含磷化合物及其應(yīng)用
【專利說明】含磷化合物及其應(yīng)用
[0001]相關(guān)申請的交叉引用 本申請要求2014年10月8日提交的美國臨時申請?zhí)?2/061,470的權(quán)益，在此通過引用 將其全部內(nèi)容并入本文。 發(fā)明領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及可用作抗磨添加劑組分的含磷化合物，各自包含此類化合物的潤滑劑 添加劑組合物和潤滑劑組合物，以及其制造和使用的方法。
[0003] 發(fā)明背景 傳統(tǒng)地，潤滑劑組合物的抗磨組分包含與胺和/或金屬離子成鹽的酸性的有機磷酸鹽。 這些組分提供良好的抗磨保護但其它性能屬性會受到損害，包括差的密封耐久性，降低的 氧化穩(wěn)定性和不足的腐蝕抑制作用。含磷和含硫化合物被理解為在保護表面免受由表面遇 到特壓(extreme pressure)導致的磨損的潤滑液體中是必不可少的。作為結(jié)果，這些流體 在傳統(tǒng)上對密封(動態(tài)和靜態(tài))和黃色金屬(yellow metal)是有害的。另外，存在來自監(jiān)管 機構(gòu)對于從潤滑液體中去除胺和金屬離子以減少這類組分對環(huán)境影響的增加的壓力。由于 這些增加的環(huán)境考慮，抗磨添加劑中胺和金屬離子的存在變得較不理想。因此，存在開發(fā)不 含有胺或者金屬離子的新型抗磨化合物的需要。
[0004] 發(fā)明概述 在一方面，本發(fā)明涉及式(I)的化合物：
其中每個R1獨立地為烷基或者環(huán)烷基； R2、R3、R4和R5中的各自獨立地選自氫、烷基和環(huán)烷基； 每個η獨立地為0至6的整數(shù)； M1、Μ2、Χι和X2各自獨立地為S或者0; 每個W獨立地為S或者0; Y選自烷基、烷氧基亞烷基、芐基和-R6-R7-R8; R6為亞烷基； R7選自鍵，亞烷基;-C(O)-和-C(R9)-; R8選自烷基、羥基亞烷基、羥基亞烷基氧基、羥基和烷氧基;和 R9為烷基。
[0005]在第二方面，本發(fā)明提供通過以下步驟來制備的化合物:使以下結(jié)構(gòu)的化合物
與反應(yīng)基團反應(yīng)以形成以下結(jié)構(gòu)的化合物：
其中每個W獨立地為S或者O; M1、M2、X#PX2各自獨立地為S或者O; 每個R1獨立地為烷基或者環(huán)烷基； 每個R2、R3、R4和R5獨立地選自氫、烷基和環(huán)烷基； 每個η獨立地為O至6的整數(shù)； Y選自烷基、烷氧基亞烷基、芐基和-R6-R7-R8; R6為亞烷基； R7選自鍵，亞烷基;-C(O)-和-C(R9)-; R8選自烷基、羥基亞烷基、羥基亞烷基氧基、羥基和烷氧基;和 R9為烷基。
[0006] 在第三方面，本發(fā)明提供包含本發(fā)明的化合物的潤滑劑添加劑組合物。
[0007] 在第四方面，本發(fā)明提供包含主要量的潤滑粘度的油或者由其制備的潤滑脂，和 次要量的本發(fā)明的化合物的潤滑劑組合物。
[0008] 在第五方面，本發(fā)明提供潤滑移動的金屬表面的方法，其包括用本發(fā)明的潤滑劑 組合物潤滑金屬表面。
[0009] 在第六方面，本發(fā)明提供增加潤滑組合物的氧化穩(wěn)定性的方法，其包括向潤滑劑 組合物加入有效量的本發(fā)明的化合物。
[0010]發(fā)明詳述 在此公開的發(fā)明涉及可用作抗磨劑的新型含磷化合物和其制備方法。本發(fā)明還提供包 含該化合物的潤滑劑添加劑組合物和潤滑劑組合物，及其使用的方法。
[0011]本發(fā)明的化合物包括式(I)的化合物
其中每個R1獨立地為烷基或者環(huán)烷基； R2、R3、R4和R5獨立地選自氫、烷基和環(huán)烷基； 每個η獨立地為O至6的整數(shù)； M1、Μ2、Χ#ΡΧ2各自獨立地為S或者O; 每個W獨立地為S或者O; Y選自烷基、烷氧基亞烷基、芐基和-R6-R7-R8; R6為亞烷基； R7選自鍵，亞烷基;-C(O)-和-C(R9)-; R8選自烷基、羥基亞烷基、羥基亞烷基氧基、羥基和烷氧基;和 R9為烷基。
[0012] 在一個實施方案中，X1Sst3
[0013] 在一個實施方案中，X2為S。
[0014] 在另一個實施方案中，M1Ss13
[0015] 在另一個實施方案中，M2*S。
[0016] 在進一步的一個實施方案中，X1J2JdPM2各自為S。
[0017] 在另一個實施方案中，X1SCL
[0018] 在另一個實施方案中，X2為0。
[0019] 在另一個實施方案中，M1So13
[0020] 在另一個實施方案中，厘2為0。
[0021 ] 在進一步的一個實施方案中，Xi、X2、MdPM^gS〇。
[0022] 在一個實施方案中，XjPX2為0,且沁和跑為S。
[0023] 在另一個實施方案中，XjPX2為S，且施和跑為0。
[0024] 在另一個實施方案中，每個R2、R3、R4和R 5獨立地選自氫或者C1-C3q烷基。
[0025] 在進一步的一個實施方案中，每個W為0。在另一個實施方案中，每個W為S。在又一 個實施方案中，一個W為S且另一個W為0。
[0026] 在一個實施方案中，每個R1獨立地選自C1-C3q烷基。在另一個實施方案中，每個R 1獨 立地選自C3-Ciq烷基。在另一個實施方案中，每個R1獨立地選自C 3-C6烷基。在某些實施方案 中，每個R1與所有其它的R1相同。
[0027] 在另一個實施方案中，R2和R3中至少一個為氫且R 4和R5中至少一個為氫。
[0028] 在另一個實施方案中，R2、R3、R4和R 5為氫。
[0029] 在一個實施方案中，Y為C1-C2q烷基。
[0030] 在某些實施方案中，R3和R4是相同的。
[0031] 在另一個實施方案中，R2和R5是相同的。
[0032] 在另一個實施方案中，R2和R4是相同的。
[0033] 在另一個實施方案中，R3和R5是相同的。
[0034] 在進一步的一個實施方案中，R2和R5兩者均為氫。
[0035]在另一個實施方案中，R2和R3中的一個以及R4和R 5中的一個為C1-Ciq烷基。
[0036]在一個實施方案中，本發(fā)明提供式（I)的化合物，其中該化合物為式（IA)的化合 物。
[0037]其中每個R1獨立地為烷基或者環(huán)烷基； 每個R2、R3、R4和R5獨立地選自氫、烷基和環(huán)烷基； 每個η獨立地為0至6的整數(shù)； Y選自烷基、烷氧基亞烷基、芐基和-R6-R7-R8; R6為亞烷基； R7選自鍵，亞烷基;-C(O)-和-C(R9)-; R8選自烷基、羥基亞烷基、羥基亞烷基氧基、羥基和烷氧基;和 R9為烷基。
[0038]在另一個實施方案中，本發(fā)明提供式(I)的化合物，其中該化合物為式（IB)的化合 物。
[0039] 其中每個R1獨立地為烷基或者環(huán)烷基； 每個R2、R3、R4和R5獨立地選自氫、烷基和環(huán)烷基； 每個η獨立地為0至6的整數(shù)； Y選自烷基、烷氧基亞烷基、芐基和-R6-R7-R8; R6為亞烷基； R7選自鍵，亞烷基;-C(O)-和-C(R9)-; R8選自烷基、羥基亞烷基、羥基亞烷基氧基、羥基和烷氧基;和 R9為烷基。
[0040] 在一個實施方案中，本發(fā)明提供的化合物選自：
[0042]在另一個實施方案中，本發(fā)明提供的化合物選自：
[0043]在進一步的一個實施方案中，本發(fā)明提供的化合物選自：
[0044]在一方面，本發(fā)明提供通過以下步驟制備的化合物:使下式的化合物
與反應(yīng)基團反應(yīng)以形成以下結(jié)構(gòu)的化合物：
其中每個W獨立地為S或者O; M1、M2、X#PX2各自獨立地為S或者O; 每個R1獨立地為烷基或者環(huán)烷基； 每個R2、R3、R4和R5獨立地選自氫、烷基和環(huán)烷基； 每個η獨立地為O至6的整數(shù)； Y選自烷基、烷氧基亞烷基、芐基和-R6-R7-R8; R6為亞烷基； R7選自鍵，亞烷基;-C(O)-和-C(R9)-; R8選自烷基、羥基亞烷基、羥基亞烷基氧基、羥基和烷氧基;和 R9為烷基。
[0045]在進一步的一個實施方案中，本發(fā)明提供由以下方法制備的化合物，所述方法包 括： (a) 使下式的化合物：
的環(huán)氧化物反應(yīng)， 其中R為烷基或者環(huán)烷基;和 M和X各自獨立地為S或者0; (b) 使步驟(a)的反應(yīng)產(chǎn)物與P2W5反應(yīng)以形成以下結(jié)構(gòu)的化合物：
(c) 使步驟(b)的反應(yīng)產(chǎn)物與反應(yīng)基團反應(yīng)以形成以下結(jié)構(gòu)的化合物： 其中
M1、Μ2、Χι和X2各自獨立地為S或者0; 每個W是相同的且為S或者0; 每個R2、R3、R4和R5獨立地選自氫、烷基和環(huán)烷基； η為0; Y選自烷基、烷氧基亞烷基、芐基和-R6-R7-R8; R6為亞烷基； R7選自鍵，亞烷基;-C(O)-和-C(R9)-; R8選自烷基、羥基亞烷基、羥基亞烷基氧基、羥基和烷氧基;和 R9為烷基。
[0046] 如本文所用，術(shù)語"烷基"，以及作為本文提及的其它基團中的烷基部分(例如烷氧 基)可以是含有1至30個碳原子的直鏈或支鏈的飽和烴。
[0047] 如本文所用，術(shù)語"取代的"指的是其中一個或多個氫原子各自獨立地被非氫取代 基代替。
[0048] 如本文所用，術(shù)語"烷氧基"指的是通過氧原子連接到母體分子部分的烷基。
[0049] 如本文所用，術(shù)語"烷氧基亞烷基"指的是基團-亞烷基-0-烷基。
[0050] 如本文所用，術(shù)語"亞烷基"指的是亞甲基或者聚亞甲基(polymethylene group)， 例如-(CH2)z-,其中z為1至30的正整數(shù)。
[0051 ]如本文所用，術(shù)語"經(jīng)基亞甲基"指的是基團Ra-Rb-，其中儼為即-且妒為亞烷基。 [0052]如本文所用，術(shù)語"經(jīng)基亞烷基氧基"指的是基團Ra-Rb-RS其中R%H〇-，R b為亞烷 基和Re為-0-。
[0053] 如本文所用，短語"反應(yīng)基團"指的是能夠使取代基的碳原子連接到親核P-SH基團 中（例如在二硫代磷酸酯中）的硫原子，或者使取代基的碳原子連接到親核P-OH(例如在磷 酸酯中）的氧原子的親電子的化學基團。此類反應(yīng)基團容易地被本領(lǐng)域技術(shù)人員識別出。根 據(jù)本發(fā)明的合適的反應(yīng)基團實例包括鹵代烷，活化的烷基醇，其包括甲苯磺酸酯，三氟甲磺 酸酯和甲磺酸酯，環(huán)氧化物，和丙烯酸酯衍生物。在某些實施方案中，反應(yīng)基團可以選自1-溴代十六烷、甲基碘、芐基溴、乙烯基丁基醚、丙烯酸乙酯、1，2_環(huán)氧十二烷、丙烯酸、1，2_環(huán) 氧癸烷和丙烯酸-2-羥乙基酯。
[0054] 如本文所用，短語"有效量"意味著足以提供所需效果的量。例如，當被并入潤滑劑 組合物時，本發(fā)明的化合物可用作抗磨劑。因此，當被并入潤滑劑組合物時，本發(fā)明的化合 物的有效量可以是相比于不包含本發(fā)明的化合物的相同潤滑劑組合物提高包含本發(fā)明的 化合物的潤滑劑組合物的抗磨性能的量。
[0055] 如本文所用，術(shù)語"油組合物"、"潤滑組合物"、"潤滑的組合物"、"潤滑油組合物"、 "潤滑油"、"潤滑劑組合物"、"完全配制的潤滑劑組合物"和"潤滑劑"被認為是同義的，完全 可互換的術(shù)語，其指的是包含主要量的基礎(chǔ)油加上次要量的添加劑組合物的成品潤滑產(chǎn) 品。
[0056 ]本公開的化合物包括式(I)化合物的全部立體異構(gòu)體(例如順式和反式異構(gòu)體)和 全部旋光異構(gòu)體(例如R和S對映異構(gòu)體），某些位置異構(gòu)體，以及該異構(gòu)體的外消旋的、非對 映的和其它的混合物。相關(guān)領(lǐng)域的那些技術(shù)人員可以容易地設(shè)想出此類異構(gòu)體并且所述異 構(gòu)體包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0057] 本公開的化合物、鹽和前添加劑(proadditives)可以以多種互變異構(gòu)的形式存 在，其包括烯醇和亞胺形式，和酮和烯胺形式，和幾何異構(gòu)體及其混合物。全部的此類互變 異構(gòu)的形式包括在本發(fā)明公開的范圍內(nèi)。即使可能描述一個互變異構(gòu)體，但是本公開的內(nèi) 容包括本發(fā)明的化合物的全部互變異構(gòu)體。
[0058]本發(fā)明的化合物被考慮用作潤滑基礎(chǔ)油中的添加劑。如本文所用，術(shù)語"基礎(chǔ)油" 指的是根據(jù)Ameri can Petroleum Institute (API)類別組第I-V組油以及動物油、植物油 (例如蓖麻油和豬油）、石油(petroleum oil)、礦物油、合成油和來源于煤或者頁巖的油分 類的油。American Petroleum Institute已經(jīng)將這些不同的基礎(chǔ)原料類型分類如下：第I 組，高于0.03重量%的硫，和/或少于90體積％的飽和物，粘度指數(shù)在80和120之間；第11組，少 于或者等于0.03重量％的硫，和高于或者等于90體積％的飽和物，粘度指數(shù)在80和120之間； 第III組，少于或者等于0.03重量％的硫，和高