JP2008127558A

JP2008127558A - 連結部にシロキサン鎖を有する４鎖４親水基含有陽イオン界面活性剤

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Publication number: JP2008127558A
Application number: JP2006337603A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Tsubone; 和幸坪根; Masahiko Abe; 正彦阿部; Hideki Sakai; 秀樹酒井; Hirotoku Nishiyama; 広徳西山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-11-17
Filing date: 2006-11-17
Publication date: 2008-06-05

Abstract

【課題】可溶化剤、乳化剤、抗菌剤、殺菌剤、繊維柔軟剤、頭髪処理剤、無機担体の表面処理剤、顔料分散剤、相間移動触媒として用いられる４鎖４親水基含有陽イオン界面活性剤を提供すること。
【解決手段】
下記一般式（１）

（式中、Ｒ_１、Ｒ_２及びＲ_３は低級アルキル基又は２−ヒドロキシエチル基を示し、Ｒ_４は炭素原子数８から２０までの疎水基を意味し、Ｓはシロキサン基を含有する炭化水素鎖、Ｘは塩素原子又は臭素原子を示す。）で表わされることを特徴とする連結部にシロキサン鎖を有する４鎖４親水基含有陽イオン界面活性剤。
【選択図】なし

Description

本発明は、４鎖４親水基含有陽イオン界面活性剤に関し、更に詳細には、連結部にシロキサン鎖、４つの疎水基及び４つの４級アンモニウム基を有する４鎖４親水基含有陽イオン界面活性剤に関する。

現在、従来の１鎖１親水基含有界面活性剤２分子を共有結合で２分子連結させた２鎖２親水基含有界面活性剤が、そのすぐれた界面活性能のために低濃度の配合で済み、環境への負荷が低減化され、皮膚刺激もほとんどないなどの特徴から、研究開発が進められてきている（特許文献１参照）。実際、本願発明者は、２鎖２親水基含有界面活性剤が対応する”モノマー”に比べて皮膚安全性にすぐれることを明らかにした（非特許文献２参照）。一方、界面活性剤の利用面で重要な性能の１つに可溶化がある。この点での２鎖２親水基含有界面活性剤の性能は、被可溶化物をオレンジＯＴとするとき、１鎖１親水基含有界面活性剤の性能の３倍である（非特許文献３参照）。しかし、この可溶化能はまだ必ずしも十分ではなく一層の構造変換が必要である。
特許登録第３４２６４９３号ＫａｚｕｙｕｋｉＴｓｕｂｏｎｅら著、ジャーナルオブサーファクタントアンドディタージャント（ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｕｒｆａｃｔａｎｔ＆Ｄｅｔｅｒｇｅｎｔ，第６巻、１号、３９−４６頁、２００３年）ＫａｚｕｙｕｋｉＴｓｕｂｏｎｅら著、ジャーナルオブオレオサイエンス（ＪｏｕｒｎａｌｏｆＯｌｅｏＳｃｉｅｎｃｅ，第５１巻、６号、３７１−３７８頁、２００２年）

本発明は、上記現状に鑑みなされたものであり、高性能の可溶化能を持つ４鎖４親水基含有陽イオン界面活性剤を提供することを課題とする。

本発明者らは鋭意研究を行った結果、後記一般式（１）で表される４鎖４親水基含有陽イオン界面活性剤が、上記要求を満足する高機能の界面活性剤となるものであることを見出し、本発明を完成した。

すなわち本発明の請求項１は、下記一般式（１）

（式中、Ｒ_１、Ｒ_２及びＲ_３は低級アルキル基又は２−ヒドロキシエチル基を示し、Ｒ_４は炭素原子数８から２０までの疎水基を意味し、Ｓはシロキサン基を含有する炭化水素鎖、Ｘは塩素原子又は臭素原子を示す。）で表わされることを特徴とする連結部にシロキサン鎖を有する４鎖４親水基含有陽イオン界面活性剤である。

本発明の連結部にシロキサン鎖を有する４鎖４親水基含有陽イオン界面活性剤は、可溶化作用だけでなく、抗菌作用を有するので、抗菌剤、殺菌剤として利用することができる。また、繊維柔軟剤、頭髪処理剤、無機担体の表面処理剤、顔料分散剤、乳化剤、相間移動触媒としても用いられる。

本発明の連結部にシロキサン鎖を有する４鎖４親水基含有陽イオン界面活性剤は、一般式（１）において、疎水基Ｒ_４として、８から２０までの炭素原子数を持つ長鎖アルキル基又は２−ヒドロキシ長鎖アルキル基を、Ｒ_１、Ｒ_２及びＲ_３として、１から３の炭素原子数を持つアルキル基又は２−ヒドロキシエチル基、２つの４級窒素原子間の連結基ｓとして、ジアルキルシロキサン基を含有するアルキレン鎖を含む。Ｘは塩素原子又は臭素原子である。ジアルキルシロキサン基の数は３から１２である。ジアルキルシロキサン基を含むアルキレン鎖の炭素原子数は２から１０である。ジアルキルシロキサン基のアルキル基の炭素原子数は１から３である。

本発明の一般式（１）で表される４鎖４親水基含有陽イオン界面活性剤は、例えば下式の化２において、３−ブロモプロパノールとジクロヘキサメチルトリシロキサンをトリエチルアミンの存在下有機溶媒中で反応させ、（１）で表される１，５−ジブロモプロポキシヘキサメチルトリシロキサンを得る。Ｎ−長鎖アルキル−Ｎ−メチルアミンと（１）を有機溶媒中で反応させ、３級ジアミン（２）を得る。Ｎ−長鎖アルキル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミンと（１）を有機溶媒中で反応させ、４級化アルキルブロミド（３）を得る。（２）と（３）を有機溶媒中で反応させて本発明の４鎖４親水基含有陽イオン界面活性剤（４）を得る。

３−ブロモプロパノールとジクロヘキサメチルトリシロキサンを反応させて１，５−ジブロモプロポキシヘキサメチルトリシロキサン（１）を得る反応は、有機溶媒中室温で２４時間攪拌することにより行われる。有機溶媒としては、例えばテトラヒドロフランが好ましい。

Ｎ−長鎖アルキル−Ｎ−メチルアミンと（１）を反応させて３級ジアミン（２）を得る反応は、アセトニトリルを溶媒として２０時間還流下攪拌することにより行われる。

Ｎ−長鎖アルキル−Ｎ−ジメチルアミンと（１）を反応させて４級化アルキルブロミド（３）を得る反応は、有機溶媒中室温〜７０℃、好ましくは４５℃〜５５℃で２０時間攪拌することにより行われる。有機溶媒としては、例えばアセトニトリルが好ましい。

（２）と（３）を反応させて本発明の４鎖４親水基含有陽イオン界面活性剤を得る反応は、有機溶媒中室温〜７０℃、好ましくは４５℃〜５５℃で一週間攪拌することにより行われる。有機溶媒としては、例えばジメチルホルムアミドが好ましい。

より詳しく、本発明の４鎖４親水基含有陽イオン界面活性剤を製造する場合の実施態様を化２中の長鎖疎水基としてテトラデシル基を用いて説明すれば次の通りである。

３−ブロモプロパノール（５．８ｇ、４２ｍｍｏｌ）、テトラヒドロフラン３００ｍｌ、トリエチルアミン（４．３ｇ、４２ｍｍｏｌ）を加えた後、１，５−ジクロロヘキサメチルトリシロキサン（５．５５ｇ、２０ｍｍｏｌ）を滴加して室温で２０時間攪拌する。ろ過後、減圧下揮発成分を除去し、１，５−ジブロモプロポキシヘキサメチルトリシロキサン８．５ｇ（化２における（１））を得る。

Ｎ，Ｎ−ジメチルテトラデシルアミン（４．３ｇ、０．０１８モル）とアセトニトリル５０ｍｌを加え、これを化２における（１）（２１．７ｇ、０．０４５モル）に滴加し、還流下２４時間攪拌する。減圧下溶媒を除去し、アセトンを再結晶溶媒として用いて精製後、化３の４級化アルキルブロミド６．９ｇ（化２における（２）に相当）を得る。

Ｎ−メチルテトラデシルアミン（１３ｇ、０．０５８モル）にアセトニトリル３５ｍｌに溶解した化２における（１）（６．７ｇ、０．０１４モル）を４０℃で攪拌しながら滴加する。２０時間還流後、沈殿物をろ過する。ロ液から減圧下溶媒を除去し、アセトンを再結晶溶媒として用いて精製後、化４の３級ジアミン化合物７．０（化２における（３）に相当）を得る。

００１６で得た４級化アルキルブロミド（４ｇ、０．００６２モル）と００１７で得た３級ジアミン化合物（１．１ｇ、０．００１５モル）、ジメチルホルムアミド５０ｍｌを量りとり、５０℃で６日間攪拌する。減圧下溶媒を除去し、アセトンを再結晶溶媒として用いて精製後、化５の本発明の４鎖４親水基含有陽イオン界面活性剤２．１ｇを得る。

上記のＮ，Ｎ−ジメチルテトラデシルアミンの代わりに、Ｎ，Ｎ−ジメチルヘキサデシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルオクタデシルアミンを、Ｎ−メチルテトラデシルアミンの代わりに、Ｎ−メチルヘキサデシルアミン、Ｎ−メチルオクタデシルアミンを用いることにより一般式（１）における長鎖疎水基鎖長Ｒ_４の異なる本発明の４鎖４親水基含有陽イオン界面活性剤を得る。また、１，５−ジクロロ−１，１，３，３，５，５−ヘキサメチルトリシロキサンの代わりに、１，７−ジクロロオクタメチルシロキサンを用いることにより一般式（１）でのＳ中のシロキサン鎖の異なる本発明の４鎖４親水基含有陽イオン界面活性剤を得る。Ｎ，Ｎ−ジメチルテトラデシルアミンの代わりに、Ｎ−２−ヒドロキシエチル−Ｎ−メチルテトラデシルアミン、Ｎ−メチルテトラデシルアミンの代わりに、Ｎ−２−ヒドロキシエチルテトラデシルアミンを用いることにより一般式（１）でのＲ_１としてメチル基、Ｒ_２及びＲ_３として２−ヒドロキシエチル基を含む本発明の４鎖４親水基含有陽イオン界面活性剤を得る。Ｎ，Ｎ−ジメチルテトラデシルアミンの代わりに、ビス（Ｎ−２−ヒドロキシエチル）−テトラデシルアミン、Ｎ−メチルテトラデシルアミンの代わりに、Ｎ−２−ヒドロキシエチルテトラデシルアミンを用いることにより一般式（１）でのＲ_１、Ｒ_２及びＲ_３が２−ヒドロキシエチル基である本発明の４鎮４親水基含有陽イオン界面活性剤を得る。化２中の３−ブロモプロパノールの代わりに３−クロロプロパノールを用いることにより、対イオンとして塩素原子を用いることができる。

かくして得られる本発明の４鎖４親水基含有陽イオン界面活性剤は、可溶化剤、乳化剤、抗菌剤、殺菌剤、繊維柔軟剤、頭髪処理剤、無機担体の表面処理剤、顔料分散剤、乳化剤、相間移動触媒としても用いられるだけでなく、化粧料、鉱石の浮遊選鉱、油井採掘においても有用である。また、本発明の４鎖４親水基含有陽イオン界面活性剤は、水溶液中で規則性をもって分子状に配列してメソポーラス構造の鋳型（テンプレート）としても利用することができる。

以下に実施例を示し、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されない。

参考例１
３−ブロモプロパノール（５．８ｇ、４２ｍｍｏｌ）、テトラヒドロフラン３００ｍｌ、トリエチルアミン（４．３ｇ、４２ｍｍｏｌ）を加えた後、１，５−ジクロロヘキサメチルトリシロキサン（５．５５ｇ、２０ｍｍｏｌ）を滴加して室温で２０時間攪拌する。ろ過後、減圧下揮発成分を除去し、１，５−ジブロモプロポキシヘキサメチルトリシロキサンを８．５ｇ得た。

参考例２
Ｎ，Ｎ−ジメチルテトラデシルアミン（４．３ｇ、０．０１８モル）とアセトニトリル５０ｍｌを加え、これを５０ｍｌに溶解した１，５−ジブロモプロポキシヘキサメチルトリシロキサン（２１．７ｇ、０．０４５モル）に滴加し、還流下２４時間攪拌する。減圧下溶媒を除去し、アセトンを再結晶溶媒として用いて精製後、化３の４級化アルキルブロミド６．９ｇを得た。

参考例３
Ｎ−メチルテトラデシルアミン（１３ｇ、０．０５８モルにアセトニトリル３５ｍｌに溶解した１，５−ジブロモプロポキシヘキサメチルトリシロキサン（６．７ｇ、０．０１４モル）を４０℃で攪拌しながら滴加する。２０時間還流後、沈殿物をろ過する。ロ液から減圧下溶媒を除去し、アセトンを再結晶溶媒として用いて精製後、化４の３級ジアミン化合物を得た。

実施例１
参考例１で得た４級化アルキルブロミド（４ｇ、０．００６２モル）と参考例２で得た３級ジアミン化合物（１．１ｇ、０．００１５モル）、ジメチルホルムアミド５０ｍｌを量りとり、５０℃で６日間攪拌する。減圧下溶媒を除去し、アセトンを再結晶溶媒として用いて精製後、化５の本発明の４鎖４親水基含有陽イオン界面活性剤２．１ｇを得た。

本発明の４鎖４親水基含有陽イオン界面活性剤は、その会合体を鋳型として用いて、硫酸チタニア又は硫酸ジルコニウムと反応させるとき、耐熱性にすぐれるメソポーラス酸化チタン、メソポーラス酸化ジルコニウムを調製することができる。メソポーラス物質は、細孔内に様々なビタミン類、有効成分、薬効成分を取り込ませることができることから、化粧料への応用が可能である。メソポーラスシリカは物質の分離分析のための充填剤としての応用が可能である。

Claims

下記一般式（１）

（式中、Ｒ_１、Ｒ_２及びＲ_３は低級アルキル基又は２−ヒドロキシエチル基を示し、Ｒ_４は炭素原子数８から２０までの疎水基を意味し、Ｓはシロキサン基を含有する炭化水素鎖、Ｘは塩素原子又は臭素原子を示す。）で表わされることを特徴とする連結部にシロキサン鎖を有する４鎖４親水基含有陽イオン界面活性剤。