DE69105870T2

DE69105870T2 - Kationische Verbindung und Reinigungsmittelzusammensetzung.

Info

Publication number: DE69105870T2
Application number: DE69105870T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Wakayama-Shi Wakayama Imoto; Makoto Wakayama-Shi Wakayama Kubo; Takashi Souka-Shi Saitama Matsuo; Yasuki Wakayama-Shi Wakayama Ohtawa; Koshiro Naga-Gun Wakayama Sotoya; Kazuyuki Koto-Ku Tokyo Yahagi
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1990-08-23
Filing date: 1991-08-14
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2011-08-15
Also published as: EP0472107B1; EP0472107A3; ES2064835T3; DE69105870D1; MY108076A; US5318727A; HK190496A; EP0472107A2

Description

Die Erfindung betrifft neue kationische Verbindungen und Verfahren zu ihrer Herstellung. Insbesondere betrifft die Erfindung neue kationische Verbindungen, die als oberflächenaktiyes Mittel für die Haar- und Körperwäsche geeignet sind und eine milde Wirkung auf die Haut ausüben sowie eine hohe Schaumbildung und Reinigungswirkung besitzen, und Verfahren zu ihrer Herstellung.
Die Erfindung betrifft ein Detergens oder eine Reinigungszusammensetzung, welche die Haut und Haare in nur geringem Maße reizt und detergierende, schaumbildende und konditionierende Eigenschaften besitzt, die sie für die Verwendung als Körpershampoo, Haarshampoo und ähnliches geeignet macht.
Seit kurzer Zeit werden nicht nur Oberflächenaktivität, sondern auch hervorragende Eigenschaften, wie biologische Abbaubarkeit, Sicherheit, und ein so niedrig wie möglicher Reizeffekt auf die Augen und Haut von oberflächenaktiven Mitteln zur Verwendung von Detergenzien gefordert. Oberflächenaktive Mittel aus acylierten Aminosäuren und Imidazolin werden seit kurzer Zeit weit verbreitet als diesen Erfordernissen genügende oberflächenaktive Mittel eingesetzt.
Obwohl diese oberflächenaktiven Mitteln im allgemeinen sehr sicher sind, ist jedoch ihre Schaumbildungs- und Detergenskraft, welches besonders wichtige Eigenschaften für diese oberflächenaktiven Mittel sind, ungenügend, und sie werden daher selten als alleiniger Bestandteil eines Shampoos oder ähnliches verwendet, wobei sie aber im allgemeinen in Kombination mit einem anionischen oberflächenaktiven Mittel, wie einem Alkylethersulfat oder Alkylsulfat, verwendet werden.
Ein solches anionisches oberflächenaktives Mittel, welches in hohem Maße die Haut reizt, kann diese rauh machen. Andererseits sind bislang kationische oberflächenaktive Mittel niemals als Detergens eingesetzt worden, da sie im allgemeinen die Haut stark reizen, und bislang ist kein kationisches oberflächenaktives Mittel gefunden worden, das als Grundlage für ein Detergens mit einer hohen Schaumbildungskraft und Sicherheit verwendbar ist.
Unter diesen Umständen besteht ein starkes Bedürfnis nach der Entwicklung eines kationischen oberflächenaktiven Mittels mit hoher Schaumbildungs- und Detergenskraft und hoher Sicherheit. Falls ein solches kationisches oberflächenaktives Mittel entwickelt wird, geht man davon aus, daß es als neues Detergens, welches die charakteristischen kationischen Eigenschaften zeigt, verwendbar ist, und zusätzlich für eine praktisch neue Verwendung hierfür einsetzbar ist.
Heutzutage sind zusätzlich zu oberflächenaktiven Eigenschaften, wie Schaumbildungs- und Detergenswirkung, die biologische Abbaubarkeit zur Sicherheit und ein niedriger Reizeffekt auf die Augen und die Haut für ein Detergens und Reinigungsmittel zur Verwendung für den menschlichen Körper erforderlich.
Obwohl anionische oberflächenaktive Mittel im allgemeinen als Hauptbestandteil von Detergenzien [wie Seife, lineare Alkylbenzolsulfonate (LAS), Alkylschwefelsäureestersalze (AS), Polyoxyethylenalkyletherschwefelsäureester (AES) und α- Olefinsulfonate (AOS)] hervorragende Detergens- und Schaumbildungskraft besitzen, reizen sie die Augen und Haut des Anwenders. Andererseits haben solche Mittel, die als oberflächenaktive Mittel mit niedrigem Reizpotential vorgeschlagen werden, wie Monoalkylphosphorsäureester und N- Acylaminosäuresalze, z. B. N-Acyglutaminsäuresalze, N-Acyl-N- alkyl-β-alaninsalze und N-Acyl-N-alkylglycinsalze, keine ausreichenden Eigenschaften, die für diese Detergenzien erforderlich sind, wie z. B. Beständigkeit gegen hartes Wasser, Schaumbildungs- und Detergenswirkung, obwohl sie nur in geringem Maße die Haut reizen. Ferner meint man, daß es schwierig ist, ein kationisches oberflächenaktives Mittel, wie z. B. ein Mono- oder Dialkyltrimethylammoniumsalz, als Hauptbestandteil von Detergenzien hinsichtlich der Reizwirkung und der Detergens- und Schaumbildungskraft zu verwenden. Daher wurden sie bislang nicht als Hauptbestandteil in einer Detergenszusammensetzung eingesetzt.
Daher besteht das starke Bedürfnis nach Entwicklung eines Detergens, welches nur in geringem Maße das Haar und die Haut des Anwenders reizt, und welches hervorragende Detergens- und Schaumbildungskraft, Schaumqualität, Hartwasserbeständigkeit und konditionierende Eigenschaften zeigt.
Nach intensiven Untersuchungen an hoch sicheren Verbindungen mit hervorragender Detergenswirkung und Schaumbildungskraft, die als Detergens für Haar und Körper unter diesen Umständen einsetzbar sind, haben die Erfinder gefunden, daß die Aufgabe der Erfindung durch neue kationische Verbindungen der allgemeinen Formel (I), wie im folgenden angegeben, gelöst werden kann, und die Erfindung beruht auf Grundlage dieser Erkenntnis.
Die Erfindung stellt eine kationische Verbindung, dargestellt durch die Formel (I):
in der R¹ geradkettig oder verzweigt und ein Alkyl vom 7 bis 15 Kohlenstoffatomen oder ein Alkenyl mit 7 bis 15 Kohlenstoffatomen ist; R², R³ und R&sup4; sind unabhängig voneinander ein Alkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen; G ist ein Wasserstoffatom, ein Alkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder ein Hydroxyalkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, E ist ein Wasserstoffatom, ein Alkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, ein Hydroxyalkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder eine Ammoniumgruppe mit der Formel (II):
wobei Y ein Wasserstoffatom oder Hydroxy ist, A ist Hydroxy, ein Halogenatom oder ein Alkylsulfat mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, m ist 2 oder 3, n ist 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 5, mit der Maßgabe, daß (1) wenn G ein Alkyl oder ein Hydroxyalkyl ist, E weder ein Alkyl noch ein Hydroxyalkyl ist, und (2) wenn n 1 ist, ist Y ein Wasserstoffatom oder Hydroxy, und wenn n 0, 2, 3, 4 oder 5 ist, ist Y ein Wasserstoffatom, und (3), G und E nicht gleichzeitig Wasserstoffatome sind.
Die Erfindung stellt ferner ein Verfahren zur Herstellung der obigen Verbindung zur Verfügung, welches das Umsetzen eines zyklischen Amins mit der Formel (2) und/oder eines Amidamins mit der Formel (3) mit einem kationenbildenden Mittel mit der Formel (4)umfaßt.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung der Verbindung mit der Formel (I), in der n 1 ist und Y Hydroxy ist, umfaßt das Umsetzen eines zyklischen Amins mit der Formel (2) und/oder eines Amidamins mit der Formel (3) mit einem kationenbildenden Mittel mit der Formel (5).
Die Erfindung stellt eine Mischung von mindestens zwei kationischen Verbindungen zur Verfügung, d. h. eine kationische Zusammensetzung eines oberflächenaktiven Mittels, welche umfaßt: (a) eine kationische Verbindung mit der Formel (I), bei der G ein Wasserstoffatom ist, E ist ein Wasserstoffatom, ein Alkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder Hydroxyalkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen und (b) eine weitere kationische Verbindung mit der Formel (I), in der G ein Wasserstoffatom, ein Alkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder ein Hydroxyalkyl mit 1 bis Kohlenstoffatomen und E eine Ammoniumgruppe mit der Formel (II) ist. Weder G noch E sind gleichzeitig ein Wasserstoffatom.
Die Zusammensetzung umfaßt ferner eine kationisches Verbindung mit der Formel (I), in der G ein Alkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder ein Hydroxyalkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen und E ein Wasserstoffatom ist.
Die erfindungsgemäße kationische Verbindung umf aßt zwei Ausführungsformen: Eine hat die Formel (I), in der R¹ geradkettig oder verzweigt und ein Alkyl mit 7 bis 15 Kohlenstoffatomen oder ein Alkenyl mit 7 bis 15 Kohlenstoffatomen ist; R², R³ und R&sup4; sind unabhängig voneinander ein Alkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen; G ist ein Wasserstoffatom, E ist ein Alkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder ein Hydroxyalkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen; Y ist ein Wasserstoffatom oder Hydroxy, A ist Hydroxy, ein Halogenatom oder ein Alkylsulfat mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen; n ist 2 oder 3; n ist 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 5; mit der Maßgabe, daß wenn n 1 ist, X ein Wasserstoffatom oder Hydroxy ist, und wenn n 0, 2, 3, 4 oder 5 ist, Y ein Wasserstoffatom ist.
Die andere Ausführungsform besitzt die Formel (I), in der R¹ geradkettig oder verzweigt und ein Alkyl mit 7 bis 15 Kohlenstoffatomen oder ein Alkenyl mit 7 bis 15 Kohlenstoffatomen ist; R², R³ und R&sup4; sind unabhängig voneinander ein Alkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen; G ist ein Alkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder ein Hydroxyalkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen; E ist ein Wasserstoffatom oder eine Ammoniumgruppe mit der Formel (II); Y ist Hydroxy; A ist ein Halogen oder ein Alkylsulfat mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen; n ist 2 oder 3; und n ist 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 5 mit derselben Maßgabe wie oben angegeben.
Die Erfindung stellt eine Reinigungszusammensetzung zur Verfügung, welche die kationische Verbindung und einen Träger umfaßt.
Eine weitere Reinigungszusammensetzung umfaßt die kationische Verbindung, ein weiteres amphoteres oder nicht-ionisches oberflächenaktives Mittel.
Die Reinigungszusammensetzung umfaßt ferner einen Zusatz zum Shampoonieren.
Die Reinigungszusammensetzung umfaßt ferner ein wasserlösliches Polymer, ein anionisches Polymer, ein weiteres kationisches oberflächenaktives Mittel oder eine wasserdispergierbare Silikonverbindung.
Die Erfindung stellt ferner eine weitere Reinigungszusammensetzung zur Verfügung, welche eine kationische Verbindung mit der Formel (I'), die der allgemeinen Formel (I) mit unterschiedlich definierten Substituenten entspricht, in der R¹ geradkettig oder verzweigt und ein Alkyl mit 7 bis 21 Kohlenstoffatomen oder ein Alkenyl mit 7 bis 21 Kohlenstoffatomen ist; R², R³ und R&sup4; sind unabhängig voneinander ein Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder ein Hydroxyalkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen; G ist ein Wasserstoffatom; E ist Hydroxyethyl; Y ist Hydroxy; A ist ein Halogenatom oder ein organisches Anion; m ist 2; und n ist 1; und einen Träger umfaßt.
Die Erfindung stellt eine neue kationische Verbindung, dargestellt durch die allgemeine Formel (I) und ein hieraus hergestelltes oberflächenaktives Mittel zur Verfügung.
worin R¹ eine geradkettige oder verzweigtkettige Alkyl- oder Alkenylgruppe mit 7 bis 15 Kohlenstoffatomen darstellt, R², R³ und R&sup4; können gleich oder verschieden voneinander sein und bedeuten eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, G bis 3 Kohlenstoffatomen, 4 bedeutet H oder eine Alkyl- oder Hydroxyalkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder eine Gruppe der Formel:
mit der Maßgabe, daß, wenn G eine Alkyl- oder Hydroxyalkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen bedeutet, E weder eine Alkyl- noch eine Hydroxyalkylgruppe mit l bis 3 Kohlenstoffatomen ist,
Y bedeutet H oder eine Hydroxylgruppe,
A bedeutet OH, ein Halogenatom oder eine Alkylschewefelsäuregruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen,
m bedeutet eine ganze Zahl von 2 oder 3;
und n bedeutet 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 5, mit der Maßgabe, daß, wenn n 1 ist, Y H oder eine Hydroxylgruppe ist, und wenn n 0, 2, 3, 4 oder 5 ist, Y H ist, und G und E sind gleichzeitig kein Wasserstoffatom.
Es folgt eine detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung.
Die kationischen Verbindungen der obigen allgemeinen Formel (I) sind in der Literatur oder in Patentveröffentlichungen nicht offenbart, so daß die erfindungsgemäßen kationischen Verbindungen neue Verbindungen sind.
Beispiele von kationischen Verbindungen umfassen die folgenden Verbindungen:
Die erfindungsgemäßen kationischen Verbindungen, dargestellt durch die obige allgemeine Formel (I), können durch eines der beiden folgenden Herstellungsverfahren 1 und 2 hergestellt werden:

HERSTELLUNGSVERFAHREN 1:

Die erfindungsgemäße kationische Verbindung, dargestellt durch die obige Formel (I), wird hergestellt durch Umsetzen eines zyklischen Amins der allgemeinen Formel (2)
worin R¹, G und m wie oben definiert sind, oder eines Amidoamins (im folgenden als "Ausgangsaminverbindungen") bezeichnet) mit der allgemein Formel (3)
worin R¹ und m wie oben definiert sind und G¹ und G² jeweils H oder eine Alkyl- oder Hydroxyalkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen bedeuten, mit der Maßgabe, daß mindestens eines von G¹ und G² Wasserstoff bedeutet,
mit einem kationenbildenden Mittel der allgemeinen Formel (4):
worin R², R³, R&sup4;, Y, A und n wie oben definiert sind und Z ein Halogenatom bedeutet, wobei das kationenbildende Mittel (4) in einer Menge von 1 bis 3 mol pro mol Ausgangsaminverbindung verwendet wird. Dieses Verfahren kann durch das folgende Reaktionsschema dargestellt werden:
worin R¹, R², R³, R&sup4;, G, G¹, G², E, Y, A, m, n und Z wie oben definiert sind.
Bei der Reaktion der Ausgangsaminverbindung mit dem Agens (4) ist es bevorzugt, den pH der Reaktionsmischung auf 7 bis 12 nach Zutropfen einer wäßrigen Lösung des Agens (4) zu einer Lösung der Ausgangsaminverbindung in einem Alkohol einzustellen. Zu diesem Zweck wird eine Lösung eines Alkalis, wie Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid, falls notwendig, zur Reaktionslösung zugegeben. Der pH des Reaktionssystems wird auf den oben beschriebenen Bereich während der Reaktion gehalten, um das Ausgangsamin mit dem kationenbildenden Mittel (4) umzusetzen. Hinsichtlich der Reaktionsgeschwindigkeit ist der pH vorzugsweise mindestens 7. Wenn der pH 12 übersteigt, wird das kationenbildende Mittel (4) unvorteilhaft hydrolysiert. Obwohl die Reaktion auch bei Raumtemperatur fortschreitet, ist die Reaktionsgeschwindigkeit um so höher, je höher die Temperatur ist. Die Hydrolyse des kationenbildenden Mittels (4) wird jedoch bei einer hohen Temperatur oder einem hohen pH beschleunigt. Daher ist die Temperatur nicht höher als 100ºC, vorzugsweise nicht höher als 90ºC.
Das Molverhältnis des kationenbildenden Mittels (4) zu der Ausgangsaminverbindung in diesem Herstellungsverfahren ist im allgemeinen vorzugsweise 1/1 bis 3/1, besonders bevorzugt 1,1/1 bis 1,5/1. Wenn die Menge des kationenbildenden Mittels (4) unterhalb dieses Bereiches liegt, ist die Umwandlung vermindert und, andererseits, wenn sie über diesen Bereich liegt, enthält die Reaktionsmischung eine große Menge des kationenbildenden Mittels (4) oder unvorteilhaft ein Hydrolysat davon. der Abschluß der Reaktion der Ausgangsaminverbindung mit dem kationenbildenden Mittel (4) kann durch Analyse der Menge der restlichen
Ausgangsaminverbindung während der Reaktion durch HPLC überprüft werden.
Im erfindungsgemäßen Verfahren kann die Reaktionslösung eine wäßrige Lösung sein oder eine Lösung in einer Mischung von Wasser mit einem niederen Alkohol, wie Ethanol oder Isopropylalkohol, oder mit einem Diol, wie 1,3-Propandiol oder Propylenglycol.
Das zyklische Amin (2) und Amidoamin (3), das im erfindungsgemäßen Verfahren als Ausgangsaminverbindung verwendet wird, werden durch die folgenden Verfahren hergestellt:

[Synthese des zyklischen Amins (2)]

Eine Fettsäure oder ihr Ester der allgemeinen Formel (6):
worin R¹ wie oben definiert ist und T H oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen bedeutet, wird mit einem Diamin der allgemeinen Formel (7):
H&sub2;N(CH&sub2;)mNH-G (7)
worin G und m wie oben definiert sind, in einem Molverhältnis von 1/1 bis 1/3 unter Erhalt eines zyklischen Amins (2) umgesetzt.
Diese Reaktion kann durch die folgende Reaktionsformel dargestellt werden:
worin R¹, T, G und m wie oben definiert sind.
Die Reaktion der Fettsäure oder ihres Esters (6) mit dem Diamin (7) wird unter Erhitzen unter vermindertem Druck zur Synthese des zyklischen Amins (2) durch Dehydratation oder Entfernung eines niederen Alkohols (TOH; T wie oben definiert) durchgeführt.

[Synthese des Amidoamins (3)]

Das Amidoamin (3) kann durch Hydrolyse des zyklischen Amins (2) unter sauren oder alkalischen Bedingungen oder durch Umsetzen einer Fettsäure oder ihres Esters (6) mit einem Diamin (7) und anschließender Hydrolyse des erhaltenen zyklischen Amins (2) ohne seine Isolierung hergestellt werden.
Die Reaktionen können durch die folgenden Reaktionsformeln dargestellt werden:
worin R¹, G, R¹, G², T und m wie oben definiert sind.

HERSTELLUNGSVERFAHREN 2:

Die kationischen Verbindungen der allgemeinen Formel (I-1), die den kationischen Verbindungen (1) der Erfindung entsprechen, worin n 1 bedeutet und Y eine Hydroxylgruppe bedeutet, werden durch Umsetzen einer Ausgangsaminverbindung [zyklisches Amin (2) und/oder Amidoamin (3)] mit einem kationenbildenden Mittel in der allgemeinen Formel (5) hergestellt:
worin R², R³, R&sup4; und A wie oben definiert sind, in einem Molverhältnis von kationenbildendem Mittel (5) zur Ausgangsaminverbindung von 1/1 bis 3/1. Dieses Herstellungsverfahren kann durch das folgende Reaktionsschema dargestellt werden:
worin R¹, R², R³, R&sup4;, G, G¹, G², E, A und m wie oben definiert sind.
Das Molverhältnis der kationischen Verbindung (5) zur Ausgangsaminverbindung bei ihrer Reaktion ist 1/1 bis 3/1. Wenn das Molverhältnis unterhalb dieses Bereiches liegt, ist die Reaktivität vermindert, und andererseits, wenn sie darüber liegt, wird die Reaktionsmischung unvorteilhaft eine große Menge eines Hydrolysats des kationenbildenden Mittels (5) enthalten. Die Reaktionstemperatur liegt im Bereich von 30 bis 120ºC, vorzugsweise von 50 bis 90ºC. Wenn die Reaktionstemperatur unterhalb dieses Bereichs liegt, ist die Reaktionsgeschwindigkeit niedrig, und andererseits, wenn sie darüber liegt, führt dies zur unvorteilhaften Färbung oder ähnlichen Ergebnissen. Zur Sicherstellung der Reaktivität und zur Durchführung der beabsichtigten Reaktion der Ausgangsaminverbindung mit dem kationenbildenden Mittel (5) ist bevorzugt, daß eine geeignete Menge einer wäßrigen Alkalilösung zur Einstellung des pHs im Bereich von 7 bis 12 verwendet wird. Wenn der pH unterhalb dieses Bereichs liegt, ist die Reaktionsgeschwindigkeit vermindert, und andererseits, wenn er darüber liegt, werden Nebenprodukte in großen Mengen unter Verminderung der Ausbeute gebildet.
Das Verfahren zur Synthese der im Herstellungsverfahren 2 verwendeten Ausgangsaminverbindung ist das gleiche wie im Herstellungsverfahren 1.
Alle erfindungsgemäßen Reaktionen können an der Luft oder unter einer Inertgasatmosphäre durchgeführt werden. Das letztere ist unter dem Gesichtspunkt der Vermeidung von Farbreaktionen oder ähnlichem bevorzugt.
Beispiele von der Fettsäure oder ihren Estern der obigen allgemeinen Formel (6) zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung umfassen Octylsäure, Capronsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure und Kokusnußfettsäuren oder Niederalkoholester davon. Beispiele von Diaminen der obigen allgemeinen Formel (7) umfassen Ethylendiamin, N- Methylethylendiamin, N-Ethylethylendiamin, N- Isopropylethylendiamin, Aminoethylendiamin, N- Hydroxypropyl)ethylendiamin, N-(3- Hydroxypropyl)ethylendiamin, N-Methyltrimethylendiamin, N- Ethyltrimethylendiamin und N-Propyltrimethylendiamin.
Die oben beschriebenen kationischen Verbindungen mit Oberflächenaktivität werden als oberflächenaktive Mittel eingesetzt. Ein oberflächenaktives Mittel, enthaltend eine Mischung der folgenden kationischen Verbindungen (a) und (b), oder diese Mischung, die zusätzlich die folgende kationische Verbindung (c) enthält, die damit vermischt ist, wird bevorzugt eingesetzt:
(a) eine kationische Verbindung der obigen allgemeinen Formel (1), worin G ein Wasserstoff bedeutet und E bedeutet Wasserstoff oder eine Alkyl- oder Hydroxyalkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen,
(b) eine kationische Verbindung der obigen allgemeinen Formel (1), worin G ein Wasserstoff bedeutet oder eine Alkyl- oder Hydroxyalkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen und E bedeutet eine Gruppe der Formel:
worin R², R³, R&sup4;, Y, A und n wie oben definiert sind und
(c) eine kationische Verbindung der obigen allgemeinen Formel (1), in der G ein Alkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder ein Hydroxyalkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen und E Wasserstoff ist.
Die Erfindung stellt eine Reinigungs- oder Detergenszusammensetzung zur Verfügung, enthaltend als Wirkkomponente eine kationische Verbindung mit der Formel (I) oder (I'). Die Zusammensetzung ist für die Haut und das Haar des menschlichen Anwenders nur in geringem Maße reizend. Sie ist hinsichtlich der Schaumbildungskraft, Detergenskraft und Beständigkeit gegen hartes Wasser verbessert.
Die erfindungsgemäße Detergenszusammensetzung, die die quarternäre Ammoniumsalzverbindung der obigen allgemeinen Formel (I) als Hauptdetergensbestandteil enthält, ist zur Verwendung als Haarshampoo oder Hautreiniger für Kinder, Shampoo für den täglichen Gebrauch, als Shampoo für Menschen, die damit für einen langen Zeitraum aus beruflichen Gründen in Kontakt kommen, schonende Detergenzien für Fasern, wie Wolle oder schonende oberflächenaktive Mittel für Metalle und Tischwaren geeignet.
Die Menge der in der erfindungsgemäßen Detergens zusammensetzung verwendeten guarternären Ammoniumsalzverbindung der obigen allgemeinen Formel (I) ist vorzugsweise 0,1 bis 50 Gew.% wenn das Detergens eine Flüssigkeit ist, 0,1 bis 80 Gew.% wenn sie eine Paste ist oder 50 bis 99 Gew.% wenn sie ein Feststoff oder Pulver ist.
Die schaumbildenden Eigenschaften der erfindungsgemäßen Detergenszusammensetzung wird ferner durch Verwendung der guarternären Ammoniumsalzverbindung der obigen Formel (I) in Kombination mit einem üblichen ampholytischen oder nicht- ionischen oberflächenaktiven Mittel verbessert. Beispiele von ampholytischen oberflächenaktiven Mitteln umfassen Amidbetain, Carbobetain, Sulfobetain, Phosphorbetain und Hydroxysulfobetain. Beispiele nicht-ionischer oberflächenaktiver Mittel umfassen Aminoxide, Saccharid nicht-ionische oberflächenaktive Mittel wie Alkylglucoside und Mono- und Dialkanolamide.
Die erfindungsgemäße Detergenszusammensetzung kann zusätzlich zu den guarternären Ammoniumsalzverbindungen der obigen allgemeinen Formel (I) und den oben beschriebenen oberflächenaktiven Mitteln Polymere, wie wasserlösliche Polymere, z. B. Carboxymethylzellulose; anionische Polymere, z. B. Acrylpolymere; und wasserdispergierbare Silikonderivate als Konditionierungsbestandteile enthalten. Weitere langkettige kationische oberflächenaktive Mittel, höhere Alkohole, usw. können der Zusammensetzung zugesetzt werden. Falls notwendig, können Geruchsstoffe, Farbstoffe, Antiseptika, Antioxidanzien, Verdickungsmittel, medizinische Bestandteile wie Dandruff-Entferner, Sterilisatoren, entzündungshemmende Mittel und Vitamine und Bestandteile, wie in der Encyclopedia of Shampoo Ingredients (Micelle press, 1985) beschrieben, der Zusammensetzung zugegeben werden.
Die obige Erklärung über die Zusammensetzung umfassend die kationische Verbindung mit der Formel (I) trifft auch für die Formel (I') zu.
Bevorzugte quarternäre Ammoniumsalzverbindungen der obigen allgemeinen Formel (1) sind solche, worin R¹ eine geradkettige oder verzweigtkettige Alkyl- oder Alkenylgruppe mit 11 bis 17 Kohlenstoffatomen bedeutet. Besonders bevorzugt sind solche, worin die Gruppe R¹CO- eine Lauroyl- oder Myristoylgruppe und R², R³ und R&sup4; jeweils eine Methylgruppe bedeuten.
Die Zusammensetzung kann ferner ein weiteres kationisches oberf lächenaktives Mittel, wie ein quarternäres Ammoniumsalz mit der Formel (15) oder (16) enthalten, in dem mindestens eines von R&sup5;, R&sup6;, R&sup7; und R&sup8; unabhängig voneinander ein Alkyl oder ein Alkenyl ist, von denen jedes einen Substituenten, wie ein Alkoxy, ein Alkenyloxy, ein Alkanoylamino und ein Alkenoylamino mit insgesamt 8 bis 28 Kohlenstoffatomen und der Ausgleich Benzyl ist, ein Alkyl mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder ein Hydroxyalkyl mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen bedeuten; R&sup9; ist ein Alkylen mit 2 bis 3 Kohlenstoffatomen; X ist ein Halogenion oder ein organisches Ion; und n ist eine ganze Zahl von 1 bis 20.
Das quarternäre Ammoniumsalz (15) umfaßt bevorzugt verzweigte Ausführungsformen, mit den Formeln (17), (18) und (19). In den Formeln ist R¹&sup0; eine Mischung von (a) und (b), jeweils wie unten definiert, ein Verhältnis von (a) zur Summe von (a) und (b) im Bereich zwischen 10 und 100 %. (a) ist ein verzweigtes Alkyl mit der Formel: CH&sub3;-(CH&sub2;)p-CH(R¹&sup6;)CH&sub2;-, R¹&sup6; ist Methyl oder Ethyl, p ist eine solche ganze Zahl, um die Gesamtkohlenstoffanzahl von 8 bis 16 im Alkyl herzustellen; (b) ist ein geradkettiges Alkyl mit der Formel: CH&sub3;-(CH&sub2;)q-, q ist eine ganze Zahl von 7 bis 15. R¹¹ und R¹² ist Benzyl, ein Alkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder ein Hydroxyalkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, R¹³ und R¹&sup4; ist ein Alkyl mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen, R¹&sup5; ist R¹³-CH&sub2;-CH&sub2;-CH(R¹&sup4;)CH&sub2;- oder ein Alkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, R¹&sup7; ist CH&sub3;-(CH&sub2;)s-CHCH&sub3;)-(CH&sub2;)t oder ein Alkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, s ist eine ganze Zahl von 2 bis 14, t ist eine ganze Zahl von 3 bis 11, die Summe von s und t macht 9 bis 12, X ist ein Halogenion oder ein organisches Ion.
Das verzweigte quarternäre Ammoniumsalz (17) wird aus einem Oxoalkohol mit 8 bis 16 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise einschließlich einem Dialkyldimethylammoniumsalz, einem Dialkylmethylhydroxyethylammoniumsalz und einem Dialkylmethylbenzylammoniumsalz erhalten, wobei das Alkyl aus dem Oxoalkohol stammt.
R¹&sup0; in der Formel (17) hat bevorzugt einen Verzweigungsgrad von 10 bis 50 % und die folgende Kohlenstoffzahlverteilung ist bevorzugt: C&sub8; bis C&sub1;&sub1; 5 % oder darunter, C&sub1;&sub2; 10 bis 35 %, C&sub1;&sub3; 15 bis 40 %, C&sub1;&sub4; 20 bis 45 %, C&sub1;&sub5; 5 bis 30 % und C&sub1;&sub6; 5 % oder darunter.
Ein Dialkyldimethylammoniumchlorid, in dem das Alkyl 8 bis 16 Kohlenstoffatome und einen Verzweigungsgrad von 10 bis 50 % hat, ist besonders bevorzugt.
Das Ammoniumsalz (18) wird aus einem Gerber-Alkohol mit 8 bis 28 Kohlenstoffatomen erhalten, vorzugsweise einschließlich einem Alkyltrimethylammoniumsalz, wie 2- Decyltetradecyltrimethylammoniumchlorid und 2- Dodecylhexadecyltrimethylammoniumchlorid, einem Alkyldimethylbenzylammoniumsalz, einem Dialkyldimethylammoniumsalz wie Di-2- hexyldecyldimethylammoniumchlorid und Di-2- octyldodecyldimethylammoniumchlorid, einem Dialkylmethylhydroxyethylammoniumsalz und einem Dialkylmethylmethylbenzylammoniumsalz, wobei jedes Alkyl aus dem Gerber-Alkohol stammt.
Das quarternäre Methylammoniumchlorid (19) hat bevorzugt eine Summe von s und t von 15.
Das Gegenion für X umfaßt ein Halogenion, wie Chlor, Jod und Brom und ein organisches Anion wie Methosulfat, Ethosulfat, Methophosphat und Ethophosphat.
Die erfindungsgemäße Reinigungszusammensetzung kann ferner ein wasserlösliches Polymer mit Anionengruppen enthalten. Diese Polymer umfaßt Zellulosederivate, wie Carboxymethylzellulose, Chitinderivate, wie Carboxymethylchitin, Xanthangummi und Carrageeman, Acacia und Polymere oder Copolymere eines Alginsäurederivats, Acrylsäurederivats oder N-Methacroylethyl-N,N- dimethylammonium-N-methylcarboxybetains.
Die erfindungsgemäße Reinigungszusammensetzung kann ferner ein Silikonderivat, wie (21) Dimethylpolysiloxan, in dem n 3 bis 20000 ist, (22) Methylphenylpolysiloxan, in dem n' 1 bis 20000 und die Summe von a und b 1 bis 500 ist, (23) ein Polyether-modifiziertes Silikon, in dem R' -(CH&sub2;)&sub3;-O-(C&sub2;H&sub4;O)x1-(C&sub3;H&sub6;O)y1-A ist, wobei A ein Alkyl mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen oder Wasserstoff ist, x1 ist 0 bis 50, y1 ist 0 bis 50, die Summe von x1 und y1 ist 1 oder größer, m1 ist 1 bis 2000 und n1 ist 1 bis 1000, (24) ein Epoxy-modifiziertes Silikon, in dem x2 1 bis 500 ist, vorzugsweise 1 bis 250, y2 ist 1 bis 50, vorzugsweise 1 bis 30, und R&sup5; ist ein Alkylen mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, (25) ein Fluor-modifiziertes Silikon, in dem x3 1 bis 400 ist, vorzugsweise 1 bis 250, (26) ein Alkohol-modifiziertes Silikon, in dem x4 und y4 1 bis 500, vorzugsweise 1 bis 200 sind, R&sup6; ist Cn"H2n" und n" ist 0 bis 4, (27) ein Alkylmodifiziertes Silikon, in dem x5 und y5 1 bis 500, vorzugsweise 1 bis 200 sind, R&sup7; ist ein Alkyl mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen, R&sup8; ist CN"H2n, n" 0 bis 4 und R
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, bedeuten jedoch keine Einschränkung davon.

BEISPIEL 1

268 g (1 mol) 1-Hydroxyethyl-2-undecylimidazolin, synthetisiert nach einem üblichen Verfahren, 54 g Wasser und 1,2 g Natriumhydroxid wurden in einen 1-l-Vierhalskolben, der mit einem Rührer, einem Rückflußkühler, einem Tropftrichter und einem Thermometer ausgerüstet war, eingebracht und auf 80ºC unter Rühren erhitzt. Das Rühren wurde bei dieser Temperatur 2 h unter Öffnung des Imidazolinrings fortgesetzt, wobei N-Lauroyl-N'-(2-hydroxyethyl)ethylendiamin erhalten wurde. Anschließend wurden 200 g Ethanol zugegeben und die Temperatur wurde auf 80ºC unter Rühren erhöht. In die Flüssigkeit wurden pH-Elektroden eingeführt, um den pH der Reaktionsmischung zu bestimmen. Es wurde eine 40%ige wäßrige NaOH-Lösung zugetropft, um den pH auf 10 einzustellen. Anschließend wurden 489 g (1,3 mol) einer 50%igen wäßrigen Lösung von 3-Chlor-2-hydroxypropyl-N,N,N- trimethylammoniumchlorid (Molekulargewicht: 188) 2 h zugetropft, und eine 40%ige wäßrige NaOH-Lösung, die in geeigneter Weise zugetropft wurde, um den pH auf 10 zu halten. Nach Abschluß der Zugabe von 3-Chlor-2-hydroxypropyl- N,N,N-trimethylammoniumchlorid wurde das Rühren bei dieser Temperatur fortgesetzt, während der pH auf 10 gehalten wurde, und die Menge des restlichen N-Lauroyl-N'-(2- hydroxyethyl)ethylendiamins durch HPLC in Abständen von 1 h bestimmt wurde.
6 Stunden nach Abschluß der Zugabe von 3-Chlor-2- hydroxypropyl-N,N,N-trimethylammoniumchlorid wurde bestätigt, daß die Konzentration von N-Lauroyl-N'-(2- hydroxyethyl)ethylendiamin im Reaktionssystem 1 % oder weniger erreicht hatte, und die Reaktion abgeschlossen war.
Die Reaktionsflüssigkeit wurde durch Elektrodialyse gereinigt, teilweise zur Trockne eingedampft und in Ethanol gelöst. Die erhaltene Lösung wurde durch HPLC analysiert, wobei gefunden wurde, daß die folgenden drei Bestandteile als Hauptbestandteile erhalten wurden:
(98 Gew.% bezogen auf den nach Eindampfung erhaltenen Feststoffgehalt)

ERGEBNISSE DER IR-ANALYSE UND MASSENSPEKTROMETRISCHEN ANALYSE

IR-Analyse

Es wurde eine starke Absorption eines Amid-Peaks bei 1650 cm&supmin;¹ (6,06 u) beobachtet.

MS-Analyse

(Die im folgenden beschriebene MS-Analyse wurde unter den folgenden Bedingungen durchgeführt.)
Apparatur: SX-102 für massenspektrometrische Analyse, hergestellt von JEOL, Ltd.
Bestimmungsbedingungen: Einführungsverfahren: direktes Ionisierungsverfahren: FAB (fast atom bombardment)
Analyseergebnisse: Fragment-Ion-Molekulargewicht 402, 226
Es wurden zwei Haupt-Peaks beobachtet, wobei 402 der (M&spplus;-Cl)- Ionen-Peak war, was bestätigte, daß das Produkt die kationische Verbindung der oben beschriebenen Struktur war.
(1 Gew.% bezogen auf den nach Eindampfung erhaltenen Feststoffgehalt)

ERGEBNISSE DER IR-ANALYSE UND MS-ANALYSE

IR-Analyse

MS-Analyse

Analyseergebnisse: Fragment-Ion-Molekulargewicht 458, 270
(1 Gew.% bezogen auf den nach Eindampfung erhaltenen Feststoffgehalt)

ERGEBNISSE DER IR-ANALYSE UND MS-ANALYSE

IR-Analyse

MS-Analyse

Analyseergebnisse: Fragment-Ion-Molekulargewicht 402, 270

BEISPIEL 2

Es wurde das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 wiederholt, mit Ausnahme, daß 1-Hydroxyethyl-2-undecylimidazolin durch 1- Hydroxyethyl-2-tridecylimidazolin, hergestellt unter Verwendung von Myristinsäure als Ausgangsfettsäure, ersetzt wurde. Es wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 bestätigt, daß drei Verbindungen mit den folgenden Strukturen als Hauptbestandteile erhalten wurden.
(98 Gew.% bezogen auf den nach Eindampfung erhaltenen Feststoffgehalt)

MS-Analyse

Analyseergebnisse: Fragment-Ion-Molekulargewicht
(1 Gew.% bezogen auf den nach Eindampfung erhaltenen Feststoffgehalt)

MS-Analyse

Analyseergebnisse: Fragment-Ion-Molekulargewicht 486, 298
(1 Gew.% bezogen auf den nach Eindampfung erhaltenen Feststoffgehalt)

MS-Analyse

Analyseergebnisse: Fragment-Ion-Molekulargewicht 430, 298

BEISPIEL 3

Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 wurde wiederholt, mit Ausnahme, daß 1-Hydroxyethyl-2-undecylimidazolin durch 1- Hydroxyethyl-2-pentadecylimidazolin, hergestellt unter Verwendung von Palmitinsäure als Ausgangsfettsäure, ersetzt wurde. Es wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 bestätigt, daß die drei Verbindungen mit den folgenden Strukturen als Hauptbestandteile erhalten wurden.
(98 Gew.% bezogen auf den nach Eindampfung erhaltenen Feststoffgehalt)

MS-Analyse

Analyseergebnisse: Fragment-Ion-Molekulargewicht 458, 282
(1 Gew.% bezogen auf den nach Eindampfung erhaltenen Feststoffgehalt)

MS-Analyse

Analyseergebnisse: Fragment-Ion-Molekulargewicht 514, 326
(1 Gew.% bezogen auf den nach Eindampfung erhaltenen Feststoffgehalt)

MS-Analyse

Analyseergebnisse: Fragment-Ion-Molekulargewicht 458, 326

BEISPIEL 4

Dasselbe Verfahren wie in Beispiel 1 wurde wiederholt, mit Ausnahme, daß N-(3-Lauroylaminopropyl)propylamin, synthetisiert aus N-Proply-1,3-trimethylendiamin als Ausgangsdiamin und 3-Chlorpropyl-N,N,N- trimethylammoniumchlorid als kationenbildendes Mittel verwendet wurden. Es wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 nachgewiesen, daß die drei Verbindungen mit den folgenden Strukturen als Hauptbestandteile erhalten wurden.
(98 Gew.% bezogen auf den nach Eindampfung erhaltenen Feststoffgehalt)

ERGEBNISSE DER IR-ANALYSE UND MS-ANALYSE

IR-Analyse

Es wurde eine starke Absorption eines Amid-Peaks bei 1650 cm&supmin;¹ (6,06 u) erhalten.

MS-Analyse

Die MS-Analyse wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 durchgeführt.
Analyseergebnisse: Fragment-Ion-Molekulargewicht 398, 240
Es wurden zwei Haupt-Peaks beobachtet, wobei 398 der(M&spplus;-Cl)- Ionen-Peak war, was bestätigte, daß das Produkt die kationische Verbindung mit der oben beschriebenen Struktur war.
(1 Gew.% bezogen auf den nach Eindampfung erhaltenen Feststoffgehalt)
(1 Gew.% bezogen auf den nach Eindampfung erhaltenen Feststoffgehalt)

BEISPIEL 5

Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 wurde wiederholt, mit Ausnahme, daß 3-Chlor-2-hydroxypropyl-N,N,N- trimethylammoniumchlorid als das kationenbildende Mittel durch 2,3-Oxypropyl-N,N,N-trimethylammoniumchlorid ersetzt wurden. Es wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 nachgewiesen, daß die erhaltenen Verbindungen die gleichen drei Verbindung wie in Beispiel 1 waren.

BEISPIEL 6

752 g (2 mol) einer 50%igen wäßrigen Lösung von 3-Chlor-2- hydroxypropyl-N,N,N-trimethylammoniumchlorid und 800 g Wasser wurden in einen 2-l-Vierhalskolben, der mit einem Rührer, Rückflußkühler, Tropftrichter und einem Thermometer ausgerüstet war, eingebracht. Die Temperatur wurde auf 70ºC erhöht. 268 g (1 mol) 1-Hydroxyethyl-2-undecylimidazolin, synthetisiert nach einem konventionellen Verfahren, wurde für ca. 2 h unter Aufrechterhaltung der Temperatur zugetropft. Es wurden pH-Elektroden in die Mischung eingeführt, um den pH der Reaktionsmischung zu bestimmen. Es wurde eine 40%ige wäßrige NaOH-Lösung unter Einstellung des pHs auf 10 zugetropft. Die Reaktion wurde bei dieser Temperatur 6 h fortgesetzt, während 40%ige NaOH in geeigneter Weise zugetropft wurde, um den pH auf 10 gehalten. Die Menge von restlichem N-Lauroyl-N-(2-hydroxyethyl)ethylendiamin wurde durch HPLC in Abständen von 1 h bestimmt. Es wurde bestätigt, daß die Konzentration von N-Lauroyl-N-(2- hydroxyethyl)ethylendiamin im Reaktionssystem 1 % oder weniger erreichte, und die Reaktion abgeschlossen war.
Die Reaktionsflüssigkeit wurde durch Elektrodialyse gereinigt, teilweise zur Trockne eingedampft und in Ethanol gelöst. Die erhaltene Lösung wurde durch HPLC analysiert, wobei gefunden wurde, daß die folgenden drei Verbindungen als Hauptbestandteile erhalten wurden:
(5 Gew.% bezogen auf den nach Eindampfung erhaltenen Feststoffgehalt)
(90 Gew.% bezogen auf den nach Eindampfung erhaltenen Feststoffgehalt)
(5 Gew.% bezogen auf den nach Eindampfung erhaltenen Feststoffgehalt)

BEISPIEL 7

376 g (1 mol) einer 50%igen wäßrigen Lösung von 3-Chlor-2- hydroxypropyl-N,N,N-trimethylammoniumchlorid und 800 g Wasser wurden in einen 2-l-Vierhalskolben, der mit einem Rührer, Rückflußkühler, Tropftrichter und Thermometer ausgerüstet war, eingebracht. Die Temperatur wurde auf 70ºC erhöht. 268 g (1 mol) 1-Hydroxyethyl-2-undecylimidazolin, synthetisiert nach einem konventionellen Verfahren, wurde für ca. 2 h unter Aufrechterhaltung der Temperatur zugetropft. Es wurden pH- Elektroden in die Flüssigkeit eingebracht, um den pH der Reaktionsmischung zu bestimmen. Eine 40%ige wäßrige NaOH- Lösung wurde zur Einstellung des pHs auf 10 zugetropft. Die Reaktion wurde bei dieser Temperatur ca. 6 h fortgeführt, während 40%ige NaOH in geeigneter Weise zur Einhaltung des pHs auf 10 zugetropft wurde. Die Menge von restlichem N- Lauroyl-N-(2-hydroxyethyl)ethylendiamin wurde durch HPLC in Abständen von 1 h bestimmt. Es wurde bestätigt, daß die Konzentration von N-Lauroyl-N-(2-hydroxyethyl)ethylendiamin im Reaktionssystem 1 % oder weniger erreichte, und die Reaktion abgeschlossen war.
Die Reaktionsflüssigkeit wurde durch Elektrodialyse gereinigt und teilweise zur Trockne eingedampft. Es wurde durch IR- Analyse und MS-Analyse gefunden, daß eine Mischung der folgenden drei Bestandteile erhalten wurde, und der Hauptbestandteil N-Lauroyl-N-(2-hydroxyethyl)-N'-[3- (N",N",N"-trimethylammonium)-2- hydroxypropyl]ethylendiaminchlorid der folgenden Struktur (c) war:
(5 Gew.% bezogen auf den nach Eindampfung erhaltenen Feststoffgehalt)
(35 Gew.% bezogen auf den nach Eindampfung erhaltenen Feststoffgehalt)
(60 Gew.% bezogen auf den nach Eindampfung erhaltenen Feststoffgehalt)

TESTBEISPIEL

Die hautreizenden Eigenschaften, Schaumbildungskraft und Detergenskraft der in den Beispielen 1 bis 4, 6 und 7 hergestellten oberflächenaktiven Mitteln, der folgenden Kontrollverbindungen 1 und 2, von denen man weiß, daß sie einen ziemlich milden Effekt auf die Haut ausüben, und der Kontrollverbindung 3 mit einer hohen Schaumkraft wurden nach den folgenden Verfahren bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben.

KONTROLLVERBINDUNG 1

Softazolin CH, hergestellt von Kawaken Fine Chemicals Co., Ltd (N-Cocoyl-N'-hydroxyethyl-N'- (Natriumcarboxymethyl)ethylendiamin)

KONTROLLVERBINDUNG 2

Alanon ALE, hergestellt von Kawaken Fine chemicals Co., Ltd. (Natrium-N-lauroyl-N-methyl-β-alaninat)

KONTROLLVERBINDUNG 3

Emal TD, hergestellt von Kao Corporation (Natriumlaurylsulfat)

BEWERTUNGSVERFAHREN

Hautreizungstest:

Ein 24-Stundentest mit einem geschlossenem Pflaster wurde unter Verwendung menschlicher Probanden durchgeführt. Im Test wurde ein Pflaster für den Test mit 0, 1 ml einer 0,5%igen wäßrigen Lösung eines oberflächenaktiven Mittels als Wirkstoff imprägniert und auf 20 Probanden aufgebracht und dort 24 Stunden belassen. 24 Stunden nach Entfernung des Pflasters wurde die Reizung überprüft. Bei Beobachtung eines klaren Erythems wurden die Ergebnisse als positiv bewertet. Die Ergebnisse der Bewertung sind in Bezug auf eine positive Rate gezeigt.

Schaumbildungstest:

Der Wirkstoff des oberflächenaktiven mittels wurde mit 4º DH- hartem Wasser auf eine Endkonzentration von 0,2 % verdünnt, und die Schaumbildung wurde durch das Umkehrrührverfahren bestimmt. Der Schaumbildungstest wurde in Gegenwart von 0,3 % Lanolin bei 40ºC durchgeführt, und die Ergebnisse wurden im Hinblick auf die Menge (ml) des gebildeten Schaums angegeben.

Detergenskrafttest:

Ein Schmutz mit im wesentlichen derselben Zusammensetzung als der von Scalp-Sebum, enthaltend 2 % Kohlenstoff (d. h. eine Zusammensetzung mit 12 % Paraffin, 21 % Wachsester, 26 % Triglycerid, 32 % höhere Fettsäuren, 5 % Cholesterin und 2 % Monoglycerid) wurde einheitlich auf ein Woll-Frotteetuch mit einer Größe von 5 cm x 5 cm aufgebracht und getrocknet. Das schmutzige Tuch wurde in einen ca. 1000ml-Edelstahlzylinder mit 500 ml einer Detergenslösung, die 0,6 % des Wirkstoffes des oberflächenaktiven Mittels mit einem pH von 7,0 und einer Härte von 4º DH enthielt, eingebracht. Der Zylinder wurde in einen Thermostaten bei 40ºC 6 Minuten geschüttelt. Das Tuch wurde anschließend unter fließendem Wasser sorgfältig gespült und die Reflexion des Tuches wurde bestimmt. Die Detergensrate wurde nach der folgenden Formel bestimmt:
Detergensrate (%) = (Reflexion nach Waschen) - (Reflexion vor Waschen) / (Reflexion des ursprünglichen Tuches) - (Reflexion vor Waschen x 100 TABELLE 1 Beispiel Kontrollverbindung Effekt Hautreizung (positive Rate %) Schaumbildung (ml) Detergensrate (%)

BEISPIEL 8

Bildung der Imidazolinverbindung:

200 g (Molekulargewicht: 200, 1 mol) Laurinsäure und 135,2 g (Molekulargewicht: 104, 1,3 mol) Aminoethylethanolamin (AEEA) wurden in einen 1-l-Vierhalskolben, der mit einem Rührer, Rückflußkühler, Thermometer und Ventil ausgerüstet war, eingebracht. Die Mischung wurde gerührt und auf 140ºc erhitzt, während 80ºC heißes Wasser in den Rückflußkühler eingeführt wurde. Anschließend wurde der Reaktionsdruck auf 400 mm Quecksilber 1 Stunde eingestellt und die Reaktion wurde 2 Stunden unter Amidierung fortgeführt. Anschließend wurde die Reaktionstemperatur und der Druck auf 200ºC und 200 mm Hg in 1,5 Stunden verändert und die Reaktion wurde unter diesen Bedingungen 1 Stunde weitergeführt. Anschließend wurde der Druck auf 10 mm Hg in ca. 2 Stunden gesenkt und die Reaktion wurde unter diesen Bedingungen 2 Stunden unter Entfernung von überschüssigem AEEA, während Wasserdämpfe und überschüssiges AEEA in diesem Schritt in einer mit Trockeneis/Methanol gekühlten Falle gesammelt wurde, fortgeführt.
Auf diese Weise wurden 268 g des Reaktionsproduktes, das hauptsächlich 1-Hydroxyethyl-2-undecylimidazolin enthielt, erhalten.

Quaternisierung:

Anschließend wurde die wie oben beschrieben 268 g (1 mol) 1- Hydroxyethyl-2-undecylimidazolin und 18 g einer 2%igen wäßrigen Natriumhydroxidlösung in einen 1-l-Vierhalskolben, der mit einem Rührer, Rückflußkühler, Thermometer und Tropftrichter ausgerüstet war, eingebracht. Die Temperatur wurde auf 80ºC unter Rühren erhöht, und der Kolben wurde auf dieser Temperatur 2 Stunden belassen. Anschließend wurden 250 g Ethanol und 250 g Wasser zum Kolben gleichzeitig zugegeben. Als die Temperatur wieder auf 80ºC erhöht war, wurden 376 g einer 50%igen wäßrigen Lösung von 3-Chlor-2- hydroxypropyltrimethylammoniumchlorid (Molekulargewicht: 188, 1 ml) in 1 Stunde zugetropft. Anschließend wurden 100 g einer 40%igen wäßrigen Natriumhydroxidlösung in 3 Stunden zugetropft und die Reaktion wurde 8 Stunden weitergeführt. Anschließend werden 35 % wäßrige Lösung von 2-Hydroxy-3-[(2- hydroxyethyl)[2-[(1-oxododecyl)amino]ethyl)amino)propyl- N,N,N-trimethylammoniumchlorid der folgenden Formel erhalten:

BEISPIEL 9

Bildung der Imidazolinverbindung

1-Hydroxyethyl-2-tridecylimidazolin wurde auf dieselbe Weise wie im Beispiel 8 erhalten, mit Ausnahme, daß Myristinsäure als Ausgangsfettsäure verwendet wurde.

Quaternisierung:

Die Reaktion wurde unter denselben Bedingungen wie im Referenzbeispiel 1 durchgeführt, mit Ausnahme, daß das oben beschriebene 1-Hydroxyethyl-2-tridecylimidazolin als Ausgangsimidazolin unter Erhalt einer 35%igen wäßrigen Lösung von 2-Hydroxy-3-[(2-hydroxyethyl)[2-[(1- oxotetradecyl)amino]ethyl]amino]propyl-N,N,N- trimethylammoniumchlorid der folgenden Formel verwendet wurde:

BEISPIEL 10

Bildung der Imidazolinverbindung:

1-Hydroxyethyl-2-cocoylimidazolin wurde auf dieselbe Weise wie im Beispiel 8 erhalten, mit Ausnahme, daß Kokosnußfettsäuren als Ausgangsfettsäuren verwendet wurden.

Quaternisierung:

Die Reaktion wurde unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 8 durchgeführt, mit Ausnahme, daß das oben beschriebene 1-Hydroxyethyl-2-cocoylimidazolin als Ausgangsimidazolin unter Erhalt einer 35%igen wäßrigen Lösung einer Verbindung mit der folgenden Formel verwendet wurde:
worin RCO- einen Kokosnußfettsäurerest bedeutet.

BEISPIEL 11

Bildung der Imidazolinverbindung:

Es wurde eine Imidazolinverbindung unter den gleichen Reaktionsbedingungen wie in Beispiel 8 unter Erhalt von 1- Hydroxyethyl-2-undecylimidazolin gebildet.

Quaternisierung:

Anschließend wurden 268 g (1 mol) 1-Hydroxyethyl-2- undecylimidazolin, hergestellt wie oben beschrieben, und 18 g einer 2%igen wäßrigen Natriumhydroxidlösung in einem 2-l- Vierhalskolben, der mit einem Rührer, Rückflußkühler, Thermometer und Tropftrichter ausgerüstet war, eingebracht. Die Temperatur wurde auf 80ºC unter Rühren erhöht und der Kolben wurde bei dieser Temperatur 2 Stunden gehalten. Anschließend wurden 250 g Ethanol und 250 g Wasser gleichzeitig zugegeben. Wenn die Temperatur wieder 80ºC erreichte, wurden 436 g einer 50%igen wäßrigen Lösung von N- (3-Chlor-2-hyroxypropyl)-N-hydroxyethyl-N,N- dimethylammoniumchlorid (Molekulargewicht: 218) hergestellt aus 92,5 g Epichlorhydrin (Molekulargewicht: 92,5 g, 1 mol), 104 g 35%ige Salzsäure (Molekulargewicht: 36,5, 1 mol), 89 g Dimethylethanolamin (Molekulargewicht: 89, 1 mol) und 150 g ionenausgetauschtes Wasser in einer Stunde zugetropft. Anschließend wurden 100 g einer 40%igen wäßrigen Natriumhydroxidlösung in 3 Stunden zugetropft, und das Produkt wurde 8 Stunden umgesetzt.
Auf diese Weise wurde eine 35%ige wäßrige Lösung von 2- Hydroxy-3-[(2-hydroxyethyl)[2-[(1- oxodecyl)amino]ethyl]amino]propyl-N-hydroxyethyl-N,N- dimethylammoniumchlorid der folgenden Formel erhalten:

BEISPIEL 12

Die schaumbildenden Eigenschaften, Hautreizung, Detergenskraft und Beständigkeit gegen hartes Wasser der folgenden quarternären Ammoniumsalz-kationischen oberflächenaktiven Mitteln und der Vergleichsverbindungen wurden nach dem unten beschriebenen Testverfahren überprüft.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.

Verwendete oberflächenaktive Mittel:

Erfindungsgemäßes oberflächenaktives Mittel 1:

Erfindungsgemäßes oberflächenaktives Mittel 2:

Vergleichs-oberflächenaktives Mittel 1:

Natrium-N-lauroyl-N-methyl-β-alaninat

Vergleichs-oberflächenaktives Mittel 2:

Triethanolaminlaurylsulat

Vergleichs-oberflächenaktives Mittel 3:

Cetyltrimethylammoniumchlorid

Testverfahren

Das Schaumbildungstestverfahren, Hautreizungsverfahren und Detergenskraftverfahren wurden auf die gleiche Weise wie im Bewertungsverfahren durchgeführt.
Die Qualität des Schaums wurde nach den folgenden Kriterien beurteilt:
o: cremig
Δ: ein bißchen rauh und
x: rauh

Hartwasserbeständigkeitstest:

Kalziumchlorid wurde zu einem 0,1%igen wäßrigen Lösung des oberflächenaktiven Mittels zur Einstellung der Härte auf 100º DH gegeben. Das Aussehen der wäßrigen Lösung wurde mit dem bloßen Auge bei Raumtemperatur beobachtet.
o: Es wurde eine transparente Lösung erhalten
x: Es erfolgte Präzipitation oder Flockenbildung

Test auf die Konditionierungseigenschaften:

1 g einer 20%igen wäßrigen Lösung des Wirkstoffes des oberflächenaktiven Mittels wurde auf 20 g eines Haarbündels (15 cm) einer japanischen weiblichen Probandin aufgebracht. Nach Schäumen folgte Spülung mit 40ºC warmem Spülwasser und Trocknen mit einem Fön, worauf die konditionierenden Eigenschaften durch eine 5-köpfige Jury bewertet wurde.
o: hervorragende Konditionierungseigenschaften
Δ: leicht ungenügende Konditionierungseigenschaften
x: ungenügende Konditionierungseigenschaften TABELLE 2 Erfindung Vergleich Hautreizung Menge des Schaums (ml) Qualität des Schaums Detergensrate % Hartwasserbeständigkeit Konditionierungseigenschaften

BEISPIEL 13

Ein Shampoo mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt.
Das erhaltene Shampoo hatte eine hohe Detergens- und Schaumbildungskraft und eine hervorragende Hartwasserbeständigkeit und zeigte nur eine äußerst geringe Reizung. Bei Berührung machte das Haar während der Shampoonierung keine Geräusche und ließ sich hervorragend spülen. Zusammensetzung Lauryldimethylaminoxid Cetyltrimethylammoniumchlorid Carboxymethylzellulose Hydroxyethylzellulose Natriumbenzoat Farbstoff Geruchsstoff Zitronensäure Wasser geeignete Menge Anmerkungen: *1: Nr. 1310, hergestellt von Daicel, Ltd. *2: SE-85ºK, hergestellt von Daicel, Ltd.

BEISPIEL 14

Ein Körpershampoo mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt.
Das erhaltene Körpershampoo hatte eine hohe Detergenskraft und Schaumbildungskraft und zeigte nur eine äußerst geringe Reizung. Nach Waschen des Körpers mit dem Shampoo fühlte sich der Anwender feucht und wohl. Zusammensetzung Lauryldimethylaminoxid Polyoxyethylen(3)laurylglucosid Glycerol Saccharosefettsäureester Methylparaben Farbstoff Geruchsstoff Zitronensäure Wasser geeignete Menge

Claims

1. Kationische Verbindung mit der Formel (I):

in der R¹ geradkettig oder verzweigt ist und ein Alkyl mit 7 bis 15 Kohlenstoffatomen oder ein Alkenyl mit 7 bis 15 Kohlenstoffatomen ist; R², R³ und R&sup4; sind unabhängig voneinander ein Alkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen; G ist ein Wasserstoffatom, ein Alkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder ein Hydroxyalkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen; E ist ein Wasserstoffatom, ein Alkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, ein Hydroxyalkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder eine Ammoniumgruppe mit der Formel (II):

worin Y ein Wasserstoffatom oder Hydroxy ist, A ist Hydroxy, ein Halogenatom oder ein Alkylsulfat mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, m ist 2 oder 3, n ist 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 5, mit der Maßgabe, daß (1), wenn G ein Alkyl oder ein Hydroxyalkyl ist, E weder ein Alkyl noch ein Hydroxyalkyl ist, und (2), wenn n 1 ist, ist Y ein Wasserstoffatom oder ein Hydroxy ist, und wenn n 0, 2, 3, 4 oder 5 ist, Y ein Wasserstoffatom ist, und (3), G und E nicht gleichzeitig ein Wasserstoffatom sind.

2. Verfahren zur Herstellung der Verbindung nach Anspruch 1, welches das Umsetzen eines zyklischen Amins mit der Formel (2) und/oder eines Amidoamins mit der Formel (3) mit einem kationenbildenden Mittel mit der Formel (4) umfaßt.

3. Verfahren zur Herstellung der Verbindung nach Anspruch 1, in der n 1 ist und Y Hydroxy ist, welches das Umsetzen eines zyklischen Amins mit der Formel (2), wie in Anspruch 2 definiert, und/oder eines Aiuidoamins mit der Formel (3), wie in Anspruch 2 definiert, mit einem kationisierenden Mittel mit der Formel (5) umfaßt.

4. Kationische oberflächenaktive Zusammensetzung, welche (a) eine kationische Verbindung mit der Formel (I) wie in Anspruch 1 definiert, in der G ein Wasserstoffatom ist, E ist ein Wasserstoffatom, ein Alkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder eine Hydroxyalkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen und (b) eine weitere kationische Verbindung mit der Formel (I) wie in Anspruch 1 definiert, in der G ein Wasserstoffatom, ein Alkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder ein Hydroxyalkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen und E eine Ammoniumgruppe mit der Formel (II) ist, enthält.

5. Zusammensetzung nach Anspruch 4, die ferner eine kationische Verbindung mit der Formel (I) wie in Anspruch 1 definiert, in der G ein Alykl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder ein Hydroxyalkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen ist und E ein Wasserstoffatom ist, enthält.

6. Reinigungszusammensetzung, die die kationische Verbindung wie in Anspruch 1 definiert und einen Träger enthält.

7. Reinigungszusammensetzung, die die kationische Verbindung wie in Anspruch 1 definiert und ein weiteres amphoteres oder nicht-ionisches oberflächenaktives Mittel enthält.

8. Reinigungszusammensetzung nach Anspruch 6, die ferner ein Additiv zur Shampoonierung enthält.

9. Reinigungszusammensetzung nach Anspruch 6, die ferner ein wasserlösliches Polymer, ein anionisches Polymer, ein weiteres kationisches oberflächenaktives Mittel oder eine wasserdispergierbare Silikonverbindung enthält.

10. Kationische Verbindung nach Anspruch 1, in der R¹ geradkettig oder verzweigt und ein Alkyl mit 7 bis 15 Kohlenstoffatomen oder ein Alkenyl mit 7 bis 15 Kohlenstoffatomen ist; R², R³ und R&sup4;,sind unabhängig voneinander ein Alkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen; G ist ein Wasserstoffatom; E ist ein Alkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder ein Hydroxyalkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen; Y ist ein Wasserstoffatom oder Hydroxy, A ist Hydroxy, ein Halogenatom oder ein Alkylsufat mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen; m ist 2 oder 3; und n ist 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 5; mit der Maßgabe, daß wenn n 1 ist, Y ein Wasserstoffatom oder Hydroxy ist, und wenn n 0, 2, 3, 4 oder 5 ist, Y ein Wasserstoffatom ist.

11. Kationische Verbindung nach Anspruch 1, in der R¹ geradkettig oder verzweigt und ein Alkyl mit 7 bis 15 Kohlenstoffatomen oder ein Alkenyl mit 7 bis 15 Kohlenstoffatomen ist; R², R³ und R&sup4; sind unabhängig voneinander ein Alkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen; G ist ein Wasserstoffatom; E ist Hydroxyethyl; Y ist Hydroxy; A ist ein Halogenatom oder ein Alkylsufat mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen; m ist 2 und n ist 1.

12. Reinigungszusammensetzung, welche eine kationische Verbindung mit der Formel (I')

in der R¹ geradkettig oder verzweigt und ein Alkyl mit 7 bis 21 Kohlenstoffatomen oder ein Alkenyl mit 7 bis 21 Kohlenstoffatomen ist; R², R³ und R&sup4; sind unabhängig voneinander ein Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder ein Hydroxyalkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen; G ist ein Wasserstoffatom; E ist Hydroxyethyl; Y ist Hydroxy; A ist ein Halogenatom oder ein organisches Anion; m ist 2; und n ist 1, und einen Träger enthält.