JP2009526842A - ジヒドロキシトリアルキルアンモニウムハライドを調製するためのプロセス及びその生成物 - Google Patents

Abstract

第四級トリアルキルアンモニウムハライド化合物を含む組成物、及び第四級トリアルキルアンモニウムハライド化合物を含む組成物を製造するための方法が記載される。組成物は、式（Ｉ）（式中、Ｒ¹基はそれぞれが個々に、１個〜１２個の炭素原子を有するアルキル基からなる群より選択される；Ｒ²基、Ｒ³基及びＲ⁴基はそれぞれが個々に、水素、ヒドロキシド、１個〜１２個の炭素原子を有するアルキル基、及び１個〜１２個の炭素原子を有するヒドロキシアルキル基からなる群より選択される；ｙは０〜１２の範囲である；Ｘ^-は、フルオリド、クロリド、ブロミド及びヨージドからなる群より選択される）に従い、この場合、第四級トリアルキルアンモニウム化合物が少なくとも９０重量パーセントの量で存在し、かつ、組成物は４０００ｐｐｍ以下のトリアルキルアミン又はそのプロトン化形態を含む。

Description

本発明は、第四級トリアルキルアンモニウムハライド組成物、及びそのような組成物を製造するための方法に関する。具体的には、本発明の実施形態により、下記の式に従う第四級トリアルキルアンモニウムハライド化合物を含む組成物が提供される。

先行関連出願
本出願は米国仮特許出願第６０／７７３，５３６号（２００６年２月１５日出願、発明の名称「ジヒドロキシトリアルキルアンモニウムハライドを調製するためのプロセス及びその製造物」、これはその全体が参照により本明細書中に組み込まれる）の優先権を主張する。

第四級トリアルキルアンモニウム化合物は繊維産業及びパーソナケア領域において様々な商業的適用を有する。これらの化合物の一部はまた、抗菌剤として、また、フィラー、繊維及び表面を改変することにおいて、また、増粘剤として、また、コンディショニング剤として使用することができる。

これらの適用及び使用の多くにおいては、第四級トリアルキルアンモニウム化合物を、不純物の望ましくない影響を最小限に抑えることを保証するために高純度の形態で提供することが望ましい。従来の組成物は、不純物はおおよそ無害な程度ではあるが、第四級トリアルキルアンモニウム化合物が許容できるほどの濃度を有さず、あるいは、他の製造物は、より高濃度の第四級トリアルキルアンモニウムハライド化合物を有するが、同時に、望ましくない量のより顕著な不純物もまた有する。そのような不純物の１つが残存トリアルキルアミンである。残存トリアルキルアミンは特徴的に不快な臭気を有するためである。例えば、ヒトの鼻は、１つのそのようなアミンであるトリメチルアミンが約０．００２３ｐｐｍもの低い濃度で存在するとき、魚臭さに気づくことができる。従って、そのようなトリアルキルアミン前駆体から調製される第四級トリアルキルアンモニウムハライドは、配合物において希釈されたときでさえ、不快な臭気を有することが多い。したがって、より高濃度の第四級トリアルキルアンモニウムハライド及び低下したレベルの不純物を有する組成物、ならびに、そのような化合物をより効率的な方法によって調製するためのプロセスは有用である。

いくつかの実施形態において、本発明は、下記の式に従った第四級トリアルキルアンモニウムハライド化合物、
（式中、Ｒ¹基はそれぞれが個々に、１個〜１２個の炭素原子を有するアルキル基からなる群より選択される；Ｒ²基、Ｒ³基及びＲ⁴基はそれぞれが個々に、水素、ヒドロキシド、１個〜１２個の炭素原子を有するアルキル基、及び１個〜１２個の炭素原子を有するヒドロキシアルキル基からなる群より選択される；ｙは０〜１２の範囲である；Ｘ^-は、フルオリド、クロリド、ブロミド及びヨージドからなる群より選択される）
を含む組成物であって、第四級トリアルキルアンモニウム化合物が少なくとも９０重量パーセントの量で存在し、かつ、４０００ｐｐｍ以下のトリアルキルアミン又はそのプロトン化形態を含む組成物を提供する。

具体的な組成物は少なくとも９９．５重量パーセントの２，３−ジヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリド及び２５ｐｐｍ以下のトリメチルアミンを有し、この場合、これらの濃度は組成物における２，３−ジヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリド及びトリメチルアミンの量に基づいて決定される。

他の実施形態により、第四級トリアルキルアンモニウムハライド組成物を製造する方法が提供される。いくつかの実施形態において、本方法は、第一級ハロ−ジヒドロキシアルカンと、第一級ハロ−ジヒドロキシアルカンに対して化学量論的過剰でのトリアルキルアミンとを、中間反応混合物を提供するための反応条件の下で提供すること；中間反応混合物のｐＨを低下させること；及び、第四級トリアルキルアンモニウムハライド組成物を単離することを含む。

いくつかの実施形態において、本方法には、２，３−ジヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリド組成物を製造する方法が含まれる。２，３−ジヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリド組成物を製造する方法では、３−クロロ−１，２−ジヒドロキシプロパンと、３−クロロ−１，２−ジヒドロキシプロパンに対して１モル〜約３モルのモル比でのトリメチルアミンとを、中間反応混合物を提供するための反応条件の下で提供すること；残留するトリメチルアミンの少なくとも一部分を中間反応混合物から除くこと；及び、２，３−ジヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリド組成物を単離することが含まれる。

本明細書中に記載される方法の特定の実施形態において、本方法は、１又はそれ以上の揮発性成分を除くために中間反応混合物を加熱することを含まない。いくつかの実施形態において、本方法は、反応混合物が８以上のｐＨを有するとき、揮発性成分を除くために中間反応混合物を加熱することを含まない。

下記の記載において、本明細書中に開示される全ての数字は、「約」又は「およそ」の語句が数字に関連して使用されるかどうかにかかわらず、概略値である。本明細書中に開示される数字は、１％、２％、５％、及び時には１０％〜２０％変化する場合がある。下限ＲＬ及び上限ＲＵを伴う数値範囲が開示されるときは常に、その範囲に含まれる任意の数字が具体的に開示される。具体的には、範囲に含まれる下記の数字が具体的に開示される。Ｒ＝ＲＬ＋ｋ^*（ＲＵ−ＲＬ）、式中、ｋは、１％刻みで１％から１００％に及ぶ変数であり、すなわち、ｋは、１％、２％、３％、４％、５％、．．．５０％、５１％、５２％、．．．９５％、９６％、９７％、９８％、９９％又は１００％である。その上、上記で定義されるような２つのＲ数字によって規定される任意の数値範囲もまた、具体的に開示される。

本発明のプロセスは広範囲に適用可能であり、３−クロロ−１，２−ジヒドロキシプロパンと反応させられるトリメチルアミンから３−クロロ−１，２−ジヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリドを調製するために特に有用である。本明細書は、部分的には、明確化のためにその具体例に関してなされるが、本発明はそのように限定されない。

従って、本発明の実施形態により、下記の式に従った第四級トリアルキルアンモニウムハライド化合物、
（式中、Ｒ¹基はそれぞれが個々に、１個〜１２個の炭素原子を有するアルキル基からなる群より選択される；Ｒ²基、Ｒ³基及びＲ⁴基はそれぞれが個々に、水素、ヒドロキシド、１個〜１２個の炭素原子を有するアルキル基、及び１個〜１２個の炭素原子を有するヒドロキシアルキル基からなる群より選択される；ｙは０〜１２の範囲であり、好ましくは、ｙは０〜６の範囲であり、より好ましくは、ｙは０〜３の範囲であり、最も好ましくは、ｙは１である；Ｘ^-は、フルオリド、クロリド、ブロミド及びヨージドからなる群より選択され、好ましくは、Ｘ^-はクロリドである）
を含む組成物であって、第四級トリアルキルアンモニウム化合物が少なくとも９０重量パーセントの量で存在し、かつ、４０００ｐｐｍ以下のトリアルキルアミンを含む組成物が提供される。

具体的な実施形態において、第四級トリアルキルアンモニウム化合物は組成物の少なくとも９０重量パーセントから１００パーセントを含む。他の実施形態の組成物はより高濃度の第四級トリアルキルアンモニウム化合物を有し、例えば、９２．５重量パーセント、９５重量パーセント、９７．５重量パーセント、９９重量パーセント、９９．５重量パーセント、９９．９５重量パーセント、９９．９９重量パーセント又は９９．９９５重量パーセントなどの第四級トリアルキルアンモニウム化合物を組成物において有する。

組成物におけるトリアルキルアミンの濃度は典型的には約４０００ｐｐｍ以下であるが、他の組成物はより低い濃度のトリアルキルアミンを有する。いくつかの実施形態において、トリアルキルアミンの濃度は、約４０００ｐｐｍ未満、約３０００ｐｐｍ未満、約２５００ｐｐｍ未満、約２０００ｐｐｍ未満、約１０００ｐｐｍ未満、約５００ｐｐｍ未満、約４００ｐｐｍ未満、約３００ｐｐｍ未満、約２００ｐｐｍ未満、約１００ｐｐｍ未満、約５０ｐｐｍ未満、約２５ｐｐｍ未満、約１０ｐｐｍ未満、約５ｐｐｍ未満、約１ｐｐｍ未満、約０．１ｐｐｍ未満、約０．０１ｐｐｍ未満、約０．００２ｐｐｍ未満又は約０．００１ｐｐｍ未満である。具体的な実施形態において、トリアルキルアミン又はアミンのプロトン化形態の濃度は約１ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍの範囲の量で存在する。他の実施形態において、トリアルキルアミン又はアミンのプロトン化形態の濃度は約１０ｐｐｍ〜約２５ｐｐｍの範囲の量で存在し、好ましくは、約１ｐｐｍ〜約１０ｐｐｍの範囲の量で存在する。

いくつかの組成物において、第四級トリアルキルアンモニウム化合物が少なくとも９５重量パーセントの量で存在し、この場合、組成物は１０００ｐｐｍ以下のトリアルキルアミン又はそのプロトン化形態を含む。他の実施形態において、第四級トリアルキルアンモニウム化合物が少なくとも９９．５重量パーセントの量で存在し、組成物は５００ｐｐｍ以下のトリアルキルアミン又はそのプロトン化形態を含む。さらに他の実施形態において、第四級トリアルキルアンモニウム化合物が少なくとも９９．５重量パーセントの量で存在し、組成物は５００ｐｐｍ以下のトリアルキルアミン又はトリアルキルアミンのプロトン化形態を含む。さらに他の実施形態において、第四級トリアルキルアンモニウム化合物が少なくとも９９．５重量パーセントの量で存在し、組成物は、１００ｐｐｍ以下、２５ｐｐｍ以下又は１０ｐｐｍ以下のトリアルキルアミン又はそのプロトン化形態を含む。具体的な実施形態において、組成物は、少なくとも９９．９重量パーセントの第四級トリアルキルアンモニウム化合物と、１ｐｐｍ以下のトリアルキルアミン又はそのプロトン化形態とを含む。

本発明の実施形態の組成物は、パーソナルケア用途のための好適な組成物を提供するために他の成分と組み合わせられ得ることが想定される。従って、組成物における第四級トリアルキルアンモニウム化合物及びトリアルキルアミン化合物の量又は濃度は、組成物における絶対値として、又は、組成物における第四級トリアルキルアンモニウム化合物及びトリアルキルアミン化合物の量のみに対して決定される場合がある。

本明細書中で使用される用語「アルキル基」は、アルキル基、置換されたアルキル基又は分岐したアルキル基、置換されたアリール基又は分岐したアリール基を含む、１個〜１２個の炭素原子を有する炭化水素含有基、具体的には、１個〜６個の炭素原子を有する基（例えば、メチル基及びエチル基など）を含むことが意図される。従って、いくつかの実施形態において、それぞれのＲ¹基は個々に、１個〜１２個の炭素原子を有するアルキル基、好ましくは、１個〜約６個の炭素原子を有するアルキル基、より好ましくは、１個〜３個の炭素原子を有するアルキル基、最も好ましくは、１個の炭素原子を有するアルキル基から選択される。同様に、Ｒ²基、Ｒ³基及びＲ⁴基がアルキル基である場合、それらは、それぞれが個々に、１個〜１２個の炭素原子を有するアルキル基、１個〜約６個の炭素原子を有するアルキル基、１個〜３個の炭素原子を有するアルキル基、又は、１個の炭素原子を有するアルキル基からなる群より選択される。従って、そのようなアルキル基には、置換されたアルキル基又はアリール基、具体的には、約１個〜約６個の炭素原子を有する基が含まれ得る。いくつかの実施形態において、Ｒ²、Ｒ³及びＲ⁴は、水素、ヒドロキシド、又は、１個〜１２個の炭素原子を有するヒドロキシアルキル基であり得る。具体的な他の実施形態において、Ｒ²基、Ｒ³基又はＲ⁴基のうちの１又はそれ以上が、１個〜４個の炭素原子を有するヒドロキシアルキル基（好ましくは、ヒドロキシメチル基又はヒドロキシエチル基）、水素又はヒドロキシル基であり得る。

いくつかの実施形態では、アルキル基の任意の組合せがＲ¹基として含まれる一方で、具体的な実施形態では、それぞれのＲ¹基が同じアルキル基であり、これにより、例えば、トリメチルアンモニウム化合物、トリエチルアンモニウム化合物又はトリ−ｎ−プロピルアンモニウム化合物を含む組成物が提供される。具体的な組成物において、四級トリアルキルアンモニウム化合物は２，３−ジヒドロキシプロピルトリアルキルアンモニウムクロリド又は３，４−ジヒドロキシブチルトリアルキルアンモニウムクロリドである。２，３−ジヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリドを含むいくつかの組成物が好ましい。

具体的な組成物では、２，３−ジヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリドが提供され、この場合、２，３−ジヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリドが少なくとも９５重量パーセントの量で存在し、また、組成物は１０００ｐｐｍ以下のトリメチルアミン又はそのプロトン化形態を含む。他の組成物において、２，３−ジヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリドが少なくとも９９．５重量パーセントの量で存在し、組成物は５００ｐｐｍ以下のトリメチルアミン又はそのプロトン化形態を含む。さらに他の組成物において、２，３−ジヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリドが少なくとも９９．５重量パーセントの量で存在し、組成物は、約２５０ｐｐｍ以下、約１００ｐｐｍ以下、約５０ｐｐｍ以下、約２５ｐｐｍ以下、約１０ｐｐｍ以下、約５ｐｐｍ以下、約１ｐｐｍ以下、約０．１ｐｐｍ以下、約０．００２ｐｐｍ以下、約０．００１ｐｐｍ以下のトリメチルアミン又はそのプロトン化形態（具体的にはトリメチルアミン）を含む。いくつかの組成物は、少なくとも９９．９重量パーセント、９９．９５重量パーセント、９９．９９重量パーセント又は９９．９９５重量パーセントの２，３−ジヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリドと、１ｐｐｍ以下のトリメチルアミン又はそのプロトン化形態（具体的にはトリメチルアミン）とを含む。

トリアルキルアミン濃度の分析は下記のように行うことができる。３０ｍ×０．３２ｍｍ×５μｍのＣＰ Ｖｏｌａｍｉｎｅ（Ｖａｒｉａｎ）カラムを備えるＨｅｗｌｅｔｔ Ｐａｃｋａｒｄ Ａｇｉｌｅｎｔ ６８９０ガスクロマトグラフィーが、一定圧モード及び１．９ｍＬ／分の初期流量を使用して、１８分の総分析時間について、５０℃（５分の保持）、その後、２０℃／分での２６０℃への加熱（２．５分の保持）の加熱プロフィルを提供するように設定された。ヘリウムをキャリアガスとして使用して、見かけの初期圧力が１０ｐｓｉであり、線速度が３３ｃｍ／秒である。２１．３：１のスプリット比及び４０ｍＬ／分のスプリット流量を用いたスプリットインレットモードが２７０℃の注入口温度及び４４．３ｍＬ／分の総注入口流量で使用される。１５ｐｓｉのヘッドスペース圧力、７５℃のプラテン温度で操作されるＴｅｋｍａｒヘッドスペースオートサンプラーが、２３０μＬのサンプルを提供するために使用される。サンプル平衡時間が５分に設定される。移送配管温度、ニードル温度及び注入バルブ／ループ温度が２００℃で設定される。２５０℃で操作される水素炎イオン化検出器、４０ｍＬ／分の水素流量、４５０ｍＬ／分の空気流量、及び４５ｍＬ／分の流量での窒素のメークアップガスが検出のために使用される。

サンプルは、およそ１グラムのサンプルをヘッドスペースバイアルに入れて重量測定し、その重量を記録することによって調製される。それぞれのサンプルが二連で調製され、１つが直接分析のためであり、１つが校正標準混合物の標準物添加のためである。およそ０．５グラムのリン酸三ナトリウムが、アミン不純物の揮発化を容易にするためにそれぞれのサンプルに加えられる。５ｍＬの水がそれぞれのサンプルに加えられ、バイアルには、圧着上部キャップがかぶせられる。

第四級トリアルキルアンモニウム化合物の分析を下記の手順に従って高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）によって行うことができる。ＡｇｉｌｅｎｔモデルＧ１３１０Ａポンプ、ＡｇｉｌｅｎｔモデルＧ１３２２Ａ脱気装置及びＶＩＣＩ ＡＣＵ１０５０手動注入装置を含むＨＰＬＣ装置が使用される。カラムは、Ｗａｔｅｒｓ Ｎｏｖａ−ｐａｋ Ｃ−１８（８ｍｍ×１０ｃｍ）Ｒａｄｉａｌ−ＰＡＣカートリッジである。検出がＡｇｉｌｅｎｔモデルＧ１３６２Ａ ＲＩＤ（屈折率）によって達成される。ＨＰ Ｃｈｅｍｓｔａｔｉｏｎが積分のために使用される。典型的なサンプルサイズは７５μＬである。流量が０．８ｍＬ／分で設定される。移動相は、７１．５０ｇの過塩素酸ナトリウム（無水物）、３．９８ｇのオクタンスルホン酸（ナトリウム塩）、１８００ｇの蒸留水及び２００ｇのメタノールとして調製される１／２ ＰＩＣ（ペアードイオンクロマトグラフィー）を含む。サンプルは注入前に移動相で１重量パーセントに希釈された。濃度が検出のために好適であるならば、他の濃度を使用することができる。

他の実施形態において、本発明は、第四級トリアルキルアンモニウムハライド組成物を製造する方法を提供する。具体的な実施形態において、本方法は、第一級ハロ−ジヒドロキシアルカンと、第一級ハロ−ジヒドロキシアルカンに対して化学量論的過剰でのトリアルキルアミンとを、中間反応混合物を提供するための反応条件の下で提供すること；中間反応混合物のｐＨを低下させること；及び、第四級トリアルキルアンモニウムハライド組成物を極性有機溶媒による結晶化によって単離することを含む。

いくつかの実施形態において、第一級ハロ−ジヒドロキシアルカンは、下記の式に従う第一級ハロ−ジヒドロキシアルカン、
（式中、Ｒ²基、Ｒ³基及びＲ⁴基はそれぞれが個々に、水素、ヒドロキシド、１個〜１２個（具体的には１個〜約６個）の炭素原子を有するアルキル基、及び１個〜１２個（具体的には１個〜約６個）の炭素原子を有するヒドロキシアルキル基からなる群より選択される；ｙは０〜１２の範囲であり、好ましくは、０〜約６、もしくは、０〜３の範囲であり、又は、ｙは１である；Ｘは、フルオリド、クロリド、ブロミド及びヨージドからなる群より選択される）
からなる群より選択される。いくつかの実施形態において、第一級ハロ−ジヒドロキシアルカンは３−クロロ−１，２−ジヒドロキシプロパンである。

トリアルキルアミンは、１個〜１２個の炭素原子を有するアルキル基、具体的には１個〜約６個の炭素原子を有するアルキル基、具体的には１個〜３個の炭素原子を有するアルキル基、より具体的には１個の炭素原子を有するアルキル基から個々に選択されるアルキル基を有する任意の望ましいアミンから選択することができる。他の好適なアルキル基は、置換されたアルキル基又は分岐したアルキル基、あるいは、置換されたアリール基又は分岐したアリール基、具体的には、１個〜１２個の炭素原子を有する基、具体的には１個〜約６個の炭素原子を有する基、より具体的には１個〜４個の炭素原子を有する基であり得る。特に好適なトリアルキルアミンには、トリメチルアミン、トリエチルアミン及びトリ−ｎ−プロピルアミン、ジメチルドデシルアミン、トリ−ｎ−ブチルアミン、トリ−ｎ−ヘキシルアミン、ジメチルモノエチルアミン、ジメチルモノ−ｎーブチルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、ジメチル−モノイソプロピルアミン、メチルエチル−ｎ−プロピルアミン、メチルエチル−ｎ−ブチルアミン、メチルジアルキルアミン、ならびに、１個〜１２個の炭素原子をそれぞれが独立して含有する直鎖炭化水素基、分岐型炭化水素基又は環状炭化水素基を有する他の第三級アミンが含まれる。

具体的な実施形態において、第一級ハロ−ジヒドロキシアルカンは３−クロロ−１，２−ジヒドロキシプロパンであり、トリアルキルアミンはトリメチルアミンである。

どのようなトリアルキルアミンが選択されても、トリアルキルアミンは典型的には化学量論的過剰で提供される。具体的な実施形態において、用語「化学量論的過剰」は、少なくとも１モル〜約３モルのモル比のトリアルキルアミンが第一級ハロ−ジヒドロキシアルカンのそれぞれのモル数について提供されることを意味する。具体的な実施形態において、トリアルキルアミン対第一級ハロ−ジヒドロキシアルカンのモル比は約１．０〜約１．５の範囲であり、好ましくは、１．１モル〜１．３モルのトリアルキルアミンが第一級ハロ−ジヒドロキシアルカンの１モル毎に提供される。任意の過剰量のトリアルキルアミンを使用することができるが、大過剰のアミンは、除くことが困難である場合がある。しかしながら、少なすぎるトリアルキルアミンは不完全な反応をもたらす場合がある。

任意の好適な反応条件を使用することができる。典型的には、第一級ハロ−ジヒドロキシアルカンがトリアルキルアミンの水溶液と組み合わされる。しかしながら、反応物の任意の供給源を使用することができる。反応温度は約−２０℃〜約２５℃の範囲であり得る。過度な加熱は避けなければならない。典型的な反応時間は数分間から数日間又はそれ以上に及ぶ場合がある。得られた混合物は、そのｐＨを下げるために処理される。

反応混合物のｐＨは、任意の望ましい手段によって下げることができる。いくつかの実施形態において、ｐＨは、１又はそれ以上の酸を加えることによって下げることができる。酸は、所望の生成物を分解することなくｐＨを下げるために選択されなければならない。任意の鉱酸又は有機酸を使用することができる。他の実施形態において、ｐＨは、反応混合物の残存する過剰なトリアルキルアミン又は他の揮発性成分の少なくとも一部を物理的に除くことによって下げられる。具体的な実施形態において、アルキルアミンは、減圧を反応槽又は反応容器に加えることによって除かれる。他の実施形態において、反応混合物には、不活性ガスが、トリアルキルアミンを除くために吹き込まれる。所望の生成物に対して不活性である任意のガスを使用することができる。いくつかの実施形態において、不活性ガスは、空気、酸素、窒素、アルゴン、あるいは、ガス状のアルカン又はアルケンであり、また、それらの混合物を使用することができる。しかしながら、典型的には、窒素が、特にトリアルキルアミンがトリメチルアミンであるときには、不活性ガスとして使用される。どのような方法が使用されても、ｐＨは典型的には、約３〜約１０の範囲における値に下げられ、好ましくは、約４〜約９又は約５〜約８の範囲における値に下げられる。いくつかの実施形態において、ｐＨは約６〜約７の範囲における値に下げられる。

本明細書中に記載される方法の特定の実施形態において、本方法は、１又はそれ以上の揮発性成分を除くために中間反応混合物を加熱することを含まない。いくつかの実施形態において、本方法は、反応混合物が８以上のｐＨを有するとき、揮発性成分を除くために中間反応混合物を加熱することを含まない。他の実施形態において、ｐＨは、２５℃を越える温度が加えられる前に、７．５未満、７．０未満、６．５未満又は６．０未満である。より低いｐＨ値（例えば、５．５、５．０、４．５、４．０又は３．０など）もまた、２５℃を越える温度が混合物に加えられる前において達成することができる。

いくつかの実施形態において、本方法は、反応混合物がトリアルキルアミンの望ましくないレベルを有するとき、特にアミンがトリメチルアミンである場合、揮発性成分を除くために中間反応混合物を加熱することを含まない。従って、具体的な実施形態において、トリアルキルアミン濃度は、約５０００ｐｐｍ以下、約４０００ｐｐｍ以下、約２０００ｐｐｍ以下又は約１０００ｐｐｍ以下である。他の実施形態において、トリアルキルアミン濃度は、２５℃を越える温度が混合物に加えられる前において、約５００ｐｐｍ以下、約２５０ｐｐｍ以下、約１００ｐｐｍ以下、約５０ｐｐｍ以下、約２５ｐｐｍ以下又は約１０ｐｐｍ以下である。そのような実施形態では、トリアルキルアミンのより低い濃度が一般に有益である。

第四級トリアルキルアンモニウムハライド組成物を単離することを、任意の好適な溶媒を用いた処理によって行うことができる。具体的な実施形態において、溶媒は極性有機溶媒であり、例えば、ハロゲン化炭化水素溶媒（例えば、塩化メチレンなど）又はテトラヒドロフランなどである。他の実施形態において、溶媒は、３個〜２０個の炭素原子を有するアルコールからなる群より選択される。特に有用なアルコールには、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール及びヘキサノールが含まれる。イソプロパノールが特に有用である。溶媒が選択されると、中間反応混合物及び極性有機溶媒からの第四級トリアルキルアンモニウムハライドの沈殿化を任意の好適な手段によって誘導することができる。いくつかの実施形態において、沈殿化が、極性有機溶媒を加えたときに誘導される。他の実施形態において、混合物を、沈殿化が生じるまで冷却することができる。いくつかの実施形態において、極性有機溶媒は、本明細書中に記載されるような、組成物を製造するための方法のその後の単離工程において第四級トリアルキルアンモニウムハライド組成物のさらなる部分を回収するために回収及び再使用される。いくつかの実施形態において、以前に単離された第四級トリアルキルアンモニウムハライド組成物の種結晶が、結晶化を容易にするために加えられる。

いくつかの実施形態において、トリアルキルアミン（例えば、トリメチルアミンなど）の濃度が、許容し得る低いレベルで存在するとき、極性有機溶媒を用いた単離が行われる。従って、具体的な実施形態において、トリアルキルアミン濃度は、約５０００ｐｐｍ以下、約４０００ｐｐｍ以下、約２０００ｐｐｍ以下又は約１０００ｐｐｍ以下である。他の実施形態において、トリアルキルアミン濃度は、極性有機溶媒を用いた単離の前に、約５００ｐｐｍ以下、約２５０ｐｐｍ以下、約１００ｐｐｍ以下、約５０ｐｐｍ以下、約２５ｐｐｍ以下、約１０ｐｐｍ以下又は約１ｐｐｍ以下に下げられる。そのような実施形態では、トリアルキルアミンのより低い濃度が一般に有益である。

いくつかの実施形態において、第四級トリアルキルアンモニウムハライドを単離することはさらに、１）沈殿した第四級トリアルキルアンモニウムハライドを反応混合物及び極性有機溶媒の残留する成分から分離すること、及び２）第四級トリアルキルアンモニウムハライドを乾燥することを含む。分離するための任意の公知の方法を使用することができる。典型的には、混合物は、沈殿した第四級トリアルキルアンモニウムハライドを残留する成分から分離するためにろ過される。

具体的な実施形態において、本発明は、２，３−ジヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリド組成物を製造する方法を提供し、この場合、本方法は、３−クロロ−１，２−ジヒドロキシプロパンと、３−クロロ−１，２−ジヒドロキシプロパンに対して１モル〜約３モルのモル比でのトリメチルアミンとを、中間反応混合物を提供するための反応条件の下で提供すること；残留するトリメチルアミンの少なくとも一部分を中間反応混合物から除くこと；及び、２，３−ジヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリド組成物を、極性有機溶媒（具体的には、３個〜約２０個の炭素原子を有するアルコール、例えば、イソプロピルアルコールなど）を用いて単離することを含む。

下記の実施例は本発明の実施形態を例示する。下記の実施例は、別途記載され、また、本明細書中において主張されるような本発明を限定しない。実施例における数字は全てが概略値である。

２５１ｍＬの３−クロロ−１，２−ジヒドロキシプロパンを、撹拌子、温度計及び冷却器を備えた丸底フラスコに加えた。撹拌しながら、８３７ｍＬの２５％トリメチルアミン水溶液を反応器に加えた。溶液を１５℃で１６時間撹拌した。溶液に窒素を６日間吹き込んだ。この期間中に、ｐＨが約１１から約６に低下する。溶液を、６５℃で２４時間、約２５インチＨｇの減圧下に置いた。その後、溶液を、６５℃で８時間、３０インチＨｇの減圧下に置いた。溶液を周囲条件で４８時間放置した。その後、溶液を、６５℃で４時間、３０インチＨｇの減圧下に置いた。２００ｍＬのイソプロパノールを溶液に加えた。生成物が結晶化する。生成物をろ過し、窒素ドライボックスに２４時間入れ、その後、窒素を流しながら、３６時間、約６０℃及び２６インチＨｇの減圧での真空オーブンに入れた。生成物を窒素ドライボックスに２４時間入れた。生成物をＧＣヘッドスペース分析によりトリメチルアミンについて分析し、生成物は３．２ｐｐｍのトリメチルアミンを有した。ＨＰＬＣによる分析では、２，３−ジヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリドの純度が１００．０％であることが示された。

１１０．５２２０ｇの３−クロロ−１，２−ジヒドロキシプロパンを２Ｌのビーカーに加えた。撹拌しながら、５００ｍＬの２５％トリメチルアミン水溶液をビーカーに加えた。溶液を室温で１．５時間撹拌した。溶液を、濃塩酸を使用して６．５のｐＨにｐＨ調節した。溶液を、６５℃で３０分間、３０インチＨｇの減圧下に置いた。生成物をＧＣヘッドスペース分析によりトリメチルアミンについて分析し、生成物は１ｐｐｍ未満のトリメチルアミンを有した。

２５１ｍＬの３−クロロ−１，２−ジヒドロキシプロパンを、撹拌子、温度計及び冷却器を備えた丸底フラスコに加えた。撹拌しながら、８３７ｍＬの２５％トリメチルアミン水溶液を反応器に加えた。溶液を１５℃で４４時間撹拌させた。溶液に窒素を１３日間吹き込んだ。この期間中に、ｐＨが約１１から約６に低下した。２００ｍＬのメタノールを４００ｍＬの反応溶液に加え、６５℃で４時間、３０インチＨｇの減圧下に置いた。２００ｍＬのイソプロパノールを溶液に加え、その後、溶液を、６５℃で２時間、３０インチＨｇの減圧下に置いた。溶液を周囲条件で１６時間放置した。その後、溶液を、６５℃で５時間、３０インチＨｇの減圧下に置いた。溶液を周囲条件で１６時間放置した。その後、溶液を、６５℃で２時間、３０インチＨｇの減圧下に置いた。２００ｍＬのイソプロパノールを溶液に加え、生成物が結晶化した。生成物をろ過し、窒素ドライボックスに２４時間入れた。その後、サンプルを、窒素を流しながら、３６時間、約６０℃及び２６インチＨｇの減圧での真空オーブンに入れた。生成物を窒素ドライボックスに２４時間入れた。生成物をＧＣヘッドスペース分析によりトリエチルアミンについて分析し、生成物は４．０ｐｐｍのトリメチルアミンを有した。ＨＰＬＣによる分析では、２，３−ジヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリドの純度が１００．０％であることが示される。

比較例４
欧州特許第０２５７６１９号の実施例８を、それに開示される情報を使用して再現した。トリメチルアミンの３０ｗ／ｖパーセント水溶液の４０ｍＬを１０．４０ｇの３−クロロ−１，２−プロパンジオールに加える。室温で２時間反応した後、反応混合物を蒸発乾固して、生成物を得る。本明細書中に記載される方法を使用するヘッドスペース分析では、この組成物が４２４０ｐｐｍを越えるトリメチルアミンを有することが示される。

本発明が、限定された数の実施形態に関して記載されているが、１つの実施形態の具体的な特徴が本発明の他の実施形態に起因すると考えてはならない。どの１つの実施形態も、本発明の全ての態様を表していない。その上、本発明からの様々な変化及び改変が存在する。例えば、本明細書中に記載される組成物の実施形態は、それに含有されるとして明示的に列挙されていない何らかの成分を実質的又は本質的に有さない。列挙された特徴が満たされる限り、他の成分を存在させることができる。具体的には、組成物が、第四級トリアルキルアンモニウム化合物及び残存するトリアルキルアミン又はそのプロトン化形態の絶対的濃度をそれによって下げる配合物において使用され得ることが想定される。従って、組成物における第四級トリアルキルアンモニウム化合物及びトリアルキルアミン化合物又はそのプロトン化形態の量又は濃度をそのような配合物における第四級トリアルキルアンモニウム化合物及びトリアルキルアミン化合物（及び／又はそのプロトン化形態）の量のみに対して決定することができる。いくつかの実施形態において、本明細書中に記載される方法は、改善された色を有する組成物を提供する。加えて、本明細書中に記載される方法のいくつかの実施形態は、列挙された工程からなるか、又は、列挙された工程から本質的になる。他の実施形態において、これらの工程は様々な時間的順序で行われる。添付された特許請求の範囲は、本発明の範囲内に含まれるような全てのそのような変化及び改変を含むことを意図する。

Claims (28)

1. 下記の式に従った第四級トリアルキルアンモニウムハライド化合物、
   （式中、Ｒ¹基はそれぞれが個々に、１個〜１２個の炭素原子を有するアルキル基からなる群より選択される；
   Ｒ²基、Ｒ³基及びＲ⁴基はそれぞれが個々に、水素、ヒドロキシド、１個〜１２個の炭素原子を有するアルキル基、及び１個〜１２個の炭素原子を有するヒドロキシアルキル基からなる群より選択される；
   ｙは０〜１２の範囲である；
   Ｘ^-は、フルオリド、クロリド、ブロミド及びヨージドからなる群より選択される）
   を含む組成物であって、
   第四級トリアルキルアンモニウム化合物が少なくとも９０重量パーセントの量で存在し、及び、
   ４０００ｐｐｍ以下のトリアルキルアミン又はそのプロトン化形態を含む、組成物。
2. 前記第四級トリアルキルアンモニウム化合物が２，３−ジヒドロキシプロピルトリアルキルアンモニウムクロリド又は３，４−ジヒドロキシブチルトリアルキルアンモニウムクロリドである、請求項１に記載の組成物。
3. 前記第四級トリアルキルアンモニウム化合物が２，３−ジヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリドである、請求項１に記載の組成物。
4. 前記第四級トリアルキルアンモニウム化合物が２，３−ジヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリドであり、前記トリアルキルアミンがトリメチルアミンであり、
   ２，３−ジヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリドが少なくとも９５重量パーセントの量で存在し、及び、
   １０００ｐｐｍ以下のトリメチルアミン又はそのプロトン化形態を含む、請求項１に記載の組成物。
5. ２，３−ジヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリドが少なくとも９９．５重量パーセントの量で存在し、かつ、５００ｐｐｍ以下のトリメチルアミン又はそのプロトン化形態を含む、請求項４に記載の組成物。
6. ２，３−ジヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリドが少なくとも９９．５重量パーセントの量で存在し、かつ、２５ｐｐｍ以下のトリメチルアミン又はそのプロトン化形態を含む、請求項５に記載の組成物。
7. ２，３−ジヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリドが少なくとも９９．５重量パーセントの量で存在し、かつ、１０ｐｐｍ以下のトリメチルアミン又はそのプロトン化形態を含む、請求項６に記載の組成物。
8. ２，３−ジヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリドが少なくとも９９．９重量パーセントの量で存在し、かつ、１ｐｐｍ以下のトリメチルアミン又はそのプロトン化形態を含む、請求項７に記載の組成物。
9. 前記濃度が組成物における第四級トリアルキルアンモニウムハライド及びトリアルキルアミン又はそのプロトン化形態の量に基づいて決定される、請求項１に記載の組成物。
10. 少なくとも９９．５重量パーセントの２，３−ジヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリドと、２５ｐｐｍ以下のトリメチルアミン又はそのプロトン化形態とを含む組成物であって、それらの濃度が組成物における２，３−ジヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリド及びトリメチルアミンの量に基づいて決定される、組成物。
11. 第四級トリアルキルアンモニウムハライド組成物を製造する方法であって、
    ａ）第一級ハロ−ジヒドロキシアルカンと、第一級ハロ−ジヒドロキシアルカンに対して化学量論的過剰でのトリアルキルアミンとを、中間反応混合物を提供するための反応条件の下で提供すること；
    ｂ）中間反応混合物のｐＨを低下させること；及び
    ｃ）第四級トリアルキルアンモニウムハライド組成物を、極性有機溶媒を用いて単離すること
    を含む、方法。
12. 前記第一級ハロ−ジヒドロキシアルカンが、下記の式に従う第一級ハロ−ジヒドロキシアルカン、
    （式中、Ｒ²基、Ｒ³基及びＲ⁴基はそれぞれが個々に、水素、ヒドロキシド、１個〜１２個の炭素原子を有するアルキル基、及び１個〜１２個の炭素原子を有するヒドロキシアルキル基からなる群より選択される；
    ｙは０〜１２の範囲である；
    Ｘは、フルオリド、クロリド、ブロミド及びヨージドからなる群より選択される）
    からなる群より選択される、請求項１１に記載の方法。
13. 前記第一級ハロ−ジヒドロキシアルカンが３−クロロ−１，２−ジヒドロキシプロパンであり、かつ、前記トリアルキルアミンがトリメチルアミンである、請求項１１に記載の方法。
14. 前記化学量論的過剰が前記第一級ハロ−ジヒドロキシアルカンに対して前記トリアルキルアミンの少なくとも１モル〜約３モルのモル比である、請求項１１に記載の方法。
15. 前記トリアルキルアミン対前記第一級ハロ−ジヒドロキシアルカンのモル比が約１．０〜約１．５の範囲である、請求項１３に記載の方法。
16. 前記極性有機溶媒が、３個〜２０個の炭素原子を有するアルコールからなる群より選択される、請求項１１に記載の方法。
17. 前記極性有機溶媒がイソプロピルアルコールである、請求項１１に記載の方法。
18. ｐＨを低下させることが、ｐＨを約３〜約１０の範囲における値に低下させることを含む、請求項１１に記載の方法。
19. ｐＨを低下させることが、ｐＨを約６〜約７の範囲における値に低下させることを含む、請求項１１に記載の方法。
20. ｐＨを低下させることが、揮発性不純物を除くことを含む、請求項１１に記載の方法。
21. ｐＨを低下させることが、トリメチルアミンを除くことを含む、請求項１１に記載の方法。
22. 酸処理をさらに含む、請求項２１に記載の方法。
23. ｐＨを低下させることが、中間反応混合物に不活性ガスを吹き込むことを含む、請求項２０に記載の方法。
24. 第四級トリアルキルアンモニウムハライドを単離することが、中間反応混合物を極性有機溶媒と混合し、中間反応混合物及び極性有機溶媒からの第四級トリアルキルアンモニウムハライドの結晶化を誘導することを含む、請求項１１に記載の方法。
25. 第四級トリアルキルアンモニウムハライドを単離することがさらに、第四級トリアルキルアンモニウムハライドを反応混合物及び極性有機溶媒の残留する成分から分離し、第四級トリアルキルアンモニウムハライドを乾燥することを含む、請求項２４に記載の方法。
26. ２，３−ジヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリド組成物を製造する方法であって、
    ａ）３−クロロ−１，２−ジヒドロキシプロパンと、３−クロロ−１，２−ジヒドロキシプロパンに対して１モル〜約３モルのモル比でのトリメチルアミンとを、中間反応混合物を提供するための反応条件の下で提供すること；
    ｂ）残留するトリメチルアミンの少なくとも一部分を中間反応混合物から除くこと；及び
    ｃ）２，３−ジヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリド組成物を極性有機溶媒による沈殿化によって単離すること
    を含む、方法。
27. １又はそれ以上の揮発性成分を除くために前記中間反応混合物を加熱することを含まない、請求項１１から２６のいずれか一項に記載の方法。
28. 前記溶媒を再利用(recycling)又は再生(reclaiming)し、前記溶媒を第四級トリアルキルアンモニウムハライド組成物のその後の単離において使用すること含む、請求項１１から２７のいずれか一項に記載の方法。