JP2005008603A

JP2005008603A - Ｎ−アシルタウリン化合物の製造方法

Info

Publication number: JP2005008603A
Application number: JP2003177442A
Authority: JP
Inventors: Takao Iwata; 孝夫岩田
Original assignee: DAIEE KASEIHIN KK
Current assignee: DAIEE KASEIHIN KK
Priority date: 2003-06-23
Filing date: 2003-06-23
Publication date: 2005-01-13

Abstract

【目的】身体用洗浄化合物として、皮膚、毛髪に対し低刺激性でマイルドとされるＮ−アシルタウリン化合物の、経済的かつ高純度品質での製造方法を提供することを目的とする。
【構成】一般式（１）Ｒ^１ＮＨＣＨ_２ＣＨ_２ＳＯ_３Ｍ（式中Ｒ^１は、水素原子または炭素数１〜６のアルキル基またはシクロアルキル基を示す。Ｍはアルカリ金属またはアルカリ土類金属を示す。）で表されるタウリン塩を、チッ素ガス吹き込み状況下の一般式（２）Ｒ^２ＣＯＯＨ（式中Ｒ^２はＣ_８〜Ｃ_１８の直鎖のアルキル基または不飽和炭化水素基を示す）で表される脂肪酸と直接反応させることによる、Ｎ−アシルタウリン化合物の製造方法。この時、チッ素ガスの吹き込みに関して、水分量１，０００ｐｐｍ以下の乾燥チッ素ガスを用い、吹き込み量が発生する水分の１／５〜２倍モルで、吹き出し口に多孔質ガラスを取り付けた吹き込み管より吹き込むことを条件とする。

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は洗浄剤成分として有用なＮ−アシルタウリン化合物の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
身体用洗浄化合物として、皮膚、毛髪に対し低刺激性でマイルドとされるＮ−アシルタウリン化合物は、構成成分が人体に存在し、有用な生理作用する化合物から成り立っている。特にタウリンの有用な薬理作用は良く知られている極めて安全な化合物である。
【０００３】Ｎ−アシルタウリン化合物の製造方法としては、対応するタウリン化合物をＮａＯＨ水溶液中で脂肪酸ハライドと反応させる、いわゆるショッテンバウマン法（米国特許第１，９３２，１８０、米国特許第４，３５２，７５９）が知られている。この方法は反応が温和条件下で比較的短時間に進行するという点で有用であるが、原料である脂肪酸ハライドが高価であること、副生物のセッケンが比較的多く生成すること、及び大量の塩（ＮａＣｌ）が副生するためそれが製品に混入するといった欠点がある。
【０００４】一方、タウリンと脂肪酸を直接反応させてＮ−アシルタウリンを製造する方法としていくつかの実例が知られているが、いずれも下記反応式（１）に示したように、タウリンのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩と脂肪酸とを反応させる方法である。ソーダー塩で例示するが、それぞれ、問題点が多い。

例えば、米国特許第２，８８０，２１９では反応温度が２２０℃〜３２０℃と高い事、製品が着色する事、脂肪酸の酸化分解臭がする事などの欠点がある。
【０００５】これらの欠点を改良するために、反応促進剤、触媒を加えて、反応温度を下げた例として、米国特許第３，２３２，９６８ではヒポリン酸、米国特許第５，４９６，９５９では硼酸、米国特許第５，４３４，２７６ではソディゥムボロンハイドレート、日本国特開平６−１９２２１１では酸化亜鉛及び他の反応促進剤をいれ、１０ｍｍＨｇ以下の減圧反応を行った例が知られている。しかし、これらの方法のいずれもタウリン金属塩を原料とするため、基本的に脱水反応であるにもかかわらず、タウリン水溶液を用いざるを得ないため、反応に多大のエネルギーを要する事、タウリン金属塩を使うため、いずれもやはり反応温度が１６０〜２５０℃と高い事、反応促進剤を除去するのに手間がかかり、いずれの実例も反応促進剤を含んだまま製品化せざるを得ず、これはシャンプー等人体に直接触れる活性剤としては、好ましいとは言えない事等の欠点を有している。また、本発明者は特願２００３−１０９７１６にてタウリン化合物と脂肪酸を窒素ガス吹き込み下、直接反応させる方法を発明したが、脂肪酸に対するタウリン化合物の溶解度が小さいため、反応に長時間を要する欠点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は上記欠点を改良し、高純度のＮ−アシルタウリン化合物を経済的に製造する方法を提供するものである。本発明の直接反応は下記反応式（２）に従って反応するが、この方法の実例は知られていない。

この理由はＲ^１ＮＨＣＨ_２ＣＨ_２ＳＯ_３Ｍのタウリン塩は、ＮＨ基とＳＯ_３Ｍ基の間で閉環化合物を作って安定化し、脂肪酸（Ｒ^２ＣＯＯＨ）と反応しないためと言われていた。
【０００７】
【解決のための手段】
この様な状況において、脂肪酸を出発原料とし、タウリン塩と直接反応させてＮ−アシルタウリン化合物を製造するべく、本発明者は鋭意検討した。その結果、タウリン塩が閉環化合物をつくるＰＨは６前後であり、これより低いＰＨで極性を持つ溶媒中では、ＰＨが下がるに従って酸との間で開環した付加塩を作る事が判明した。脂肪酸も極性を持っており、脂肪酸が液体となる融点以上ではタウリン塩の一部は下記一般式（３）の直鎖状脂肪酸付加塩を形成する事が判明した。
一般式（３）Ｒ^２ＣＯＯＨ・ＨＮＲ^１ＣＨ_２ＣＨ_２ＳＯ_３Ｍ
脂肪酸の融点の一例を挙げれば、ラウリン酸は４４℃、ミリスチン酸は５６℃、パルミチン酸は６３℃、ステアリン酸は７０℃、やし油は約５５℃である。本発明者の検討によれば、融点以上の温度においては、脂肪酸に添加した１モルのタウリン塩の内、約０．０５モルが一般式（３）の付加塩になる事が判明している。一般式（３）の化合物は８０℃以上に加熱すれば、脱水して本発明のＮ−アシルタウリン化合物になるが、発生した水と脂肪酸とが平衡組成物となり、水は反応系内に残存し反応式（２）の平衡を保つので、このままでは反応は進まない事が判明した。脂肪酸の沸点以上に加熱しないと水は系外に出ないが、一般式（２）の脂肪酸の沸点は３００℃以上であり、タウリン塩は３００℃で分解するので、加熱するだけでは目的物を得る事が出来ない。
【０００８】すなわち本発明者は、極性を持っている脂肪酸を反応物かつ溶媒としてこれにタウリン塩を溶かし込み、直接反応させることにより、また、その際生じる水を効果的に１５０℃以下の低温で系外に排出することにより、Ｎ−アシルタウリン化合物を高純度且つ経済的に製造できることを見出し、本発明に到達した。
【０００９】本発明者は、一般式（２）Ｒ^２ＣＯＯＨ（式中Ｒ^２はＣ_８〜Ｃ_１８の直鎖のアルキル基または不飽和炭化水素基を示す）で表される脂肪酸を反応物かつ溶媒とし、これにチッ素ガス吹き込み状況下、一般式（１）Ｒ^１ＮＨＣＨ_２ＣＨ_２ＳＯ_３Ｍ（式中Ｒ^１は、水素原子または炭素数１〜６のアルキル基またはシクロアルキル基を示す。Ｍはアルカリ金属またはアルカリ土類金属を示す。）で表されるタウリン塩を溶かし込み、直接反応させることにより、Ｎ−アシルタウリン化合物を高純度且つ経済的に短時間で製造できることを見出した。この時吹き込むチッ素ガスに関しては、水分量１，０００ｐｐｍ以下の乾燥チッ素ガスを用い、吹き込み量が発生する水分の１／５〜２倍モルで、吹き出し口に多孔質ガラスを取り付けた吹き込み管より吹き込む必要がある。
【００１０】本発明で使用される一般式（１）Ｒ^１ＮＨＣＨ_２ＣＨ_２ＳＯ_３Ｍで示されるタウリン塩としては、タウリン、Ｎ−メチルタウリン、Ｎ−プロピルタウリン、Ｎ−イソプロピルタウリン、Ｎ−ブチルタウリン、Ｎ−ペンチルタウリン、Ｎ−イソペンチルタウリン、Ｎ−へキシルタウリン、Ｎ−シクロへキシルタウリンのアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩が挙げられるが、中でもナトリウム塩またカリウム塩が好ましい。
【００１１】本発明で使用される一般式（２）Ｒ^２ＣＯＯＨで示される脂肪酸は、Ｒ^２がＣ_８〜Ｃ_１８の直鎖のアルキル基（オクチル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基）または直鎖の不飽和炭化水素基（オクタデセニル基、オクタデセジエル基等）１種または２種以上の混合体として用いる事が出来る。具体的には、カプリル酸、ラウリル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸等を用いる事が出来る。
【００１２】本発明の製造に用いられる脂肪酸及びタウリン塩の割合は特に制限されないが、モル比として１：１〜４：１、好ましくは１．５：１〜３：１の範囲を挙げることができる。１：１より脂肪酸が少ないと未反応のタウリン塩が残り、４：１より脂肪酸が多いと未反応脂肪酸の回収に手間を要することとなる。
【００１３】上記反応によるＮ−アシルタウリン化合物の製造方法は、前述する脂肪酸とタウリン塩をチッ素吹き込み下で、通常８０〜１５０℃、好ましくは９０〜１２０℃の温度条件下で、通常５〜１５時間、好ましくは７〜１０時間反応させることによって実施することができる。
【００１４】チッ素吹き込みに関しては、本反応は以下の反応式（２）に従って進むため、反応する脂肪酸と等モルの水が生成するので、効果的な反応を行うため、これを系外に排出すべく行う。

このチッ素吹き込みは正確にコントロールする必要があり、使用するチッ素ガスは水分量が１，０００ｐｐｍ以下のものを用い、吹き込み量が発生する水分の１／５〜２倍モル、好ましくは１／２〜１．５倍モルで、吹き出し口に多孔質ガラスを取り付けた吹き込み管より吹き込む必要がある。チッ素ガスの水分量が１，０００ｐｐｍより多いと発生した水分を取り込むことが出来ず、系外に排出する効果が著しく低下する。吹き込み量が発生する水分の１／５倍モルより少ないと水分を系外に排出する効果が見られず、また、発生する水分の２倍モルを超えるチッ素ガスを吹き込んでも効果の向上は見られない。
【００１５】反応生成物に水を加え、トルエン抽出を行い、水相からＮ−アシルタウリン化合物を取り出すことが出来る。また、トルエン層から未反応の脂肪酸を回収し、再使用することが出来る。
以下、実例を持って示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１６】実施例１
タウリン３１．３ｇ（０．２５モル）と９９％ＮａＯＨ１０．２ｇ（０．２５モル）をラウリル酸７５．１ｇ（０．３７５モル）に加え、１００℃で１０時間加熱する。その際、液体チッ素から発生した水分１，０００ｐｐｍ以下の乾燥チッ素ガスを減圧弁で流量が１．２ｃｃ／ｍｉｎ（全吹き込み量０．０５モル）になるようにコントロールし、吹き出し口に多孔質ガラスを取り付けた吹き込み管より吹き込む。室温まで冷却後１００ｃｃの水を加え、１００ｃｃのトルエンで２回抽出を行う。水相を濾別、水洗、乾燥し７４．３ｇ（収率９０．３％）のＮ−ラウリルタウリンナトリウムの無色結晶を得た。
【００１７】実施例２
実施例１において、チッ素吹き込み量のみを３．１ｃｃ／ｍｉｎ（全吹き込み量０．１２５モル）に変えて行った。７０．４ｇのＮ−ラウリルタウリンナトリウム無色結晶を得た（収率８５．６％）。
【００１８】実施例３
実施例１において、チッ素吹き込み量のみを６．２ｃｃ／ｍｉｎ（全吹き込み量０．２５モル）に変えて行った。７８．４ｇのＮ−ラウリルタウリンナトリウム無色結晶を得た（収率９５．３％）。
【００１９】実施例４
実施例１において、チッ素吹き込み量のみを１２．４ｃｃ／ｍｉｎ（全吹き込み量０．５０モル）に変えて行った。８１．５ｇのＮ−ラウリルタウリンナトリウム無色結晶を得た（収率９９．１％）。
【００２０】実施例５
タウリン３１．３ｇ（０．２５モル）と９９％ＮａＯＨ１０．２ｇ（０．２５モル）をやし油脂肪酸１２１ｇ（０．５モル）に加え、１２０℃で９時間加熱する。その際、液体チッ素ボンベから発生した水分１，０００ｐｐｍ以下の乾燥チッ素ガスを減圧弁で流量が７．７ｃｃ／ｍｉｎ（全吹き込み量０．２５モル）になるようにコントロールし、吹き出し口に多孔質ガラスを取り付けた吹き込み管より吹き込む。反応後、以下実施例１と同じ操作を行う事により、８８．１ｇ（収率９５．１％）のＮ−ココイルタウリンナトリウムの無色結晶を得た。
【００２１】実施例６
実施例５においてタウリンの代わりに、メチルタウリン３４．８ｇ（０．２５モル）を用い、実施例５と同じ操作を行う事により、Ｎ−ココイルメチルタウリンナトリウム８８．４ｇ（収率９２．１％）の白色固形物を得た。
【００２２】実施例７
実施例１において、加熱時間のみを５時間に変えて行った。７１．０ｇのＮ−ラウリルタウリンナトリウム無色結晶を得た（収率８６．３％）。
【００２３】比較例１
タウリン３１．３ｇ（０．２５モル）と９９％ＮａＯＨ１０．２ｇ（０．２５モル）をラウリル酸７５．１ｇ（０．３７５モル）に加え、チッ素ガスを吹き込まずに１００℃で１０時間加熱したが、反応は殆ど進行せず、目的物のＮ−ラウリルタウリンナトリウムは得られなかった。
【００２４】比較例２
タウリン３１．３ｇ（０．２５モル）ｇと９９％ＮａＯＨ１０．２ｇ（０．２５モル）をやし油脂肪酸１２１ｇ（０．５モル）に加え、１０ｍｍＨｇの減圧の下で１２０℃の反応温度で９時間反応させた。反応により生成した水を、メタノール／ドライアイスで冷却した水の捕集装置で捕集し、生成した水の量より反応率を計算した。その結果、反応率は５．４％にすぎなかった。
【００２５】比較例３
実施例１において、加熱時間のみを２時間に変えて行った。２５．３ｇのＮ−ラウリルタウリンナトリウム無色結晶を得た（収率３０．８％）。
【００２６】試験例
実施例１、実施例５、実施例６でそれぞれ得られたＮ−ラウリルタウリンナトリウム、Ｎ−ココイルタウリンナトリウム、Ｎ−ココイルメチルタウリンナトリウムを次に記した気泡力の試験法に基づいて、市販のＨ社製のＮ−ラウリルタウリンナトリウム、Ｎ−ココイルメチルタウリンナトリウムとの気泡力の比較試験を行い、活性剤としての性能比較を行った。下表に示した様に本発明の製品と市販の製品との性能は同じであった。
【００２７】起泡力の試験法
ＪＩＳＫ３３６２：１９９８［合成洗剤試験法］に基づき、それぞれ２５℃、１０ｗ／ｗ％の試料水溶液２００ｍｌを、９００ｍｍの高さから直径５０ｍｍの円筒管に落下させた時に生ずる泡の高さを測定して比較した。

【発明の効果】
タウリン塩と脂肪酸をチッ素吹き込み条件下、直接反応させ、Ｎ−アシルタウリン化合物を製造することにより、経済的に高純度のＮ−アシルタウリン化合物を提供することが可能となった。

Claims

一般式（１）Ｒ^１ＮＨＣＨ_２ＣＨ_２ＳＯ_３Ｍ（式中Ｒ^１は、水素原子または炭素数１〜６のアルキル基またはシクロアルキル基を示す。Ｍはアルカリ金属またはアルカリ土類金属を示す。）で表されるタウリン塩を、チッ素ガス吹き込み状況下の一般式（２）Ｒ^２ＣＯＯＨ（式中Ｒ^２はＣ_８〜Ｃ_１８の直鎖のアルキル基または不飽和炭化水素基を示す）で表される脂肪酸と直接反応させることによる、Ｎ−アシルタウリン化合物の製造方法。
請求項１に於けるチッ素ガスの吹き込みに関して、水分量１，０００ｐｐｍ以下の乾燥チッ素ガスを用い、吹き込み量が発生する水分の１／５〜２倍モルで、吹き出し口に多孔質ガラスを取り付けた吹き込み管より吹き込むこと。