專利名稱：：含氮含硫硼酸酯化合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種含氮含硫硼酸酯化合物及其制備方法。
背景技術(shù)：
：人們早已形成共識，環(huán)境友好潤滑劑是21世紀(jì)潤滑劑的發(fā)展趨勢。事實上，研發(fā)環(huán)境友好潤滑劑是自上世紀(jì)70年代開始并迅速發(fā)展的潤滑劑領(lǐng)域的重要課題。為可生物降解性能優(yōu)良的植物油尋找合適的添加劑一直是一個重要的努力方向。有機硼酸酯是一類的環(huán)境友好型潤滑油的添加劑，可望與一些植物油復(fù)配成環(huán)境友好型潤滑油。一般說來，復(fù)合有N、S、P等抗磨元素的有機硼酸酯具有優(yōu)異的減摩抗磨性能、極壓性能和抗腐蝕性能以及良好的水解穩(wěn)定性。但具體到某種有機硼酸酯，是否具有令人滿意的性能，要取決于其分子結(jié)構(gòu)。國內(nèi)外一些學(xué)者曾進行了深入研究，并申請了專利(如USP4298486，USP4478732，USP4541942，USP5370806，CN1566293A，CN1791664A)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種含氮含硫硼酸酯化合物以及制備方法。一種含氮含硫硼酸酯化合物，用通式(I)表示(I)式中的R！代表4至8個碳的直鏈或支鏈烷基，&代表4至8個碳的直鏈或支鏈院基o我們制備出具有代表性的含氮含硫硼酸酯化合物有2-(N，N-二正丁基二硫代氨基甲酸基)乙基硼酸酯、2-(N，N-二正辛基二硫代氨基甲酸基)乙基硼酸酯和2-(N，N-二異辛基二硫代氨基甲酸基)乙基硼酸酯，它們都是粘稠的淡棕黃色透明液體。通式(I)化合物的制備方法先使用二胺和CS2為反應(yīng)物進行反應(yīng)，得到二烷基二硫代氨基甲酸鹽。再將該二垸基二硫代氨基甲酸鹽和2-氯乙醇進行反應(yīng)，生成2-[二垸基二硫代氨基甲酸基]乙醇。最后使用該2-[二烷基二硫代氨基甲酸基]乙醇和硼酸為反應(yīng)物進行反應(yīng)，生成含氮含硫硼酸酯化合物。更具體地，本發(fā)明關(guān)于通式(I)表示含氮含硫硼酸酯化合物的制備方法，其特征在于該方法依次包括以下步驟步驟A:使用式(II)表示的二胺和CS2作為反應(yīng)物，在乙醚中進行反應(yīng)，并與堿作用，得到式(III)表示的二烷基二硫代氨基甲酸鹽，式中的M代表N^或<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>(III)步驟B:使用式(III)表示的二垸基二硫代氨基甲酸鹽和式(IV)表示的2-氯乙醇作為反應(yīng)物，進行回流反應(yīng)，生成了式(V)表示的2-[二烷基二硫代氨基甲酸基]乙醇；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>(V)步驟C:使用式(V)表示的2-[二垸基二硫代氨基甲酸基]乙醇和式(VI)表示的硼酸為反應(yīng)物，在有機溶劑中進行反應(yīng)，并回流1~10小時，通過常規(guī)分離方法得到通式(I)表示的含氮含硫硼酸酯。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>(VI)在上述步驟A中所說的堿選自氫氧化鈉或氫氧化鉀。在上述步驟C中所說的有機溶劑選自苯或甲苯。本發(fā)明所涉及的通式(I)表示的含氮含硫硼酸酯化合物制備，可用如下的化學(xué)反應(yīng)方程式表示<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>本發(fā)明所涉及的通式(i)表示的含氮含硫硼酸酯化合物是一種多功能潤滑油添加劑，可與植物油復(fù)配成具有優(yōu)良的極壓抗磨性能和承載能力的環(huán)境友好型潤滑油。含氮含硫硼酸酯作為極壓抗磨劑使用，可與天然油進行復(fù)配，有效改善天然油的極壓抗磨性能；也可以合成油、礦物油為基礎(chǔ)油，進行復(fù)配，能明顯地改變基礎(chǔ)油的極壓抗磨性能。具體實施例方式實施例1:2-(N，N-二正丁基二硫代氨基甲酸基)乙醇的制備稱取0.150mol的二正丁胺，加到250ml的圓底燒瓶中。再加入50ml乙醚將其溶解。在0'C和磁子不斷攪拌下，緩慢逐滴加入溶有0.160mol二硫化碳(CS2)的50ml乙醚溶液中。在室溫下攪拌兩小時。將6.0gC0.150mo1)NaOH溶于25ml蒸餾水中，通過恒壓滴液漏斗在室溫下逐滴滴加到上述圓底燒瓶中，加完后，在室溫下(25°C)攪拌2至3小時。然后將所得的混合物在3(TC時用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀旋掉乙醚。再加入少量蒸餾水稀釋，油浴加熱回流狀態(tài)下，使用恒壓滴液漏斗將0.150mol的2-氯乙醇滴入，滴完后，繼續(xù)回流l小時，停止攪拌，靜置降溫，溶液分層。用石油醚萃取，用分液漏斗將上層油層分出，水洗，無水硫酸鈉干燥。過濾，濾液減壓蒸除石油醚，得透明粘稠的淺棕黃色液體粗產(chǎn)品。然后，以氯仿與石油醚按3:1的混合物為洗脫液，200~300目硅膠柱層析過柱。收集中間部分，旋蒸掉溶劑，即得目標(biāo)產(chǎn)品。2-(N，N-二正辛基二硫代氨基甲酸基)乙醇、2-(N，N-二異辛基二硫代氨基甲酸基)乙醇的制備方法與2-(N,N-二正丁基二硫代氨基甲酸基)乙醇的制備方法相似。實施例2:2-(N，N-二正丁基二硫代氨基甲酸基)乙基硼酸酯的制備將O.lOOmol用實施例1所述的方法制得的2-(N，N-二正丁基二硫代氨基甲酸基)乙醇加入到三口燒瓶中，再加入50ml苯，并加入(0.333mol)的H3B03，在分水器存在下，809(TC回流數(shù)小時直到無水產(chǎn)生為止。減壓蒸掉溶劑，得粘稠的淡棕黃色透明液體，該產(chǎn)品記為SNB1。實施例3:2-(N，N-二正辛基二硫代氨基甲酸基)乙基硼酸酯的制備將O.lOOmol用實施例1所述的方法制得的2-(N,N-二正辛基二硫代氨基甲酸基)乙醇加入到三口燒瓶中，再加入50ml甲苯，并加入(0.333mol)的113803，在分水器存在下，13514(TC回流數(shù)小時直到無水產(chǎn)生為止。減壓蒸掉溶劑，得粘稠的淡棕黃色透明液體，該產(chǎn)品記為SNB2。實施例4:2-(N，N-二異辛基二硫代氨基甲酸基)乙基硼酸酯的制備將O.lOOmol用實施例1所述的方法制得的2-(N,N-二異辛基二硫代氨基甲酸基)乙醇加入到三口燒瓶中，再加入50ml甲苯，并加入(0.333mol)的H3B03，在分水器存在下，B514(TC回流數(shù)小時直到無水產(chǎn)生為止。減壓蒸掉溶劑，得粘稠的淡棕黃色透明液體，該產(chǎn)品記為SNB3。SNB1、SNB2、SNB3元素分析結(jié)果及紅外光譜分析結(jié)果分別列于表l和表2。表lSNB1、SNB2、SNB3元素分析結(jié)果CHNS化合物理論分析理論分析理論分析理論分析值值值值值值值值SNB152.4252.038.808.785.565.5425.4525.25SNB262.6563.6310.5210.853.853.7917.6117.54SNB362.6562.7310.5210.803.853.8217.6117.44表2SNB1、SNB2、SNB3紅外光譜分析結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實施例5:本發(fā)明所涉及的產(chǎn)物的摩擦學(xué)性能的評價(1)所用基礎(chǔ)油為菜籽油(標(biāo)記為RO)，其理化性能指標(biāo)如表3所示。表3菜籽油的理化性能指標(biāo)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>將上述三種添加劑SNB1、SNB2、SNB3分別按一定的質(zhì)量分數(shù)添加到基礎(chǔ)油菜籽油RO中配成不同的油樣，采用杠桿式四球摩擦磨損試驗機測定其最大無卡咬負荷，采用機械式四球摩擦磨損試驗機在392N、30min及室溫條件下測定磨斑直徑和摩擦系數(shù)。試驗中，試驗材料選用上海鋼球廠生產(chǎn)的GCrl5鋼球，其直徑為12.7mm，硬度為60士1HRC。試驗按GB/T3142-82進行。測得的結(jié)果列于表3。表4三種產(chǎn)物作為菜籽油的添加劑的承載能力和抗磨減摩性能<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>在菜籽油中，添加劑的添加劑量為4.0%,載荷為392N時，在30min、1450r/m及室溫條件下進行四球試驗，鋼球的磨斑形貌，用掃描電鏡SEM觀察，發(fā)現(xiàn)加了添加劑的明顯小于基礎(chǔ)油的，標(biāo)明添加劑有明顯的抗磨效果。實施例6:本發(fā)明所涉及的產(chǎn)物的摩擦學(xué)性能的評價(2)以聚a-烯烴(標(biāo)記為PAO)為基礎(chǔ)油，其理化性能指標(biāo)如下表所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>將上述三種添加劑SNB1、SNB2、SNB3分別按一定的質(zhì)量分數(shù)添加到基礎(chǔ)油PAO中配成不同的油樣，采用杠桿式四球摩擦磨損試驗機測定其最大無卡咬負荷，采用機械式長時間磨損四球摩擦試驗機在392N、30min及室溫條件下測定磨斑直徑和摩擦系數(shù)。試驗中，試驗材料選用上海鋼球廠生產(chǎn)的GCrl5鋼球，其直徑為12.7mm，硬度為60±1HRC。試驗按GB/T3142-82進行。測得的結(jié)果列于表3。表6三種產(chǎn)物作為PAO的添加劑的承載能力和抗磨減摩性能<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權(quán)利要求1、一種含氮含硫硼酸酯化合物，用通式(I)表示式中的R1代表4至8個碳的直鏈或支鏈烷基，R2代表4至8個碳的直鏈或支鏈烷基。2、如權(quán)利要求1所述含氮含硫硼酸酯化合物的制備方法，其特征在于該方法依次包括以下步驟步驟a:使用式(ii)表示的二胺和CS2作為反應(yīng)物，在乙醚中進行反應(yīng)，并與堿作用，得到式(iii)表示的二垸基二硫代氨基甲酸鹽，式中的m代表na+或k+;畫r'、，s1m狹f(ii)(iii)步驟b:使用式(iii)表示的二烷基二硫代氨基甲酸鹽和式(iv)表示的2-氯乙醇作為反應(yīng)物，進行回流反應(yīng)，生成了式(v)表示的2-[二烷基二硫代氨基甲酸基]乙醇；cicm2c:m2ou(iv)(v)步驟c:使用式(v)表示的2-[二烷基二硫代氨基甲酸基]乙醇和式(vi)表示的硼酸為反應(yīng)物，在有機溶劑中進行反應(yīng)，并回流110小時，通過常規(guī)分離方法得到含氮含硫硼酸酯化合物(VI)。全文摘要本發(fā)明公開了一種含氮含硫硼酸酯化合物及其制備方法。先使用二胺和CS₂為反應(yīng)物進行反應(yīng)，得到二烷基二硫代氨基甲酸鹽。再將該二烷基二硫代氨基甲酸鹽和2-氯乙醇進行反應(yīng)，生成2-[二烷基二硫代氨基甲酸基]乙醇。最后使用該2-[二烷基二硫代氨基甲酸基]乙醇和硼酸為反應(yīng)物進行反應(yīng)，生成含氮含硫硼酸酯化合物，它是一種多功能潤滑油添加劑。文檔編號C07F5/04GK101665504SQ20081015086公開日2010年3月10日申請日期2008年9月4日優(yōu)先權(quán)日2008年9月4日發(fā)明者孫玉彬,胡麗天,薛群基申請人:中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所