(57)【要約】  本発明は、アニオンとしてのポリエーテルカルボキシレート基及びカチオンとしてのアルキルアンモニウム基を含む新規なイオン液体、該イオン液体の調製プロセス、並びに高性能潤滑剤におけるその使用に関する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１種の化合物(a)を含むイオン液体。
ここで化合物(a)は、式(I)で表される１種以上の生成物を含む。
【化１】
2017507173.tif 000008
〔式中、
アニオンＹ-は、式(II)で表されるエーテルカルボキシレートアニオン又はその混合物を含み、
【化２】
2017507173.tif 000009
（式中、
Ｐはｎ個の−ＣＨ2ＣＨ2Ｏ−単位及びｍ個の−ＣＨ2ＣＨＲＯ−単位又は−ＣＨＲＣＨ2Ｏ−単位（Ｒは、１〜２個の炭素原子を有するアルキル基を示す）を含むか、或いはこれらの単位からなり、ｎは２〜８の数を示し、ｍは０〜６の数を示し、その総和であるｎ＋ｍは平均アルコキシ化度（２〜14の数に相当）を示し、
Ｒ1は６〜22個の炭素原子を有する直鎖若しくは分岐のアルキル基又は６〜22個の炭素原子を有する直鎖のアルケニル基を示す。）
カチオンＸ+は、式(III)で表されるアルキルアンモニウムカチオン又はその混合物を含む。
【化３】
2017507173.tif 000010
（式中、
Ｒ2は６〜24個の炭素原子を有する、直鎖若しくは分岐のアルキル基、直鎖のアルケニル基又は直鎖のアルキニル基を示し、
Ｒ3は１〜５個の炭素原子を有する直鎖又は分岐のアルキル基を示し、
Ｒ4は１〜５個の炭素原子を有する直鎖若しくは分岐のアルキル基、又は６〜24個の炭素原子を有する、直鎖若しくは分岐のアルキル基、直鎖のアルケニル基若しくは直鎖のアルキニル基を示す。）〕
【請求項２】
アニオンＹ-が、式(II)で表され、そのアルケニル基が３個までの二重結合を有する、エーテルカルボキシレートアニオンを含むことを特徴とする、請求項１に記載のイオン液体。
【請求項３】
Ｒ1が８〜18個の炭素原子を有する、請求項１〜２のいずれか一項に記載のイオン液体。
【請求項４】
Ｐが、ｎ個の−ＣＨ2ＣＨ2Ｏ−単位及びｍ個の−ＣＨ2ＣＨＲＯ−単位又は−ＣＨＲＣＨ2Ｏ−単位を含むか、或いはこれらの単位からなり、ｎが２〜６の数を示し、ｍが０〜３の数を示し、その総和であるｎ＋ｍが平均アルコキシ化度（２〜９の数に相当）を示す、請求項１〜３のいずれか一項に記載のイオン液体。
【請求項５】
カチオンＸ+が、式(III)で表され、
Ｒ2が10〜18個の炭素原子を有する、直鎖若しくは分岐のアルキル基、直鎖のアルケニル基又は直鎖のアルキニル基であり、
Ｒ3がメチル基であり、
Ｒ4がメチル基である、アルキルアンモニウムカチオンを含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のイオン液体。
【請求項６】
カチオンＸ+が、式(III)で表され、
Ｒ2が10〜18個の炭素原子を有する、直鎖若しくは分岐のアルキル基、直鎖のアルケニル基又は直鎖のアルキニル基であり、
Ｒ3が１〜５個の炭素原子を有する直鎖又は分岐のアルキル基、好ましくはメチル基であり、
Ｒ4が10〜18個の炭素原子を有する、直鎖若しくは分岐のアルキル基、直鎖のアルケニル基又は直鎖のアルキニル基である、アルキルアンモニウムカチオンを含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のイオン液体。
【請求項７】
アニオンＹ-が、ラウレス-3カルボキシレート、ラウレス-4カルボキシレート、ラウレス-5カルボキシレート、ラウレス-6カルボキシレート及びカプリレス-6カルボキシレートから選択される少なくとも１種のアニオンを含む、請求項１に記載のイオン液体。
【請求項８】
カチオンＸ+が、ドデシルジメチルアンモニウム及びジドデシルメチルアンモニウムから選択される少なくとも１種のカチオンを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載のイオン液体。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の式(I)で表されるイオン液体を調製するためのプロセスであって、式(I)で表されるイオン液体が、式(II)で表される前記エーテルカルボキシレートアニオンの前駆体としてのエーテルカルボン酸と、式(III)で表される前記アルキルアンモニウムカチオンの前駆体としてのアルキルアミンとを、溶媒の存在下反応させ、次いで前記溶媒を減圧下に蒸発させ、高真空条件下に乾燥させることによる、ワンポット反応により調製される、プロセス。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか一項に記載のイオン液体の潤滑剤における使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アニオンとしてのポリエーテルカルボキシレート基及びカチオンとしてのアルキルアンモニウム基を含む新規なイオン液体、該イオン液体の調製プロセス、並びに高耐久性潤滑剤におけるその使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオン液体は、通常融点が100℃未満であり、不揮発性の有機塩又は有機塩混合物、即ち熱分解温度未満における蒸気圧が検出されない有機塩又は有機塩混合物と理解されている。
【０００３】
イオン液体はカチオン及びアニオンのみから構成されるため、独特な性質を示す。更に、選択されるイオンに応じて、熱安定性、融点、低蒸気圧、溶解性、電気伝導率、溶媒としての性質、電気弾性、高熱容量、不燃性等の物理的及び化学的性質が決まる。
【０００４】
イオン液体は特異な性質を有することから多くの分野で注目を集めており、電気弾性材料、分析、溶媒、液晶、蓄熱又は電解液の各分野における用途が見出されている。
【０００５】
イオン液体の一用途には潤滑剤があり、イオン液体を潤滑剤に使用すればある種の性能要求に対し有利となる。
【０００６】
高性能潤滑剤に関連する性質としては、低粘度、高い熱安定性、低吸湿性、低蒸発損失、及びガラス転位温度から分解温度に至るまでの広い液体温度範囲がある。高い熱安定性は潤滑剤の寿命を延長させ、熱分解による異物粒子の生成を減少させる。低吸湿性は腐食の問題を低減させる。低粘度は潤滑剤の流動性を良好にし、摩擦腐食を回避するために必要である。広い液体温度範囲及び低蒸発損失は、潤滑剤を高温条件での使用を可能にする。
【０００７】
最も一般的なイオン液体は、ハロスズ酸イオン、ハロアルミン酸イオン、ヘキサフルオロリン酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン等のアニオン成分と、置換アンモニウム、ホスホニウム、ピリジニウム又はイミダゾリウムの各カチオンとの組合せを含む。先行技術には、幾つかの特定の組合せによって適切な性能特性が得られることが開示されている。
【０００８】
例えば、特許文献１には、室温で液体であるイオン液体が記載されており、そのカチオンは、テトラアルキルアンモニウム塩、ベンジルトリアルキルアンモニウム塩、テトラアルキルホスホニウム塩及びベンジルトリアルキルホスホニウム塩から選択することができる。アルキル基のうちの少なくとも２個は炭素数８〜10であり、全ての基が同一とは限らない。このイオン液体は、溶媒、抽出剤、相間移動触媒及び熱交換媒体の添加剤として使用することができる。
【０００９】
本発明に関連する先行技術の中でも特に関連が深いものは特許文献２である。当該文献にはエーテルカルボキシレートアニオン化合物を含むイオン液体の使用が記載されており、カチオンは、アルカリ若しくはアルカリ土類金属イオン、アンモニウム、オキソニウム、スルホニウム又はホスホニウムの各基から選択することができ、アニオンは、炭化水素基が１〜３個の炭素原子を有するエーテルカルボキシレート基である。このイオン液体は主に溶媒及び抽出剤として使用される。
【００１０】
本発明は、アニオンとしてのポリエーテルカルボキシレート化合物及びカチオンとしてのアルキルアンモニウム化合物を含む新規なイオン液体、前記イオン液体の調製プロセス及び高性能潤滑剤におけるその使用を提供する。本発明のイオン液体は室温で液体であり、吸湿性に非常に優れると共に、高い熱安定性及び低粘度を示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許出願公開第2010/0204074号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第2010/0137175号明細書
【発明の概要】
【００１２】
本発明の第１の目的は、アニオンとしてのエーテルカルボキシレート化合物及びカチオンとしてのアルキルアンモニウム化合物を含むイオン液体にある。
【００１３】
本発明の他の目的は、前記イオン液体を得るためのプロセスにある。
【００１４】
本発明の第３の目的は、前記イオン液体の高性能潤滑剤における使用にある。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
イオン液体
本発明の主目的は、少なくとも化合物(a)を含むイオン液体にある。
ここで化合物(a)は、式(I)で表される１種以上の生成物を含む。
【００１６】
【化１】
2017507173.tif 000002
【００１７】
〔式中、
アニオンＹ-は、式(II)で表されるエーテルカルボキシレートアニオン又はその混合物を含み、
【００１８】
【化２】
2017507173.tif 000003
【００１９】
（式中、
Ｐはｎ個の−ＣＨ2ＣＨ2Ｏ−単位及びｍ個の−ＣＨ2ＣＨＲＯ−単位又は−ＣＨＲＣＨ2Ｏ−単位（Ｒは、１〜２個の炭素原子を有するアルキル基を示す）を含むか、或いはこれらの単位からなり、ｎは２〜８の数を示し、ｍは０〜６の数を示し、その総和であるｎ＋ｍは平均アルコキシ化度（２〜14の数に相当）を示し、
Ｒ1は６〜22個の炭素原子を有する直鎖若しくは分岐のアルキル基又は６〜22個の炭素原子を有する直鎖のアルケニル基を示す。）
カチオンＸ+は、式(III)で表されるアルキルアンモニウムカチオン又はその混合物を含む。
【００２０】
【化３】
2017507173.tif 000004
【００２１】
（式中、
Ｒ2は６〜24個の炭素原子を有する、直鎖若しくは分岐のアルキル基、直鎖のアルケニル基又は直鎖のアルキニル基を示し、
Ｒ3は１〜５個の炭素原子を有する直鎖又は分岐のアルキル基を示し、
Ｒ4は１〜５個の炭素原子を有する直鎖若しくは分岐のアルキル基、又は６〜24個の炭素原子を有する、直鎖若しくは分岐のアルキル基、直鎖のアルケニル基若しくは直鎖のアルキニル基を示す。）〕
【００２２】
本発明の一実施形態において、アニオンＹ-は、式(II)で表される１種以上のエーテルカルボキシレートアニオン化合物からなる（ここで、Ｒ1は６〜22個の炭素原子を有する直鎖若しくは分岐のアルキル基、又は６〜22個の炭素原子を有する直鎖のアルケニル基、好ましくは８〜18個の炭素原子を含み、より好ましくは12〜18個の炭素原子を含むアルキル基又はアルケニル基を示し；ｎ（−ＣＨ2ＣＨ2Ｏ−単位）は２〜８の数、より好ましくは２〜６の数を示し、ｍ（−ＣＨ2ＣＨＲＯ−及び／又は−ＣＨＲＣＨ2Ｏ−単位）は０〜６の数、好ましくは０〜３の数、より好ましくは０を示し、その総和であるｎ＋ｍは、平均アルコキシ化度（２〜14、好ましくは２〜９、より好ましくは２〜６の数に相当）を示す）。
【００２３】
本発明の一実施形態において、アニオンＹ-は、式(II)で表される１種以上のエーテルカルボキシレートアニオン化合物からなる（ここで、Ｒ1は６〜22個の炭素原子を有する直鎖若しくは分岐のアルキル基又は６〜22個の炭素原子及び３個以下の二重結合を有する直鎖のアルケニル基を示し、好ましくは、このアルキル又はアルケニル基は、８〜18個の炭素原子、より好ましくは12〜18個の炭素原子を含み；ｎ（−ＣＨ2ＣＨ2Ｏ−単位）は２〜８の数、より好ましくは２〜６の数を示し、ｍ（−ＣＨ2ＣＨＲＯ−及び／又は−ＣＨＲＣＨ2Ｏ−単位）は０〜６の数、好ましくは０〜３の数、より好ましくは０を示し、その総和であるｎ＋ｍは、平均アルコキシ化度（２〜14の数、好ましくは２〜９の数、より好ましくは２〜６の数に相当）を示す）。
【００２４】
−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）−基と−（ＣＨ2ＣＨＲＯ）−基及び／又は−（ＣＨＲＣＨ2Ｏ）−基（式中、Ｒは、１〜２個の炭素原子を含むアルキル基を示す）との順序又は配列は、本発明においては重要ではない。従って、−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）−基と−（ＣＨ2ＣＨＲＯ）−基又は−（ＣＨＲＣＨ2Ｏ）−基とを別々のブロックに含む本発明のエーテルカルボキシレートアニオンも、ランダムに分布した−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）−基と−（ＣＨ2ＣＨＲＯ）−基又は−（ＣＨＲＣＨ2Ｏ）−基とを含む本発明のエーテルカルボキシレートアニオンも、本発明に従い使用することができる。
【００２５】
本発明の他の実施形態において、カチオンＸ+は、式(III)で表される１種以上のアルキルアンモニウムカチオン化合物からなる（ここで、Ｒ2は、６〜24個の炭素原子、好ましくは10〜18個の炭素原子を有する、直鎖若しくは分岐のアルキル基、直鎖のアルケニル基又は直鎖のアルキニル基を示し、Ｒ3は１〜５個の炭素原子を有する直鎖又は分岐のアルキル基、好ましくはメチル基を示し、Ｒ4は１〜５個の炭素原子を有する直鎖若しくは分岐のアルキル基、好ましくはメチル基を示すか、或いは６〜24個の炭素原子、好ましくは10〜18個の炭素原子を有する、直鎖若しくは分岐のアルキル基、直鎖のアルケニル基又は直鎖のアルキニル基を示す）。
【００２６】
本発明の他の実施形態において、式(I)で表されるイオン液体は、好ましくは、式(II)で表されるエーテルカルボキシレートアニオンを含み（ここで、Ｒ1は６〜22個の炭素原子、好ましくは８〜18個の炭素原子、より好ましくは12〜18個の炭素原子を有する、直鎖若しくは分岐のアルキル基又は直鎖のアルケニル基を示し、−ＣＨ2ＣＨ2Ｏ−単位のｎは２〜８、より好ましくは２〜６の数を示し、−ＣＨ2ＣＨＲＯ−及び／又は−ＣＨＲＣＨ2Ｏ−単位のｍは０〜６、好ましくは０〜３の数、より好ましくは０を示し、その総和であるｎ＋ｍは平均アルコキシ化度（２〜14の数、好ましくは２〜９の数、より好ましくは２〜６の数に相当）を示す）、かつ式(III)で表されるアンモニウムカチオンを含む（ここで、Ｒ2は６〜24個の炭素原子、好ましくは10〜18個の炭素原子を有する直鎖若しくは分岐のアルキル基、直鎖のアルケニル基又は直鎖のアルキニル基を示し、Ｒ3は１〜５個の炭素原子を有する直鎖又は分岐のアルキル基、好ましくはメチル基を示し、Ｒ4は１〜５個の炭素原子を有する直鎖又は分岐のアルキル基、好ましくはメチル基を示す）。
【００２７】
本発明の他の実施形態において、式(I)で表されるイオン液体は、好ましくは、式(II)で表されるエーテルカルボキシレートアニオンを含み（ここで、Ｒ1は６〜22個の炭素原子、好ましくは８〜18個の炭素原子、より好ましくは12〜18個の炭素原子を有する、直鎖若しくは分岐のアルキル基又は直鎖のアルケニル基を示し、アルケニル基は３個以下の二重結合を有し、−ＣＨ2ＣＨ2Ｏ−単位のｎは２〜８の数、より好ましくは２〜６の数を示し、−ＣＨ2ＣＨＲＯ−及び／又は−ＣＨＲＣＨ2Ｏ−単位のｍは０〜６の数、好ましくは０〜３の数、より好ましくは０を示し、その総和であるｎ＋ｍは平均アルコキシ化度（２〜14の数、好ましくは２〜９の数、より好ましくは２〜６の数に相当）を示す）、かつ式(III)で表されるアンモニウムカチオンを含む（ここで、Ｒ2は６〜24個の炭素原子、好ましくは10〜18個の炭素原子を有する、直鎖若しくは分岐のアルキル基、直鎖のアルケニル基又は直鎖のアルキニル基を示し、Ｒ3は１〜５個の炭素原子を有する直鎖又は分岐のアルキル基、好ましくはメチル基を示し、Ｒ4は１〜５個の炭素原子を有する直鎖又は分岐のアルキル基、好ましくはメチル基を示す）。
【００２８】
本発明の他の実施形態において、式(I)で表されるイオン液体は、好ましくは、式(II)で表されるエーテルカルボキシレートアニオンを含み（ここで、Ｒ1は６〜22個の炭素原子、好ましくは８〜18個の炭素原子、より好ましくは12〜18個の炭素原子を有する直鎖若しくは分岐のアルキル基又は直鎖のアルケニル基を示し、−ＣＨ2ＣＨ2Ｏ−単位のｎは２〜８の数、より好ましくは２〜６の数を示し、−ＣＨ2ＣＨＲＯ−及び／又は−ＣＨＲＣＨ2Ｏ−単位のｍは０〜６の数、好ましくは０〜３の数、より好ましくは０を示し、その総和であるｎ＋ｍは平均アルコキシ化度（２〜14の数、好ましくは２〜９の数、より好ましくは２〜６の数に相当）を示す）、かつ式(III)で表されるアンモニウムカチオンを含む（ここで、Ｒ2は６〜24個の炭素原子、好ましくは10〜18個の炭素原子を有する、直鎖若しくは分岐のアルキル基、直鎖のアルケニル基又は直鎖のアルキニル基を示し、Ｒ3は１〜５個の炭素原子を有する直鎖又は分岐のアルキル基、好ましくはメチル基を示し、Ｒ4は６〜24個の炭素原子、好ましくは10〜18個の炭素原子を有する、直鎖若しくは分岐のアルキル基、直鎖のアルケニル基又は直鎖のアルキニル基を示す）。
【００２９】
本発明の他の実施形態において、式(I)で表されるイオン液体は、好ましくは、式(II)で表されるエーテルカルボキシレートアニオンを含み（ここで、Ｒ1は６〜22個の炭素原子、好ましくは８〜18個の炭素原子、より好ましくは12〜18個の炭素原子を有する直鎖若しくは分岐のアルキル基又は直鎖のアルケニル基を示し、アルケニル基は３個以下の二重結合を有し、ｎ（−ＣＨ2ＣＨ2Ｏ−単位）は２〜８の数、より好ましくは２〜６の数を示し、ｍ（−ＣＨ2ＣＨＲＯ−及び／又は−ＣＨＲＣＨ2Ｏ−単位）は０〜６の数、好ましくは０〜３の数、より好ましくは０を示し、その総和であるｎ＋ｍは、平均アルコキシ化度（２〜14の数、好ましくは２〜９の数、より好ましくは２〜６の数に相当）を示す）、かつ式(III)で表されるアンモニウムカチオンを含む（ここで、Ｒ2は６〜24個の炭素原子、好ましくは10〜18個の炭素原子を有する、直鎖若しくは分岐のアルキル基、直鎖のアルケニル基又は直鎖のアルキニル基を示し、Ｒ3は１〜５個の炭素原子を有する直鎖又は分岐のアルキル基、好ましくはメチル基を示し、Ｒ4は６〜24個の炭素原子、好ましくは10〜18個の炭素原子を有する、直鎖若しくは分岐のアルキル基、直鎖のアルケニル基又は直鎖のアルキニル基を示す）。
【００３０】
一実施形態においては、アニオンＹ-は、ラウレス-3カルボキシレート、ラウレス-4カルボキシレート、ラウレス-5カルボキシレート、ラウレス-6カルボキシレート及びカプリレス-6カルボキシレートから選択される少なくとも１種のアニオンを含むか、或いは当該アニオンからなる。
【００３１】
一実施形態において、カチオンＸ+は、ドデシルジメチルアンモニウム及びジドデシルメチルアンモニウムから選択される少なくとも１種のカチオンを含むか、或いは当該カチオンからなる。
【００３２】
一実施形態において、アニオンＹ-は、ラウレス-3カルボキシレート、ラウレス-4カルボキシレート、ラウレス-5カルボキシレート、ラウレス-6カルボキシレート、カプリレス-6カルボキシレートから選択される少なくとも１種のアニオンを含むか、或いは当該アニオンからなり、カチオンＸ+は、ドデシルジメチルアンモニウム及びジドデシルメチルアンモニウムから選択される少なくとも１種のカチオンを含むか、或いは当該カチオンからなる。
【００３３】
本発明の他の実施形態において、本発明によるイオン液体には少なくとも１種の化合物(b)が更に含まれる。化合物(b)は、イオン液体中に存在し得る１種以上の不純物を表す。典型的な不純物（化合物(b)）は、エーテルカルボキシレートアニオン化合物の前駆体としてのエーテルカルボン酸を得るためのプロセスにおける未反応物質、例えば、カルボキシメチル化されていない脂肪族アルコールポリグリコールエーテル又は同反応の副生成物、例えば、グリコール酸ナトリウム、ジグリコール酸ナトリウム、低蒸気圧物質、高沸点物質、オリゴマー及びポリマー、更には微量の無機ハロゲン化物（塩化ナトリウム等）及び微量の水である。
【００３４】
不純物の存在はイオン液体の性質に影響を及ぼす可能性があるため、イオン液体の性能も同様に不純物によって影響を受ける可能性がある。これはイオン液体の不純物が、全ての非イオン性の有機化合物、無機塩及び水である場合に起こる。
【００３５】
本発明のイオン液体は、少なくとも化合物(a)を含み、場合により少なくとも化合物(b)も含まれる。化合物(b)は上述の１種以上の不純物を表し、本発明のイオン液体中の量は、イオン液体の総量を基準として５重量％未満が許容される。
【００３６】
調製プロセス
本発明のイオン液体は、ワンポット反応により、式(II)で表されるエーテルカルボキシレートアニオンの前駆体としてのエーテルカルボン酸と、式(III)で表されるアルキルアンモニウムカチオンの前駆体としてのアミンとを、溶媒の存在下30℃で反応させることにより調製することができる。このプロセスの第２段階は、溶媒を減圧下に蒸発させることと、40℃の高真空条件下に24時間乾燥させることとから構成される。
【００３７】
本発明によるイオン液体のエーテルカルボキシレートアニオン成分の前駆体としてのエーテルカルボン酸を得る方法は当業者に知られている。前記エーテルカルボン酸は、ウィリアムソン反応、すなわち対応するアルキルポリオキシエチレンアルコールをハロカルボン酸と反応させることによって得ることができる。高純度のエーテルカルボン酸を得るために、この反応を、アルキルポリオキシエチレンアルコールと金属ナトリウムとを反応させることにより実施することができる。単離及び精製プロセスは当業者に知られており、例えば減圧蒸留により実施することができる。
【００３８】
本発明による式(II)で表されるエーテルカルボキシレートアニオンの前駆体として使用することができる好適なエーテルカルボン酸として、例えば、アキポ（AKYPO）（登録商標）RLM 45 CA（ラウレス-6カルボン酸）、アキポ（登録商標）LF 1（カプリレス-6カルボン酸）、アキポ（登録商標）RLM 25（ラウレス-4カルボン酸）、アキポ（登録商標）RO 20 VG（オレス-3カルボン酸）、アキポ（登録商標）RO 50 VG（オレス-6カルボン酸）、アキポ（登録商標）LF 2（カプリレス-9カルボン酸）、アキポ（登録商標）LF 4（カプリレス-9カルボン酸及びヘキセス-4カルボン酸の混合物）等の市販のエーテルカルボン酸が挙げられ、いずれもカオウ・ケミカルズ・ヨーロッパより販売されている。NaCl含有量に応じて、必要な場合はエーテルカルボン酸の精製を行うことができる。
【００３９】
アルキルアンモニウムカチオンの前駆体としてのアルキルアミンを得る方法は当業者に知られている。これは、脂肪族アルコールを、ＮＨ3又はアルキルアミン（ＲＮＨ2）又はジアルキルアミン（ＲＲ'ＮＨ）と反応させることにより得ることができる。EP0500038A又はEP0908444Aに記載されているように、適切な圧力、温度条件及び触媒はよく知られている。
【００４０】
本発明による式(III)で表されるアンモニウムカチオンの前駆体として好適なアミンは、ジメチルオクチルアミン、ジメチルデシルアミン、ジメチルラウリルアミン、ジメチルミリスチルアミン、ジメチルパルミチルアミン、ジメチルセチルアミン、ジメチルステアリルアミン、ジメチルベヘニルアミン、ココナッツジメチルアルキルアミン、オレインジメチルアルキルアミン、牛脂ジメチルアルキルアミン、完全硬化若しくは部分硬化牛脂ジメチルアルキルアミン又はこれらの混合物である。他の好適なアミンは、メチルジオクチルアミン、メチルジデシルアミン、メチルジラウリルアミン、メチルジミリスチルアミン、メチルジパルミチルアミン、メチルジセチルアミン、メチルジステアリルアミン、メチルジベヘニルアミン、ココナッツメチルジアルキルアミン、オレインメチルジアルキルアミン、牛脂メチルジアルキルアミン、完全硬化若しくは部分硬化牛脂メチルジアルキルアミン又はこれらの混合物である。
【００４１】
市販のアミンとしては、例えば、商品名ファーミン（登録商標）DM2098（N,N-ジメチルドデシルアミン）、ファーミン（登録商標）DM4098（N,N-ジメチルテトラデシルアミン）、ファーミン（登録商標）DM6098（N,N-ジメチルヘキサデシルアミン）、ファーミン（登録商標）DM8098（オクタデシルジメチルアミン）、ファーミン（登録商標）DM2471（N,N-ジメチルアルキルアミン）、ファーミン（登録商標）DM-O（オレイックジメチルアルキルアミン）、ファーミン（登録商標）M2-2095（ジドデシルモノメチルアミン）、ファーミン（登録商標）DM-T（牛脂ジメチルアルキルアミン）、ファーミン（登録商標）DM-TH（硬化牛脂ジメチルアルキルアミン）、ファーミン（登録商標）M-DlO（メチルジデシルアミン）、ファーミン（登録商標）M-2TH（硬化牛脂メチルジアルキルアミン）に相当するものが挙げられ、いずれもカオウ・ケミカルズ・ヨーロッパより販売されている。
【００４２】
高性能潤滑剤におけるイオン液体の使用
本発明のイオン液体は高性能潤滑剤に使用することができる。
【００４３】
本発明のイオン液体は熱安定性、粘度、吸湿性及び液体温度範囲（本発明のイオン液体は全て室温で液体である）に関する数値が優れているため、高性能潤滑剤における使用は理に適っている。
【００４４】
粘度は潤滑油の最も重要な１パラメータである。粘度が低いことは流動性が高いことを意味する。一方、潤滑剤は、流体潤滑状態を可能にするために高い耐荷重性能を提供することも必要である。イオン液体はイオン性を有するため、金属表面上において中性のパラフィン系潤滑油よりも高い耐荷重性能を示す、より安定性の高い潤滑膜を形成する。
【００４５】
熱安定性は高性能潤滑剤の他の重要なパラメータである。ほとんどの石油系潤滑剤は150℃を超える温度で分解するが、本発明のイオン液体の分解温度は150℃を大幅に上回る。
【００４６】
ある物質の潤滑剤における使用はその物質の水分含有量に応じて制限されることが知られている。本発明のイオン液体は吸湿性が低いため、潤滑剤に付随する腐食の問題が低減される。
【実施例】
【００４７】
以下に、本発明を当業者に十分に明確にかつ完全に説明するために実施例を示すが、上に述べた本発明の主題の本質的な様相を制限するものと見なされない。
【００４８】
実施例１：ラウレス-5カルボン酸ドデシルジメチルアンモニウムの合成：
ラウレス-5カルボン酸の合成：
まずドデカンテトラオキシエチレンアルコールを調製した。50重量％NaOH（0.2当量）をテトラエチレングリコールに溶解し、撹拌しながら100℃に加熱した。次いで1-ブロモドデカン（0.2当量）を20分以内の時間で滴下した。一夜撹拌した後、反応混合物を室温に冷却し、ヘキサンで３回抽出した。
【００４９】
次いで有機相を飽和塩化ナトリウム溶液で洗浄し、硫酸ナトリウムで２時間乾燥させた。ロータリーエバポレーションによってヘキサンを除去し、粗生成物を高真空下（10-7mbar）で蒸留することにより精製した。
【００５０】
次いでこのドデカンテトラオキシエチレンアルコールをキシレンに溶解し、90℃に加熱した。窒素雰囲気中、金属ナトリウム（１当量）を少量ずつ30分以内に添加した。混合物を90℃で４時間撹拌した。窒素雰囲気中、モノクロロ酢酸ナトリウム（SMCA）（１当量）の乾燥微粉末を少量ずつ加えた。反応混合物を室温に冷却し、水（100mL）及びジエチルエーテル（100mL）を加えた。混合物に濃塩酸を滴下することによりpH＜２に酸性化した。相分離後、有機相から溶媒（キシレン及びジエチルエーテル）を蒸発させた。残渣をn-ヘキサン（100mL）に溶解し、生成物を冷蔵庫（４℃）で再結晶させた。更にn-ヘキサンからの再結晶を５回繰り返した。最後の結晶化を行う前に、有機相を硫酸ナトリウム上で乾燥させてからn-ヘキサンを減圧下で蒸発させた。
【００５１】
ドデシルジメチルアミンの合成：
ドデシルアルコール（600ｇ）及び銅−ニッケル触媒（３ｇ：原料として使用されるアルコールを基準として0.5重量％に相当）を１Ｌの４ツ口フラスコに装入した。この系を撹拌しながら窒素置換し、系の昇温を開始した。系の温度が100℃に到達したら流量計を用いて水素を40L/hの流量で系内に吹き込み、系を反応温度（200℃）まで昇温した。同温度でジメチルアミンガスの導入を開始し、５時間反応させた。反応完結後、反応混合物を濾過して触媒を除去することによって、粗製N,N-ジメチルドデシルアミンを得た。粗製N,N-ジメチルドデシルアミンを１Ｌの４ツ口フラスコに装入した後、活性炭（３ｇ）及びキョーワード600 S（協和化学工業株式会社製品、主成分：シリカ64.9％、マグネシア13.5％）（３ｇ）を加えた。窒素雰囲気中、内容物を90℃で約２時間撹拌した後、吸着剤を濾去した。濾液を蒸留（５Torr）により精製し、ドデシルジメチルアミンを得た。
【００５２】
イオン液体の調製：
等モル量のラウレス-5カルボン酸及びアンモニウム塩基（ドデシルジメチルアミン）をエタノールに溶解し、室温で30分間撹拌した。次いで溶媒を減圧下で蒸発させた。得られたイオン液体を高真空下、40℃で少なくとも24時間乾燥させた。
【００５３】
実施例２
ラウレス-3カルボン酸の合成：
合成の出発物質としてジエチレングリコール及び1-ブロモドデカンを使用したことを除いて実施例１の手順を繰り返した。
【００５４】
ドデシルジメチルアミンの合成：
実施例１と同一の手順を用いてドデシルジメチルアミンを調製した。
【００５５】
イオン液体の調製：
実施例１と同一の手順により調製を行った。
【００５６】
実施例３
カプリレス-6カルボン酸の合成：
ウィリアムソン合成（現在のアルキルエーテルカルボン酸合成の標準的な工業プロセス）を一部変更し、カプリレス-6カルボン酸を調製した。
【００５７】
オクチルアルコール（370ｇ）を50％NaOH（２ｇ）の存在下エチレンオキシド（630ｇ）でエトキシ化した。除去が最も困難な副生成物であるカルボキシメチル化物を除去するために高真空下で蒸留を行った。エトキシ化物（820ｇ）を固体NaOH（130ｇ）の存在下SMCA（370ｇ）で処理した。水溶性の副生成物を分離するために、粗生成物に水、HCl及び若干のNaClを加え、混合物を加熱することにより、アルキルエーテルカルボン酸（上層）を水層から十分に分離した。カプリレス-6カルボン酸からNaClを除去するために、減圧下で水を除去し、析出したNaClを遠心分離した後、デカンテーションに付すことにより、エーテルカルボン酸を脱塩した。
【００５８】
ジドデシルメチルアミンの合成：
ドデシルアルコール（600ｇ）及び銅−ニッケル触媒（３ｇ）（原料として使用されるアルコールを基準として0.5重量％に相当）を１Ｌの４ツ口フラスコに装入した。この系を撹拌しながら窒素置換し、系の昇温を開始した。系の温度が100℃に到達したら、流量計を用いて40Ｌ／ｈの流量で水素ガスを系内に吹き込み、系の温度を200℃に昇温した。同温度でメチルアミンガスの導入を開始し、７時間反応させた。反応完結後、反応生成物を濾過して触媒を除去することによって粗製N-メチルジドデシルアミンを得た。粗製Ｎ−メチルジドデシルアミン（200ｇ）を500mLのヘルツ型フラスコに装入した。これとは別のフラスコを用いてKOHが粗製N-メチルジドデシルアミンに対し0.2重量％、0.5重量％又は1.0重量％になるように秤量し、脱イオン水１ｇに溶解した。NaOH溶液を上述のヘルツ型フラスコに装入した。蒸留器具（キャピラリー蒸留）を組み立て、大気圧で窒素ガスをバブリングすることによりヘルツ型フラスコ内の混合を200℃で２時間行った。次いで、ヘルツ型フラスコ内の圧力を５Torrから10Torrに減圧し、ヘルツ型フラスコ内の混合物を250℃に加熱した。更に混合物を同温度で５時間蒸留し、分離することによりN-メチルジドデシルアミンを得た。
【００５９】
イオン液体の調製：
実施例１と同一の手順により調製を行った。
【００６０】
実施例４
ラウレス-4カルボン酸の合成：
ラウリルアルコール（655ｇ）を50％NaOH（２ｇ）の存在下エチレンオキシド（340ｇ）でエトキシ化した。除去が最も困難な副生成物であるカルボキシメチル化物を除去するために高真空下で蒸留を行った。エトキシ化物（830ｇ）を固体NaOH（170ｇ）の存在下SMCA（460ｇ）で処理した。水溶性の副生成物を分離するために、粗生成物に水、HCl及び若干のNaClを加え、混合物を加熱することにより、アルキルエーテルカルボン酸（上層）を水層から十分に分離した。ラウレス-4カルボン酸からNaClを除去するために、減圧下に水を除去し、析出したNaClを遠心分離した後、デカンテーションに付すことによって、エーテルカルボン酸を脱塩した。
【００６１】
ジドデシルメチルアミンの合成：
実施例３と同一の手順により合成を行った。
【００６２】
イオン液体の調製：
実施例１と同一の手順により調製を行った。
【００６３】
実施例５
ラウレス−６カルボン酸の合成：
ラウリルアルコール（490ｇ）を50％NaOH（２ｇ）の存在下エチレンオキシド（510ｇ）でエトキシ化した。エトキシ化物（810ｇ）を固体NaOH（125ｇ）の存在下SMCA（340ｇ）で処理した。水溶性の副生成物を分離するために、粗生成物に水、HCl及び若干のNaClを加え、混合物を加熱することにより、アルキルエーテルカルボン酸（上層）を水層から十分に分離した。NaClをラウレス-6カルボン酸から除去するために、減圧下に水を除去し、析出したNaClを遠心分離した後、デカンテーションに付すことにより、エーテルカルボン酸を脱塩した。
【００６４】
ジドデシルメチルアミンの合成：
実施例３と同一の手順により合成を行った。
【００６５】
イオン液体の調製：
実施例１と同一の手順により調製を行った。
【００６６】
表１に、合成した全イオン液体をまとめる。
【００６７】
【表１】
2017507173.tif 000005
【００６８】
実施例１〜５で調製したイオン液体について、高性能潤滑剤に関する特性である、液体温度範囲、熱安定性、粘度、吸湿性及び蒸発損失を測定した。
表２に、実施例１〜５のイオン液体に関する結果をまとめる。
【００６９】
【表２】
2017507173.tif 000006
【００７０】
ガラス転位温度（Ｔg）はISO-11357-2に準拠し示差走査熱量分析（DSC）により測定する。
分解温度（Ｔdec）はISO-11358に準拠し熱重量分析（TGA）により測定する。
粘度はISO 3210/DIN 53018に準拠し、コーン／プレート機構を取り付けた回転式レオメータを用いて測定する。
吸湿性は、20℃における48時間の水分吸収率（％）を重量測定することにより求める。
蒸発損失はASTM D 5800に準拠し、250℃で１時間測定する。
表３に、実施例１及び５のイオン液体の潤滑性能に関する結果を示す。
【００７１】
【表３】
2017507173.tif 000007
【００７２】
潤滑性能はタッピングトルク試験：ASTM D5619(2011)に準拠し測定する。試験はネジ切り工程を模擬し、各試験片（アルミニウム3.4365製）のネジ深さに応じたトルクを測定する。結果を平均トルク値（穴の深さ方向に亘る瞬時タッピングトルク値の算術平均）で示す。
【００７３】
ネジ切り時の摩擦低減に関する結果から、本発明のイオン液体は精製鉱物油やトリメチロールプロパントリオレイン等の従来の潤滑剤よりも優れていることが分かる。
【００７４】
これらの結果から、本発明のイオン液体は、潤滑剤に高性能を付与するために必要な要件を満たしていることが分かる。
【手続補正書】
【提出日】平成27年11月10日(2015.11.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１種の化合物(a)を含むイオン液体。
ここで化合物(a)は、式(I)で表される１種以上の生成物を含む。
【化１】
2017507173.tif 000011
〔式中、
アニオンＹ-は、式(II)で表されるエーテルカルボキシレートアニオン又はその混合物であり、
【化２】
2017507173.tif 000012
（式中、
Ｐはｎ個の−ＣＨ2ＣＨ2Ｏ−単位及びｍ個の−ＣＨ2ＣＨＲＯ−単位又は−ＣＨＲＣＨ2Ｏ−単位（Ｒは、１〜２個の炭素原子を有するアルキル基を示す）からなり、ｎは２〜８の数を示し、ｍは０〜６の数を示し、その総和であるｎ＋ｍは平均アルコキシ化度（２〜14の数に相当）を示し、
Ｒ１は６〜22個の炭素原子を有する直鎖若しくは分岐のアルキル基又は６〜22個の炭素原子を有する直鎖のアルケニル基を示す。）
カチオンＸ+は、式(III)で表されるアルキルアンモニウムカチオン又はその混合物である。
【化３】
2017507173.tif 000013
（式中、
Ｒ2は６〜24個の炭素原子を有する、直鎖若しくは分岐のアルキル基、直鎖のアルケニル基又は直鎖のアルキニル基を示し、
Ｒ3は１〜５個の炭素原子を有する直鎖又は分岐のアルキル基を示し、
Ｒ4は１〜５個の炭素原子を有する直鎖若しくは分岐のアルキル基、又は６〜24個の炭素原子を有する、直鎖若しくは分岐のアルキル基、直鎖のアルケニル基若しくは直鎖のアルキニル基を示す。）〕
【請求項２】
アニオンＹ-が、式(II)で表され、そのアルケニル基が３個までの二重結合を有する、エーテルカルボキシレートアニオンであることを特徴とする、請求項１に記載のイオン液体。
【請求項３】
Ｒ１が８〜18個の炭素原子を有する、請求項１〜２のいずれか一項に記載のイオン液体。
【請求項４】
Ｐが、ｎ個の−ＣＨ2ＣＨ2Ｏ−単位及びｍ個の−ＣＨ2ＣＨＲＯ−単位又は−ＣＨＲＣＨ2Ｏ−単位からなり、ｎが２〜６の数を示し、ｍが０〜３の数を示し、その総和であるｎ＋ｍが平均アルコキシ化度（２〜９の数に相当）を示す、請求項１〜３のいずれか一項に記載のイオン液体。
【請求項５】
カチオンＸ+が、式(III)で表され、
Ｒ2が10〜18個の炭素原子を有する、直鎖若しくは分岐のアルキル基、直鎖のアルケニル基又は直鎖のアルキニル基であり、
Ｒ3がメチル基であり、
Ｒ4がメチル基である、アルキルアンモニウムカチオンであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のイオン液体。
【請求項６】
カチオンＸ+が、式(III)で表され、
Ｒ2が10〜18個の炭素原子を有する、直鎖若しくは分岐のアルキル基、直鎖のアルケニル基又は直鎖のアルキニル基であり、
Ｒ3が１〜５個の炭素原子を有する直鎖又は分岐のアルキル基、好ましくはメチル基であり、
Ｒ4が10〜18個の炭素原子を有する、直鎖若しくは分岐のアルキル基、直鎖のアルケニル基又は直鎖のアルキニル基である、アルキルアンモニウムカチオンであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のイオン液体。
【請求項７】
アニオンＹ-が、ラウレス-3カルボキシレート、ラウレス-4カルボキシレート、ラウレス-5カルボキシレート、ラウレス-6カルボキシレート及びカプリレス-6カルボキシレートから選択される少なくとも１種のアニオンである、請求項１に記載のイオン液体。
【請求項８】
カチオンＸ+が、ドデシルジメチルアンモニウム及びジドデシルメチルアンモニウムから選択される少なくとも１種のカチオンである、請求項１〜７のいずれか一項に記載のイオン液体。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の式(I)で表されるイオン液体を調製するためのプロセスであって、式(I)で表されるイオン液体が、式(II)で表される前記エーテルカルボキシレートアニオンの前駆体としてのエーテルカルボン酸と、式(III)で表される前記アルキルアンモニウムカチオンの前駆体としてのアルキルアミンとを、溶媒の存在下反応させ、次いで前記溶媒を減圧下に蒸発させ、高真空条件下に乾燥させることによる、ワンポット反応により調製される、プロセス。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか一項に記載のイオン液体の潤滑剤における使用。
【国際調査報告】
2017507173.tif 000014
2017507173.tif 000015