由酶導向環氧化物二酯基滑潤劑的合成的製作方法

2023-05-24 21:41:11

專利名稱：由酶導向環氧化物二酯基滑潤劑的合成的製作方法
技術領域：
本發明涉及製備酯基滑潤劑的方法，具體地是通過涉及酶導向 (enzymatically-directed)環氧化物的合成路線來合成二酯基滑潤劑的方法。
背景技術：
酯已經用作潤滑油50多年了。它們用於從噴氣發動機到製冷設備的多種應用中。 事實上，在汽車應用中，酯是第一種合成曲軸箱車用機油。然而，酯讓位於聚α烯烴(PAO)， 因為PAO成本更低以及它們的配方類似於礦物油。然而，在全合成車用機油中，酯幾乎總是與PAO組合使用以通過增強的潤滑性來平衡對密封、添加劑溶解性、揮發性降低和能量效
率提高的影響。通常，酯基潤滑劑由於它們所包含的酯分子的極性而具有優異的潤滑性。這些分子的極性酯基粘附於金屬表面，生成減緩金屬表面磨損和破損的保護膜。這種潤滑劑比傳統潤滑劑不易揮發並且傾向於具有高得多的閃點和低得多的蒸氣壓。酯潤滑劑是優異的溶劑和分散劑，並且可易於對油的降解副產物進行溶劑化和分散。因此，它們極大地降低了油泥的累積。雖然酯潤滑劑對於熱和氧化過程是穩定的，但是酯官能團給微生物可乘之機，它們比它們的礦物油基類似物更有效率且更有效果地進行生物降解，從而使得它們更加環境友好。然而，酯的製備比它們的PAO對應物的製備更複雜且更昂貴。近來，新的二酯基潤滑劑組合物和它們相應的合成已經描述於2007年2月12日提交的共同受讓的美國專利申請序列No. 11/673,879中。該專利申請中所描述的合成路線包括以下反應步驟的順序和/或通常通過以下反應步驟的順序來進行(1)使烯烴環氧化以形成環氧化物；( 使該環氧化物轉化以形成二醇；和C3)使該二醇酯化以形成二酯。最近，上述二酯基潤滑劑組合物的另外新的合成法描述於2008年1月31日提交的共同受讓的美國專利申請序列No. 12/244, 349中。這樣的合成法類似上述那些，但不是通過二醇中間體來進行。而是，它們涉及環氧化物的直接酯化。鑑於以上所述，雖然二酯基潤滑劑合成的這些上述優點，但是能夠降低環氧化劑的濃度、提高收率和/或使純化要求最小化的對這類上述方法的任何改變將是高度有益的。發明詳述本發明總體上涉及製備二酯基潤滑劑組合物(即包含二酯類物質的潤滑劑組合物)的方法，其中利用酶來催化或以其它方式調變其中所含二酯類物質的合成法的一部分。在一些實施方案中，用於製備這類二酯基滑潤劑的方法使用生物質前體。在這些或其它實施方案中，潤滑劑前體物質還可源自或以其它方式衍生自費-託(FT)反應產物和/或廢塑料的熱解。在一些或其它實施方案中，本發明涉及包括以下步驟的方法(a)使碳數為8-18 的烯烴環氧化以形成包含環氧環的環氧化物，其中這樣的環氧化通過一種或多種酶進行 「酶驅動」；和(b)用C2-C18羧酸將所述環氧化物直接酯化以形成適合於用作潤滑劑組合物和/或包含在潤滑劑組合物中的二酯類物質，所述二酯類物質具有可用作滑潤劑的粘度和傾點。通常進行這樣的直接酯化而不產生和分離後續被酯化的二醇中間體。另外，這樣的環氧化和直接酯化典型地分別對多種烯烴和環氧化物進行；並且其中這些物質的總體 (population)可以在很大程度上是均質的或者是這些物質的混合物。在一些實施方案中，本發明涉及包括以下步驟的方法(1)使烯烴環氧化以形成碳數為8-16的環氧化物，其中這樣的環氧化通過一種或多種酶進行酶驅動；( 使該環氧化物轉化以形成二醇；和⑶用C2-Cw羧酸將該二醇酯化以形成適合於用作潤滑劑組合物和/或包含在潤滑劑組合物中的二酯類物質，所述二酯類物質具有可用作滑潤劑的粘度和傾點。另外，這樣的環氧化和直接酯化典型地分別對多種烯烴和環氧化物進行；並且其中這些物質的總體可以在很大程度上是均質的或者是這些物質的混合物。典型地，通過上述方法製備的潤滑劑組合物包含一定量的至少一種二酯類物質，
該二酯類物質具有以下結構
權利要求
1.一種方法，該方法包括如下步驟(a)使碳數為8-18的烯烴環氧化以形成包含環氧環的環氧化物，其中這樣的環氧化是酶驅動的；和(b)使該環氧化物酯化以形成粘度和傾點適合用作潤滑劑或其組分的二酯類物質。
2.權利要求1的方法，其中所述環氧化物酯化步驟直接用C2-Cw羧酸進行。
3.權利要求1的方法，其中所述環氧化物酯化步驟通過以下子步驟進行(i)使所述環氧化物的環氧環打開以形成二醇；和( )用C2-Cw酯化劑將該二醇酯化以形成粘度和傾點適合用作潤滑劑或其組分的二酯類物質，其中所述酯化劑選自羧酸、醯氯和它們的組合。
4.權利要求2或3的方法，其中使所述烯烴由α-烯烴異構化為內烯烴。
5.權利要求4的方法，其中用烯烴異構化催化劑使所述烯烴雙鍵異構化。
6.權利要求2或3的方法，其中所述環氧化步驟通過羧酸和過氧化氫引發劑進一步驅動。
7.權利要求6的方法，其中使用脂解酶來調變(mediate)烯烴的環氧化。
8.權利要求7的方法，其中所述脂解酶是脂肪酶。
9.權利要求8的方法，其中所述脂肪酶是基於來自CandidaAntarctica的脂肪酶的固定化脂肪酶產品。
10.權利要求2的方法，其中所述直接酯化步驟通過酸催化劑的存在進行催化，所述酸催化劑選自H3P04、、磺酸、路易斯酸、基於氧化矽和氧化鋁的固體酸、Amberlyst、氧化鎢和它們的組合。
11.權利要求2的方法，所述所述直接酯化步驟另外包括存在羧酸酐。
12.權利要求3的方法，其中所述酯化步驟通過酸催化劑的存在進行催化，其中所述酸催化劑選自H3P04、、磺酸、路易斯酸、基於氧化矽和氧化鋁的固體酸、Amberlyst、氧化鎢和它們的組合。
13.權利要求3的方法，其中所述酯化步驟另外包括存在羧酸酐。
14.權利要求1的方法，還包括將所述二酯類物質與一種或多種其它物質進行調合的步驟，所述一種或多種其它物質選自其它二酯類物質、I類油、II類油、III類油和它們的混合物。
15.權利要求1的方法，其中所述烯烴是費-託反應產物。
16.權利要求1的方法，其中所述烯烴衍生自廢塑料的熱解。
17.權利要求1的方法，其中所形成的二酯類物質選自癸酸2-癸醯氧基-1-己基-辛酯及其異構體、十四酸-1-己基-2-十四醯氧基-辛酯及其異構體、十二酸2-十二醯氧基-1-己基-辛酯及其異構體、己酸2-己醯氧基-1-己基-辛酯及其異構體、辛酸2-辛醯氧基-1-己基-辛酯及其異構體、己酸2-己醯氧基-1-戊基-庚酯及異構體、辛酸2-辛醯氧基-1-戊基-庚酯及異構體、癸酸2-癸醯氧基-1-戊基-庚酯及異構體、癸酸-2-癸醯氧基-1-戊基-庚酯及其異構體、十二酸-2-十二醯氧基-1-戊基-庚酯及異構體、十四酸 1-戊基-2-十四醯氧基-庚酯及異構體、十四酸1- 丁基-2-十四醯氧基-己酯及異構體、 十二酸-1- 丁基-2-十二醯氧基-己酯及異構體、癸酸1- 丁基-2-癸醯氧基-己酯及異構體、辛酸1- 丁基-2-辛醯氧基-己酯及異構體、己酸1- 丁基-2-己醯氧基-己酯及異構體、十四酸1-丙基-2-十四醯氧基-戊酯及異構體、十二酸2-十二醯氧基-1-丙基-戊酯及異構體、癸酸2-癸醯氧基-1-丙基-戊酯及異構體、辛酸1-2-辛醯氧基-1-丙基-戊酯及異構體、己酸2-己醯氧基-1-丙基-戊酯及異構體，以及它們的混合物。
18.權利要求1的方法，其中所形成的二酯類物質具有在100°C下3.8-6. OcSt範圍內的粘度和120-170範圍內的粘度指數。
19.權利要求1的方法，其中所形成的二酯類物質具有小於_12°C的傾點。
20.權利要求1的方法，其中所形成的二酯類物質具有大於12小時的氧化器BN值。
全文摘要
本發明總體上涉及製備二酯基潤滑劑組合物的方法，其中通過環氧化物中間體的酯化進行二酯類物質的形成，並且其中所述環氧化物中間體通過酶驅動機制產生。在一些實施方案中，用於製備這樣的二酯基潤滑劑的方法使用生物質前體和/或低價值的(例如費-託(FT)烯烴和/或醇)，以便生產高價值的二酯基潤滑劑。在一些實施方案中，這樣的二酯基潤滑劑衍生自FT烯烴和脂肪酸。所述脂肪酸可來自生物基資源(即生物質，可再生資源)或可通過氧化衍生自FT醇。
文檔編號C10M105/36GK102264876SQ200980152278
公開日2011年11月30日 申請日期2009年11月12日 優先權日2008年11月13日
發明者J·布拉斯克, K·博赫, S·A·埃勒瑪麗, S·J·米勒, Z·周 申請人:諾沃奇梅茲有限公司, 雪佛龍美國公司