JPH0351700B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、液体媒体中で新規な触媒系の存在下
にチオールにイオウを作用させて有機多硫化物を
製造する方法に関するものである。

従来の技術 有機多硫化物には種々の産業上の用途がある
が、特に高速切削油用添加剤としての用途が重要
である。有機多硫化物の製造方法としては、液体
媒体中で元素状イオウとチオールとを反応させる
方法が知られている。この方法を実施する場合に
は、一般にアミン、アルカリアミン、無機塩基、
メルカプチド、アルコラートなどの触媒が必要で
ある。この方法は例えばフランス国特許第
1381265号、アメリカ合衆国特許第3275693号、第
3314999号、第3340324号に記載されている。

しかし、上記の触媒には種々の欠点、例えば所
望の収率が得られず、生成物の純度が十分でな
く、得られた多硫化物がいやな臭いを発するとい
う欠点があるということが分かつている。特にア
ミンは不快な臭いの原因となり、生成物を濁らせ
る。また、メルカプチドとアルコラートを用いる
場合には溶媒が必要であるため、生成物が濁ると
いう問題の他に製造コストが高くなるという問題
がある。

発明が解決しようとする課題 本発明の目的は、新規な触媒を用いることによ
り上記の欠点を解決することにある。

すなわち、本発明方法を用いることによつて、
不快臭が無くなり、濁りがなくなり、望ましくな
い色に着色されることもない。しかも、溶媒を使
用せずに、残留SH基の比率が極めて小さい多硫
化物を非常な高収率、高純度且つ連続的に製造す
ることができる。

課題を解決するための手段 本発明は、触媒の存在下で１種以上のチオール
とイオウとを加熱することによつて下記の型： Ｒ−S_o−Ｒ （ここで、Ｒは炭化水素基、特に脂肪族炭化水
素基、脂環式炭化水素基または芳香族炭化水素基
を表し、ｎは２〜８の数、特に３〜５である） の有機多硫化物を製造する方法において、上記触
媒がチオールと酸化アルケンとアルカリ塩基とで
構成される化合物であることを特徴を提供する。

現在最もよく利用されている多硫化物はＲが直
鎖アルキル基または分枝アルキル基である多硫化
物である。従つて、本発明方法を用いることによ
つて、例えばＲとして１〜20個の炭素原子、特に
６〜18個の炭素原子を有するアルキル基を有する
多硫化物、特に、炭素原子の数が８〜16個の多硫
化物である第三アルキル基を有する極めて重要な
化合物である第三ノニル多硫化物や第三ドデシル
多硫化物（この場合、ｎは３〜５である）を容易
に製造することができる。

本発明方法で触媒として使用可能な化合物は下
記化学式で表すことができる： RSH・ｘ（C_nH_2nＯ）・yMOH （ここで、Ｒは上記の炭化水素基、特にアルキ
ル基であり、ｘはチオールRSH1モル当たりの酸
化アルケンのモル数であり、ｙはチオール１モル
当たりのアルカリ塩基のモル数であり、Ｍはアル
カリ金属原子、特にNaまたはＫである）。

酸化アルケンとしては安価なエチレンオキシド
を用いるのが好ましいが、必要に応じてその他の
酸化アルケンや他のアルケンとの混合物を用いる
こともできる。

一般にｘは１〜20の数であり、特に４〜12の値
をとることが多い。しかし、この値は多硫化物の
合成に必要とされる界面活性特性、触媒や製造さ
れる多硫化物との相溶性および触媒系の均一性に
依存して変えることができる。

ｙは約0.01〜１の値であるのが好ましく、特に
0.1〜0.5であるのが好ましい。

この触媒系は、多硫化物に変換させるチオール
自体またはこのチオールを一部含む希釈物へ直接
添加するか、チオールの一部に希釈させて添加す
ることができる。変換されるチオールに対する触
媒の比率は広範囲の値にすることができるが、約
0.1〜0.5重量％にするのが好ましい。

本発明の新規な触媒系は以下のようにして製造
することができる。すなわち、先ず、１モルのチ
オールRSHと、αyモル（α＝１〜1.5）のアルカ
リ塩基MOHとを混合する。この場合、混合物を
高温にして均一化するのか好ましい。この操作は
温度50〜100℃で数時間、特に、75〜85℃の温度
で４〜６時間行うのが好ましい。次いで、得られ
た液体中に酸化アルケンを注入してC_nH_2nＯ基の
比率を表すｘを所望の値にする。この酸化アルケ
ンの注入操作は、処理するチオールの種類に応じ
て圧力0.2〜４バール、温度80〜120℃で実施す
る。この酸化アルケンとの結合反応は一般に１〜
10時間で行う。

上記操作後に、圧力を低げて反応媒体を脱気
し、溶解している余分な酸化アルケンを除去する
のがが好ましい。この脱気操作は窒素等の不活性
ガスを用いて行うのが望ましい。

こうして得られた液体は、多硫化物を製造する
前に濾過するのが好ましい。

上記触媒系を製造する装置は、アルカリチオー
ルに酸化アルケンを結合させる反応を行わせる反
応装置と、過剰な酸化アルケンの脱ガス用タンク
と、その上に装着された適当なカラムとによつて
主として構成することができる。これらの要素と
その付属物をチオールの多硫化物設備に組込ん
で、触媒を供給するのが好ましい。

本発明の新規な触媒を用いた本発明方法は、一
般に、液体状態の１種以上のチオールにイオウを
反応させるという従来と同じ方法で実施すること
ができる。用するチオールが６個以上の炭素原子
を有する場合には、多硫化反応を60〜150℃、特
に70〜140℃で実施する。この場合、多硫化物中
のイオウの数が大きい程、温度は低くする。例え
ば第三ドデシルチオールの多硫化では、75℃でイ
オウ原子を５個含む多硫化物RS₅Rが得られ、
130℃でイオウ原子を３個含む多硫化物RS₃Rが
得られる。

相対圧力は0.4〜１バールにするのが好ましい。

多硫化反応は下記で表される： 2RSH＋（ｎ−１）Ｓ →Ｒ−S_o−Ｒ＋H₂S 従つて、イオウ原子をｎ個含む多硫化物を得る
のに必要なモル比（Ｓ／RSH）は（ｎ−１／２）
であることが分かる。

本発明方法は、出発物質であるチオール、イオ
ウ、触媒の３つを液体状態で反応装置内に同時に
導入して連続的に多硫化物の製造を行うのに特に
適している。この連続製造法を実施する場合に
は、第１の反応装置内で得られる未精製生成物に
対して適当な装置内で脱ガスを行う。そのために
は窒素ガスを吹込むのが好ましい。次いで、第２
の反応装置内で反応を最後まで継続させる。

生成物を濾過することによつて触媒を含まない
多硫化物が回収される。

上記の連続製造法では、触媒を連続的に製造し
て反応装置へ供給する。従つて、触媒の製造装置
は多硫化物製造装置に接続しておく。

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明が
これら実施例に限定されるものではない。

実施例 １ 新規な触媒の製造 容積150のステンレス製反応装置内に、第三
ドデシルチオールC₁₂H₂₅SH68Kg（0.3366キロモ
ル）と、無水の水酸化ナトリウムNaOH6.3Kg
（0.1575キロモル）とを導入する。この２つの装
入物を温度80℃で５時間加熱して、良く分散さ
せ、均質化した混合物にする。

次いで、反応装置中にエチレンオキシドを７
Kg／時の割合で連続的に注入する。反応装置内の
相対圧力は最初は0.2バールであるが、反応の終
りには４バールへ変化する。

次いで、反応媒体を100〜110℃で２時間加熱し
た後減圧し、窒素を通して脱ガスを行うことによ
り溶解している余分なエチレンオキシドを全て除
去する。こうして得られた液体を濾過すると径が
5μm以上の固体微粒子が残る。この結果得られる
触媒は下記組成を有している： 〔C₁₂H₂₅S（CH₂CH₂O）₆H〕（NaOH）₀.₃₄₉すな
わち、〔C₁₂H₂₅S（CH₂CH₂O）₆H〕と３％の
NaOHとからなる。

重量比は下記の割合になる： C₁₂H₂₅SH 42重量％ CH₂CH₂O 55重量％ NaOH ３重量％ この触媒の融点は約62℃である。

実施例 ２ ジ第三ノニル三硫化物（C₉H₁₉）₂S₃の製造 前記の２段反応装置を用いて操作を行う。第三
ノニルチオールと溶融イオウとの比率は、１モル
の第三ノニルチオールC₉H₁₉SHに対して１個の
イオウＳ原子にする。すなわち、チオール100Kg
に対してイオウＳを20Kgにする。

上記チオール100Kgに、実施例１と同様にして
製造造した触媒C₉H₁₉S（CH₂CH₂O）₆H・
（NaOH）₀.₃₄₉を1.25Kg添加する。この混合物を第
１の反応装置内で温度130℃で１時間15分加熱し
た後、チオールの初期導入量100Kgに対して18N
m³の割合の窒素を吹込んで脱ガスを行う。

続いて、第２の反応容器内で温度130℃で２時
間30分加熱して、最後の加熱操作を行う。次い
で、使用した100Kgのチオールに対して18Nm³の
割合の窒素N₂を用いて脱ガスを行う。

この製造法を連続的に実施すると、合成用主反
応装置１m³当たり１時間当たり800Kgの多硫化物
が得られる。

実施例 ３ ジ第三ドデシル三硫化物（C₁₂H₂₅）₂S₃の製造 実施例２と同じ操作を行うが、実施例１で得ら
れた触媒1.25％を添加した第三ドデシルチオール
C₁₂H₂₅SHから出発する点が異なる。このチオー
ル100Kgに対する溶融イオウの割合は15.84Kgであ
る。他の操作条件は実施例２と全く同一である。

このようにして得られた多硫化物は使用したチ
オールに対する収率が98％である。多硫化物の生
産性は、連続運転を行つた場合、反応装置１m³当
たり約800Kg／時である。

実施例 ４ ジ第三ドデシル五硫化物（C₁₂H₅）₂S₅の製造 前記の２段反応装置を用いて操作を行う。しか
し、反応温度は両方の反応装置内で同じ75℃にす
る。脱ガスも75℃で行う。この場合、使用した窒
素はチオール100Kgに対して18Nm³にする。使用
するイオウは、最初に装入する第三ドデシルチオ
ール１モル当たり２原子の割合にする。すなわ
ち、第三ドデシルチオールC₁₂H₂₅SH100Kg当た
りイオウS31.9Kgである。実施例１の触媒を上記
のチオール100Kg当たり0.4Kgの割合で添加する。

反応装置内の相対圧力は0.4〜１バールの間で
変える。

連続運転を行う場合の多硫化物の生産性は、合
成用主反応装置１m³当たり１時間当たり1000Kgで
ある。

実施例 ５ ジ第三ドデシル五硫化物の連続製造 容量150の第１の反応装置中に、１時間当た
り第三ドデシルチオール80Kgと、実施例１の触媒
0.32Kgと、液状イオウ22.8Kgとを連続的に供給す
る。この反応装置内の内容物の温度を75℃に維持
し、この反応装置の外部ループ内でポンプを用い
てこの内容物を強力に回転攪拌する。生成した硫
化水素H₂Sは火災で除去し、反応装置から取り出
した液体は専用カラム内で窒素を用いて脱ガスす
る。窒素の流量は5N／m³時である。

この液体を第２の反応装置へ送り込み、再び75
℃に加熱し、次いで10Nm³／時の流量の窒素を用
いて脱ガスする。

60℃で濾過を行うと、最終生成物が95Kg得られ
る（収率98％）。この最終生成物に含まれる残留
SH基の量は10ppm未満であり、イオウの含有量
は31.5％である。また、色はガードナー
（Gardner）値で10以下である。

この生成物には、不快な臭いは全くなく、濁り
もない。

実施例６ （比較例） 実施例４の操作を繰返す。ただし、エチレンオ
キシド触媒の代わりにトリエチルアミン触媒を使
用する。この場合には、実施例４と同じ操作を行
つて脱ガスした後でも、得られた多硫化物は不快
な臭いを発し、著しい色と濁りが見られる。これ
に対して本発明方法による実施例４で得られる多
硫化物は不快な臭いがなく、透明である。さらに
本発明の新規な触媒は塩基度が高いため、チオー
ルをより速くより完全に変換させるのが容易であ
る。

実施例７ （比較例） 実施例３の操作を繰返す。ただし、前記アメリ
カ合衆国特許第3340324号に従つて、本発明の触
媒の代わりに第三ドデシルチオール１モル当たり
水酸化ナトリウムNaOH0.125モルと、ヘキサノ
ール0.125モルとを用いる。

この場合、得られる多硫化物の収率は使用した
チオールに対して70％にしかならない。一方、実
施例３では収率は98％である。さらに、本実施例
で得られる多硫化物は非常に濁つているのに対
し、実施例３の多硫化物は完全に均質である。

実施例 ８ 実施例１の操作を繰返す。ただし、本発明の触
媒の代わりに対応するナトリウムメルカプチドを
等量用いる。反応媒体が不均質である結果として
得られる生成物も濁つている。

使用する触媒がナトリウムエタノラートの場合
にも同じ欠点が現れることが確認されている。

発明の効果 結論として、本発明では、反応物すなわちイオ
ウとチオールとを十分な化学量論量で連続的に供
給することにより、イオウ数が中程度の所定値の
多硫化物を得ることができるという利点がある。
一方、不連続運転の場合には、チオール中にイオ
ウを供給する際にイオウが不足してイオウ数の少
ない望ましからぬ多硫化物が生成されるため、上
記のような多硫化物を得ることはできない。既に
述べたように、本発明方法では、未反応のイオウ
が溶解することに起因する最終生成物の濁りがな
い。本発明の新規な方法では均一な製造が可能
で、高品質の最終生成物が得られる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 触媒の存在下で１種以上のチオールとイオウ
   とを加熱することによつて下記の型： Ｒ−S_o−Ｒ （ここで、Ｒは脂肪族炭化水素基、脂環式炭化
   水素基または芳香族炭化水素基を表し、ｎは２〜
   ８の数である） の有機多硫化物を製造する方法において、 上記触媒がチオールと酸化アルケンとアルカリ
   塩基とで構成される化合物であることを特徴とす
   る方法。 ２ 上記触媒が下記化合物： RSH・ｘ（C_nH_2nＯ）・yMOH （ここで、Ｒは脂肪族炭化水素基、脂環式炭化
   水素基または芳香族炭化水素基を表し、ｘはチオ
   ール１モル当たりの酸化アルケンのモル数であ
   り、Ｍはアルカリ金属原子であり、ｙはチオール
   １モル当たりのアルカリ塩基のモル数である） である特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 上記ｘが１〜20であり、上記ｙが0.01〜１で
   ある特許請求の範囲第１項または第２項に記載の
   方法。 ４ Ｒが１〜20個の炭素原子を有するアルキル基
   であり、酸化アルケンが２〜４個の炭素原子を有
   する酸化アルケンである特許請求の範囲第１〜３
   項のいずれか一項に記載の方法。 ５ 上記アルキル基が分枝アルキル基である特許
   請求の範囲第４項に記載の方法。 ６ 上記加熱を60〜150℃の温度で行う特許請求
   の範囲第１〜６項のいずれか一項に記載の方法。 ７ 上記ｎの値が３〜５の場合に、ｎの値が小さ
   い程高い温度で加熱する特許請求の範囲第６項に
   記載の方法。 ８ チオールとイオウと触媒との加熱を２段階で
   行い、各段階の操作が終了した後に不活性ガス用
   いてH₂Sを脱気する特許請求の範囲第１〜７項の
   いずれか一項に記載の方法。 ９ 相対圧力0.2〜１バールで実施する特許請求
   の範囲第１〜８項のいずれか一項に記載の方法。 １０ チオール１モルとアルカリ塩基αyモル
   （α＝１〜1.5）とを50〜100℃の温度で均質化し、
   得られた生成物を温度80〜120℃、相対圧力0.2〜
   ４バールで酸化アルケンで飽和させ、次いで、余
   分な酸化アルケンを不活性ガスを用いて脱気する
   ことによつて触媒を製造する特許請求の範囲第１
   〜９項のいずれか一項に記載の方法。 １１ 出発物質のチオールが６〜18個の炭素原子
   を有するチオールであり、上記の均質化を温度約
   75〜85℃で４〜６時間行い、酸化アルケンによる
   上記の飽和を温度約100〜110℃で行う特許請求の
   範囲第１０項に記載の方法。 １２ 連続的に実施する特許請求の範囲第１〜１
   １項のいずれか一項に記載の方法。 １３ １種以上のチオールとイオウとを加熱する
   ことによつて下記の型： Ｒ−S_o−Ｒ （ここで、Ｒは脂肪族炭化水素基、脂環式炭化
   水素基または芳香族炭化水素基を表し、ｎは２〜
   ８の数である） の有機多硫化物を製造するのに用いられる下記化
   合物： RS（C_nH_2nＯ）_xＨ・（MOH）_y （ここで、Ｒは１〜20個の炭素原子を有するア
   ルキル基であり、ｘは１〜20の数であり、ｍは２
   〜４の数であり、Ｍはアルカリ金属原子であり、
   ｙは0.01〜１の数である） で構成される触媒系。 １４ Ｒが６〜18個の炭素原子を有するアルキル
   基であり、ｍが２であり、ｘが４〜12の数であ
   り、ｙが0.1〜0.5の数である特許請求の範囲第１
   ３項に記載の触媒系。