CN102070557B - 氨基噻唑烷基黄原酸酯衍生物及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氨基噻唑烷基黄原酸酯衍生物及其制备方法与应用。它采用烷基黄原酸盐与2-(氯乙酰胺基)噻唑反应，得到氨基噻唑烷基黄原酸酯衍生物产物。本发明所采用的工艺条件温和，收率高，其具有如通式(I)所示的化学结构式，式中R＝C3-30的支链或直链烷基，其作为环境友好润滑油添加剂，可改善以液体石蜡为基础油的润滑油的极压抗磨性能。
Description
技术领域：
本发明涉及一种氨基噻唑烷基黄原酸酯衍生物及其制备方法与应用。该氨基噻唑烷基黄原酸酯衍生物用作润滑油脂添加剂，不含磷、氯等对环境有害的元素，具有优良的极压抗磨性能。
背景技术：
众所周知，二烷基二硫代磷酸锌盐(ZDDP)具有良好的抗氧化、抗腐蚀及极压抗磨作用，是目前广为应用的润滑油添加剂，但由于ZDDP中的锌元素易产生电化学腐蚀，且ZDDP中的磷元素易使汽车尾气处理装置中的催化剂中毒。因此，近年来，寻找可以代替ZDDP的“无磷”、“无锌”高效多功能润滑油添加剂已成为当前的热门研究课题。
已有研究表明，一些含有黄原酸官能团的化合物具有良好的抗氧化、耐极压、抗磨损性能；噻唑等杂环化合物作为润滑油添加剂具有优良的抗磨减磨性能；而酰胺类化合物是一类性能优良的润滑油添加剂，具有良好的极压、抗腐蚀、抗氧化等性能。本发明从分子设计的角度出发，结合上述各类基团的优点，合成出一系列新的包含酰胺基和黄原酸酯基的噻唑衍生物，应用于润滑油基础油中，得到了一类性能优良的润滑油添加剂。
CN99108135.8公开了一种烷硫基苯并噻唑，是一种油溶性金属 减活剂，其与二烷基二硫代磷酸锌在抗氧防腐、阻止金属腐蚀方面具有明显的协同作用，但没有涉及它的抗磨减磨性能研究。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种氨基噻唑烷基黄原酸酯衍生物；该氨基噻唑烷基黄原酸酯衍生物不含磷、氯等对环境有害的元素，具有优良的极压抗磨性能。
本发明的另一目的在于提供该氨基噻唑烷基黄原酸酯衍生物的合成方法；该合成方法工艺条件温和，合成成本低。
本发明还有一目的在于将该氨基噻唑烷基黄原酸酯衍生物作为润滑油脂极压抗磨添加剂单独使用或和其它润滑油脂添加剂复合使用。
为达到上述目的，本发明采取了如下技术方案：
氨基噻唑烷基黄原酸酯衍生物，具有如附图1所示的通式(I)的化学结构。
其中，通式(I)的化学结构中，R为C3-30的支链或直链烷基。
上述技术方案中，氨基噻唑烷基黄原酸酯衍生物的制备方法，包括如下步骤：
以烷基黄原酸盐及2-(氯乙酰氨基)噻唑为反应原料，在反应介质中，0℃～100℃下反应2～12小时即生产产物。
本发明所涉及的氨基噻唑烷基黄原酸酯衍生物的合成可用说明书附图2所示的的化学反应式来表示。
所述的烷基黄原酸盐具有如说明书附图3所示的通式(II)的化 学结构。
通式(II)的化学结构中，M+为Na+，K+或NH4 +；R为C3-30的支链或直链烷基。
所述的2-(氯乙酰氨基)噻唑具有如说明书附图4所示的通式(III)的化学结构。
所述的反应介质为四氢呋喃、乙醇、苯、丙酮、环己烷、N，N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜或1，4-二氧六环。
所述的烷基黄原酸盐与2-(氯乙酰氨基)噻唑的摩尔比为1.2～3.0∶1。
所述的烷基黄原酸盐(mol)：反应介质(ml)为1∶100～1000。
本发明的式(I)化合物可以单独使用，添加到矿物油、合成油、润滑油脂中，能获得良好的极压和抗磨性能的润滑油添加剂。
本发明的式(I)化合物的添加量为润滑油的0.1wt％～10wt％。
本发明的式(I)化合物也可以和其它润滑油添加剂复合使用，达到协同增效作用。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明将烷基黄原酸盐与2-(氯乙酰氨基)噻唑进行反应，合成成本低，工艺条件温和，得到的新化合物添加于润滑油脂中具有优良的极压抗磨性能。
附图说明
图1为本发明的氨基噻唑烷基黄原酸酯衍生物的化学结构式；
图2为本发明的化学反应式；
图3为烷基黄原酸盐的化学结构式；
图4为2-(氯乙酰氨基)噻唑的化学结构式；
图5为实施例1的红外光谱图；
图6为实施例1的核磁共振氢谱图；
图7为实施例1的核磁共振碳谱图。
具体实施方式：
为了更好地理解本发明的技术方案，以下通过具体的实施例作进一步详细描述。
实施例1
在100ml装有温度计、搅拌装置、回流冷凝管的三颈瓶中，加入0.012mol仲丁基黄原酸钠和20ml无水乙醇，搅拌下，缓慢滴加0.01mol 2-(氯乙酰氨基)噻唑的无水乙醇溶液80ml，在10℃左右反应150min。然后缓慢升温至70℃，反应60min后，蒸除无水乙醇，加入水溶解残留物，用无水乙醚萃取3次，乙醚溶液用无水MgSO4干燥24h。过滤，滤液浓缩，冷却，析出晶体。用丙酮重结晶，得到淡黄色固体2-(O-仲丁基黄原酸基-S-乙酰氨基)噻唑，重量2.64g，产率91.0％。
实施例2
在250ml装有温度计、搅拌装置、回流冷凝管的三颈瓶中，加入0.015mol正戊基黄原酸钠和100ml丙酮，搅拌下，缓慢滴加0.01mol2-(氯乙酰氨基)噻唑的丙酮溶液50ml，在10℃左右恒温反应150min。 然后缓慢升温至70℃，反应60min后，蒸去丙酮，加入水溶解残留物，用乙醚萃取3次，乙醚溶液用无水MgSO4干燥24h。过滤，滤液浓缩，冷却，析出晶体。用无水乙醇重结晶，得到浅黄色固体2-(O-正戊基黄原酸基-S-乙酰氨基)噻唑，重量2.71g，产率89.1％。
实施例3
在250ml装有温度计、搅拌装置、回流冷凝管的三颈瓶中，加入0.013mol异辛基黄原酸钠和100ml四氢呋喃，搅拌下，缓慢滴加0.01mol 2-(氯乙酰氨基)噻唑的四氢呋喃溶液50ml，在10℃左右恒温反应150min。然后缓慢升温至70℃，反应60min后，蒸去四氢呋喃，加入水溶解残留物，用乙醚萃取3次，乙醚溶液用无水MgSO4干燥24h。过滤，滤液浓缩，冷却，析出晶体。用丙酮重结晶，得到浅黄色固体2-(O-异辛基黄原酸基-S-乙酰氨基)噻唑，重量3.05g，产率88.1％。
上述实施例中得到的产物经C、H、N元素分析、紫外光谱、红外光谱以及核磁共振氢谱和核磁共振碳谱分析确证了化合物的结构，分析结果见表1～表4。
表1 元素分析结果
其中括号内为理论计算值。
表2 红外光谱和紫外光谱分析结果
红外光谱采用KBr压片。
表3 1H NMR分析结果
以TMS为内标，以CDCl3为溶剂。
表4 13C NMR分析结果
以TMS为内标，以CDCl3为溶剂。
产物的热稳定性
表5为产物的热失重分析结果，结果显示，该类氨基噻唑烷基黄原酸酯衍生物的初始分解温度在160℃以上，第二分解温度都在210℃以上，具有较高的热稳定性，适合用作润滑油添加剂。
表5 热失重分析结果
产物的极压抗磨性能评价
按照GB3142-82标准，把商品ZDDP和实施例1、实施例2和实施例3中得到的产物溶解在市售的液体石蜡中，测定其最大无卡咬负荷值(PB值)(添加量为1wt％)，实验所用的四球机系济南试验机厂生产，实验所用的钢球为上海钢球厂生产的二级标准钢球(Φ12.7mm，GCr15，HRc为59-61)。实验在室温下进行，转速为1450转/分钟。 测试的结果显示该类氨基噻唑烷基黄原酸酯衍生物加于液体石蜡基础油中具有优异的极压性能，结果见表6。
表6 最大无卡咬负荷(PB值)
采用济南实验机厂生产的长时摩擦磨损实验机测定在载荷力392N，转速1450转/分钟，实验时间30分钟的条件下，各种润滑剂润滑下的钢球磨斑直径(WSD)。结果见表7。
表7 钢球磨斑直径(WSD)
产物的抗腐蚀性能评价
按GB5096-85标准方法测定了实施例1～3中制备的产物的抗腐蚀性能。经测定可知，各种产物浓度为1.0％的油样在100℃下恒温3小时，对铜片的腐蚀均为1a级。
Claims (9)
1.氨基噻唑烷基黄原酸酯衍生物，其特征在于具有如下通式(I)的化学结构：
其中，R为C3-30的支链或直链烷基。
2.权利要求1所述的氨基噻唑烷基黄原酸酯衍生物的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
以烷基黄原酸盐及2-(氯乙酰氨基)噻唑为反应原料，在反应介质中，0℃～100℃下反应2～12小时即生成产物。
3.根据权利要求2所述的氨基噻唑烷基黄原酸酯衍生物的制备方法，其特征在于所述的烷基黄原酸盐具有如下通式(II)的化学结构：
其中，M+为Na+，K+或NH4 +；R为C3-30的支链或直链烷基。
4.根据权利要求2所述的氨基噻唑烷基黄原酸酯衍生物的制备方法，其特征在于所述的2-(氯乙酰氨基)噻唑具有如下通式(III)的化学结构：
5.根据权利要求2所述的氨基噻唑烷基黄原酸酯衍生物的制备方法，其特征在于所述的反应介质为四氢呋喃、乙醇、苯、丙酮、环己烷、N，N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜或1，4-二氧六环。
6.根据权利要求2所述的氨基噻唑烷基黄原酸酯衍生物的制备方法，其特征在于所述的烷基黄原酸盐与2-(氯乙酰氨基)噻唑的摩尔比为1.2～3.0∶1。
7.根据权利要求2所述的氨基噻唑烷基黄原酸酯衍生物的制备方法，其特征在于所述的烷基黄原酸盐(mol)∶反应介质(ml)为1∶100～1000。
8.权利要求1所述的氨基噻唑烷基黄原酸酯衍生物作为润滑油脂极压抗磨添加剂单独使用或和其它润滑油脂添加剂复合使用。
9.根据权利要求8所述的氨基噻唑烷基黄原酸酯衍生物作为润滑油脂极压抗磨添加剂单独使用或和其它润滑油脂添加剂复合使用，其特征在于：其添加量为润滑油的0.1wt％～10wt％。
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