
の化合物であって、式中、
Ｒｆは、Ｒ1（ＣＨ2ＣＨ2）n−であり、
Ｒ1は、各酸素が２個の炭素原子に結合した少なくとも１個のカテナリ酸素原子が割り込んだＣ7〜Ｃ20のペルフルオロアルキル基であり、
ｎは、１〜３の整数であり、
Ｒは、Ｈ、Ｃ1〜Ｃ5の直鎖状もしくは分枝状のアルキルか、またはＣ1〜Ｃ5の直鎖状もしくは分枝状のアルコキシである化合物を含んでなる。
【０００８】
本発明はさらに、水性媒体または溶媒を、上記の式（Ｉ）の化合物に接触させることを含んでなる、水性媒体または溶媒の界面効果を改変する方法を含んでなる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書に用いられる用語「界面活性剤」は、表面活性剤を意味し、界面における選択的吸着により界面活性剤を含有する媒体の表面張力を、低濃度でも効果的に低下させる物質のことである。界面活性剤は、純粋な化合物であってもよいし、同種化合物または異種化合物の混合物であってもよい。
【００１０】
本明細書に用いられる用語「掘削液」とは、掘削操作前または掘削時に炭化水素またはガスを含有する地下帯を貫通する坑井または坑井ボアに加えられる液体を意味する。例としては、水、塩水、溶媒、炭化水素、界面活性剤、油類、石油、破砕液、刺激液、油ベースの掘削泥、粘度安定剤、処理液、およびそれらの混合物を挙げることができる。
【００１１】
本明細書に用いられる用語「坑井液」とは、炭化水素またはガスを含有する地下帯を貫通する坑井または坑井ボアに生じるか、または加えられる液体を意味する。例としては、掘削液、水、塩水、溶媒、炭化水素、界面活性剤、油類、石油、破砕液、刺激液、油ベースの掘削泥、粘度安定剤、処理液、およびそれらの混合物を挙げることができる。
【００１２】
本明細書に用いられる用語「液体処理流または気体処理流」とは、炭化水素またはガスの抽出操作において、炭化水素またはガスを含有する地下帯を貫通する坑井または坑井ボア領域内に注入される液体組成物または気体組成物、またはそれらの組み合わせを意味する。例としては、ストリーム、掘削液、坑井液、刺激液、水、塩水、溶媒、炭化水素、界面活性剤、破砕液、油ベースの掘削泥、粘土安定剤、処理液、およびそれらの混合物が挙げられる。
【００１３】
本発明は、式（Ｉ）
【００１４】
【化２】
2013508278.tif 000004
【００１５】
のフッ化ピリジニウムカチオン化合物を含んでなり、式中、
Ｒｆは、Ｒ1（ＣＨ2ＣＨ2）n−であり、
Ｒ1は、各酸素が２個の炭素原子に結合した少なくとも一個のカテナリ酸素原子が割り込んだＣ7〜Ｃ20のペルフルオロアルキル基であり、
ｎは、１〜３の整数であり、
Ｒは、Ｈ、Ｃ1〜Ｃ5の直鎖状もしくは分枝状のアルキルか、またはＣ1〜Ｃ5の直鎖状もしくは分枝状のアルコキシである。
【００１６】
ペルフルオロアルキル基は、少なくとも１個の酸素原子を含有するが、１個〜１９個の酸素原子を含有できる。各酸素原子は、２個の炭素原子の間に鎖状に連結（ｃａｔｅｎａｔｅ）されている。
【００１７】
式（Ｉ）の好ましい化合物は、ｎが１または２の化合物である。また、式（Ｉ）の好ましい化合物は、ペルフルオロアルキル基が１個〜１５個の酸素原子、より好ましくは、１個〜１０個の酸素原子、より好ましくは、１個〜５個の酸素原子、さらに好ましくは、１個〜３個の酸素原子を含有するものである。式（Ｉ）の他の好ましい実施形態は、Ｒが水素、メチル、エチル、メトキシまたはエトキシのものである。
【００１８】
式（Ｉ）の化合物は、ピリジンを、フッ化ヨウ素と反応させた後、得られた生成物を、一般的にはアルコールなどの溶媒中でアリールスルホン酸と反応させることによって調製される。このような調整の一例を以下に詳述する。化合物Ｃ3Ｆ7Ｏ（ＣＦ2ＣＦ2）3ＣＨ2ＣＨ2Ｉなどのフッ化ヨウ素は、Ｃ3Ｆ7Ｏ（ＣＦ2ＣＦ2）3Ｉなどのフッ化エーテルヨウ素をエチレンと反応させることにより調製する。次いで、得られた生成物Ｃ3Ｆ7Ｏ（ＣＦ2ＣＦ2）3ＣＨ2ＣＨ2Ｉを、窒素下でピリジンと接触させる。この反応物を、約８０℃で数時間、例えば２０時間還流させる。生成物を慣例的な技法を用いて単離する。次いで一般的にはアルコール溶媒中の上記の生成物Ｃ3Ｆ7Ｏ（ＣＦ2ＣＦ2）3ＣＨ2ＣＨ2Ｎ+（Ｃ5Ｈ5）Ｉ-を、約６０℃に加熱しながら、窒素などの不活性気体下で、アルコール中ｐ−トルエンスルホン酸などのアリールスルホン酸溶液と接触させる。蒸留液中のＣＨ3Ｉがガスクロマトグラフィーによりもはや検出できなくなるまで、温度を数時間、例えば８０時間維持しながら、蒸留溶媒を補充するために定期的に追加のアルコールを加える。次いでアルコールを蒸発させて、Ｃ3Ｆ7Ｏ（ＣＦ2ＣＦ2）3ＣＨ2ＣＨ2Ｎ+（Ｃ5Ｈ5）ρ−ＣＨ3Ｃ6Ｈ4ＳＯ3-として生成物を得、ＮＭＲで特性化する。次いで得られた生成物を通常メタノールに溶解させて５０％溶液を得、３．５％ＮａＯＨ水溶液により５．５±０．５のｐＨに中和する。
【００１９】
式（Ｉ）のフッ化ピリジニウムカチオン化合物を含んでなる界面活性剤は、コーティング剤、石油／ガス分野、消火、重合、表面処理および保護、農業、繊維、カーペット、フロアリング、石およびタイルなどにおける硬質表面処理および保護、光起電力材料、また、自動車、除草剤、印刷、紙工業および皮革工業などでの多くの適用における使用に好適である。
【００２０】
本発明の一実施形態において、式（Ｉ）の化合物は、水性媒体または溶媒の表面張力または他の表面特性に影響を与える界面活性剤として有用である。好適な媒体としては、水、コーティング組成物、ラテックス、ポリマー、床仕上塗料、消化剤、インク、乳化剤、発泡剤、剥離剤、撥水剤、流れ調整剤、フィルム蒸発防止剤、湿潤剤、浸透剤、洗浄剤、研削剤、電気めっき剤、腐食防止剤、エッチング液、ハンダ付け剤、分散助剤、微生物剤、パルプ化助剤、すすぎ助剤、研磨剤、パーソナルケア組成物、乾燥剤、静電防止剤、床磨き剤、または結合剤が挙げられる。この実施形態は、媒体の表面張力および他の表面特性、または媒体が適用される基質の表面張力および他の表面特性に影響を与えるために有用である。本発明の化合物を用いて変化させることのできる表面挙動のタイプとしては、例えば、湿潤、浸透、拡散、均展、流展、乳化、分散、撥水、剥離、潤滑、エッチング、結合、および安定化が挙げられる。
【００２１】
上記式（Ｉ）のフッ化ピリジニウムカチオン化合物は、媒体中の表面張力を低下させるために、界面活性剤としての使用に好適である。媒体中の得られた表面張力値は、約０．５重量％未満の界面活性剤濃度において、１メートル当り、約２５ミリニュートン未満であり、好ましくは、１メートル当り、約２０ミリニュートン未満であり、より好ましくは、１メートル当り、約１９ミリニュートン未満である。このように低下した表面張力を、約０．２重量％未満、または約０．１重量％未満の濃度で得られることが多い。界面活性剤は、界面活性剤の両親媒性によって決まる界面への選択的吸着による低濃度での表面張力の低下におけるその有効性を特徴としている。用語の「両親媒性」とは、２種の異なる媒体への吸引力を意味する。界面活性剤は通常、水溶性の親水性部分と水不溶性の親油性部分を含んでなる。
【００２２】
本発明はさらに、媒体を上記に定義した式（Ｉ）の化合物と接触させることを含んでなる、水性液体または溶媒の表面効果を改変する方法を含んでなる。このような表面効果の一つは、媒体を式（Ｉ）のフッ化ピリジニウムカチオン化合物と接触させることによる媒体の表面張力の低下である。他の表面挙動変化の例としては、表面張力性、湿潤性、浸透性、拡展性、均展性、流動性、乳化性、液体中分散の安定性、撥水性、剥離性、潤滑性、腐食性、および結合性の改善が挙げられる。多種多様な媒体のいずれも本発明の方法における使用に好適である。一般的に媒体は、上記のような水性液媒体または溶媒である。
【００２３】
低い表面張力が必要とされる例としては、コーティング組成物および水性洗浄製品と非水性洗浄製品が挙げられ、各々、ガラス、木材、金属、煉瓦、コンクリート、セメント、天然石ならびに人工石、タイル、合成フロアリング、ラミネート、紙、繊維材料、リノリウムならびに他のプラスチック、樹脂、天然ゴムならびに合成ゴム、繊維ならびに織物、および塗料用のコーティング組成物ならびに水性および非水性洗浄製品；ポリマー；および床、家具、靴、インク、自動車保護用のワックス、仕上げ剤、均染剤および光沢剤が挙げられる。湿潤剤の適用としては、枯草剤、殺菌剤、除草剤、ホルモン成長調節剤、殺寄生虫薬、殺虫剤、殺菌剤、殺細菌剤、殺線虫剤、殺微生物剤、落葉剤または肥料、治療剤、抗菌剤、フルオロケミカル血液代用薬、織物加工浴、および紡糸仕上げを含有する組成物用の湿潤剤が挙げられる。個人用ケア製品における適用としては、シャンプー、コンディショナー、クリームリンス、皮膚用化粧品（治療用ならびに保護用のクリームならびにローション、オイルならびに撥水性化粧用パウダー、脱臭剤および制汗剤など）、爪研き剤、口紅、および練り歯磨きが挙げられる。さらなる適用としては、織物保護製品（衣服、カーペットおよび椅子張り用のしみ前処理剤および／またはしみ抜き剤など）、および洗濯物用の洗浄剤が挙げられる。他の適用としては、洗浄補助剤（車洗浄剤用および自動食器洗い機において）、油井処理剤（掘削泥および三次油井回収を改善するための添加剤など）、極圧潤滑剤、貫通時間改善のための潤滑切削油、筆記用インク、印刷用インク、写真現像液、森林火災消火用乳剤、乾式化学消火剤、エアゾール式消火器、医療廃棄物の固化または封入化用ゲル形成のための増粘剤、フォトレジスト、展開剤、洗浄液、腐食組成物、展開剤、研磨剤、および半導体ならびにエレクトロニクスの製造、処理、および操作における絶縁インクが挙げられる。式（Ｉ）の界面活性剤は、ガラス表面および写真フィルム用の防曇剤として、また、磁気テープ、写真記録、フロッピーディスク、ディスクドライブ、ゴム組成物、ＰＶＣ、ポリエステルフィルム、および写真フィルム用の静電防止剤として、および光学用素子（ガラス、プラスチック、またはセラミックなど）用の表面処理剤として、機能する製品に組み込むことができる。他の適用は、乳化剤、発泡剤、剥離剤、撥水剤、流れ調整剤、フィルム蒸発防止剤、湿潤剤、浸透剤、洗浄剤、研削剤、電気めっき剤、腐食防止剤、ハンダ付け剤、分散助剤、微生物剤、パルプ化助剤、すすぎ助剤、研磨助剤、乾燥剤、静電防止剤、粘着防止剤、結合剤、および油田用化学薬品においてである。
【００２４】
好適な媒体としては、コーティング組成物、ラテックス、ポリマー、床仕上塗料、消火剤、水、食塩水、インク、乳化剤、発泡剤、剥離剤、撥水剤、流れ調整剤、フィルム蒸発防止剤、湿潤剤、浸透剤、洗浄剤、研削剤、電気めっき剤、腐食防止剤、エッチング液、ハンダ付け剤、分散助剤、微生物剤、パルプ化助剤、すすぎ助剤、研磨助剤、パーソナルケア組成物、乾燥剤、静電防止剤、床磨き剤、または結合剤が挙げられる。
【００２５】
本発明の他の実施形態において、本発明の化合物は、ガスおよび石油分野の適用において有用である。本明細書における炭化水素は、地下帯から産出または回収されるガス製品または石油製品のいずれかである。坑井または坑井ボアは、炭化水素含有地下帯などを貫通するために掘削され作出される。本発明の界面活性化合物は、湿潤性および坑井ボア周囲の地下層の表面張力などの表面条件を改変または改善するために有用であり、また、油井またはガス井の回収性および生産性を増大させる目的で浸透率および流動率を改善するためにも有用である。
【００２６】
式（Ｉ）の化合物は、ガス分野および石油分野の適用に関して、界面活性剤または発泡剤として作用する。式（Ｉ）の化合物は一般に、水、食塩水、ＫＣｌ溶液、ＨＣｌ溶液、炭化水素、ハロゲン化炭素、掘削液、坑井液、液体処理流、気体処理流、およびそれらの混合物よりなる群から選択される水性媒体中で用いられ、界面活性液または発泡液として用いられる。式（Ｉ）の化合物は、このような操作において使用されるか、または遭遇する液体、油、凝縮物、および泥の表面張力、湿潤性、または粘度を変化させることにより、ガスまたは石油の回収率を増大させるために、地下層に対する掘削液、坑井液、および他の処理液における添加剤として有用である。界面活性剤は、地下層の多孔岩媒体または土壌媒体の発泡のため、または他の公知の坑井処理または坑井ボア処理のために用いることができる。
【００２７】
本発明は、式（Ｉ）のフッ化ピリジニウムカチオン化合物および媒体を含んでなる界面活性液または発泡液を提供し、式（Ｉ）のフッ化ピリジニウムカチオン化合物は、約０．００１重量％〜約５０重量％の濃度範囲、好ましくは、約０．０１重量％〜約３０重量％の濃度範囲、より好ましくは、約０．０５重量％〜約２０重量％の濃度範囲で存在する。
【００２８】
本発明はさらに、１）本発明の式（Ｉ）の化合物を提供するステップ、および２）前記化合物を圧縮空気または不活性ガスに接触させて発泡液を作出するステップを含んでなる、炭化水素含有地下帯を貫通する坑井ボア内に導入する坑井液を発泡させる方法を含んでなる。
【００２９】
本発明はさらに、地下層に接触した担体である媒体に、上記の式（Ｉ）の化合物を添加することを含んでなる、炭化水素含有地下層内の表面張力を低下させる方法を含んでなる。接触させる方法の一つは、例えば、ダウンホール、坑井、または坑井ボアを用いて、地下層内に、担体または媒体を注入することである。層から石油またはガスを除去するために操作時に地下層に接触する流体または気体などの担体または媒体に、式（Ｉ）の化合物を添加する。例としては、層からの炭化水素抽出時に使用される掘削液、坑井液、刺激液、液体処理流、気体処理流、破砕液、粘土安定化剤、または他の液体または気体が挙げられる。本発明の化合物は、種々の液体の予備フラッシュ注入の予備処理段階の１つまたは複数において、またはマトリックス作業または刺激作業において；種々の液体における主要段階において、または一定時間の層の浸漬において；または界面活性組成物を含有する流体のより良好な配置を達成するための移動操作に関する後処理段階において用いることができる。本発明の化合物は、液剤、乳剤、分散剤、または発泡剤の形態で用いられる。
【００３０】
発泡性は、生産および回収を増大させる目的で石油分野および／またはガス分野の適用における掘削液、坑井液、および他の液体への添加剤として用いられる本発明の界面活性剤の望ましい性質である。本発明の化合物を含有する水性または溶媒ベースの掘削液、坑井液、液体処理流または気体処理流、または他の担体組成物は、掘削時または坑井処理過程時に発泡し、したがって、生産および回収の増大のために利点を提供する。界面活性および発泡性からのこのような利点の例としては、掘削ビットおよび坑井ボア処理領域周囲からの微粉除去の補助、および掘削ビットおよび坑井ボア処理領域周囲に液体が接触している場合の浸透性ならびに湿潤性の調整が挙げられる。本発明の界面活性剤を添加することにより、石油／ガス坑井掘削液および処理液の発泡性が高まる。これらの微粉が効果的に除去されないと、掘削ビットヘッドに損傷が生じる結果となり、取替えまたは修理に時間およびコストが費やされる可能性がある。また、本発明の界面活性剤は、炭化水素の粘度を低下させ抽出をより容易にするために有用である。
【００３１】
上記のように、炭化水素を含有する地下層に本発明のフッ化ピリジニウムカチオン界面活性剤を接触させるもう一つの利点は、地下層から炭化水素を抽出するための操作時に炭化水素の生産を刺激する方法を提供することである。本発明のフッ化界面活性化合物は、水圧破砕および酸性化などの刺激作用のための刺激液添加剤として有用である。これらの状況において、本発明の安定な泡は層面（岩石）上の刺激液の湿潤性を改善し、坑井ボア領域のより深部への貫通およびより良好な刺激が可能になる。これらの添加剤の低い界面張力によって、刺激液がダウンホールからより効率的に、そしてより容易に回収されることが可能になる。その結果、坑井はより効率的にガスおよび石油を生産できるであろう。
【００３２】
本発明の界面活性化合物はさらに、坑井または坑井ボア領域における水ブロックまたは凝縮物ブロックを防止または処置するための補助として有用である。油井およびガス井の坑井ボア付近には水が蓄積して、石油またはガスの相対的浸透性を低下させることにより生産性を低下させ得ることが知られており、これは水ブロックと呼ばれている。また、液体炭化水素が蓄積し、坑井ボア領域の付近または遠方でのガス井における生産性を低下させることもあり得、これは凝縮物ブロックとして知られている。本発明の化合物は、水ブロックまたは凝縮物ブロックにおける液体のこのような蓄積の少なくとも一部除去を補助するために、またはこのようなブロックにおける液体の蓄積層を減少または防止するために使用することができる。本発明のフッ化ピリジニウムカチオン界面活性剤は、その界面活性特性により、地下層に対し、その湿潤性および浸透性を変化させるために、掘削液、坑井液および処理液における界面活性添加剤として有用である。このような界面活性剤は、例えば、地下層の多孔岩石媒体内で用いられ、圧力変化をもたらし得るか、または泡がガス排出路をブロックして石油／ガス回収量の増加をもたらし得る。
【００３３】
本発明の化合物は、酸素が割り込んだ完全フッ化ペルフルオロアルキル鎖を含有する界面活性剤を用いて望ましい界面効果が得られるという利点を提供する。したがって、本発明の組成物は、酸素が割り込んでいない長鎖のペルフルオロアルキル類またはペルフルオロアルキル同族体の混合物を含有する界面活性剤よりも有利である一方、同等か、またはより優れた性能を提供する。
【００３４】
材料および試験方法
本明細書の実施例において以下の材料および試験方法が使用された。
【００３５】
化合物１
Ｃ3Ｆ7ＯＣＦ2ＣＦ2Ｉ（６００ｇ）を充填したオートクレーブにテトラフルオロエチレン（１８０ｇ）を導入し、この反応器を２３０℃で２時間加熱した。同じ反応を２回繰り返した。生成物を合わせて減圧蒸留により単離し、出発物質の回収量を基準にして６０ｍｍＨｇ（７９．９８×１０2パスカル）でｂ．ｐ．８９〜９４℃のＣ3Ｆ7ＯＣＦ2ＣＦ2ＣＦ2ＣＦ2ＣＦ2ＣＦ2Ｉ（２３４ｇ、１８％）を得た。この生成物は、以下のＮＭＲにより特性化された：
19ＦＮＭＲ（３００ＭＨｚ、ＣＯ（ＣＤ3）2：−６５．３３〜−６５．４５（２Ｆ，ｍ）、−８２．７２（３Ｆ，ｔ，Ｊ＝７．２Ｈｚ）、−８４．０８〜８４．２１（２Ｆ，ｍ）、−８５．３７〜８５．４７（２Ｆ，ｍ）、−１１４．６０〜１１４．７５（２Ｆ，ｍ）、−１２１．９６〜１２２．１８（２Ｆ，ｍ）、−１２３．１９（２Ｆ，ｓ）、−１２６．４３〜−１２６．５５（２Ｆ，ｍ）、−１３１．０９（２Ｆ，ｓ）；およびＭＳ：６１３（Ｍ+＋１）の質量を有する。
【００３６】
Ｃ3Ｆ7ＯＣＦ2ＣＦ2ＣＦ2ＣＦ2ＣＦ2ＣＦ2Ｉ  （５００ｇ、０．８２モル）を充填したオートクレーブにエチレン（４１．０ｇ、１．４６モル）を導入した。次いで、この反応器を２２０℃で１２時間加熱した。生成物Ｃ3Ｆ7ＯＣＦ2ＣＦ2ＣＦ2ＣＦ2ＣＦ2ＣＦ2ＣＨ2ＣＨ2Ｉを、減圧蒸留により９９％超の純度に精製した（３１１．５３ｇ、１３トルでｂ．ｐ．９５〜９７℃、６０％の収率）。この生成物は、以下のＮＭＲにより特性化された：
1ＨＮＭＲ（ＣＤＣｌ3、４００ＭＨｚ）δ３．２４（２Ｈ，ｔ−ｔ，Ｊ１＝８．３Ｈｚ，Ｊ２＝２．０Ｈｚ）、２．７８〜２．６３（２Ｈ，ｍ）
19ＦＮＭＲ（ＣＤＣｌ3、３７６ＭＨｚ）δ−８２．５１（３Ｆ，ｔ，Ｊ＝７．２Ｈｚ）、−８３．９２〜−８４．０７（２Ｆ，ｍ）、−８５．１９〜−８５．３４（２Ｆ，ｍ）、−１１５．７５〜−１１５．９７（２Ｆ，ｍ）、−１２２．５６〜−１２２．８２（２Ｆ，ｍ）、−１２３．０６〜−１２３．３０（２Ｆ，ｍ）、−１２４．１６〜−１２４．３６（２Ｆ，ｍ）、−１２６．２９〜１２６．４６（２Ｆ，ｍ）、−１３０．９３〜−１３０．９６（２Ｆ，ｍ）；およびＭＳ（ＰＣＩ）：６４０（Ｍ+）の質量を有する。
【００３７】
試験方法１-表面張力の測定
分析する最高濃度のフルオロ界面活性剤用に原液を調製した。この溶液の濃度は、活性成分のパーセント、すなわち重量パーセントまたはフッ素含量により表した。この原液は、表面張力が測定される所望の油田適用に依って、脱イオン水、２％ＫＣｌ水、またはＨＣｌ水中で調製した。この原液を、一晩（凡そ１２時間）攪拌し、完全に混合されたことを確認した。分析用のフルオロ界面活性剤のさらなる濃度は、式ＭiＶi＝ＭfＶfに従って原液を希釈することにより作製された。式中Ｍiは、原液の濃度、Ｍfは、最終溶液の濃度、Ｖfは、サンプルの最終容量、Ｖiは、最終サンプルを製剤化するために必要な原液の容量である。濃度希釈サンプルを十分振とうしてから、３０分間静置した。次いでこれらのサンプルを混合し、小型容器に入れた。２％ＫＣｌ溶液および１５％ＨＣｌ溶液は、抗井内の穴にポンプ注入される刺激液タイプを模するので、一般に、油田適用の表面張力測定に用いられた。２％ＫＣｌ溶液は、抗井を油圧破砕するために用いられる破砕液の塩分濃度と同様であった。１５％ＨＣｌ溶液は、抗井内の地層岩の溶解を補助するために用いられる酸性化刺激処理液をエミュレートした。表面張力は、装置の使用説明書に従ってＫｒｕｅｓｓ張力計、Ｋ１１版２．５０１を用いて測定した。Ｗｉｌｈｅｌｍｙプレート法を用いた。公知のペリメーターの垂直プレートを天秤に取り付けて、湿潤による力を測定した。各希釈液について１０回の反復試験を行い、以下の機械設定を用いた：
方法：プレート法ＳＦＴ
間隔：１．０秒
湿潤長：４０．２ｍｍ
読取り限界：１０
最小標準偏差：２ダイン／ｃｍ
Ｇｒ．Ａｃｃ．：９．８０６６５ｍ／ｓ＾２
より低い表面張力は、より優れた性能を示した。
【００３８】
試験方法２−発泡性
油田適用のためのフルオロ界面活性剤の発泡性を評価するために使用した試験手順は、窒素による発泡試験であった。最初に、試験ベース溶液の原液を作製した。これらの溶液は、脱イオン水、２％ＫＣｌ、および１５％ＨＣｌであった。所望のベース試験溶液中０．１％の活性成分で２０ｍＬのフルオロ界面活性剤のサンプルを調製し、一晩攪拌して完全な混合を確認した。次にサンプル溶液を、１００ｍＬのメスシリンダー（ガラス製）に加えた。次いで、この溶液に窒素を通して泡立たせて、２０〜３０秒でシリンダーを満たす速度で泡を生じさせた。溶液に窒素を通して泡立たせるためにフリットガラス管を用いた。泡が、シリンダーの上部に達したら、窒素を断ってタイマーを開始させた。３０秒後、５分後、１０分後、１５分後の泡と液体の高さをｍＬで測定した。泡の高さ１０ｍＬまでの差異は、本法のばらつき範囲内である。泡の質および持続性もまた記録した。各サンプルの試験に対して、少なくとも３回の反復試験を実施した。
【００３９】
この窒素泡立ち試験は、サンプルが生じた泡量およびその泡の持続性の指標として用いられた。より長時間持続したより高い泡の高さは、優れた性能を示した。
【実施例】
【００４０】
実施例１
１００ｍＬの三頚丸底フラスコに、窒素下、Ｃ3Ｆ7Ｏ（ＣＦ2ＣＦ2 ）3ＣＨ2ＣＨ2Ｉ（５０．０ｇ，０．０７８１モル）およびピリジン（３９．１ｇ，０．４９５モル）を入れた。この反応液を、８０℃で２０時間還流させた。反応混合物を室温まで冷却してから、フリット漏斗中で淡黄色固体生成物（５２．９ｇ、９４％）を単離した。この生成物を酢酸エチル（３×１００ｍＬ）で洗浄し、一晩減圧乾燥した。生成物Ｃ3Ｆ7Ｏ（ＣＦ2ＣＦ2）3ＣＨ2ＣＨ2Ｎ+（Ｃ5Ｈ5）+Ｉ-は、以下のとおり特性化された；ｍ．ｐ．：１６８-１７５℃；
1ＨＮＭＲ（ＣＤＣｌ3、４００ＭＨｚ）δ９．５８（２Ｈ，ｄ，Ｊ＝５．９Ｈｚ）、８．５５（１Ｈ，ｔ，Ｊ＝７．８Ｈｚ）、８．１４（２Ｈ，ｔ，Ｊ＝７．１Ｈｚ）、５．５３（２Ｈ，ｔ，Ｊ＝６．０Ｈｚ）、３．１６（２Ｈ，ｔ−ｔ，Ｊ１＝１８．６Ｈｚ，Ｊ２＝５．４Ｈｚ）
19ＦＮＭＲ（ＣＤＣｌ3、３７６ＭＨｚ）δ−８１．７０（３Ｆ，ｔ，Ｊ＝７．３Ｈｚ）、−８３．３０〜−８３．４７（２Ｆ，ｍ）、
−８４．５５〜−８４．７０（２Ｆ，ｍ）、−１１２．７８〜−１１３．０３（２Ｆ，ｍ）、−１２１．９５〜−１２２．２４（２Ｆ，ｍ）、−１２２．５８〜−１２２．８４（２Ｆ，ｍ）、−１２３．２９〜−１２３．５５（２Ｆ，ｍ）、−１２５．７０〜１２５．９２（２Ｆ，ｍ）、−１３０．１８〜−１３０．３２（２Ｆ，ｍ）。
【００４１】
蒸留用カラムを備えた１００ｍＬの三頚丸底フラスコに、窒素下、Ｃ3Ｆ7Ｏ（ＣＦ2ＣＦ2）3ＣＨ2ＣＨ2Ｎ+（Ｃ5Ｈ5）Ｉ-（２０．０ｇ，０．０２７８モル）およびメタノール（１１．６ｇ、０．３６３モル）を入れ、６０℃に加熱した。反応用フラスコに、ｐ−トルエンスルホン酸（６．１８ｇ，０．０３２５モル）のメタノール（５．９ｇ、０．１８４モル）溶液を滴下により加えた。追加のメタノールを定期的に加えて蒸留溶媒を補充しながら、反応液を６０℃に８０時間加熱した（蒸留液中にＣＨ3Ｉが、ＧＣにより検出されなくなるまで）。次にメタノールを蒸発させると黄色固体（２１．５８ｇ、１００％）として生成物Ｃ3Ｆ7Ｏ（ＣＦ2ＣＦ2）3ＣＨ2ＣＨ2Ｎ+（Ｃ5Ｈ5）ρ−ＣＨ3Ｃ6Ｈ4ＳＯ3-を得た。次いでこの生成物を、メタノールに溶解して５０％の溶液を得、３．５％のＮａＯＨ水溶液で５．５±０．５のｐＨに中和した。生成物は以下のとおり特性化された：
1ＨＮＭＲ（ＣＤＣｌ3、４００ＭＨｚ）δ９．３０（２Ｈ，ｄ，Ｊ＝５．８Ｈｚ）、８．３４（１Ｈ，ｔ，Ｊ＝８．０Ｈｚ）、７．９５（２Ｈ，ｔ，Ｊ＝７．１Ｈｚ）、７．６７（２Ｈ，ｄ，Ｊ＝８．１Ｈｚ）、７．１１（２Ｈ，ｄ，Ｊ＝８．１Ｈｚ）、５．８７（１Ｈ，ＮＨ，ｓ）、５．２７（２Ｈ，ｔ，Ｊ＝６．２Ｈｚ）、２．９４（２Ｈ，ｔ−ｔ，Ｊ１＝１８．７Ｈｚ，Ｊ２＝６．１  Ｈｚ）
19ＦＮＭＲ（ＣＤＣｌ3、３７６ＭＨｚ）δ−８１．８４（３Ｆ，ｔ，Ｊ＝７．３Ｈｚ）、−８３．４４〜−８３．６２（２Ｆ，ｍ）、
−８４．６６〜−８４．８３（２Ｆ，ｍ）、−１１３．４０〜−１１３．６４（２Ｆ，ｍ）、−１２２．１７〜−１２２．４６（２Ｆ，ｍ）、−１２２．７７〜−１２３．００（２Ｆ，ｍ）、−１２３．６４〜−１２３．８５（２Ｆ，ｍ）、−１２５．８８〜１２６．０８（２Ｆ，ｍ）、−１３０．３５〜−１３０．４０（２Ｆ，ｍ）。
試験法１および２を用い、この生成物を表面張力および発泡性に関して試験した。結果は表１〜表６に示してある。
【００４２】
比較例Ａ
式Ｃ8Ｆ17ＣＨ2ＣＨ2Ｉを用いて実施例１の方法を使用した。試験法１および２を用い、得られた生成物Ｃ8Ｆ17ＣＨ2ＣＨ2Ｎ+（Ｃ5Ｈ5）ｐ−ＣＨ3Ｃ6Ｈ4ＳＯ3-を、表面張力および発泡性に関して試験した。結果は表１〜表６に示してある。
【００４３】
比較例Ｂ
出発物質として式Ｃ6Ｆ17ＣＨ2ＣＨ2Ｉを用いて実施例１の方法を使用した。試験法１および２を用い、得られた生成物Ｃ6Ｆ17ＣＨ2ＣＨ2Ｎ+（Ｃ5Ｈ5）ｐ−ＣＨ3Ｃ6Ｈ4ＳＯ3-を、表面張力および発泡性に関して試験した。結果は表１〜表６に示してある。  
【００４４】
【表１】
2013508278.tif 000005
【００４５】
【表２】
2013508278.tif 000006
【００４６】
【表３】
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【００４７】
脱イオン水、２％ＫＣｌ水溶液および１５％ＨＣｌ水溶液の通常の表面張力は、約７２ダイン／ｃｍである（表１〜表３に０．０００％として示してある）。本発明のフルオロ界面活性剤を指定の比率で添加すると、各水溶液の表面張力は有意に低下した。濃度がより高くなるほど、より良好な性能が得られた。試験の結果によれば、本発明の実施例１では、比較例ＡおよびＢに対してより優れた表面張力の低下が見られた。
【００４８】
【表４】
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【００４９】
【表５】
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【００５０】
【表６】
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【００５１】
本発明の実施例１は、優れた初期性能を示し、一般に、時間が経つと比較例Ａと同等の性能を示した。実施例１は、時間が経つと泡を維持しなかった比較例Ｂよりも優れた性能を示した。
【国際調査報告】
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