JP2022129896A - ホスホン酸又はホスフィン酸アニオンを有する有機アンモニウム塩並びに当該塩を形成し得る配合物 - Google Patents
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Abstract
【課題】優れた凝固点降下作用を有する、新規な有機アンモニウム塩及び当該塩を形成し得る配合物を提供する。を提供する。【解決手段】本発明の有機アンモニウム塩は、カチオン及びアニオンを含む有機アンモニウム塩であって、該カチオンが次式(I):【化1】TIFF2022129896000049.tif12132(式中、R1はそれぞれ独立に、炭素数1~22の有機基を示し、R2はそれぞれ独立に、水酸基を1個以上有し、炭化水素部位が炭素数1~22で該炭化水素部位が酸素原子を含んでいてもよいヒドロキシ炭化水素基等を示し、l、m、nはそれぞれ0~4の整数を示し、l、m、nの合計は4である。)で表されるアンモニウムカチオンであり、該アニオンがホスホン酸イオン又はホスフィン酸イオンである。【選択図】なし
Description
本発明は、ホスホン酸又はホスフィン酸アニオンを有する有機アンモニウム塩並びに当該塩を形成し得る配合物に関する。
本発明者らは、室温で液状を示すイオン液体として各種の有機アンモニウム塩を提案した(特許文献1~5)。
従来、凝固点降下作用は、低温での動物、植物保存用途、低温での酵素、タンパク質等の生体材料保存用途、低温での臓器等生体組織保存、食品保存用、冷媒用溶媒、低温用温度計、植物の低温耐性、降雪量調節剤、材料表面の塗装による凍結防止(冷凍庫着霜防止剤、車ガラス曇り、着霜防止剤、トンネル結露防止剤)等の様々な分野での応用に資する特性であることから各種の物質において検討が行われてきたが、従来よりも顕著な凝固点降下作用を持つ新規な物質の開発が産業上望まれている。特許文献5では、耐腐食性有機アンモニウム塩を用いた熱媒体を提案し、有機アンモニウム塩の凝固点降下作用を記載しているが、アンモニウムカチオンの対アニオンとしてホスホン酸イオン又はホスフィン酸イオンを用いた具体的な実施例の記載はなく、これらのアニオンとアンモニウムカチオンの組み合わせで凝固点降下作用に優れる低粘度の有機アンモニウム塩が得られるという開示もない。特許文献1~4も同様である。
特許文献6は、リン酸エステルアニオンをもつ有機アンモニウム塩の製造方法が記載されているが、ホスホン酸イオン又はホスフィン酸イオンをもつ有機アンモニウム塩の記載はない。ホスホン酸アニオンホスフィン酸アニオンとの組み合わせで、低粘度の有機アンモニウム塩となることや、凝固点降下作用に優れるという記載や示唆はされていない。
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、優れた凝固点降下作用を有する、新規な有機アンモニウム塩及び当該塩を形成し得る配合物を提供することを課題としている。
上記の課題を解決するために、本発明の有機アンモニウム塩は、カチオン及びアニオンを含む有機アンモニウム塩であって、該カチオンが次式(I):
(式中、R1はそれぞれ独立に、炭素数1~22の有機基を示し、R2はそれぞれ独立に、水酸基を1個以上有し、炭化水素部位が炭素数1~22で該炭化水素部位が酸素原子を含んでいてもよいヒドロキシ炭化水素基、カルボキシ基を1個以上有し、炭化水素部位が炭素数1~22で該炭化水素部位が酸素原子を含んでいてもよいカルボキシ炭化水素基、又は水酸基及びカルボキシ基を各々1個以上有し、炭化水素部位が炭素数1~22で該炭化水素部位が酸素原子を含んでいてもよいヒドロキシカルボキシ炭化水素基を示し、l、m、nはそれぞれ0~4の整数を示し、l、m、nの合計は4である。)で表されるアンモニウムカチオンであり、該アニオンがホスホン酸イオン又はホスフィン酸イオンであるであることを特徴としている。
本発明の配合物は、次の成分(A)及び(B):
(A)アミンもしくはアンモニウム化合物
(B)ホスホン酸もしくはホスフィン酸又はその塩
の配合物であって、
前記成分(A)と成分(B)が、カチオン及びアニオンを含む有機アンモニウム塩であって、該カチオンが、成分(A)のアミンと成分(B)由来のプロトンとのアンモニウムカチオン、又は成分(A)のアンモニウム化合物由来のアンモニウムカチオンで、次式(I):
(A)アミンもしくはアンモニウム化合物
(B)ホスホン酸もしくはホスフィン酸又はその塩
の配合物であって、
前記成分(A)と成分(B)が、カチオン及びアニオンを含む有機アンモニウム塩であって、該カチオンが、成分(A)のアミンと成分(B)由来のプロトンとのアンモニウムカチオン、又は成分(A)のアンモニウム化合物由来のアンモニウムカチオンで、次式(I):
(式中、R1はそれぞれ独立に、炭素数1~22の有機基を示し、R2はそれぞれ独立に、水酸基を1個以上有し、炭化水素部位が炭素数1~22で該炭化水素部位が酸素原子を含んでいてもよいヒドロキシ炭化水素基、カルボキシ基を1個以上有し、炭化水素部位が炭素数1~22で該炭化水素部位が酸素原子を含んでいてもよいカルボキシ炭化水素基、又は水酸基及びカルボキシ基を各々1個以上有し、炭化水素部位が炭素数1~22で該炭化水素部位が酸素原子を含んでいてもよいヒドロキシカルボキシ炭化水素基を示し、l、m、nはそれぞれ0~4の整数を示し、l、m、nの合計は4である。)で表されるアンモニウムカチオンであり、該アニオンが成分(B)由来のホスホン酸イオン又はホスフィン酸イオンである有機アンモニウム塩を形成し得ることを特徴としている。
本発明の新規な有機アンモニウム塩及び当該塩を形成し得る配合物によれば、凝固点降下作用に優れる。また、無水物及び水和物を25℃で低粘度の液体とすることもでき、有用性が高い。
以下に、本発明を詳細に説明する。
(有機アンモニウム塩)
(有機アンモニウム塩)
本発明の有機アンモニウム塩は、カチオン及びアニオンを含む有機アンモニウム塩であって、該カチオンが上記式(I)で表されるアンモニウムカチオンであり、該アニオンがホスホン酸イオン又はホスフィン酸イオンである。本発明の有機アンモニウム塩は、無水物でも水和物でもよい。
上記式(I)で表されるアンモニウムカチオンにおいて、R1はそれぞれ独立に、炭素数1~22の有機基を示す。有機基は炭化水素基が好ましい。
[有機基]
本明細書において有機基は、炭素原子を必須とし、その他に水素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、リン原子、及びハロゲン原子から選ばれる少なくとも1種を含んでもよい。有機基に含まれる原子団は、特に限定されないが、例えば、炭化水素基、複素環基、及び後記[置換基]の欄に記載の置換基等が挙げられる。例えば、後記[置換基]の欄に記載の置換基等が、炭化水素基の水素原子と置換し、炭化水素基を中断し、及び/又は炭化水素基の基端に含み、あるいは芳香族炭化水基と縮合環を形成した基も含まれる。
本明細書において有機基は、炭素原子を必須とし、その他に水素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、リン原子、及びハロゲン原子から選ばれる少なくとも1種を含んでもよい。有機基に含まれる原子団は、特に限定されないが、例えば、炭化水素基、複素環基、及び後記[置換基]の欄に記載の置換基等が挙げられる。例えば、後記[置換基]の欄に記載の置換基等が、炭化水素基の水素原子と置換し、炭化水素基を中断し、及び/又は炭化水素基の基端に含み、あるいは芳香族炭化水基と縮合環を形成した基も含まれる。
有機基における炭素数は、1~22であり、凝固点降下、低粘度の点では、1~18が好ましく、1~12がより好ましく、1~8が更に好ましく、1~6が特に好ましい。
[炭化水素基]
本明細書において炭化水素基としては、特に限定されないが、例えば、飽和又は不飽和脂肪族炭化水素基、飽和又は不飽和脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、また、それらを組み合わせた炭化水素基等が挙げられる。文脈に応じて1価でも多価でもよく、1価の飽和又は不飽和脂肪族炭化水素基としては、特に限定されないが、例えば、直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基等が挙げられる。アルキル基は、直鎖状もしくは分岐鎖状を含み、特に限定されないが、例えばメチル基、エタン-1-イル基、プロパン-1-イル基、1-メチルエタン-1-イル基、ブタン-1-イル基、ブタン-2-イル基、2-メチルプロパン-1-イル基、2-メチルプロパン-2-イル基、ペンタン-1-イル基、ペンタン-2-イル基、ヘキサン-1-イル基、ヘプタン-1-イル基、オクタン-1-イル基、2-エチルヘキサン-1-イル基、1,1,3,3-テトラメチルブタン-1-イル基、ノナン-1-イル基、デカン-1-イル基、ウンデカン-1-イル基、ドデカン-1-イル基、トリデカン-1-イル基、テトラデカン-1-イル基、ペンタデカン-1-イル基、ヘキサデカン-1-イル基、2-ヘキシルデカン-1-イル基、ヘプタデカン-1-イル基、オクタデカン-1-イル基、ノナデカン-1-イル基、イコサン-1-イル基、ヘンイコサン-1-イル基、ドコサン-1-イル基、4,8,12-トリメチルトリデカン-1-イル基、ベンジル基、α,α-ジメチルベンジル基等が挙げられる。アルケニル基は直鎖状もしくは分岐鎖状を含み、特に限定されないが、例えば、ビニル基、プロパ-1-エン-1-イル基、アリル基、イソプロペニル基、ブタ-1-エン-1-イル基、ブタ-2-エン-1-イル基、ブタ-3-エン-1-イル基、2-メチルプロパ-2-エン-1-イル基、1-メチルプロパ-2-エン-1-イル基、ペンタ-1-エン-1-イル基、ペンタ-2-エン-1-イル基、ペンタ-3-エン-1-イル基、ペンタ-4-エン-1-イル基、3-メチルブタ-2-エン-1-イル基、3-メチルブタ-3-エン-1-イル基、ヘキサ-1-エン-1-イル基、ヘキサ-2-エン-1-イル基、ヘキサ-3-エン-1-イル基、ヘキサ-4-エン-1-イル基、ヘキサ-5-エン-1-イル基、4-メチルペンタ-3-エン-1-イル基、4-メチルペンタ-3-エン-1-イル基、ヘプタ-1-エン-1-イル基、ヘプタ-6-エン-1-イル基、オクタ-1-エン-1-イル基、オクタ-7-エン-1-イル基、ノナ-1-エン-1-イル基、ノナ-8-エン-1-イル基、デカ-1-エン-1-イル基、デカ-9-エン-1-イル基、ウンデカ-1-エン-1-イル基、ウンデカ-10-エン-1-イル基、ドデカ-1-エン-1-イル基、ドデカ-11-エン-1-イル基、トリデカ-1-エン-1-イル基、トリデカ-12-エン-1-イル基、テトラデカ-1-エン-1-イル基、テトラデカ-13-エン-1-イル基、ペンタデカ-1-エン-1-イル基、ペンタデカ-14-エン-1-イル基、ヘキサデカ-1-エン-1-イル基、ヘキサデカ-15-エン-1-イル基、ヘプタデカ-1-エン-1-イル基、ヘプタデカ-16-エン-1-イル基、オクタデカ-1-エン-1-イル基、オクタデカ-9-エン-1-イル基、オクタデカ-17-エン-1-イル基、ノナデカ-1-エン-1-イル基、イコサ-1-エン-1-イル基、ヘンイコサ-1-エン-1-イル基、ドコサ-1-エン-1-イル基等が挙げられる。アルキニル基は直鎖状もしくは分岐鎖状を含み、特に限定されないが、例えば、エチニル、プロパ-1-イン-1-イル基、プロパ-2-イン-1-イル基、ブタ-1-イン-1-イル基、ブタ-3-イン-1-イル基、1-メチルプロパ-2-イン-1-イル基、ペンタ-1-イン-1-イル基、ペンタ-4-イン-1-イル基、ヘキサ-1-イン-1-イル基、ヘキサ-5-イン-1-イル基、ヘプタ-1-イン-1-イル基、ヘプタ-6-イン-1-イル基、オクタ-1-イン-1-イル基、オクタ-7-イン-1-イル基、ノナ-1-イン-1-イル基、ノナ-8-イン-1-イル基、デカ-1-イン-1-イル基、デカ-9-イン-1-イル基、ウンデカ-1-イン-1-イル基、ウンデカ-10-イン-1-イル基、ドデカ-1-イン-1-イル基、ドデカ-11-イン-1-イル基、トリデカ-1-イン-1-イル基、トリデカ-12-イン-1-イル基、テトラデカ-1-イン-1-イル基、テトラデカ-13-イン-1-イル基、ペンタデカ-1-イン-1-イル基、ペンタデカ-14-イン-1-イル基、ヘキサデカ-1-イン-1-イル基、ヘキサデカ-15-イン-1-イル基、ヘプタデカ-1-イン-1-イル基、ヘプタデカ-16-イン-1-イル基、オクタデカ-1-イン-1-イル基、オクタデカ-17-イン-1-イル基、ノナデカ-1-イン-1-イル基、イコサ-1-イン-1-イル基、ヘンイコサ-1-イン-1-イル基、ドコサ-1-イン-1-イル基等が挙げられる。
本明細書において炭化水素基としては、特に限定されないが、例えば、飽和又は不飽和脂肪族炭化水素基、飽和又は不飽和脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、また、それらを組み合わせた炭化水素基等が挙げられる。文脈に応じて1価でも多価でもよく、1価の飽和又は不飽和脂肪族炭化水素基としては、特に限定されないが、例えば、直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基等が挙げられる。アルキル基は、直鎖状もしくは分岐鎖状を含み、特に限定されないが、例えばメチル基、エタン-1-イル基、プロパン-1-イル基、1-メチルエタン-1-イル基、ブタン-1-イル基、ブタン-2-イル基、2-メチルプロパン-1-イル基、2-メチルプロパン-2-イル基、ペンタン-1-イル基、ペンタン-2-イル基、ヘキサン-1-イル基、ヘプタン-1-イル基、オクタン-1-イル基、2-エチルヘキサン-1-イル基、1,1,3,3-テトラメチルブタン-1-イル基、ノナン-1-イル基、デカン-1-イル基、ウンデカン-1-イル基、ドデカン-1-イル基、トリデカン-1-イル基、テトラデカン-1-イル基、ペンタデカン-1-イル基、ヘキサデカン-1-イル基、2-ヘキシルデカン-1-イル基、ヘプタデカン-1-イル基、オクタデカン-1-イル基、ノナデカン-1-イル基、イコサン-1-イル基、ヘンイコサン-1-イル基、ドコサン-1-イル基、4,8,12-トリメチルトリデカン-1-イル基、ベンジル基、α,α-ジメチルベンジル基等が挙げられる。アルケニル基は直鎖状もしくは分岐鎖状を含み、特に限定されないが、例えば、ビニル基、プロパ-1-エン-1-イル基、アリル基、イソプロペニル基、ブタ-1-エン-1-イル基、ブタ-2-エン-1-イル基、ブタ-3-エン-1-イル基、2-メチルプロパ-2-エン-1-イル基、1-メチルプロパ-2-エン-1-イル基、ペンタ-1-エン-1-イル基、ペンタ-2-エン-1-イル基、ペンタ-3-エン-1-イル基、ペンタ-4-エン-1-イル基、3-メチルブタ-2-エン-1-イル基、3-メチルブタ-3-エン-1-イル基、ヘキサ-1-エン-1-イル基、ヘキサ-2-エン-1-イル基、ヘキサ-3-エン-1-イル基、ヘキサ-4-エン-1-イル基、ヘキサ-5-エン-1-イル基、4-メチルペンタ-3-エン-1-イル基、4-メチルペンタ-3-エン-1-イル基、ヘプタ-1-エン-1-イル基、ヘプタ-6-エン-1-イル基、オクタ-1-エン-1-イル基、オクタ-7-エン-1-イル基、ノナ-1-エン-1-イル基、ノナ-8-エン-1-イル基、デカ-1-エン-1-イル基、デカ-9-エン-1-イル基、ウンデカ-1-エン-1-イル基、ウンデカ-10-エン-1-イル基、ドデカ-1-エン-1-イル基、ドデカ-11-エン-1-イル基、トリデカ-1-エン-1-イル基、トリデカ-12-エン-1-イル基、テトラデカ-1-エン-1-イル基、テトラデカ-13-エン-1-イル基、ペンタデカ-1-エン-1-イル基、ペンタデカ-14-エン-1-イル基、ヘキサデカ-1-エン-1-イル基、ヘキサデカ-15-エン-1-イル基、ヘプタデカ-1-エン-1-イル基、ヘプタデカ-16-エン-1-イル基、オクタデカ-1-エン-1-イル基、オクタデカ-9-エン-1-イル基、オクタデカ-17-エン-1-イル基、ノナデカ-1-エン-1-イル基、イコサ-1-エン-1-イル基、ヘンイコサ-1-エン-1-イル基、ドコサ-1-エン-1-イル基等が挙げられる。アルキニル基は直鎖状もしくは分岐鎖状を含み、特に限定されないが、例えば、エチニル、プロパ-1-イン-1-イル基、プロパ-2-イン-1-イル基、ブタ-1-イン-1-イル基、ブタ-3-イン-1-イル基、1-メチルプロパ-2-イン-1-イル基、ペンタ-1-イン-1-イル基、ペンタ-4-イン-1-イル基、ヘキサ-1-イン-1-イル基、ヘキサ-5-イン-1-イル基、ヘプタ-1-イン-1-イル基、ヘプタ-6-イン-1-イル基、オクタ-1-イン-1-イル基、オクタ-7-イン-1-イル基、ノナ-1-イン-1-イル基、ノナ-8-イン-1-イル基、デカ-1-イン-1-イル基、デカ-9-イン-1-イル基、ウンデカ-1-イン-1-イル基、ウンデカ-10-イン-1-イル基、ドデカ-1-イン-1-イル基、ドデカ-11-イン-1-イル基、トリデカ-1-イン-1-イル基、トリデカ-12-イン-1-イル基、テトラデカ-1-イン-1-イル基、テトラデカ-13-イン-1-イル基、ペンタデカ-1-イン-1-イル基、ペンタデカ-14-イン-1-イル基、ヘキサデカ-1-イン-1-イル基、ヘキサデカ-15-イン-1-イル基、ヘプタデカ-1-イン-1-イル基、ヘプタデカ-16-イン-1-イル基、オクタデカ-1-イン-1-イル基、オクタデカ-17-イン-1-イル基、ノナデカ-1-イン-1-イル基、イコサ-1-イン-1-イル基、ヘンイコサ-1-イン-1-イル基、ドコサ-1-イン-1-イル基等が挙げられる。
飽和又は不飽和脂環式炭化水素基としては、飽和脂環式炭化水素基が好ましく、特に限定されないが、例えば、1価の基としてはシクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、また、それらの残基等の脂環残基を含む基が挙げられる。
芳香族炭化水素基としては、特に限定されないが、例えば、フェニル基、ナフタレン基、アントラセン基、また、それらの残基等の芳香環残基を含む基が挙げられる。後記[置換基]に記載された置換基等と一緒になって縮合環を形成してもよい。1価の芳香族炭化水素基としては、特に限定されないが、例えば、フェニル基、2-メチルフェニル基、3-メチルフェニル基、4-メチルフェニル基、2,4-ジメチルフェニル基、2,5-ジメチルフェニル基、3,4-ジメチルフェニル基、3,5-ジメチルフェニル基、2,4,5-トリメチルフェニル基、2,4,6-トリメチルフェニル基、4-エチルフェニル基、4-プロピルフェニル基、4-イソプロピルフェニル基、4-ブチルフェニル基、4-tert-ブチルフェニル基、4-ペンチルフェニル基、4-tert-ペンチルフェニル基、2,4-ビス(4-tert-ペンチル)フェニル基、1,1,3,3-テトラメチルブチルフェニル基、2-メチル-5-tert-ブチルフェニル基、4-ペンチルフェニル基、4-ヘキシルフェニル基、4-ヘプチルフェニル基、4-オクチルフェニル基、4-ノニルフェニル基、4-デカニルフェニル基、4-ウンデシルフェニル基、4-ドデシルフェニル基、4-トリデシルフェニル基、4-テトラデシルフェニル基、4-ペンタデシルフェニル基、4-ヘキサデシルフェニル基、4-ヘプタデシルフェニル基、4-オクタデシルフェニル基、4-ビフェニル基、2-メトキシフェニル基、3-メトキシフェニル基、4-メトキシフェニル基、2-エトキシフェニル基、3-エトキシフェニル基、4-エトキシフェニル基、2-クロロフェニル基、2-フルオロフェニル基、4-フルオロフェニル基、2-トリフルオロメチルフェニル基、4-トリフルオロメチルフェニル基、4-ヒドロキシフェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、1-アントラセニル基、2-アントラセニル基、9-アントラセニル基等が挙げられる。
2価の炭化水素基としては、上記の基から水素原子を1個除いた基が挙げられる。
[置換基]
上記置換基としては、特に限定されないが、例えば、炭化水素基、酸素含有基、窒素含有基、硫黄含有基、リン含有基、ハロゲン等が挙げられる。置換基には、これらの置換基が結合した基も含まれる。
上記置換基としては、特に限定されないが、例えば、炭化水素基、酸素含有基、窒素含有基、硫黄含有基、リン含有基、ハロゲン等が挙げられる。置換基には、これらの置換基が結合した基も含まれる。
炭化水素基としては、上記[炭化水素基]に挙げたものが挙げられる。
酸素含有基としては、特に限定されないが、例えば、水酸基、アルコキシ基、アセトキシ基、アセチル基、アルデヒド基、カルボキシ基、カルボシキレート基、尿素基、ウレタン基、アミド基、イミド基、エーテル基、カルボニル基、エステル基、オキサゾール基、モルホリン基、カルバメート基、カルバモイル基、ポリオキシエチレン基、トコフェリル基、クロマン基、ジヒドロピラン基、グリセリル基、グリセリルエーテル基等が挙げられる。
窒素含有基としては、特に限定されないが、例えば、シアノ基、シアナト基、イソシアネート基、ニトロ基、ニトロアルキル基、アミド基、尿素基、ウレタン基、イミド基、カルボジイミド基、アゾ基、ピリジン基、イミダゾール基、1級アミノ基、2級アミノ基、3級アミノ基、4級アンモニウム基、アミノアルキル基等が挙げられる。
硫黄含有基としては、特に限定されないが、例えば、硫酸基、スルホニル基、スルホン酸基、メルカプト基、チオエーテル基、チオカルボニル基、チオ尿素基、チオカルボキシ基、チオカルボキシレート基、ジチオカルボキシ基、ジチオカルボキシレート基、硫酸エステル、チオフェン基、チアゾール基、チオール基、スルホ基、スルフィド基、ジスルフィド基、チオエステル基、チオアミド基、チオカルバメート基、ジチオカルバメート基やそれらのエステル等が挙げられる。
リン含有基としては、特に限定されないが、例えば、リン酸基、亜リン酸基、ホスホン酸基、ホスフィン酸基、亜ホスホン酸基、亜ホスフィン酸基、ピロホスフェート基、リン酸エステル基、亜リン酸エステル基、ホスホン酸エステル基、ピロホスファート基やそれらのエステル基が挙げられる。
ハロゲンとしては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられる。
前記有機基は、置換基を有していてもよく炭化水素部位が酸素原子を含んでいてもよい炭化水素基等が挙げられる。炭化水素基としては、上記[炭化水素基]の欄に記載した内容が参照される。炭化水素基は脂肪族炭化水素基が好ましく、飽和脂肪族炭化水素基(アルキル基)がより好ましい。アルキル基は、例えば凝固点降下、低粘度の点では、炭素数1~18の直鎖状もしくは分岐状が好ましく、炭素数1~6の直鎖状もしくは分岐状がより好ましく、炭素数1~4の直鎖状もしくは分岐状が更に好ましい。特に直鎖状が好ましい。
上記炭化水素基は置換基を有していてもよく、ここで置換基としては、特に限定されないが、例えば、上記[置換基]の欄に記載したものが挙げられる。
上記炭化水素部位は酸素原子を含んでいてもよく、この場合、炭化水素部位に上記の酸素含有基を含み、例えば、エーテル結合、カルボニル基、水酸基、カルボキシレート基、エステル結合、アミド結合、尿素結合又はウレタン結合を形成もしくは含有する。従って本発明において「炭化水素部位が酸素原子を含む」とは、酸素原子を含む原子団として窒素原子等のヘテロ原子をも含んでよい基によってアルキル部位が中断されるか、当該基を基端に含むか、あるいは当該基で水素原子が置換される場合を包含する。
上記式(I)で表されるアンモニウムカチオンにおいて、R2はそれぞれ独立に、水酸基を1個以上有し、炭化水素部位が炭素数1~22の直鎖状もしくは分岐鎖状で、該炭化水素部位が酸素原子を含んでいてもよいヒドロキシ炭化水素基、カルボキシ基を1個以上有し、炭化水素部位が炭素数1~22の直鎖状もしくは分岐鎖状で、該炭化水素部位が酸素原子を含んでいてもよいカルボキシ炭化水素基、又は水酸基及びカルボキシ基を各々1個以上有し、炭化水素部位が炭素数1~22の直鎖状もしくは分岐鎖状で、該炭化水素部位が酸素原子を含んでいてもよいヒドロキシカルボキシ炭化水素基を示す。
上記ヒドロキシ炭化水素基としては、ヒドロキシ基を1個以上有する飽和又は不飽和脂肪族炭化水素基、飽和又は不飽和脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、また、それらを組み合わせた炭化水素基が挙げられる。
上記ヒドロキシ炭化水素基は、水酸基を1個以上有し、炭化水素部位が好ましくは炭素数1~18、より好ましくは炭素数1~12、更に好ましくは炭素数1~8、特に好ましくは炭素数1~6の直鎖状もしくは分岐鎖状である。
上記カルボキシ炭化水素基は、カルボキシ基を1個以上有し、炭化水素部位が好ましくは炭素数1~18、より好ましくは炭素数1~12、更に好ましくは炭素数1~8、特に好ましくは炭素数1~6の直鎖状もしくは分岐鎖状である。
上記ヒドロキシカルボキシ炭化水素基は、水酸基及びカルボキシ基を各々1個以上有し、炭化水素部位が好ましくは炭素数1~18、より好ましくは炭素数1~12、更に好ましくは炭素数1~8、特に好ましくは炭素数1~6の直鎖状もしくは分岐鎖状である。
また、炭化水素基は脂肪族炭化水素基が好ましく、飽和脂肪族炭化水素基(アルキル基)がより好ましく、これらの中でも、ヒドロキシ基を1個有する飽和脂肪族炭化水素基(モノヒドロキシアルキル基)、ヒドロキシ基を2個以上有する飽和脂肪族炭化水素基(ポリヒドロキシアルキル基)が好ましく、直鎖状が好ましい。
ヒドロキシ基を1個有する飽和脂肪族炭化水素基(モノヒドロキシアルキル基)としては、特に限定されないが、例えば、ヒドロキシメチル基、1-ヒドロキシエチル基、2-ヒドロキシエチル基、1-ヒドロキシプロパン-1-イル基、2-ヒドロキシプロパン-1-イル基、3-ヒドロキシプロパン-1-イル基、1-ヒドロキシプロパン-2-イル基、2-ヒドロキシプロパン-2-イル基、2-ヒドロキシメチルプロパン-2-イル基、2-ヒドロキシエチルプロパン-2-イル基、1-ヒドロキシブタン-1-イル基、2-ヒドロキシブタン-1-イル基、3-ヒドロキシブタン-1-イル基、4-ヒドロキシブタン-1-イル基、1-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-イル基、2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-イル基、3-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-イル基、1-ヒドロキシブタン-2-イル基、2-ヒドロキシブタン-2-イル基、3-ヒドロキシブタン-2-イル基、4-ヒドロキシブタン-2-イル基、1-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-2-イル基、5-ヒドロキシペンタン-1-イル基、2-ヒドロキシメチルペンタン-2-イル基、2-ヒドロキシエチルペンタン-2-イル基、6-ヒドロキシヘキサン-1-イル基、7-ヒドロキシヘプタン-1-イル基、8-ヒドロキシオクタン-1-イル基、9-ヒドロキシノナン-1-イル基、10-ヒドロキシデカン-1-イル基、2-メチル-1-ヒドロキシプロパン-2-イル基、2-メチル-1-プロパン-2-イル基、1-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-2-イル基、1-ヒドロキシ-3-メチルブタン-2-イル基、2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-2-イル基、2-ヒドロキシ-2-メチルブタン-2-イル基、2-エチル-2-ヒドロキシブタン-2-イル基、2-ヒドロキシ-3-メチルペンタン-2-イル基、3-エチル-2-ヒドロキシペンタン-2-イル基、2-エチル-1-ヒドロキシ-3-メチルブタン-2-イル基、1-ヒドロキシ-3-メチル-2-(1-メチルエチル)ブタン-2-イル基、2-エチル-1-ヒドロキシペンタン-2-イル基、1-ヒドロキシ-2-プロピルペンタン-2-イル基、4-エチル-3-ヒドロキシヘキサン-4-イル基、3-エチル-2-ヒドロキシ-2-メチルペンタン-3-イル基、2-エチル-1-ヒドロキシヘキサン-2-イル基、1-ヒドロキシ-2-プロピルヘキサン-2-イル基、2-エチル-1-ヒドロキシヘプタン-2-イル基、2-エチル-1-ヒドロキシ-4-メチルペンタン-2-イル基、1-ヒドロキシ-2-(1-メチルエチル)ペンタン-2-イル基、3-エチル-4-ヒドロキシヘプタン-3-イル基等が挙げられる。モノヒドロキシアルキル基は、炭素数1~18のものが好ましく、炭素数1~12のものがより好ましく、炭素数1~8のものが更に好ましく、炭素数1~6のものが特に好ましい。
ヒドロキシ基を2個以上有する飽和脂肪族炭化水素基(ポリヒドロキシアルキル基)としては、例えば、ジ、トリ、テトラ、ペンタ、ヘキサ、ヘプタ、又はオクタヒドロキシアルキル基等が挙げられる。具体的には、特に限定されないが、例えば、1,2-ジヒドロキシエチル基等のジヒドロキシエチル基;1,2-ジヒドロキシプロパン-1-イル基、2,3-ジヒドロキシプロパン-1-イル基等のジヒドロキシプロパン-1-イル基;1,2-ジヒドロキシプロパン-2-イル基、1,3-ジヒドロキシプロパン-2-イル基等のジヒドロキシプロパン-2-イル基;トリヒドロキシプロパン-1-イル基;トリヒドロキシプロパン-2-イル基;トリヒドロキシプロパン-1-イル基;トリヒドロキシプロパン-2-イル基;1,2-ジヒドロキシブタン-1-イル基、1,3-ジヒドロキシブタン-1-イル基、1,4-ジヒドロキシブタン-1-イル基、2,3-ジヒドロキシブタン-1-イル基、2,4-ジヒドロキシブタン-1-イル基、3,4-ジヒドロキシブタン-1-イル基等のジヒドロキシブタン-1-イル基;1,2,3トリヒドロキシブタン-1-イル基、1,2,4トリヒドロキシブタン-1-イル基、1,3,4トリヒドロキシブタン-1-イル基、2,3,4トリヒドロキシブタン-1-イル基等のトリヒドロキシブタン-1-イル基;テトラヒドロキシブタン-1-イル基;1,2-ジヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-イル基、1,3-ジヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-イル基、2,3-ジヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-イル基等のジヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-イル基;トリヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-イル基;テトラヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-イル基;1,2-ジヒドロキシブタン-2-イル基、1,3-ジヒドロキシブタン-2-イル基、1,4-ジヒドロキシブタン-2-イル基、2,3-ジヒドロキシブタン-2-イル基、2,4-ジヒドロキシブタン-2-イル基、3,4-ジヒドロキシブタン-2-イル基等のジヒドロキシブタン-2-イル基;テトラヒドロキシブタン-2-イル基;1,3-ジヒドロキシ-2-メチルプロパン-2-イル基、1,3-ジヒドロキシ-2-エチルプロパン-2-イル基、1,3-ジヒドロキシ-2-ヒドロキシメチルプロパン-2-イル基;テトラヒドロキシブタン-2-イル基;1,3-ジヒドロキシ-2-メチルプロパン-2-イル基、1,3-ジヒドロキシ-2-エチルプロパン-2-イル基、1,3-ジヒドロキシ-2-ヒドロキシメチルプロパン-2-イル基、1,2-ジヒドロキシプロパン-3-イル基、1,1-ジヒドロキシブタン-2-イル基、1,1-ジヒドロキシペンタン-2-イル基、1,1-ジヒドロキシ-5-メチルヘキサン-2-イル基、1,1-ジヒドロキシプロパン-2-イル基、1,1-ジヒドロキシ-4-(-4-ヒドロキシフェニル)ブタン-2-イル基;ジ、トリ、テトラ、又はペンタヒドロキシペンタン-1-イル基;ジ、トリ、テトラ、ペンタ、又はヘキサヒドロキシヘキサン-1-イル基;ジ、トリ、テトラ、ペンタ、ヘキサ、又はヘプタヒドロキシヘプタン-1-イル基;ジ、トリ、テトラ、ペンタ、ヘキサ、ヘプタ、又はオクタヒドロキシオクタン-1-イル基等が挙げられる。ポリヒドロキシアルキル基は、水酸基を2~8個有するものが好ましく、2~6個有するものがより好ましく、アルキル基は炭素数1~18のものが好ましく、炭素数1~12のものがより好ましく、炭素数1~8のものが更に好ましく、炭素数1~6のものが特に好ましい。また、次式で表わされる分岐鎖状のポリヒドロキシアルキル基は好ましいものとして例示される。
(式中、R11は水素原子、炭素数1~8(好ましくは炭素数1~4)の直鎖状のアルキル基、又は炭素数1~8(好ましくは炭素数1~4)の直鎖状のヒドロキシアルキル基を示す。)
上記式の基としては、特に限定されないが、例えば、1,2-ジヒドロキシプロパン-1-イル基、2,3-ジヒドロキシプロパン-1-イル基、1,2-ジヒドロキシプロパン-2-イル基、1,3-ジヒドロキシプロパン-2-イル基、トリヒドロキシプロパン-1-イル基、トリヒドロキシプロパン-2-イル基、トリヒドロキシプロパン-1-イル基、トリヒドロキシプロパン-2-イル基、1,2-ジヒドロキシブタン-1-イル基、1,3-ジヒドロキシブタン-1-イル基、1,4-ジヒドロキシブタン-1-イル基、2,3-ジヒドロキシブタン-1-イル基、2,4-ジヒドロキシブタン-1-イル基、3,4-ジヒドロキシブタン-1-イル基、1,2,3トリヒドロキシブタン-1-イル基、1,2,4トリヒドロキシブタン-1-イル基、1,3,4トリヒドロキシブタン-1-イル基、2,3,4トリヒドロキシブタン-1-イル基、テトラヒドロキシブタン-1-イル基、1,2-ジヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-イル基、1,3-ジヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-イル基、2,3-ジヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-イル基、トリヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-イル基、テトラヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-イル基、1,2-ジヒドロキシブタン-2-イル基、1,3-ジヒドロキシブタン-2-イル基、1,4-ジヒドロキシブタン-2-イル基、2,3-ジヒドロキシブタン-2-イル基、2,4-ジヒドロキシブタン-2-イル基、3,4-ジヒドロキシブタン-2-イル基、テトラヒドロキシブタン-2-イル基、1,3-ジヒドロキシ-2-メチルプロパン-2-イル基、1,3-ジヒドロキシ-2-エチルプロパン-2-イル基、1,3-ジヒドロキシ-2-ヒドロキシメチルプロパン-2-イル基、テトラヒドロキシブタン-2-イル基、1,3-ジヒドロキシ-2-メチルプロパン-2-イル基、1,3-ジヒドロキシ-2-エチルプロパン-2-イル基、1,3-ジヒドロキシ-2-ヒドロキシメチルプロパン-2-イル基、1,2-ジヒドロキシプロパン-3-イル基、1,1-ジヒドロキシブタン-2-イル基、1,1-ジヒドロキシペンタン-2-イル基、1,1-ジヒドロキシ-5-メチルヘキサン-2-イル基、1,1-ジヒドロキシプロパン-2-イル基、1,1-ジヒドロキシ-4-(-4-ヒドロキシフェニル)ブタン-2-イル基、ジ、トリ、テトラ、又はペンタヒドロキシペンタン-1-イル基、ジ、トリ、テトラ、ペンタ、又はヘキサヒドロキシヘキサン-1-イル基、ジ、トリ、テトラ、ペンタ、ヘキサ、又はヘプタヒドロキシヘプタン-1-イル基、ジ、トリ、テトラ、ペンタ、ヘキサ、ヘプタ、又はオクタヒドロキシオクタン-1-イル基が挙げられる。
以上のポリヒドロキシアルキル基の中でも、2,3-ジヒドロキシプロパン-1-イル基、1,3-ジヒドロキシプロパン-2-イル基、1,3-ジヒドロキシ-2-エチルプロパン-2-イル基、1,3-ジヒドロキシ-2-ヒドロキシメチルプロパン-2-イル基、ペンタヒドロキシヘキサン-1-イル基が好ましい。
上記カルボキシ炭化水素基としては、カルボキシ基を1個以上有する飽和又は不飽和脂肪族炭化水素基、飽和又は不飽和脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、また、それらを組み合わせた炭化水素基が挙げられ、炭化水素基が飽和脂肪族炭化水素基(アルキル基)である、モノカルボキシアルキル基、ポリカルボキシアルキル基が好ましく、これらの具体例としては、上記において例示したモノ、ジ、トリ、テトラ、ペンタ、ヘキサ、ヘプタ、又はオクタヒドロキシアルキル基の水酸基をカルボキシ基に置換したもの(アルキル部位に酸素原子を含んでもよい。)が挙げられる。
モノカルボキシアルキル基、ポリカルボキシアルキル基は、アルキル部位が炭素数1~18のものが好ましく、炭素数1~12のものがより好ましく、炭素数1~8のものが更に好ましく、炭素数1~6のものが特に好ましい。
上記ヒドロキシカルボキシ炭化水素基としては、ヒドロキシ基及びカルボシキ基をそれぞれ1個以上有する飽和又は不飽和脂肪族炭化水素基、飽和又は不飽和脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、また、それらを組み合わせた炭化水素基が挙げられ、炭化水素基が飽和脂肪族炭化水素基(アルキル基)であるものが好ましく、特に限定されないが、例えば、上記において例示したジ、トリ、テトラ、ペンタ、ヘキサ、ヘプタ、又はオクタヒドロキシアルキル基の水酸基の一部をカルボキシ基に置換したもの(アルキル部位に酸素原子を含んでもよい)が挙げられる。ヒドロキシカルボキシアルキル基は、アルキル部位が炭素数1~18のものが好ましく、炭素数1~12のものがより好ましく、炭素数1~8のものが更に好ましく、炭素数1~6のものが特に好ましい。
上記式(I)においてR2の炭化水素部位が酸素原子を含む場合、該酸素原子は、例えば、炭化水素部位にエーテル結合、カルボキシル基、カルボニル基、エステル結合、アミド結合、尿素結合又はウレタン結合を形成する。したがって本発明において「炭化水素部位が酸素原子を含む」とは、酸素原子を含む原子団として窒素原子等のヘテロ原子をも含んでよい基によって炭化水素部位が中断されるか、当該基を基端に含むか、あるいは当該基で水素原子が置換される場合を包含する。これらの具体的な例としては、特に限定されないが、例えば、ヒドロキシアルコキシ基を含む飽和脂肪族炭化水素基(ヒドロキシアルコキシアルキル基)、アルコキシヒドロキシ基を含む飽和脂肪族炭化水素基(アルコキシヒドロキシアルキル基)、ヒドロキシポリアルキレンオキシ基を含む飽和脂肪族炭化水素基(ヒドロキシポリアルキレンオキシアルキル基)等が挙げられる。
上記式(I)で表されるアンモニウムカチオンにおいて、l、m、nはそれぞれ0~4の整数を示し、l、m、nの合計は4である。
上記式(I)で表されるアンモニウムカチオンの原料は、アンモニウムカチオンから水素イオンを1個取り除いたアミン化合物又は、アンモニウムカチオンと水酸化物アニオンの塩とすることができる。
本発明の有機アンモニウム塩において、アニオンはホスホン酸イオン又はホスフィン酸イオンである。これらの中でも優れた凝固点降下を発現することから、ホスホン酸イオン、ホスフィン酸イオンが好ましく、一方で、低粘度の有機アンモニウム塩とすることができる点でホスフィン酸イオンが好ましい。
また、本発明のアニオンのホスホン酸イオン、ホスフィン酸イオンは構造中にアルキル基を含んだアルキルホスホン酸、アルキルホスフィン酸も含まれる。アルキル部位は、炭素数1~18としてもよく、炭素数1~10としてもよい。
本発明の有機アンモニウム塩は、カチオンに水素結合性官能基を有することが好ましい。水素結合性官能基としては、特に限定されないが、例えば、酸素含有基、窒素含有基、硫黄含有基、リン含有基、カチオンの窒素に直接結合した水素原子等が挙げられる。これらのうち酸素含有基、窒素含有基、硫黄含有基、リン含有基は、上記[置換基]に挙げたものが参照される。これらの中でも、酸素含有基、水素原子が好ましく、水酸基、カルボキシ基、水素原子がより好ましい。水素結合性官能基は、式(I)におけるR2のヒドロキシ炭化水素基、カルボキシ炭化水素基、ヒドロキシカルボキシ炭化水素基が有する水酸基やカルボキシ基であってもよく、R1の有機基が有するものであってもよい。
式(I)において、凝固点降下作用、低粘度の点から好ましい例は次のとおりである。
[1]式(I)における好ましい一例では、lが0~3の整数であり、mが0であり、nが1~4の整数であり、R2は炭素数1~18の直鎖状のモノヒドロキシ炭化水素基である。
l、m、nの組み合わせは、より好ましくはlが1~3の整数であり、mが0であり、nが1~3の整数であり、更に好ましくはlが2又は3であり、mが0であり、nが1又は2であり、特に好ましくはlが3であり、mが0であり、nが1である。R2の炭素数は、より好ましくは1~12、更に好ましくは1~8、特に好ましくは1~6である。モノヒドロキシ炭化水素基は、好ましくはモノヒドロキシアルキル基である。
好ましいより具体的なカチオン構造の例としては、特に限定されないが、例えば、モノメタノールアンモニウムカチオン、モノエタノールアンモニウムカチオン、モノプロパノールアンモニウムカチオン、モノイソプロパノールアンモニウムカチオン、モノブタノールアンモニウムカチオン、ジメタノールアンモニウムカチオン、ジエタノールアンモニウムカチオン、ジプロパノールアンモニウムカチオン、ジイソプロパノールアンモニウムカチオン、ジブタノールアンモニウムカチオン、トリメタノールアンモニウムカチオン、トリエタノールアンモニウムカチオン、トリプロパノールアンモニウムカチオン、トリイソプロパノールアンモニウムカチオン、トリブタノールアンモニウムカチオン、テトラメタノールアンモニウムカチオン、テトラエタノールアンモニウムカチオン、テトラプロパノールアンモニウムカチオン、テトライソプロパノールアンモニウムカチオン、テトラブタノールアンモニウムカチオン等が挙げられる。これらの中でも、製造、使用時において毒性の懸念されるジアルカノールアンモニウムカチオンよりも、その虞れが少ないモノアルカノールアンモニウムカチオン、トリアルカノールアンモニウムカチオン、テトラアルカノールアンモニウムカチオンが好ましい。
l、m、nの組み合わせは、より好ましくはlが1~3の整数であり、mが0であり、nが1~3の整数であり、更に好ましくはlが2又は3であり、mが0であり、nが1又は2であり、特に好ましくはlが3であり、mが0であり、nが1である。R2の炭素数は、より好ましくは1~12、更に好ましくは1~8、特に好ましくは1~6である。モノヒドロキシ炭化水素基は、好ましくはモノヒドロキシアルキル基である。
好ましいより具体的なカチオン構造の例としては、特に限定されないが、例えば、モノメタノールアンモニウムカチオン、モノエタノールアンモニウムカチオン、モノプロパノールアンモニウムカチオン、モノイソプロパノールアンモニウムカチオン、モノブタノールアンモニウムカチオン、ジメタノールアンモニウムカチオン、ジエタノールアンモニウムカチオン、ジプロパノールアンモニウムカチオン、ジイソプロパノールアンモニウムカチオン、ジブタノールアンモニウムカチオン、トリメタノールアンモニウムカチオン、トリエタノールアンモニウムカチオン、トリプロパノールアンモニウムカチオン、トリイソプロパノールアンモニウムカチオン、トリブタノールアンモニウムカチオン、テトラメタノールアンモニウムカチオン、テトラエタノールアンモニウムカチオン、テトラプロパノールアンモニウムカチオン、テトライソプロパノールアンモニウムカチオン、テトラブタノールアンモニウムカチオン等が挙げられる。これらの中でも、製造、使用時において毒性の懸念されるジアルカノールアンモニウムカチオンよりも、その虞れが少ないモノアルカノールアンモニウムカチオン、トリアルカノールアンモニウムカチオン、テトラアルカノールアンモニウムカチオンが好ましい。
[2]式(I)における好ましい一例では、lが0~3の整数であり、mが0であり、nが1~4の整数であり、R2は水酸基を1個以上有し炭素数1~18の分岐鎖状のヒドロキシ炭化水素基である。
l、m、nの組み合わせの好ましい一例は、l、m、nが3、0、1である。R2の水酸基の数は3個以下、より好ましくはR2の水酸基が2個以下、更に好ましくはR2の水酸基が1個である。R2の炭素数は、より好ましくは1~12、更に好ましくは1~8、特に好ましくは1~6である。ヒドロキシ炭化水素基は、好ましくはヒドロキシアルキル基である。
好ましいより具体的なカチオン構造の例としては、特に限定されないが、例えば、2-アミノ-2-メチル-1-プロパノールアンモニウムカチオン、2-アミノ-1、3-プロパンジオールアンモニウムカチオン、2-アミノ-2-メチル-1、3-プロパンジオールアンモニウムカチオン、2-アミノ-2-エチル-1、3-プロパンジオールアンモニウムカチオン、2-アミノ-2-ヒドロキシメチル-1、3-プロパンジオールアンモニウムカチオン等が挙げられる。
l、m、nの組み合わせの好ましい一例は、l、m、nが3、0、1である。R2の水酸基の数は3個以下、より好ましくはR2の水酸基が2個以下、更に好ましくはR2の水酸基が1個である。R2の炭素数は、より好ましくは1~12、更に好ましくは1~8、特に好ましくは1~6である。ヒドロキシ炭化水素基は、好ましくはヒドロキシアルキル基である。
好ましいより具体的なカチオン構造の例としては、特に限定されないが、例えば、2-アミノ-2-メチル-1-プロパノールアンモニウムカチオン、2-アミノ-1、3-プロパンジオールアンモニウムカチオン、2-アミノ-2-メチル-1、3-プロパンジオールアンモニウムカチオン、2-アミノ-2-エチル-1、3-プロパンジオールアンモニウムカチオン、2-アミノ-2-ヒドロキシメチル-1、3-プロパンジオールアンモニウムカチオン等が挙げられる。
[3]式(I)における好ましい一例では、lが0~2の整数であり、mが1~3の整数であり、nが1~3の整数であり、R1は炭素数1~18の直鎖状もしくは分岐状の炭化水素基であり、R2は水酸基を1個以上有し炭素数1~18の直鎖状もしくは分岐鎖状のヒドロキシ炭化水素基である。
l、m、nの組み合わせは、より好ましくはlが0又は1であり、mが2~3の整数であり、nが1又は2であり、更に好ましくはlが0であり、mが3であり、nが1である。R1は、好ましくは炭素数1~12、より好ましくは炭素数1~8、特に好ましくは炭素数1~6であり、炭化水素基は好ましくはアルキル基である。R2の炭素数は、より好ましくは1~12、更に好ましくは1~8、特に好ましくは1~6である。ヒドロキシ炭化水素基は、好ましくはヒドロキシアルキル基である。
l、m、nの組み合わせは、より好ましくはlが0又は1であり、mが2~3の整数であり、nが1又は2であり、更に好ましくはlが0であり、mが3であり、nが1である。R1は、好ましくは炭素数1~12、より好ましくは炭素数1~8、特に好ましくは炭素数1~6であり、炭化水素基は好ましくはアルキル基である。R2の炭素数は、より好ましくは1~12、更に好ましくは1~8、特に好ましくは1~6である。ヒドロキシ炭化水素基は、好ましくはヒドロキシアルキル基である。
[4]式(I)における好ましい一例では、lが0~3の整数であり、mが0~3の整数であり、nが1~3の整数であり、R1は炭素数1~18の直鎖状もしくは分岐状の炭化水素基であり、R2は炭素数1~18の直鎖状もしくは分岐鎖状のカルボキシ炭化水素基である。
l、m、nの組み合わせは、より好ましくはlが1又は2であり、mが1又は2であり、nが1又は2であり、更に好ましくは、lが1又は2であり、mが1又は2であり、nが1である。R2は、好ましくはカルボキシアルキル基である。
l、m、nの組み合わせは、より好ましくはlが1又は2であり、mが1又は2であり、nが1又は2であり、更に好ましくは、lが1又は2であり、mが1又は2であり、nが1である。R2は、好ましくはカルボキシアルキル基である。
[5]式(I)における好ましい一例では、lが4の整数である。
[6]式(I)における好ましい一例では、lが1~3の整数であり、mが1~3の整数であり、nが0であり、R1は炭素数1~18の直鎖状もしくは分岐状の炭化水素基である。
l、m、nの組み合わせは、より好ましくはlが1又は2であり、mが2又は3であり、nが0であり、更に好ましくはlが1であり、mが3であり、nが0である。R1の炭素数は、より好ましくは炭素数1~12、更に好ましくは炭素数1~8、特に好ましくは炭素数1~6である。炭化水素基は、好ましくはアルキル基である。
l、m、nの組み合わせは、より好ましくはlが1又は2であり、mが2又は3であり、nが0であり、更に好ましくはlが1であり、mが3であり、nが0である。R1の炭素数は、より好ましくは炭素数1~12、更に好ましくは炭素数1~8、特に好ましくは炭素数1~6である。炭化水素基は、好ましくはアルキル基である。
[7]式(I)における好ましい一例では、lとnが0であり、mが4であり、R1は炭素数1~18の直鎖状もしくは分岐状の炭化水素基である。
R1の炭素数は、より好ましくは1~12、更に好ましくは1~8、特に好ましくは炭素数1~6である。炭化水素基は、好ましくはアルキル基である。
R1の炭素数は、より好ましくは1~12、更に好ましくは1~8、特に好ましくは炭素数1~6である。炭化水素基は、好ましくはアルキル基である。
上記[1]、[2]において、好ましい一例は、アンモニウムカチオンの窒素に結合する置換基又は原子が2種以上の異なる置換基又は原子を有する構造である。より好ましくは[1]、[2]ではカチオンの窒素に結合する置換基又は原子がヒドロキシ炭化水素基と水素原子の2種である。
好ましいより具体的なカチオン構造の例としては、特に限定されないが、例えば、モノメタノールアンモニウムカチオン、モノエタノールアンモニウムカチオン、モノプロパノールアンモニウムカチオン、モノイソプロパノールアンモニウムカチオン、モノブタノールアンモニウムカチオン、モノペンタノールアンモニウムカチオン、ジメタノールアンモニウムカチオン、ジエタノールアンモニウムカチオン、ジプロパノールアンモニウムカチオン、ジイソプロパノールアンモニウムカチオン、ジブタノールアンモニウムカチオン、ジペンタノールアンモニウムカチオン、トリメタノールアンモニウムカチオン、トリエタノールアンモニウムカチオン、トリプロパノールアンモニウムカチオン、トリイソプロパノールアンモニウムカチオン、トリブタノールアンモニウムカチオン、トリペンタノールアンモニウムカチオン、2-アミノ-2-メチル-1-プロパノールアンモニウムカチオン、2-アミノ-1、3-プロパンジオールアンモニウムカチオン、2-アミノ-2-メチル-1、3-プロパンジオールアンモニウムカチオン、2-アミノ-2-エチル-1、3-プロパンジオールアンモニウムカチオン、2-アミノ-2-ヒドロキシメチル-1、3-プロパンジオールアンモニウムカチオン等が挙げられる。これらの中でも、モノエタノールアンモニウムカチオン、ジエタノールアンモニウムカチオン、トリエタノールアンモニウムカチオン、2-アミノ-2-メチル-1-プロパノールアンモニウムカチオン、2-アミノ-1、3-プロパンジオールアンモニウムカチオン、2-アミノ-2-メチル-1、3-プロパンジオールアンモニウムカチオン、2-アミノ-2-エチル-1、3-プロパンジオールアンモニウムカチオン、2-アミノ-2-ヒドロキシメチル-1、3-プロパンジオールアンモニウムカチオンが好ましい。
本発明の有機アンモニウム塩は、カチオンにアニオン性で電子供与基である水酸基が存在することにより、アンモニウムカチオン全体のカチオン性が弱くなり、他方、ホスホン酸イオン又はホスフィン酸イオンであることにより、アニオンのpKaはハロゲンアニオン、スルホン酸アニオン等の一般的なアニオンよりも大きく酸性が弱い傾向にある。したがってアニオンとカチオンとの相互作用が弱まり結晶性が低下し、結果として液性となりやすい傾向が高まり、低融点、低粘度の有機アンモニウム塩が得られる。
本発明の有機アンモニウム塩は、25℃で液体、固体のいずれでもよいが、無水物及び水和物が25℃で液体又はゲルであると、対象物に揮発せず均一にコーティング可能であり、また、他の添加剤等と併用する場合、溶媒、基剤として使用可能である。特に、アニオンにホスホン酸アニオン、ホスフィン酸アニオン、及び/又は、カチオンの水素結合性官能基は配位性、結合性を有することから、有機化合物への溶解性、分散性に優れ、更には、対象物(例えば、樹脂、紙、生体材料)への付着性、浸透性にも優れることから、産業上の有用性が高い。
本発明において水和物とは、化合物を空気中25℃で放置した時、吸水し、その水分率が飽和状態となった化合物をいう。空気中25℃で放置した時、吸水しない化合物は、水和物が無く、無水物である。
本発明の有機アンモニウム塩は、アニオンにホスホン酸イオン又はホスフィン酸イオンを有することで、優れた凝固点降下の効果を発現する。例えば、水と混合した場合に水の凝固点を下げ、例えば50質量%水溶液の凝固点を-10℃以下とすることができ、更に-20℃以下、-40℃以下とすることができる。凝固点降下作用の点から、無水物及び水和物が25℃で液体の有機アンモニウム塩が好ましい。
本発明の有機アンモニウム塩は、アニオンにホスホン酸イオン又はホスフィン酸イオンを有することで、無水物及び水和物が25℃で液体であると、低粘度の有機アンモニウム塩とすることができ、無水物及び水和物の粘度は、特に限定されないが、例えば、25℃の動粘度を1000mP・s以下とすることができる。本発明の有機アンモニム塩の粘度は、例えば、様々な液体での用途におけるハンドリング性など取扱いのしやすさ、導電性、熱伝導性が向上する点から、例えば、電解質、電解液、熱媒体の使用に適し、また、反応溶媒にも適するが、撹拌の容易さや均一に混合しやすい点等から、25℃での動粘度が250mP・s以下が好ましい。無水物及び水和物が25℃で液体となる点で、アニオンはホスフィン酸アニオンが好ましい。
本発明の有機アンモニウム塩は、アニオンの原料が多塩基酸の場合には、アニオンの原料のモル数に対してカチオンの原料であるアミン化合物を等モルから完全中和塩となるモル数まで反応させた塩としてもよい。例えば、アニオンが2塩基酸のホスホン酸イオンでは、カチオンとホスホン酸イオンのモル比を1:1モル~2:1モル反応させた有機アンモニウム塩とすることができる。また、カチオンは2種以上を使用してもよい。カチオンの原料が、2個以上の窒素原子を有する場合には、カチオンの原料のモル数に対してアニオンの原料であるホスホン酸、ホスフィン酸を等モルから完全中和塩となるモル数まで反応させた塩としてもよい。
本発明の有機アンモニウム塩は、ホスホン酸イオン、ホスフィン酸イオンを有することから、様々な用途へ優位な展開が期待される。例えば、特に限定されないが、無機物及び有機物、生体材料との親和性、溶解、分散、低粘度、高比熱、高熱伝導性、高導電性、潤滑性、凝固点降下、沸点上昇、蒸気圧降下、浸透性、親水性、吸着性、反応性、保水・保湿性、安全性等の効果を要求される分野に適用できる。
具体的には、特に限定されないが、例えば、有機材料又は無機材料(特に限定されないが、一例としては、タンパク、酵素、アミノ酸及びそれらの塩、核酸、抗体・抗原、細胞、動物、植物、臓器等の生体組織、セルロース等の生体・天然材料、酵素反応の基質等の難溶性成分、金属、金属酸化物(特に限定されないが、例えば、シリカ、酸化アルミニウム(アルミナ)、ジルコニア、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化インジウムスズ(ITO)、コバルトブルー(CoO・Al2O3)、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化セシウム、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、酸化タングステン、酸化バナジウム、酸化カドミウム、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化スズ、酸化ビスマス、酸化セリウム、酸化銅、酸化鉄、酸化インジウム、酸化ホウ素、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化トリウム、酸化インジウムスズ、フェライト等)、炭素材料等)の反応溶媒、溶解溶媒、保存溶媒、分散溶媒又はそれらの添加剤、顔料、染料、医薬品、培地、飼料、肥料、機能性材料、研磨剤、キレート剤、洗浄剤、熱媒体、冷媒、乳化剤、電解質材料、帯電防止剤、潤滑剤又はその添加剤、有機材料又は無機材料の表面処理剤、凝固点降下剤、融雪剤、凍結防止剤、不凍液、防曇剤、吸着剤、抽出剤、接着剤、外用剤、経皮吸収剤、化粧品、香粧品、液体吸湿材料、保水・保湿剤、殺虫剤、除草剤、農薬等として用いることができる。
上記に挙げた用途の中で、本発明の有機アンモニウム塩の凝固点降下の効果を用いる用途では、本発明の有機アンモニウム塩を単独で使用してもよく、あるいは更に他の任意成分を含む組成物であってもよい。組成物に添加される任意成分の種類や添加量は、本発明の効果を損なわない範囲内において特に限定されない。このような任意成分としては、特に限定されないが、例えば、溶媒、pH調整剤、清浄分散剤、酸化防止剤、耐荷重添加剤、腐食防止剤、粘度指数向上剤、消泡剤、乳化剤等が挙げられる。
本発明の有機アンモニウム塩は、凝固点降下作用に特段に優れ、リン酸アニオン等を用いた場合に比べてもより高い凝固点降下作用を持つことから、特に限定されないが、例えば、低温での動物、植物保存用途、低温での酵素、タンパク質等の生体材料保存用途、低温での臓器等生体組織保存、食品保存用、冷媒用溶媒、低温用温度計、植物の低温耐性、降雪量調節剤、材料表面の塗装による凍結防止(着霜防止剤、曇り防止剤、着霜防止剤、結露防止剤)等の凝固点降下を必要とする各種の分野への応用が期待できる。
本発明の有機アンモニウム塩は、アニオンにホスホン酸イオン又はホスフィン酸イオンを有し、水素結合性官能基を有する有機材料及び無機材料、水素結合性官能基と親和性を有する有機物、無機物との親和性に優れ、それらの溶解性、分散性に優れる。その一例として、窒素含有化合物及びそれらの塩との親和性に優れ、それらの溶解性、分散性に優れる。また、窒素含有化合物及びそれらの塩を含む錯体との親和性、溶解性、分散性にも優れる。また、カチオンに水酸基又はカルボキシ基を有することでこれらの効果を高めることができる。窒素含有化合物としては、特に限定されないが、例えば、カルボキシ基を有する窒素含有化合物等が挙げられ、それらの塩としては、特に限定されないが、例えば、無機酸塩、有機酸塩、第1族~12族の金属塩、又はアンモニウム塩、窒素含有化合物との塩等が挙げられる。本発明の有機アンモニウム塩は、上記窒素含有化合物の例として、アミノ酸及びその塩の溶解性に優れ、アミノ酸溶解溶媒に有用である。アミノ酸としては、特に限定されないが、例えば、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、フェニルアラニン、プロリン、トリプトファン、セリン、トレオニン、チロシン、システイン、シスチン、メチオニン、アスパラギン、グルタミン、アスパラギン酸、グルタミン酸、ヒスチジン、リジン、アルギニン、テアニン、アミノ酪酸、サルコシン、メチルロイシン、アミノカプリル酸、アミノヘキサン酸、アミノカプリン酸、アミノラウリン酸、アミノミリスチン酸、アミノパルミチン酸、アミノステアリン酸、ノルバリン、アミノ吉草酸、アミノイソ酪酸、チロキシン、クレアチン、オルニチン、オパイン、テアニン、トリコロミン、カイニン酸、ドウモイ酸、イボテン酸、アクロメリン酸、シスチン、ヒドロキシプロリン、ヒドロキシリシン、サイロキシン、ホスホセリン、デスモシン、βアラニン、シトルリン、クレアチン、トリメチルグリシン等が挙げられ、これらの塩としては、上記の塩が挙げられる。一例として、アスパラギン酸を例に挙げると、アスパラギン酸ナトリウム、アスパラギン酸カリウム、アスパラギン酸マグネシウム、アスパラギン酸カルシウム、アスパラギン酸亜鉛、アスパラギン酸鉄等が挙げられる。
(配合物)
本発明の配合物は、次の成分(A)及び(B)の配合物である。
(A)アミンもしくはアンモニウム化合物
(B)ホスホン酸もしくはホスフィン酸又はその塩
本発明の配合物は、次の成分(A)及び(B)の配合物である。
(A)アミンもしくはアンモニウム化合物
(B)ホスホン酸もしくはホスフィン酸又はその塩
成分(A)と成分(B)は、以上に説明した式(I)で表されるカチオンとホスホン酸イオン又はホスフィン酸イオンとの有機アンモニウム塩を形成し得る。すなわち、成分(A)と成分(B)は、カチオンが、成分(A)のアミンと成分(B)由来のプロトンとのアンモニウムカチオン、又は成分(A)のアンモニウム化合物由来のアンモニウムカチオンで、式(I)で表されるアンモニウムカチオンであり、アニオンが成分(B)由来のホスホン酸イオン又はホスフィン酸イオンである有機アンモニウム塩を形成し得る。
本発明において「配合物」とは、最終的に目的とする配合物を調製するまでに成分(A)及び(B)を配合したことを包含し、成分(A)と(B)を別々に添加したものを包含し、また成分(A)及び(B)を出発原料として成分(A)と(B)で形成される有機アンモニウム塩を合成し、当該塩を配合物とした場合、及び当該塩を必要に応じて水等のその他の成分と混合して配合物とした場合も包含する。本発明の配合物は、成分(A)と(B)のみからなる混合物(これらの塩である場合を含む。)であってもよく、成分(A)と(B)又はそれらの塩以外の成分を含む組成物、例えば水を含む組成物や、製品を製造する際に添加する添加剤である組成物や、製品である組成物であってもよい。
成分(A)のアミン化合物としては、式(I)で表されるアンモニウムカチオンのうち、lが1~4の整数であるアンモニウムカチオンから1個のプロトンを除いた構造のアミン化合物が挙げられる。成分(A)がアミン化合物である場合、有機アンモニウム塩は、式(I)におけるlが1~4の整数である。
成分(A)のアンモニウム化合物としては、式(I)で表されるアンモニウムカチオンと同一のアンモニウムカチオンを持つアンモニウム化合物が挙げられる。アンモニウム化合物のアニオンとしては、特に限定されるものではないが、例えば、水酸化物アニオン、ハロゲン系アニオン、硫黄系アニオン、リン系アニオン、シアン系アニオン、ホウ素系アニオン、フッ素系アニオン、窒素酸化物系アニオン、カルボン酸系アニオン等が挙げられ、これらの中でも水酸化物アニオンが好ましい。
本発明の配合物において、式(I)で表されるアンモニウムカチオンは、好ましい態様や具体例を含めて、有機アンモニウム塩として以上に説明した記載の全てが参照される。
成分(B)のホスホン酸もしくはホスフィン酸又はその塩は、前述した本発明の有機アンモニウム塩におけるホスホン酸イオン又はホスフィン酸イオンとプロトン又はその他のカチオンとから構成されるものであり、好ましい態様や具体例を含めて、有機アンモニウム塩としてホスホン酸イオン又はホスフィン酸イオンについて前述した記載の全てが参照される。
成分(B)の塩としては、ホスホン酸イオン又はホスフィン酸イオンとカチオン(アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、アンモニウムカチオン等)との塩が挙げられる。
本発明の配合物において、成分(A)と成分(B)の配合モル比は、特に限定されず、1:99~99:1とすることができ、好ましくは、1:9~9:1であり、より好ましくは1:5~5:1であり、更に好ましくは1:2~2:1である。
本発明の配合物が組成物である場合、組成物に添加される任意成分の種類や添加量は、本発明の効果を損なわない範囲内において特に限定されない。このような任意成分としては、特に限定されないが、例えば、溶媒、pH調整剤、清浄分散剤、酸化防止剤、耐荷重添加剤、腐食防止剤、粘度指数向上剤、消泡剤、乳化剤等が挙げられる。
本発明の配合物は、以上に説明した本発明の有機アンモニウム塩を形成し得るので、本発明の有機アンモニウム塩と同様の効果を発揮し、凝固点降下作用に優れる。溶液として用いた場合、本発明の有機アンモニウム塩は不揮発性であるため溶媒が揮発しても残存する。
本発明の配合物において、成分(A)と(B)との混合物又は(A)と(B)との塩は、25℃で液体、固体のいずれでもよいが、無水物及び水和物が25℃で液体又はゲルであると、対象物に揮発せず均一にコーティング可能であり、また、他の添加剤等と併用する場合、溶媒、基剤として使用可能である。無水物及び水和物が25℃で液体であると、低粘度の有機アンモニウム塩とすることができ、例えば、様々な液体での用途におけるハンドリング性など取扱いのしやすさ、導電性、熱伝導性が向上する。
以下に、実施例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
表1~3に示す実施例1~32の化合物を以下のように合成した。
<実施例1>化合物1の合成
下記式で表される化合物を合成した。
表1~3に示す実施例1~32の化合物を以下のように合成した。
<実施例1>化合物1の合成
下記式で表される化合物を合成した。
モノエタノールアミン(50.0g、0.82mol)と30%ホスフィン酸(223.8g、0.82mmol)を水50mL中で、室温下、3時間反応後、水を減圧留去し、無色透明液体を得た。得られた液体を洗浄することにより、無色透明液体の化合物1(モノエタノールアミンホスフィン酸塩)を得た。
1H-NMR (D2O 400MHz):δ 3.04 (t, 2H, N+CH 2 CH2OH), δ 3.72 (t, 2H, N+CH2CH 2 OH), δ 6.29, 7.58 (s, 2H, H 2 PO2 -).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 41.2 (N+ CH2CH2OH), δ 57.5 (N+CH2 CH2OH).
1H-NMR (D2O 400MHz):δ 3.04 (t, 2H, N+CH 2 CH2OH), δ 3.72 (t, 2H, N+CH2CH 2 OH), δ 6.29, 7.58 (s, 2H, H 2 PO2 -).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 41.2 (N+ CH2CH2OH), δ 57.5 (N+CH2 CH2OH).
<実施例2~32>
表1~3に示した実施例2~32の化合物2~32を、実施例1と同様の合成方法と、表4~6に記載した配合モル比にて合成した。物性値を下記に示す。
表1~3に示した実施例2~32の化合物2~32を、実施例1と同様の合成方法と、表4~6に記載した配合モル比にて合成した。物性値を下記に示す。
<実施例2>化合物2の合成
1H-NMR (D2O 400MHz):δ 3.15 (t, 4H, N+CH
2 CH2OH), δ 3.78 (t, 4H, N+CH2CH
2 OH), δ 6.29, 7.59 (s, 2H, H
2 PO2
-).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 48.9 (N+ CH2CH2OH), δ 56.5 (N+CH2 CH2OH).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 48.9 (N+ CH2CH2OH), δ 56.5 (N+CH2 CH2OH).
<実施例3>化合物3の合成
1H-NMR (D2O 400MHz):δ 3.40 (t, 6H, N+CH
2 CH2OH), δ 3.87 (t, 6H, N+CH2CH
2 OH), δ 6.30, 7.59 (s, 2H, H
2 PO2
-).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 55.0 (N+ CH2CH2OH), δ 55.3 (N+CH2 CH2OH).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 55.0 (N+ CH2CH2OH), δ 55.3 (N+CH2 CH2OH).
<実施例4>化合物4の合成
1H-NMR (D2O 400MHz):δ 2.87 (t, 8H, N+CH
2 CH2OH), δ 3.97 (t, 8H, N+CH2CH
2 OH), δ 6.30, 7.59 (s, 2H, H
2 PO2
-).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 55.0 (N+ CH2CH2OH), δ 57.8 (N+CH2 CH2OH).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 55.0 (N+ CH2CH2OH), δ 57.8 (N+CH2 CH2OH).
<実施例5>化合物5の合成
1H-NMR (D2O 400MHz):δ 1.21 (s, 6H, N+CCH
3 ), δ 3.45 (s, 2H, N+CCH
2 OH), δ 6.30, 7.59 (s, 2H, H
2 PO2
-).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 21.5 (N+CCH3), δ 55.1 (N+CCH2OH), δ 66.5 (N+ CCH2OH).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 21.5 (N+CCH3), δ 55.1 (N+CCH2OH), δ 66.5 (N+ CCH2OH).
<実施例6>化合物6の合成
1H-NMR (D2O 400MHz):δ 3.30-3.40 (m, 1H, HOCH2CHN+), δ 3.61-3.77 (m, 4H, HOCH
2 CHN+), δ 6.29, 7.60 (s, 2H, H
2 PO2
-).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 54.1 (HOCH2 CN+), δ 58.6 (HOCH2CN+).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 54.1 (HOCH2 CN+), δ 58.6 (HOCH2CN+).
<実施例7>化合物7の合成
1H-NMR (D2O 400MHz):δ 1.18 (s, 3H, N+CCH
3 ), δ 3.49-3.61 (m, 4H, N+CCH
2 OH), δ 6.29, 7.59 (s, 2H, H
2 PO2
-).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 16.9 (N+CCH3), δ 58.4 (N+ CCH2OH), δ 62.9 (N+CCH2OH).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 16.9 (N+CCH3), δ 58.4 (N+ CCH2OH), δ 62.9 (N+CCH2OH).
<実施例8>化合物8の合成
1H-NMR (D2O 400MHz):δ 0.84 (t, 3H, N+CCH2CH
3 ), δ 1.63 (q, 2H, N+CCH
2 CH3), δ 3.59 (m, 4H, N+CCH
2 OH), δ 6.29, 7.59 (s, 2H, H
2 PO2
-).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 6.3 (N+CCH2 CH3), δ 23.3 (N+CCH2CH3),δ 60.6 (N+CCH2OH), δ 61.1 (N+ CCH2OH).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 6.3 (N+CCH2 CH3), δ 23.3 (N+CCH2CH3),δ 60.6 (N+CCH2OH), δ 61.1 (N+ CCH2OH).
<実施例9>化合物9の合成
1H-NMR (D2O 400MHz):δ 3.64 (s, 6H, N+CCH
2 OH), δ 6.29, 7.59 (s, 2H, H
2 PO2
-).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 59.3 (N+CCH2OH), δ 61.4 (N+ CCH2OH).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 59.3 (N+CCH2OH), δ 61.4 (N+ CCH2OH).
<実施例10>化合物10の合成
1H-NMR (D2O 400MHz):δ 0.89 (m, 9H, CH
3 CH2CH2CH2, N+CH
3 ), δ 1.28 (m, 2H, CH3CH
2 CH2CH2), δ 1.58 (m, 2H, CH3CH2CH
2 CH2), δ 3.02 (m, 2H, CH3CH2CH2CH
2 ), δ 6.29, 7.61 (s, 2H, H
2 PO2
-).
13C-NMR (D2O 100MHz): δ 12.7 (CH3CH2CH2CH2), δ 19.0 (CH3 CH2CH2CH2), δ 25.9 (CH3CH2 CH2CH2), δ 42.5 (CH3CH2CH2 CH2), δ 57.6 (N+ CH3).
13C-NMR (D2O 100MHz): δ 12.7 (CH3CH2CH2CH2), δ 19.0 (CH3 CH2CH2CH2), δ 25.9 (CH3CH2 CH2CH2), δ 42.5 (CH3CH2CH2 CH2), δ 57.6 (N+ CH3).
<実施例11>化合物11の合成
1H-NMR (D2O 400MHz):δ 0.85 (t, 3H, CH
3 CH2CH2CH2), δ 1.28 (m, 2H, CH3CH
2 CH2CH2), δ 1.56 (m, 2H, CH3CH2CH
2 CH2), δ 2.90 (m, 2H, CH3CH2CH2CH
2 ), δ 6.29, 7.59 (s, 2H, H
2 PO2
-).
13C-NMR (D2O 100MHz): δ 12.7 (CH3CH2CH2CH2), δ 18.9 (CH3 CH2CH2CH2), δ 28.1 (CH3CH2 CH2CH2), δ 39.2 (CH3CH2CH2 CH2).
13C-NMR (D2O 100MHz): δ 12.7 (CH3CH2CH2CH2), δ 18.9 (CH3 CH2CH2CH2), δ 28.1 (CH3CH2 CH2CH2), δ 39.2 (CH3CH2CH2 CH2).
<実施例12>化合物12の合成
1H-NMR (D2O 400MHz):δ 3.11 (s, 9H, CH
3 N+), δ 3.43 (t, 2H, CH
2 N+), δ 3.98 (t, 2H, N+CH2CH
2 OH), δ 6.30, 7.60 (s, 2H, H
2 PO2
-).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 53.9 (CH3N+)δ 55.6 (N+ CH2CH2OH), δ 67.4 (N+CH2 CH2OH).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 53.9 (CH3N+)δ 55.6 (N+ CH2CH2OH), δ 67.4 (N+CH2 CH2OH).
<実施例13>化合物13の合成
1H-NMR (D2O 400MHz):δ 2.83 (s, 6H, CH
3 N+), δ 3.20 (t, 2H, CH
2 N+), δ 3.81 (t, 2H, N+CH2CH
2 OH), δ 6.30, 7.59 (s, 2H, H
2 PO2
-).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 42.6 (CH3N+)δ 55.1 (N+ CH2CH2OH), δ 58.7 (N+CH2 CH2OH).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 42.6 (CH3N+)δ 55.1 (N+ CH2CH2OH), δ 58.7 (N+CH2 CH2OH).
<実施例14>化合物14の合成
1H-NMR (D2O 400MHz): δ 0.89 (m, 12H, CH
3 CH2CH2CH2, N+CH
3 ), δ 1.28 (m, 2H, CH3CH
2 CH2CH2), δ 1.58 (m, 2H, CH3CH2CH
2 CH2), δ 3.16 (m, 2H, CH3CH2CH2CH
2 ), δ 6.31, 7.61 (s, 2H, H
2 PO2
-).
13C-NMR (D2O 100MHz): δ 12.8 (CH3CH2CH2CH2), δ 19.0 (CH3 CH2CH2CH2), δ 23.5 (CH3CH2 CH2CH2), δ 47.9 (CH3CH2CH2 CH2), δ 61.3 (N+ CH3).
13C-NMR (D2O 100MHz): δ 12.8 (CH3CH2CH2CH2), δ 19.0 (CH3 CH2CH2CH2), δ 23.5 (CH3CH2 CH2CH2), δ 47.9 (CH3CH2CH2 CH2), δ 61.3 (N+ CH3).
<実施例15>化合物15の合成
1H-NMR (D2O 400MHz):δ 6.29, 7.58 (s, 2H, H
2 PO2
-).
<実施例16>化合物16の合成
H-NMR (D2O 400MHz):δ 2.67 (m, 3H, N+CH
3 ), δ 3.79 (m, 2H, N+CH
2 COOH), δ 6.27, 7.60 (s, 2H, H
2 PO2
-).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 32.6 (N+ CH3), δ 49.0 (N+ CH2COOH), δ 169.3 (N+CH2 COOH) .
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 32.6 (N+ CH3), δ 49.0 (N+ CH2COOH), δ 169.3 (N+CH2 COOH) .
<実施例17>化合物17の合成
1H-NMR (D2O 400MHz):δ 3.04 (t, 2H, N+CH
2 CH2OH), δ 3.72 (t, 2H, N+CH2CH
2 OH), δ 5.94, 7.51 (s, 2H, H
2 PO3
-).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 41.2 (N+ CH2CH2OH), δ 57.5 (N+CH2 CH2OH).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 41.2 (N+ CH2CH2OH), δ 57.5 (N+CH2 CH2OH).
<実施例18>化合物18の合成
1H-NMR (D2O 400MHz):δ 1.21 (s, 6H, N+CCH
3 ), δ 3.45 (s, 2H, N+CCH
2 OH), δ 5.94, 7.51 (s, 2H, H
2 PO3
-).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 21.5 (N+CCH3), δ 55.1 (N+CCH2OH), δ 66.5 (N+ CCH2OH).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 21.5 (N+CCH3), δ 55.1 (N+CCH2OH), δ 66.5 (N+ CCH2OH).
<実施例19>化合物19の合成
1H-NMR (D2O 400MHz):δ 1.18 (s, 3H, N+CCH
3 ), δ 3.49-3.61 (m, 4H, N+CCH
2 OH), δ 5.94, 7.51 (s, 2H, H
2 PO3
-).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 16.9 (N+CCH3), δ 58.4 (N+ CCH2OH), δ 62.9 (N+CCH2OH).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 16.9 (N+CCH3), δ 58.4 (N+ CCH2OH), δ 62.9 (N+CCH2OH).
<実施例20>化合物20の合成
1H-NMR (D2O 400MHz):δ 3.64 (s, 6H, N+CCH
2 OH), δ 5.94, 7.51 (s, 2H, H
2 PO3
-).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 59.3 (N+CCH2OH), δ 61.4 (N+ CCH2OH).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 59.3 (N+CCH2OH), δ 61.4 (N+ CCH2OH).
<実施例21>化合物21の合成
1H-NMR (D2O 400MHz):δ 0.89 (m, 9H, CH
3 CH2CH2CH2, N+CH
3 ), δ 1.28 (m, 2H, CH3CH
2 CH2CH2), δ 1.58 (m, 2H, CH3CH2CH
2 CH2), δ 3.02 (m, 2H, CH3CH2CH2CH
2 ), δ 5.94, 7.53 (s, 2H, H
2 PO3
-).
13C-NMR (D2O 100MHz): δ 12.7 (CH3CH2CH2CH2), δ 19.0 (CH3 CH2CH2CH2), δ 25.9 (CH3CH2 CH2CH2), δ 42.5 (CH3CH2CH2 CH2), δ 57.6 (N+ CH3).
13C-NMR (D2O 100MHz): δ 12.7 (CH3CH2CH2CH2), δ 19.0 (CH3 CH2CH2CH2), δ 25.9 (CH3CH2 CH2CH2), δ 42.5 (CH3CH2CH2 CH2), δ 57.6 (N+ CH3).
<実施例22>化合物22の合成
1H-NMR (D2O 400MHz):δ 2.83 (s, 6H, CH
3 N+), δ 3.20 (t, 2H, CH
2 N+), δ 3.81 (t, 2H, N+CH2CH
2 OH), δ 5.95, 7.52 (s, 2H, H
2 PO3
-).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 42.6 (CH3N+), δ 55.1 (N+ CH2CH2OH), δ 58.7 (N+CH2 CH2OH).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 42.6 (CH3N+), δ 55.1 (N+ CH2CH2OH), δ 58.7 (N+CH2 CH2OH).
<実施例23>化合物23の合成
1H-NMR (D2O 400MHz): δ 5.94, 7.51 (s, 2H, H
2 PO3
-).
<実施例24>化合物24の合成
1H-NMR (D2O 400MHz):δ 3.04 (t, 4H, N+CH
2 CH2OH), δ 3.72 (t, 4H, N+CH2CH
2 OH), δ 7.51 (s, 1H, HPO3
2-).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 41.2 (N+ CH2CH2OH), δ 57.5 (N+CH2 CH2OH).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 41.2 (N+ CH2CH2OH), δ 57.5 (N+CH2 CH2OH).
<実施例25>化合物25の合成
1H-NMR (D2O 400MHz):δ 1.21 (s, 12H, N+CCH
3 ), δ 3.45 (s, 4H, N+CCH
2 OH), δ 7.51 (s, 1H, HPO3
2-).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 21.5 (N+CCH3), δ 55.1 (N+CCH2OH), δ 66.5 (N+ CCH2OH).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 21.5 (N+CCH3), δ 55.1 (N+CCH2OH), δ 66.5 (N+ CCH2OH).
<実施例26>化合物26の合成
1H-NMR (D2O 400MHz):δ 2.83 (s, 12H, CH
3 N+), δ 3.20 (t, 4H, CH
2 N+), δ 3.81 (t, 4H, N+CH2CH
2 OH), δ 7.52 (s, 1H, HPO3
2-).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 42.6 (CH3N+), δ 55.1 (N+ CH2CH2OH), δ 58.7 (N+CH2 CH2OH).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 42.6 (CH3N+), δ 55.1 (N+ CH2CH2OH), δ 58.7 (N+CH2 CH2OH).
<実施例27>化合物27の合成
1H-NMR (D2O 400MHz):δ 0.96 (t, 3H, CH
3 (CH2)9), δ 1.29 (m, 12H, CH3CH2(CH
2 )6), δ 1.33 (m, 6H, CH3CH
2 (CH2)6(CH
2 )2), δ 3.04 (t, 2H, N+CH
2 CH2OH), δ 3.72 (t, 2H, N+CH2CH
2 OH).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 14.0 (CH3(CH2)9), δ 14.4 (CH3CH2(CH2)6 CH2CH2), δ 23.1 (CH3 CH2(CH2)8), δ 30.0 (CH3CH2CH2(CH2)4), δ 30.3 (CH3(CH2)8 CH2), δ 31.6 (CH3CH2 CH2(CH2)4 CH2(CH2)2), δ 41.2 (N+ CH2CH2OH), δ 57.5 (N+CH2 CH2OH).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 14.0 (CH3(CH2)9), δ 14.4 (CH3CH2(CH2)6 CH2CH2), δ 23.1 (CH3 CH2(CH2)8), δ 30.0 (CH3CH2CH2(CH2)4), δ 30.3 (CH3(CH2)8 CH2), δ 31.6 (CH3CH2 CH2(CH2)4 CH2(CH2)2), δ 41.2 (N+ CH2CH2OH), δ 57.5 (N+CH2 CH2OH).
<実施例28>化合物28の合成
1H-NMR (D2O 400MHz): δ 0.96 (t, 3H, CH
3 (CH2)9), δ 1.21 (s, 6H, N+CCH
3 ), δ 1.29 (m, 12H, CH3CH2(CH
2 )6), δ 1.33 (m, 6H, CH3CH
2 (CH2)6(CH
2 )2), δ 3.45 (s, 2H, N+CCH
2 OH).
13C-NMR (D2O 100MHz): δ 14.0 (CH3(CH2)9), δ 14.4 (CH3CH2(CH2)6 CH2CH2), δ 21.5 (N+CCH3), δ 23.1 (CH3 CH2(CH2)8), δ 30.0 (CH3CH2CH2(CH2)4), δ 30.3 (CH3(CH2)8 CH2), δ 31.6 (CH3CH2 CH2(CH2)4 CH2(CH2)2), δ 55.1 (N+CCH2OH), δ 66.5 (N+ CCH2OH).
13C-NMR (D2O 100MHz): δ 14.0 (CH3(CH2)9), δ 14.4 (CH3CH2(CH2)6 CH2CH2), δ 21.5 (N+CCH3), δ 23.1 (CH3 CH2(CH2)8), δ 30.0 (CH3CH2CH2(CH2)4), δ 30.3 (CH3(CH2)8 CH2), δ 31.6 (CH3CH2 CH2(CH2)4 CH2(CH2)2), δ 55.1 (N+CCH2OH), δ 66.5 (N+ CCH2OH).
<実施例29>化合物29の合成
1H-NMR (D2O 400MHz): δ 0.96 (t, 3H, CH
3 (CH2)9), δ 1.29 (m, 12H, CH3CH2(CH
2 )6), δ 1.33 (m, 6H, CH3CH
2 (CH2)6(CH
2 )2), δ 2.83 (s, 6H, CH
3 N+), δ 3.20 (t, 2H, CH
2 N+), δ 3.81 (t, 2H, N+CH2CH
2 OH).
13C-NMR (D2O 100MHz): δ 14.0 (CH3(CH2)9), δ 14.4 (CH3CH2(CH2)6 CH2CH2), δ 23.1 (CH3 CH2(CH2)8), δ 30.0 (CH3CH2CH2(CH2)4), δ 30.3 (CH3(CH2)8 CH2), δ 31.6 (CH3CH2 CH2(CH2)4 CH2(CH2)2), δ 42.6 (CH3N+), δ 55.1 (N+ CH2CH2OH), δ 58.7 (N+CH2 CH2OH).
13C-NMR (D2O 100MHz): δ 14.0 (CH3(CH2)9), δ 14.4 (CH3CH2(CH2)6 CH2CH2), δ 23.1 (CH3 CH2(CH2)8), δ 30.0 (CH3CH2CH2(CH2)4), δ 30.3 (CH3(CH2)8 CH2), δ 31.6 (CH3CH2 CH2(CH2)4 CH2(CH2)2), δ 42.6 (CH3N+), δ 55.1 (N+ CH2CH2OH), δ 58.7 (N+CH2 CH2OH).
<実施例30>化合物30の合成
1H-NMR (D2O 400MHz):δ 0.96 (t, 3H, CH
3 (CH2)9), δ 1.29 (m, 12H, CH3CH2(CH
2 )6), δ 1.33 (m, 6H, CH3CH
2 (CH2)6(CH
2 )2), δ 3.04 (t, 4H, N+CH
2 CH2OH), δ 3.72 (t, 4H, N+CH2CH
2 OH).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 14.0 (CH3(CH2)9), δ 14.4 (CH3CH2(CH2)6 CH2CH2), δ 23.1 (CH3 CH2(CH2)8), δ 30.0 (CH3CH2CH2(CH2)4), δ 30.3 (CH3(CH2)8 CH2), δ 31.6 (CH3CH2 CH2(CH2)4 CH2(CH2)2), δ 41.2 (N+ CH2CH2OH), δ 57.5 (N+CH2 CH2OH).
13C-NMR (D2O 100MHz):δ 14.0 (CH3(CH2)9), δ 14.4 (CH3CH2(CH2)6 CH2CH2), δ 23.1 (CH3 CH2(CH2)8), δ 30.0 (CH3CH2CH2(CH2)4), δ 30.3 (CH3(CH2)8 CH2), δ 31.6 (CH3CH2 CH2(CH2)4 CH2(CH2)2), δ 41.2 (N+ CH2CH2OH), δ 57.5 (N+CH2 CH2OH).
<実施例31>化合物31の合成
1H-NMR (D2O 400MHz): δ 0.96 (t, 3H, CH
3 (CH2)9), δ 1.21 (s, 12H, N+CCH
3 ), δ 1.29 (m, 12H, CH3CH2(CH
2 )6), δ 1.33 (m, 6H, CH3CH
2 (CH2)6(CH
2 )2), δ 3.45 (s, 4H, N+CCH
2 OH).
13C-NMR (D2O 100MHz): δ 14.0 (CH3(CH2)9), δ 14.4 (CH3CH2(CH2)6 CH2CH2), δ 21.5 (N+CCH3), δ 23.1 (CH3 CH2(CH2)8), δ 30.0 (CH3CH2CH2(CH2)4), δ 30.3 (CH3(CH2)8 CH2), δ 31.6 (CH3CH2 CH2(CH2)4 CH2(CH2)2), δ 55.1 (N+CCH2OH), δ 66.5 (N+ CCH2OH).
13C-NMR (D2O 100MHz): δ 14.0 (CH3(CH2)9), δ 14.4 (CH3CH2(CH2)6 CH2CH2), δ 21.5 (N+CCH3), δ 23.1 (CH3 CH2(CH2)8), δ 30.0 (CH3CH2CH2(CH2)4), δ 30.3 (CH3(CH2)8 CH2), δ 31.6 (CH3CH2 CH2(CH2)4 CH2(CH2)2), δ 55.1 (N+CCH2OH), δ 66.5 (N+ CCH2OH).
<実施例32>化合物32の合成
1H-NMR (D2O 400MHz): δ 0.96 (t, 3H, CH
3 (CH2)9), δ 1.29 (m, 12H, CH3CH2(CH
2 )6), δ 1.33 (m, 6H, CH3CH
2 (CH2)6(CH
2 )2), δ 2.83 (s, 12H, CH
3 N+), δ 3.20 (t, 4H, CH
2 N+), δ 3.81 (t, 4H, N+CH2CH
2 OH).
13C-NMR (D2O 100MHz): δ 14.0 (CH3(CH2)9), δ 14.4 (CH3CH2(CH2)6 CH2CH2), δ 23.1 (CH3 CH2(CH2)8), δ 30.0 (CH3CH2CH2(CH2)4), δ 30.3 (CH3(CH2)8 CH2), δ 31.6 (CH3CH2 CH2(CH2)4 CH2(CH2)2), δ 42.6 (CH3N+), δ 55.1 (N+ CH2CH2OH), δ 58.7 (N+CH2 CH2OH).
13C-NMR (D2O 100MHz): δ 14.0 (CH3(CH2)9), δ 14.4 (CH3CH2(CH2)6 CH2CH2), δ 23.1 (CH3 CH2(CH2)8), δ 30.0 (CH3CH2CH2(CH2)4), δ 30.3 (CH3(CH2)8 CH2), δ 31.6 (CH3CH2 CH2(CH2)4 CH2(CH2)2), δ 42.6 (CH3N+), δ 55.1 (N+ CH2CH2OH), δ 58.7 (N+CH2 CH2OH).
<比較例>化合物33~41、43~45、47~50
リン酸塩系化合物
表4~6に記載のアミン化合物とリン酸を用いて、実施例1と同様の方法で合成した。
リン酸塩系化合物
表4~6に記載のアミン化合物とリン酸を用いて、実施例1と同様の方法で合成した。
<比較例>化合物42、46、53
乳酸塩系化合物
表4~6に記載のアミン化合物と乳酸を用いて、実施例1と同様の方法で合成した。
乳酸塩系化合物
表4~6に記載のアミン化合物と乳酸を用いて、実施例1と同様の方法で合成した。
<比較例>化合物51
ハロゲン化合物
表4~6に記載のアミン化合物と塩酸を用いて、実施例1と同様の方法で合成した。
ハロゲン化合物
表4~6に記載のアミン化合物と塩酸を用いて、実施例1と同様の方法で合成した。
<比較例>化合物52
ハロゲン化合物
表4~6に記載のアミン化合物とトリフルオロメタンスルホン酸を用いて、実施例1と同様の方法で合成した。
ハロゲン化合物
表4~6に記載のアミン化合物とトリフルオロメタンスルホン酸を用いて、実施例1と同様の方法で合成した。
上記の実施例及び比較例の化合物について、次の測定及び評価を行った。
1.室温(25℃)での性状
実施例の化合物1~32については、カールフィッシャー水分計(三菱化学アナリテック製 KF-100)を用いて水分率(質量%)を測定し、表1~3に記載の水分率の水和物であることが確認された。これらの水和物について、25℃での性状を確認した後、スクリュー管に入れ、減圧乾燥させ無水物として、25℃での性状を確認した。結果を表1~3、表8A、Bに示す。実施例の化合物の中でも化合物1~17、21、22の水和物、無水物は、25℃で液体であった。
1.室温(25℃)での性状
実施例の化合物1~32については、カールフィッシャー水分計(三菱化学アナリテック製 KF-100)を用いて水分率(質量%)を測定し、表1~3に記載の水分率の水和物であることが確認された。これらの水和物について、25℃での性状を確認した後、スクリュー管に入れ、減圧乾燥させ無水物として、25℃での性状を確認した。結果を表1~3、表8A、Bに示す。実施例の化合物の中でも化合物1~17、21、22の水和物、無水物は、25℃で液体であった。
本発明の有機アンモニウム塩は、アニオンをホスフィン酸アニオン又はホスホン酸アニオンとすることで、カチオン、アニオン分子間同士の相互作用が緩和されたことから、例えば、比較例の化合物51、52のようなハロゲンアニオンのような従来の有機アンモニウム塩に比べ液体になりやすい傾向となることが判明した。特に化合物1~16のホスフィン酸アニオンは、カチオン、アニオン分子間同士の相互作用が特に緩和されることから、無水物が25℃で液体となり、低融点となることが確認された。
2.粘度測定評価
表7A、Bに示す実施例、比較例化合物の水和物の粘度を確認した。粘度は、回転式粘度系(BROOK FIELD DIGITAL VISCOMETER MODEL DV-2 Pro)を用いて測定した。
表7A、Bに示す実施例、比較例化合物の水和物の粘度を確認した。粘度は、回転式粘度系(BROOK FIELD DIGITAL VISCOMETER MODEL DV-2 Pro)を用いて測定した。
同じカチオン種に対する各アニオンの4級アンモニウム塩水和物の粘度は、いずれのカチオン種においても、比較例のリン酸アニオン、乳酸アニオンよりも、実施例のホスホン酸アニオン、ホスフィン酸アニオンは流動性(液体)を有し、低粘度であった。また、ホスホン酸アニオンよりもホスフィン酸アニオンの方が、更に粘度が低いことが確認された。これは、リン酸アニオン、乳酸アニオンよりもホスホン酸アニオン、ホスフィン酸アニオンの方が、更に、ホスホン酸アニオンよりホスフィン酸アニオンがカチオン、アニオン分子間同士における水素結合等の相互作用が緩和されたため、低粘度となったと示唆された。
アニオンがホスフィン酸アニオンの化合物で比較した場合、下記の傾向を示した。
カチオンにヒドロキシアルキル基を有する化合物で比較すると、同一の置換基を有するが化合物4(カチオンの窒素に結合する基が4個ともヒドロキシアルキル基)よりも、異なる置換基を有する化合物1~3、5~9(カチオンの窒素に結合する基が水素原子とヒドロキシアルキル基の2種)の方が、粘度が低下した。
直鎖状のヒドロキシ炭化水素基である1-ヒドロキシエチル基、水素原子からなるカチオンで比較した場合、1-ヒドロキシエチル基が4個の実施例37の化合物4の粘度は981mPa・s、3個の実施例36の化合物3の粘度は656mPa・s、2個の実施例35の化合物2の粘度は69mPa・s、1個の実施例31の化合物1の粘度は17mPa・sとなった。また、分岐鎖状のヒドロキシ炭化水素基を有するカチオンで比較した場合、ヒドロキシ炭化水素基中の水酸基が3個の実施例42の化合物9の粘度は375mPa・s、2個の実施例39~41の化合物6~8の粘度は269~288mPa・s、1個の実施例38の化合物5の粘度は250mPa・sとなり、構造中の分岐鎖状のヒドロキシ炭化水素基又は水酸基の数が少ないほど、化合物の粘度が低くなった。この結果より、水酸基に起因する分子間、水和水との水素結合による相互作用が低下したことから、粘度が低下したと示唆された。
水素原子と炭化水素基(アルキル基)からなるカチオンで比較した場合、水素原子が3個の実施例45の化合物11の粘度は113mPa・s、1個の実施例43の化合物10の粘度は13mPa・sとなり、水素原子、炭化水素基(アルキル基)、直鎖状のヒドロキシ炭化水素基から選択される置換基からなるカチオンで比較した場合、水素原子が1個の実施例47の化合物13の粘度は63mPa・s、0個の実施例46の化合物12の粘度は31mPa・sとなり、構造中の水素原子の数が少ないほど、化合物の粘度が低くなった。この結果より、水素原子に起因する水和水、又は水酸基との水素結合による相互作用が低下したことから、粘度が低下したと示唆された。
3.凝固点測定評価
表8A、Bに示す実施例、比較例の化合物の50質量%水溶液を作成し、その凝固点を測定した。凝固点測定はJISK0065(化学製品の凝固点測定方法)に準拠して行った。
表8A、Bに示す実施例、比較例の化合物の50質量%水溶液を作成し、その凝固点を測定した。凝固点測定はJISK0065(化学製品の凝固点測定方法)に準拠して行った。
同じカチオン種に対する各アニオンの4級アンモニウム塩の50質量%水溶液の凝固点は、いずれのカチオン種においても、比較例のリン酸アニオン、カルボン酸アニオン、ハロゲンアニオンよりも、実施例のホスホン酸アニオン、ホスフィン酸アニオンの方が、凝固点が低くなり、水の凝固点降下作用を確認した。また、ホスホン酸アニオンよりもホスフィン酸アニオンの方が、更に凝固点が低下し、より高い凝固点降下作用を示した。
アニオンがホスフィン酸アニオンの化合物で比較した場合、下記の傾向を示した。
アニオンがホスフィン酸アニオンの化合物で比較した場合、下記の傾向を示した。
カチオンにヒドロキシアルキル基を有する化合物で比較すると、同一の置換基を有する化合物4(カチオンの窒素に結合する基が4個ともヒドロキシアルキル基)よりも、異なる置換基を有する化合物1~3、5~9(カチオンの窒素に結合する基が水素原子とヒドロキシアルキル基の2種)の方が、凝固点が低下した。
直鎖状のヒドロキシ炭化水素基である1-ヒドロキシエチル基、水素原子からなるカチオンで比較した場合、直鎖状のヒドロキシ炭化水素基が4個の実施例57の化合物4の凝固点は-22℃、3個の実施例56の化合物3の凝固点は-24℃、2個の実施例55の化合物2の凝固点は-35℃、1個の実施例52の化合物1の凝固点は-40℃未満となった。また、分岐鎖状のヒドロキシ炭化水素基を有するカチオンで比較した場合、分岐鎖状のヒドロキシ炭化水素基中の水酸基が3個の実施例65の化合物9の凝固点は-24℃、2個の実施例61、62、64の化合物6~8の凝固点は-30~-32℃、1個の実施例58の化合物5の凝固点は-40℃となり、構造中のヒドロキシ炭化水素基又は水酸基の数が少ないほど、化合物の凝固点が低下した。この結果より、構造中に水酸基の数が少ないほど、水との水素結合性が低下したことから、凝固点が低下したと示唆された。
水素原子と炭化水素基(アルキル基)からなるカチオンで比較した場合、水素原子が3個の実施例69の化合物11の凝固点は-33℃、水素原子が1個の実施例67の化合物10の凝固点は-40℃未満となった。また、水素原子、炭化水素基(アルキル基)、直鎖状のヒドロキシ炭化水素基から選択される置換基からなるカチオンで比較した場合、水素原子が1個の実施例71の化合物13の凝固点は-40℃、水素原子が0個の実施例70の化合物12の凝固点は-40℃未満となり、構造中の水素原子の数が少ないほど、化合物の凝固点が低下した。この結果より、構造中に水素原子の数が少ないほど、水との水素結合性が低下したことから、凝固点が低下したと示唆された。
4.アミノ酸溶解性評価
表9に示す実施例、比較例の化合物に、L-トリプトファン、L-アスパラギン酸、L-アルギニン(いずれも富士フィルム和光純薬製)、アスパラギン酸亜鉛(特表2006-503092に記載の方法で合成)を1wt%加え、50℃で1時間加熱攪拌した後の25度での溶解性を評価した。溶解したもの:〇、溶解しなかったもの:×で示した。
表9に示す実施例、比較例の化合物に、L-トリプトファン、L-アスパラギン酸、L-アルギニン(いずれも富士フィルム和光純薬製)、アスパラギン酸亜鉛(特表2006-503092に記載の方法で合成)を1wt%加え、50℃で1時間加熱攪拌した後の25度での溶解性を評価した。溶解したもの:〇、溶解しなかったもの:×で示した。
溶解性は、比較例のリン酸アニオンの化合物は、いずれのカチオン種においても、1wt%は溶解しなかったが、実施例のホスフィン酸アニオンは、いずれのカチオン種でも、1wt%で溶解した。この結果より、本発明の化合物は、アミノ酸及びその塩溶解溶媒として有用であることが示唆された。
Claims (12)
- カチオン及びアニオンを含む有機アンモニウム塩であって、該カチオンが次式(I):
- 前記式(I)において、lが0~3の整数であり、mが0であり、nが1~4の整数であり、R2は炭素数1~18の直鎖状のモノヒドロキシ炭化水素基である請求項1に記載の有機アンモニウム塩。
- 前記式(I)において、lが0~3の整数であり、mが0であり、nが1~4の整数であり、R2は水酸基を1個以上有し炭素数1~18の分岐鎖状のヒドロキシ炭化水素基である請求項1に記載の有機アンモニウム塩。
- 前記式(I)において、lが0~2の整数であり、mが1~3の整数であり、nが1~3の整数であり、R1は炭素数1~18の直鎖状もしくは分岐状の炭化水素基であり、R2は水酸基を1個以上有し炭素数1~18の直鎖状もしくは分岐鎖状のヒドロキシ炭化水素基である請求項1に記載の有機アンモニウム塩。
- 前記式(I)において、lが0~3の整数であり、mが0~3の整数であり、nが1~3の整数であり、R1は炭素数1~18の直鎖状もしくは分岐状の炭化水素基であり、R2は炭素数1~18の直鎖状もしくは分岐鎖状のカルボキシ炭化水素基である請求項1に記載の有機アンモニウム塩。
- 前記式(I)において、lが4である請求項1に記載の有機アンモニウム塩。
- 前記式(I)において、lが1~3の整数であり、mが1~3の整数であり、nが0であり、R1は炭素数1~18の直鎖状もしくは分岐状の炭化水素基である請求項1に記載の有機アンモニウム塩。
- 前記式(I)において、lとnが0であり、mが4であり、R1は炭素数1~18の直鎖状もしくは分岐状の炭化水素基である請求項1に記載の有機アンモニウム塩。
- 前記アンモニウムカチオンに水素結合性官能基を有する請求項1~8のいずれか一項に記載の有機アンモニウム塩。
- 前記アニオンがホスフィン酸アニオンである請求項1~9のいずれか一項に記載の有機アンモニウム塩。
- 前記有機アンモニウム塩の無水物及び水和物が25℃で液体である請求項1~10のいずれか一項に記載の有機アンモニウム塩。
- 次の成分(A)及び(B):
(A)アミンもしくはアンモニウム化合物
(B)ホスホン酸もしくはホスフィン酸又はその塩
の配合物であって、
前記成分(A)と成分(B)が、カチオン及びアニオンを含む有機アンモニウム塩であって、該カチオンが、成分(A)のアミンと成分(B)由来のプロトンとのアンモニウムカチオン、又は成分(A)のアンモニウム化合物由来のアンモニウムカチオンで、次式(I):
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