JP2001213859A - 長鎖脂肪族アミンオキシドの製造方法 - Google Patents

長鎖脂肪族アミンオキシドの製造方法

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JP2001213859A
JP2001213859A JP2000023825A JP2000023825A JP2001213859A JP 2001213859 A JP2001213859 A JP 2001213859A JP 2000023825 A JP2000023825 A JP 2000023825A JP 2000023825 A JP2000023825 A JP 2000023825A JP 2001213859 A JP2001213859 A JP 2001213859A
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hydrogen peroxide
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amine
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Akihiro Sato
章弘 佐藤
Tsugio Wakui
二男 涌井
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Lion Akzo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルコールなどの水性溶媒を使用せず、水の
みを溶媒に用いて、色調が良好で、かつ、残存過酸化水
素量の少ない長鎖脂肪族アミンオキシドの製造方法の提
供。 【解決手段】 一般式(I) 【化1】 (式中R1は直鎖又は分岐鎖の16〜24の炭素原子を
有するアルキル基またはアルケニル基であり、R2及び
3は同一もしくは異なる1〜3の炭素原子を有するア
ルキル基またはヒドロキシエチル基である。)で表され
る第3級アミンと過酸化水素水とを反応させて、対応す
るアミンオキシドを製造するにあたり、溶媒として水の
みを使用して、オキシド化反応を行う際、反応率が50
〜90%になった時に、攪拌動力が0.03〜0.30
kW/m3になるように撹拌速度を低下させ、反応液の
ゲル化を解消させた後、再度撹拌強度を上げて反応を継
続させて、長鎖脂肪族アミンオキサイドを得る方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、洗浄剤、化粧品、
香粧品等に使用される界面活性剤として有用な長鎖脂肪
族アミンオキシドの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】下記一般式(II)で表されるアミンオキ
シドは皮膚に対する刺激性が少ない界面活性剤として、
シャンプーや台所洗剤などの洗浄剤、化粧品、香粧品な
どに幅広く使用されている有用な物質である。
【0003】
【化2】
【0004】このようなアミンオキシドを得るために
は、上記の一般式(I)で表される第3級アミンに対
し、過酸化水素を反応させることが広く知られている。
しかしながら、アルキル基に長鎖脂肪族基を含む場合、
水のみを溶媒として使用した場合、これまでの方法では
反応途中でゲル化を起こし、攪拌が不能となり、製品を
得ることができない。また、アルコールなどの水性溶媒
を使用することも可能であるが、これは工業化に際して
のコスト高につながる。また、水性溶媒を使用した場
合、製品が消防法の危険物に相当することがある為、危
険物に対応した設備付加などが必要となる。
【0005】そこで、上記一般式(II)で表されるアミ
ンオキシドを製造する方法として、種々の方法が提案さ
れてきた。例えば、特開平11−92444号公報に
は、過酸化水素水に原料アミンを滴下して反応させる
か、または原料アミンと過酸化水素水を同時に滴下して
反応させる方法が提案されている。しかしながら、過酸
化水素に原料アミンを滴下する方法は、過酸化水素の分
解により酸素が発生したり、極めて危険性の高いアルコ
ールの過酸化物等を生成する可能性がある。さらに、各
種触媒を使用することにより過酸化水素の残存量を減少
させる方法も提案されている。特公昭60−55060
号公報には1個以上の水酸基を有する多塩基酸またはそ
の塩の存在下に行う方法が提案されているが、この発明
において長鎖アルキル基の炭素数が16以上の第3級ア
ミンを使用する場合は、水溶性媒体を使用している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、色調が良好
で、かつ、残存過酸化水素量の少ない長鎖脂肪族アミン
オキシドの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するため鋭意検討した結果、本発明を完成するに
至った。すなわち、本発明は、一般式(I)
【0007】
【化3】
【0008】(式中R1は直鎖又は分岐鎖の16〜24
の炭素原子を有するアルキル基またはアルケニル基であ
り、R2及びR3は同一もしくは異なる1〜3の炭素原子
を有するアルキル基またはヒドロキシエチル基であ
る。)で表される第3級アミンと過酸化水素水とを反応
させて、対応するアミンオキシドを製造するにあたり、
溶媒として水のみを使用して、オキシド化反応を行う
際、反応率が50〜90%になった時に、攪拌動力が
0.05〜0.5kW/m3になるように撹拌速度を低
下させ、反応液のゲル化を解消させた後、再度撹拌強度
を上げて反応を継続させることを特徴とする長鎖脂肪族
アミンオキシドの製造方法を提供する。
【0009】
【発明の実施の形態】一般式(I)において、R1は、炭
素数16〜24、好ましくは18〜22のアルキル基ま
たはアルケニル基、好ましくはステアリル、ベヘニル、
オレイル基であり、R2及びR3は同一もしくは異なる1
〜3、好ましくは1〜2の炭素原子を有するアルキル基
またはヒドロキシエチル基、好ましくはメチル、ヒドロ
キシエチル基である。一般式(I)の長鎖脂肪族第3級ア
ミンは、炭素数の異なったアミンの混合物でも良い。一
般式(I)の長鎖脂肪族第3級アミンの好ましい具体例を
示すと、パルミチルジメチルアミン、ステアリルジメチ
ルアミン、硬化牛脂アルキルジメチルアミン、ベヘニル
ジメチルアミン、ビスヒドロキシエチルステアリルアミ
ン、オレイルジメチルアミン、牛脂アルキルジメチルア
ミン、エルシルジメチルアミンなどが挙げられる。この
うち、ステアリルジメチルアミン、オレイルジメチルア
ミン、ベヘニルジメチルアミンがより好ましい。
【0010】上記第3級アミンを反応後のアミンオキシ
ドの含量が20〜40%、好ましくは25〜35%にな
るように、攪拌翼を備えた反応容器に仕込みをする。残
りの部分が溶媒の水となるように仕込みをする。通常、
高粘度液体用の攪拌翼には多段型、アンカー型、ヘリカ
ルリボンなどの専用攪拌翼が使用されるが、本発明では
ディスクタービン、ファンタービン、わん曲羽根ファン
タービンなどの低粘度用攪拌翼を使用することができ
る。このうち好ましいのはディスクタービン、ファンタ
ービンである。反応容器は、原料や生成物に関わらず限
定なしに使用できるが、好ましいのは、容積0.001
〜15m3、深さ0.1〜5mのものである。原料アミ
ンと水とを仕込んだ後、過酸化水素を滴下することによ
り反応を開始する。過酸化水素の使用量は原料アミン1
モルに対して1.01〜2.0モルが好ましく、さらに
好ましくは1.02〜1.4モルである。過酸化水素の
使用量がこの範囲内にあると、生成物中に残存する過酸
化水素量が少なくなるので好ましい。この際、過酸化水
素水の濃度は5〜20%であるのが好ましい。
【0011】反応温度は60〜95℃が適当であり、好
ましくは75〜85℃である。過酸化水素滴下後は粘度
の低い液体であるため攪拌は容易に行うことができる。
この場合の攪拌速度は、攪拌動力0.001〜0.1k
W/m3の範囲が好ましい。その後、反応が進行するとと
もに反応液の粘度が上昇し、ゲル化が始まる。アミン転
化率が50〜90%、好ましくは60〜80%になった
時、攪拌動力を0.03〜0.30kW/m3に、好まし
くは0.05〜0.25kW/m3になるように攪拌速度
を低下させる。ここで、アミン転化率が50%未満で攪
拌速度を下げると反応時間が長くなり、過酸化水素の分
解反応が進んでしまう。また、90%を超えると反応液
が完全にゲル化し、攪拌が不可能になってしまう。上記
において攪拌動力が0.03kW/m3未満の場合、ゲル
化を解消する為の時間が長くかかるとともに、反応時間
が長くなってしまう。また、0.30kW/m3より大き
い場合ゲル化を解消することができない。ここで、攪拌
動力の算出は永田の式(「新化学工学講座VII−2 攪
拌機の所要動力」、日刊工業新聞社、(1957))を
用い、反応率はヘキサン抽出法により残存アミン量を測
定し算出した。なお、反応液のゲル化が解消されたか否
かは目視により確認し、再度攪拌強度を上げた後に反応
は残存過酸化水素量が0.1%以下になるまで継続させ
るのが好ましい。
【0012】本発明では攪拌速度の操作の後、熟成を行
うことにより、アミン転化率98%以上の反応率を達成
することができ、また、得られたアミンオキシドは未反
応アミンが少なく、残存過酸化水素は0.1%以下であ
る。このアミンオキシドは皮膚に対して、皮膚に対する
刺激性が少ない界面活性剤として、シャンプーや台所洗
剤などの洗浄剤、化粧品、香粧品、さらには工業用洗浄
剤など幅広い用途に用いることができる。
【発明の効果】本発明によれば溶媒に水のみを使用する
ため工業的に有利かつ安価に、また、色調が良好で、残
存過酸化水素の少ないアミンオキシドを製造することが
でき、工業的なアミンオキシドの製造方法として極めて
有用である。
【0013】
【実施例】次に、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。 実施例1 過酸化水素滴下装置、温度計、邪魔板(幅0.008
m、4枚)および攪拌装置(翼径0.06m、翼幅0.
015m、翼枚数4枚、翼取り付け角度45℃)を取り
付けた2リットルのセパラブルフラスコに、ステアリル
ジメチルアミン200g(0.68モル)、水210g
を入れ、攪拌しながら70℃に加熱した。なお、攪拌回
転数は400rpmとした。その後、9.0%過酸化水
素水を290g(0.77モル)を反応容器内容物の温
度を70℃に保持しながら、1時間かけて滴下した。滴
下終了後、反応温度を85℃として攪拌を継続した。反
応温度が85℃になった時点での反応液の粘度は0.2
kg/m sであり、その際のアミン転化率は40%で
あった。この時点での単位体積当たりの攪拌動力を永田
の式から算出したところ、0.14kW/m3であっ
た。85℃で15分間反応を続けたところ、アミン転化
率は65%となり、その際の反応液粘度は8.0kg/
m s(単位体積当たりの攪拌動力:1.4kW/m3
となったため、攪拌回転数を150rpm(単位体積当
たりの攪拌動力:0.19kW/m3)として反応を継
続した。さらに反応を30分継続させたところ、反応液
の粘度は0.5kg/m s(単位体積当たりの攪拌動
力:0.4kW/m3)へと低下した。その時の転化率
は62%であった。その後、4時間反応を継続し、最終
的に得られたステアリルジメチルアミンオキシドは転換
率99.1%であり、有効成分26.5%、水分73.
3%の組成であった。過酸化水素滴下終了後からの反応
時間は5.0時間であった。残存過酸化水素は、最終生
成物の質量を基準として0.08%であった。色調は2
0(APHA)であった。
【0014】実施例2 実施例1と同じ装置を使用して、ステアリルジメチルア
ミン200g、水210gを入れ、攪拌しながら75℃
に加熱した。なお、攪拌回転数は300rpmとした。
その後、9.0%過酸化水素水を290g(0.77モ
ル)を反応容器内容物の温度を75℃に保持しながら、
1時間かけて滴下した。滴下終了後、反応温度を90℃
として攪拌を継続した。反応温度が90℃になった時点
での反応液の粘度は0.15kg/m s(単位体積当
たりの攪拌動力:0.06kW/m3)で、その際のア
ミン転化率は52%であった。90℃で30分間反応を
続けたところ、アミン転化率は70%となり、その際の
反応液粘度は6.8kg/m s(単位体積当たりの攪
拌動力:0.66kW/m3)となったため、攪拌回転
数を100rpm(単位体積当たりの攪拌動力:0.0
7kW/m3)として反応を継続した。さらに反応を6
0分継続させたところ、反応液の粘度0.82kg/m
s(単位体積当たりの攪拌動力:0.12kW/m3
へと低下した。その時の転化率は78%であった。その
後、3時間反応を継続し、最終的に得られたステアリル
ジメチルアミンオキシドは転換率99.5%であり、有
効成分25.1%、水分74.8%の組成であった。過
酸化水素滴下終了後からの反応時間は5.2時間であっ
た。残存過酸化水素は、最終生成物の質量を基準として
0.07%であった。色調は30(APHA)であっ
た。
【0015】実施例3 実施例1と同じ装置を使用して、ベヘニルジメチルアミ
ン140g、水406gを入れ、攪拌しながら75℃に
加熱した。なお、攪拌回転数は400rpmとした。そ
の後、9.0%過酸化水素水を180g(0.48モ
ル)を反応容器内容物の温度を75℃に保持しながら、
1時間かけて滴下した。滴下終了後、反応温度を85℃
として攪拌を継続した。反応温度が85℃になった時点
での反応液の粘度は0.27kg/m sであり、その
際のアミン転化率は35%であった。85℃で40分間
反応を続けたところ、アミン転化率は60%となり、そ
の際の反応液粘度は10.5kg/m s(単位体積当
たりの攪拌動力:1.90kW/m3)となったため、
攪拌回転数を100rpm(単位体積当たりの攪拌動
力:0.12kW/m3)として反応を継続した。さら
に反応を45分継続させたところ、反応液の粘度0.9
2kg/m s(単位体積当たりの攪拌動力:0.27
kW/m3)へと低下した。その時の転化率は81%で
あった。その後、2.5時間反応を継続し、最終的に得
られたベヘニルジメチルアミンオキシドは転換率99.
3%であり、有効成分20.2%、水分79.7%の組
成であった。過酸化水素滴下終了後からの反応時間は5
時間であった。過酸化水素滴下終了後からの反応時間は
5時間であった。過酸化水素滴下終了後からの反応時間
は5.5時間であった。残存過酸化水素は、最終生成物
の質量を基準として0.09%であった。色調は20
(APHA)であった。
【0016】実施例4 実施例1と同じ装置を使用して、オレイルジメチルアミ
ン200g、水185gを入れ、攪拌しながら75℃に
加熱した。なお、攪拌回転数は400rpmとした。そ
の後、9.0%過酸化水素水を307g(0.81モ
ル)を反応容器内容物の温度を75℃に保持しながら、
1時間かけて滴下した。滴下終了後、反応温度を85℃
として攪拌を継続した。反応温度が85℃になった時点
での反応液の粘度は0.08kg/m sであり、その
際のアミン転化率は47%であった。85℃で30分間
反応を続けたところ、アミン転化率は68%となり、そ
の際の反応液粘度は7.2kg/m s(単位体積当た
りの攪拌動力:1.27kW/m3)となったため、攪拌
回転数を150rpm(単位体積当たりの攪拌動力:
0.18kW/m3)として反応を継続した。さらに反応
を50分継続させたところ、反応液の粘度0.45kg
/m sへと低下した。その時の転化率は86%であっ
た。その後、2時間反応を継続し、最終的に得られたオ
レイルジメチルアミンオキシドは転換率99.1%であ
り、有効成分30.5%、水分69.1%の組成であっ
た。過酸化水素滴下終了後からの反応時間は4.9時間
であった。残存過酸化水素は、最終生成物の質量を基準
として0.05%であった。色調は40(APHA)で
あった。
【0017】比較例1 比較のため、実施例1と同様な条件で、操作を行った。
過酸化水素滴下終了後、反応温度85℃で15分反応を
行ったところ、アミン転化率は55%となり、その際の
反応液粘度は8.0kg/m s(単位体積当たりの攪
拌動力:1.4kW/m3)となった。その後、攪拌回転
数を400rpmとして反応を継続したところ、反応液
は完全にゲル化し、反応を継続することができなかっ
た。 比較例2 実施例1と同様な条件で、操作を行った。過酸化水素滴
下終了後のアミン転化率は40%であり、その際の反応
液粘度は0.2kg/m s(単位体積当たりの攪拌動
力:0.14kW/m3)となった。過酸化水素滴下終了
直後、反応温度を85℃とし、攪拌回転数を100rp
mとして反応を継続した。ゲル化が起こるまで3時間か
かり、さらに、ゲル化解消まで30分を要した。過酸化
水素滴下終了後からの反応時間は9時間であった。ま
た、最終的に得られたステアリルジメチルアミンオキシ
ドは転換率96.2%であった。残存過酸化水素は、最
終生成物の質量を基準として0.15%であった。色調
は150(APHA)であった。
【0018】比較例3 実施例1と同様な条件で、操作を行った。過酸化水素滴
下終了後、85℃で15分間反応を続けたところ、アミ
ン転化率は57%となり、その際の反応液粘度は6.2
kg/m s(単位体積当たりの攪拌動力:1.1kW
/m3)となったため、攪拌回転数を50rpm(単位
体積当たりの攪拌動力:0.016kW/m3)として
反応を継続した。ゲル化を解消するのに要した時間は3
時間であった。過酸化水素滴下終了後からの反応時間は
9.2時間であった。また、最終的に得られたステアリ
ルジメチルアミンオキシドは転換率96.5%であり、
残存過酸化水素は、最終生成物の質量を基準として0.
24%であった。色調は120(APHA)であった。
尚、実施例1〜4及び比較例2及び3で得られたアミン
オキシドの色調は、油脂分析試験法2−3−1−5−7
1に準じて測定した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4H003 AC15 BA12 DA02 DA17 ED03 FA14 4H006 AA02 AC59 BB31 BC15 BD20 BE32

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式(I) 【化1】 (式中R1は直鎖又は分岐鎖の16〜24の炭素原子を
    有するアルキル基またはアルケニル基であり、R2及び
    3は同一もしくは異なる1〜3の炭素原子を有するア
    ルキル基またはヒドロキシエチル基である。)で表され
    る第3級アミンと過酸化水素水とを反応させて、対応す
    るアミンオキシドを製造するにあたり、溶媒として水の
    みを使用して、オキシド化反応を行う際、反応率が50
    〜90%になった時に、攪拌動力が0.03〜0.30
    kW/m3になるように撹拌速度を低下させ、反応液の
    ゲル化を解消させた後、再度撹拌強度を上げて反応を継
    続させることを特徴とする、長鎖脂肪族アミンオキシド
    の製造方法。
  2. 【請求項2】 アミンオキシド化反応を行う際に低粘度
    製品合成に使用される攪拌翼を用いることを特徴とす
    る、請求項1記載の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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