JP2023519712A - 高分子両性界面活性剤化合物 - Google Patents
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Abstract
本開示は、式(I)の高分子両性界面活性剤化合物である。【選択図】図2
Description
本発明は、高分子両性界面活性剤化合物、特に炭水化物由来のものに関する。
背景
本明細書における以前に公開された文書のリストまたは考察は、必ずしもその文書が最新技術の一部であること、または一般的な知識であることを認めていると見なされるべきではない。
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炭水化物系界面活性剤は、炭水化物および植物油から開発された環境にやさしい生分解性界面活性剤である。アルキルポリグリコシド(APG)は、グルコースおよび脂肪アルコールから調製される特定の非イオン性炭水化物系界面活性剤である。しかし、現在入手可能な炭水化物系界面活性剤は、発泡、粘性増粘、表面張力(または臨界ミセル濃度)、湿潤および/または水溶性に関して必ずしも良好な性能を示すとは限らない。それらは一般に低品質の泡を生成するため、特に油および硬水が存在する場合は、高められた油回収用途には適していない可能性がある。さらに、パーソナルケア用途では刺激性が高いことが知られている。
両性界面活性剤は、炭水化物系界面活性剤から由来し得る。スルタインおよびベタインは、そのような2つの例である。一般に、スルタインはベタインよりも皮膚刺激の可能性が低いため好まれる。しかしながら、上記の1または複数(または1またはそれ以上、または1または2以上、または1以上)の問題に対処する改良された界面活性剤組成物が依然として必要とされている
発明の概要
本発明の態様および実施形態は、以下の項で説明される。
項1
化学式I:
[上記化学式I中、
R1は、C8~C22アルキル基、-((CH2)2O)o-R5基、-((CH(CH3)CH2)pO)-R6基、-((CH2)2O)q-((CH(CH3)CH2)rO)-R7基、または-((CH(CH3)CH2)q’O)-((CH2)2O)r’-R8基を表し、
oおよびpは、各々独立に、2~8の数を表し、
q、q’、rおよびr’は、各々独立に、1~5の数を表し、
L1~L3は、各々独立に、C1~C3アルキル基を表し、
R2およびR3は、各々独立に、C1~C3アルキル基を表し、
R4は、OHまたはC1~C3アルキル基を表し、
R5~R8は、各々独立に、C8~C22アルキル基を表し、
nは1~5の数を表し、mは0~4の数を表し、ここで、n+mの合計は1~5でありnは少なくとも1である]
を有する高分子両性界面活性剤化合物。
項2
R1は、C8~C14アルキル基のような、C8~C12アルキル基のようなまたはC12~C14アルキル基のようなC8~C16アルキル基を表す、項1に記載の高分子両性界面活性剤化合物。
項3
R1は、C8、C10、C12、C14またはC16アルキル基を表し、任意にR1は、C8、C10またはC12アルキル基を表す、項2に記載の高分子両性界面活性剤化合物。
項4
R1は、-((CH2)2O)o-R5基、-((CH(CH3)CH2)pO)-R6基、-((CH2)2O)q-((CH(CH3)CH2)rO)-R7基、または-((CH(CH3)CH2)q’O)-((CH2)2O)r’-R8基を表す、項1に記載の高分子両性界面活性剤化合物。
項5
oおよびpは、各々独立に、3~5の数を表し、
q、q’、rおよびr’は、各々独立に、1~3の数を表す、項4に記載の高分子両性界面活性剤化合物。
項6
R1は、-((CH2)2O)o-R5基または-((CH(CH3)CH2)pO)-R6基を表す、項4または項5に記載の高分子両性界面活性剤化合物。
項7
R2およびR3はメチルである、前項のいずれか1つに記載の高分子両性界面活性剤化合物。
項8
R4はOHを表し、および/または
R5~R8は、各々独立に、C8~C16アルキル基を表す、前項のいずれか1つに記載の高分子両性界面活性剤化合物。
項9
L1はCH2を表し、および/または
L2は(CH2)3を表し、および/または
L3はCH2を表す、前項のいずれか1つに記載の高分子両性界面活性剤化合物。
項10
(a)R1がC8~C22アルキル基である場合、前記配合物は、同じR1基を有する式Iの化合物から形成されるか、または異なるR1基を有する式Iの化合物の混合物から形成され、
(b)R1が、-((CH2)2O)o-R5基、-((CH(CH3)CH2)pO)-R6基、-((CH2)2O)q-((CH(CH3)CH2)rO)-R7基、または-((CH(CH3)CH2)q’O)-((CH2)2O)r’-R8基を表す場合、前記配合物は、同じR1基を有する式Iの化合物から形成される、項1~9のいずれか1つに規定されている式Iの化合物を1または複数含んで成る、高分子両性界面活性剤配合物。
項11
項1~9のいずれか1つに記載の高分子両性界面活性剤化合物、または
項10に記載の高分子両性界面活性剤配合物を含んで成る、組成物。
項12
式Iに記載の化合物を形成する方法であって、
前記方法は、適切な溶媒および適切な塩基の存在において、式II:
の化合物を式III:
[上記式IIおよび式III中、
L1~L3、R1~R4、nおよびmは、項1~9のいずれか1つで規定されているようであり
Xは、脱離性基(例えば、Cl、BrまたはI)であり、
Y+は、一価の金属カチオン(例えば、Na+)である]
の化合物と反応させるステップを含んで成る、方法。
項13
前記式IIの化合物は、適切な溶媒および適切な塩基の存在において、式IV:
の化合物の式V:
[上記式IVおよび式V中、
L1、L2、R1~R3、nおよびmは、項1~9のいずれか1つで規定するようであり、
R9は、HまたはC1~C3アルキルを表す]
の化合物との反応によって形成される、項12に記載の方法。
項14
式IVの前記化合物は、適切な溶媒および適切な塩基の存在において、式VI:
の化合物の式VII:
[上記式VIおよび式VII中、
R1、nおよびmは、項1~9のいずれか1つで規定されているようであり、
R9は、HまたはC1~C3アルキルを表し、
X’は、脱離性基(例えば、Cl、BrまたはI)を表し、
L1’は、結合またはC1~C2アルキル基を表す]
の化合物との反応によって形成される、項13に記載の方法。
本発明の態様および実施形態は、以下の項で説明される。
項1
化学式I:
R1は、C8~C22アルキル基、-((CH2)2O)o-R5基、-((CH(CH3)CH2)pO)-R6基、-((CH2)2O)q-((CH(CH3)CH2)rO)-R7基、または-((CH(CH3)CH2)q’O)-((CH2)2O)r’-R8基を表し、
oおよびpは、各々独立に、2~8の数を表し、
q、q’、rおよびr’は、各々独立に、1~5の数を表し、
L1~L3は、各々独立に、C1~C3アルキル基を表し、
R2およびR3は、各々独立に、C1~C3アルキル基を表し、
R4は、OHまたはC1~C3アルキル基を表し、
R5~R8は、各々独立に、C8~C22アルキル基を表し、
nは1~5の数を表し、mは0~4の数を表し、ここで、n+mの合計は1~5でありnは少なくとも1である]
を有する高分子両性界面活性剤化合物。
項2
R1は、C8~C14アルキル基のような、C8~C12アルキル基のようなまたはC12~C14アルキル基のようなC8~C16アルキル基を表す、項1に記載の高分子両性界面活性剤化合物。
項3
R1は、C8、C10、C12、C14またはC16アルキル基を表し、任意にR1は、C8、C10またはC12アルキル基を表す、項2に記載の高分子両性界面活性剤化合物。
項4
R1は、-((CH2)2O)o-R5基、-((CH(CH3)CH2)pO)-R6基、-((CH2)2O)q-((CH(CH3)CH2)rO)-R7基、または-((CH(CH3)CH2)q’O)-((CH2)2O)r’-R8基を表す、項1に記載の高分子両性界面活性剤化合物。
項5
oおよびpは、各々独立に、3~5の数を表し、
q、q’、rおよびr’は、各々独立に、1~3の数を表す、項4に記載の高分子両性界面活性剤化合物。
項6
R1は、-((CH2)2O)o-R5基または-((CH(CH3)CH2)pO)-R6基を表す、項4または項5に記載の高分子両性界面活性剤化合物。
項7
R2およびR3はメチルである、前項のいずれか1つに記載の高分子両性界面活性剤化合物。
項8
R4はOHを表し、および/または
R5~R8は、各々独立に、C8~C16アルキル基を表す、前項のいずれか1つに記載の高分子両性界面活性剤化合物。
項9
L1はCH2を表し、および/または
L2は(CH2)3を表し、および/または
L3はCH2を表す、前項のいずれか1つに記載の高分子両性界面活性剤化合物。
項10
(a)R1がC8~C22アルキル基である場合、前記配合物は、同じR1基を有する式Iの化合物から形成されるか、または異なるR1基を有する式Iの化合物の混合物から形成され、
(b)R1が、-((CH2)2O)o-R5基、-((CH(CH3)CH2)pO)-R6基、-((CH2)2O)q-((CH(CH3)CH2)rO)-R7基、または-((CH(CH3)CH2)q’O)-((CH2)2O)r’-R8基を表す場合、前記配合物は、同じR1基を有する式Iの化合物から形成される、項1~9のいずれか1つに規定されている式Iの化合物を1または複数含んで成る、高分子両性界面活性剤配合物。
項11
項1~9のいずれか1つに記載の高分子両性界面活性剤化合物、または
項10に記載の高分子両性界面活性剤配合物を含んで成る、組成物。
項12
式Iに記載の化合物を形成する方法であって、
前記方法は、適切な溶媒および適切な塩基の存在において、式II:
L1~L3、R1~R4、nおよびmは、項1~9のいずれか1つで規定されているようであり
Xは、脱離性基(例えば、Cl、BrまたはI)であり、
Y+は、一価の金属カチオン(例えば、Na+)である]
の化合物と反応させるステップを含んで成る、方法。
項13
前記式IIの化合物は、適切な溶媒および適切な塩基の存在において、式IV:
L1、L2、R1~R3、nおよびmは、項1~9のいずれか1つで規定するようであり、
R9は、HまたはC1~C3アルキルを表す]
の化合物との反応によって形成される、項12に記載の方法。
項14
式IVの前記化合物は、適切な溶媒および適切な塩基の存在において、式VI:
R1、nおよびmは、項1~9のいずれか1つで規定されているようであり、
R9は、HまたはC1~C3アルキルを表し、
X’は、脱離性基(例えば、Cl、BrまたはI)を表し、
L1’は、結合またはC1~C2アルキル基を表す]
の化合物との反応によって形成される、項13に記載の方法。
図面の簡単な説明
図1は、アルキルポリグリコシド(10)を2段階アミノ化反応に付することによって中間体20を調製するための本発明の概略図を示す。
図2は、中間体20をスルホン化反応に付することによって化合物30を調製するための本発明の概略図を示す。
説明
本発明は、新規高分子両性界面活性剤化合物に関する。本発明は、特に、炭水化物系界面活性剤に由来するスルタインに関する。これらの化合物は非常に穏やかなにおいがあり、添加された配合物に色を追加しない。さらに、他の界面活性剤と組み合わせて使用した場合、安定性の高い高密度の泡を生成し、極端な酸性およびアルカリ性の条件の両方で優れた安定性を示す。これらの特性により、パーソナルケア(例えば、スキンケアおよびデオドラント)、家庭用および工業用製品、ならびに高められた油回収のような、さまざまな用途に適している。それらは、ベタイン、両性アセテートおよび両性プロピオン酸塩のような従来の両性界面活性剤を置き換えることができると考えられている。
本発明は、新規高分子両性界面活性剤化合物に関する。本発明は、特に、炭水化物系界面活性剤に由来するスルタインに関する。これらの化合物は非常に穏やかなにおいがあり、添加された配合物に色を追加しない。さらに、他の界面活性剤と組み合わせて使用した場合、安定性の高い高密度の泡を生成し、極端な酸性およびアルカリ性の条件の両方で優れた安定性を示す。これらの特性により、パーソナルケア(例えば、スキンケアおよびデオドラント)、家庭用および工業用製品、ならびに高められた油回収のような、さまざまな用途に適している。それらは、ベタイン、両性アセテートおよび両性プロピオン酸塩のような従来の両性界面活性剤を置き換えることができると考えられている。
したがって、本発明の第1態様では、化学式I:
[上記化学式I中、
R1は、C8~C22アルキル基、-((CH2)2O)o-R5基、-((CH(CH3)CH2)pO)-R6基、-((CH2)2O)q-((CH(CH3)CH2)rO)-R7基、または-((CH(CH3)CH2)q’O)-((CH2)2O)r’-R8基を表し、
oおよびpは、各々独立に、2~8の数を表し、
q、q’、rおよびr’は、各々独立に、1~5の数を表し、
L1~L3は、各々独立に、C1~C3アルキル基を表し、
R2およびR3は、各々独立に、C1~C3アルキル基を表し、
R4は、OHまたはC1~C3アルキル基を表し、
R5~R8は、各々独立に、C8~C22アルキル基を表し、
nは1~5の数を表し、mは0~4の数を表し、ここで、n+mの合計は1~5でありnは少なくとも1である]
を有する高分子両性界面活性剤化合物が提供される。
R1は、C8~C22アルキル基、-((CH2)2O)o-R5基、-((CH(CH3)CH2)pO)-R6基、-((CH2)2O)q-((CH(CH3)CH2)rO)-R7基、または-((CH(CH3)CH2)q’O)-((CH2)2O)r’-R8基を表し、
oおよびpは、各々独立に、2~8の数を表し、
q、q’、rおよびr’は、各々独立に、1~5の数を表し、
L1~L3は、各々独立に、C1~C3アルキル基を表し、
R2およびR3は、各々独立に、C1~C3アルキル基を表し、
R4は、OHまたはC1~C3アルキル基を表し、
R5~R8は、各々独立に、C8~C22アルキル基を表し、
nは1~5の数を表し、mは0~4の数を表し、ここで、n+mの合計は1~5でありnは少なくとも1である]
を有する高分子両性界面活性剤化合物が提供される。
本明細書の実施形態では、「含んで成る(comprising)」という言葉は、言及された特徴(feature)を必要とするが、他の特徴の存在を限定しないと解釈され得る。あるいは、「含んで成る」という言葉はまた、リストされた要素(または構成要素または成分:component)/特徴のみが存在することが意図されている状況に関連している場合もある(例えば、「含んで成る」という言葉は、「から成る(consists of)」または「から本質的に成る(consists essentially of)」という語句に置き換られ得る)。より広い解釈およびより狭い解釈の両方が、本発明のすべての態様および実施形態に適用できることが明確に企図される。換言すれば、「含んで成る」という用語およびその同義語は、「から成る」という語句または「から本質的に成る」という語句またはその同義語に置き換えることができ、その逆も可能である。
特に明記しない限り、「アルキル」という用語は、分枝していない、もしくは分枝している、環状の、飽和している、もしくは不飽和である(そのように形成する、例えば、アルケニルまたはアルキニル)炭化水素ラジカルをいい、これは、置換されていても、または非置換であってもよい(例えば、1または複数のハロ原子によって)。
本発明の実施形態では、アルキル基は、非環式部分および環式部分を有し得ることが理解される。アルキル基が環状部分基を含む場合(基「シクロアルキル」が特定されている場合がある)、環状部分は、好ましくはC3~12シクロアルキルであり、より好ましくはC5~10(例えばC5~7)シクロアルキルである。前記実施形態では、残りの非環状部分は、飽和または不飽和のC1~22直鎖状またはC4~22分枝状非環式アルキルであり得る。
本明細書で特に明記しない限り、「アルキル」という用語が非環式基を指す場合、それは好ましくはC1~22アルキルである。
前述のように、R1は、アルキル基(すなわち、C8~C22アルキル基)またはアルコキシ基(すなわち、-((CH2)2O)o-R5基、-((CH(CH3)CH2)pO)-R6基、-((CH2)2O)q-((CH(CH3)CH2)rO)-R7基、または-((CH(CH3)CH2)q’O)-((CH2)2O)r’-R8基)であってもよい。R1がC8~C22のアルキル基である場合、アルキルという用語は、本明細書で前に提供された定義を包含するように広く解釈され得る。しかしながら、本明細書で言及し得る本発明の特定の実施形態では、C8~C22アルキル基は、直鎖または分枝鎖の飽和または不飽和ヒドロカルビル基(hydrocarbyl group)を指し得る。本発明のさらに特定の実施形態では、C8~C22のアルキル基は、分枝状、またはなおより具体的には、直鎖飽和ヒドロカルビル基を指し得る。
任意の可能な分枝度が企図され、前記分枝アルキル基は、任意の適切な方法から得ることができる。例えば、適切な分枝状アルキル鎖は、2つの第一級アルキルアルコール間のゲルベ反応(Guerbet Reaction)の使用によって得ることができる。以下に論じる反応経路に従って、本明細書で言及するR1基を提供するために使用し得る適切な分枝状アルキルアルコールの例としては、これらに限定されないが、2-メチル-1-ペンタノール、2-エチル-1-ヘキサノール、2-プロピル-1-ヘプタノール、2-ブチル-1-オクタノール、2-ペンチル-1-ノナノール、2-ヘキシル-1-デカノール、2-ヘプチル-1-ウンデカノール、2-オクチル-1-ドデカノール、2-ノニル-1-トリデカノール、2-デシル-1-テトラデカノール、2-ウンデシル-1-ペンタデカノール、2-ドデシル-1-ヘキサデカノール、2-トリデシル-1-ヘプタデカノール、2-テトラデシル-1-オクタデカノール、2-ペンタデシル-1-ノナデカノール、2-ヘキサデシル-1-エイコサノール、2-ヘプタデシル-1-ヘネイコサノール、2-オクタデシル-1-ドコサノール、2-ノナデシル-1-トリコサノール、および2-エイコシル-1-テトラコサノールが挙げられる。
本明細書で言及され得る本発明の実施形態では、R1がアルキル基である場合、それは、C8~C14アルキル基のような、C8~C12アルキル基のような、またはC12~C14アルキル基のようなC8~C16アルキル基であり得る。例えば、R1は、C8、C10またはC12アルキル基のようなC8、C10、C12、C14またはC16アルキル基を表し得る。再び、これらの基は分枝状、またはより具体的には直鎖状アルキル基であってもよい。
R1がアルコキシ基である本発明の実施形態では、それは、-((CH2)2O)o-R5基、-((CH(CH3)CH2)pO)-R6基、-((CH2)2O)q-((CH(CH3)CH2)rO)-R7基、または-((CH(CH3)CH2)q’O)-((CH2)2O)r’-R8基であってもよい。例えば、R1は、-((CH2)2O)o-R5基または-((CH(CH3)CH2)pO)-R6基を表し得る。
上述のように、oおよびpは、各々独立に、2~8の数を表し得る。例えば、oおよびpは、各々独立に、3~5の数を表し得る。上述のように、q、q'、rおよびr'は、各々独立に、1~5の数を表し得、例えば、q、q'、r、r'は、各々独立に、1~3の数を表し得る。
任意の適切なC1~C3アルキル基は、R2およびR3(例えば、メチル、エチル、プロピルおよびイソプロピル)であり得る。しかしながら、本明細書で言及され得る本発明の特定の実施形態では、R2およびR3は両方ともメチル基であり得る。
上記のように、R4は、OHを表し得る。加えてまたは独立に、R5~R8は、各々独立に、C8~C16のアルキル基を表し得る。
前に本明細書で言及したL基(L1~L3)は、各々、C1~C3アルキル基(CnH2n-2)から選択される適切な連結基を表し得る。適切な連結基の例としては、CH2、(CH2)2および(CH2)3が挙げられる。本明細書で言及し得る本発明の特定の実施形態では、
L1は、CH2を表し得、および/または
L2は、(CH2)3を表し得、および/または
L3は、CH2を表し得る。
L1は、CH2を表し得、および/または
L2は、(CH2)3を表し得、および/または
L3は、CH2を表し得る。
本発明の特定の実施形態では、nは1であってもよく、mは0であってもよい。
本発明の特定の実施形態では、式Iの化合物は、
[上記式I中、
R1は、C12またはC14のアルキル基を表し、
nは1~5の数を表し、mは0~4の数を表し、ここでn+mの合計は1~5でありnは少なくとも1である]
である。
上述の実施形態は、技術的に妥当な任意の適切な組み合わせで組み合わせることができることを理解されたい。
R1は、C12またはC14のアルキル基を表し、
nは1~5の数を表し、mは0~4の数を表し、ここでn+mの合計は1~5でありnは少なくとも1である]
である。
上述の実施形態は、技術的に妥当な任意の適切な組み合わせで組み合わせることができることを理解されたい。
理解されるように、式Iのポリマー両性界面活性剤の1または複数を一緒に組み合わせて、ポリマー両性界面活性剤配合物を提供し得る。これは、R1がアルキル基から選択される場合に特に当てはまり得、異なるアルキル基の混合物を使用して式Iの化合物を提供することができるからである。この場合、式Iの異なる化合物の混合物が反応生成物として提供される(以下の実施例でより詳細に論じる)。したがって、本発明の別の態様では、上で定義した式Iの化合物を1または複数含んで成る高分子両性界面活性剤配合物が提供される:
(i)R1がC8~C22アルキル基である場合、配合物は、同じR1基を有する式Iの化合物から形成されるか、または異なるR1基を有する式Iの化合物の混合物から形成される、ならびに
(j)R1が-((CH2)2O)o-R5基である場合、-((CH(CH3)CH2)pO)-R6基、-((CH2)2O)q-((CH(CH3)CH2)rO)-R7基、または-((CH(CH3)CH2)q’O)-((CH2)2O)r’-R8基である場合、配合物は同じR1基を有する式Iの化合物から形成される。
(i)R1がC8~C22アルキル基である場合、配合物は、同じR1基を有する式Iの化合物から形成されるか、または異なるR1基を有する式Iの化合物の混合物から形成される、ならびに
(j)R1が-((CH2)2O)o-R5基である場合、-((CH(CH3)CH2)pO)-R6基、-((CH2)2O)q-((CH(CH3)CH2)rO)-R7基、または-((CH(CH3)CH2)q’O)-((CH2)2O)r’-R8基である場合、配合物は同じR1基を有する式Iの化合物から形成される。
上記は、以下で実施される反応から得られる反応生成物を指すことを意図する。理解されるように、式Iの化合物は、生成後に任意の適切な比率で一緒に混合して、追加の配合物を生成することが望まれる。
本発明のさらなる態様では、上記で定義した化学式Iの高分子両性界面活性剤化合物を含んで成る組成物または上で定義した高分子両性界面活性剤配合物が提供される。このような組成物は、油回収操作で使用する発泡組成物、家庭用または工業用洗浄組成物、またはパーソナルケアで使用する組成物(例えば、ヘアシャンプー組成物またはデオドラント組成物)であり得る。
油回収操作で使用するための組成物は、上で定義した化学式Iの高分子両性界面活性剤化合物または上で定義した高分子両性界面活性剤配合物を5~90重量%含んで成り得る。
家庭用または産業用洗浄組成物は、上記で定義した化学式Iの高分子両性界面活性剤化合物または上で定義した高分子両性界面活性剤配合物を5~50重量%含んで成り得る。
パーソナルケアに使用するための組成物は、上記で定義した化学式Iの高分子両性界面活性剤化合物または上で定義した高分子両性界面活性剤配合物を5~30重量%含んで成り得る。
本発明のさらなる態様は、上記に開示された式Iの化合物の形成に関する。したがって、式Iに係る化合物を形成する方法も開示され、この方法は、適切な溶媒および適切な塩基の存在において、式II:
の化合物を式III:
[上記式II中および式III中、
L1~L3、R1~R4、nおよびmは上記と同義であり、
Xは、脱離性基(例えば、Cl、BrまたはI)であり、
Y+は、一価の金属カチオン(例えば、Na+)である]
の化合物と反応させるステップを含んで成る。
L1~L3、R1~R4、nおよびmは上記と同義であり、
Xは、脱離性基(例えば、Cl、BrまたはI)であり、
Y+は、一価の金属カチオン(例えば、Na+)である]
の化合物と反応させるステップを含んで成る。
そのような実施形態では、方法は、適切な溶媒および適切な塩基において、式IIの化合物が式IV:
の化合物と式V:
[上記式IVおよび式V中、
L1、L2、R1~R3、nおよびmは、上記で定義した通りであり、
R9は、HまたはC1~C3アルキルを表す]
の化合物との反応によって形成されるように実施され得る。
L1、L2、R1~R3、nおよびmは、上記で定義した通りであり、
R9は、HまたはC1~C3アルキルを表す]
の化合物との反応によって形成されるように実施され得る。
さらなる実施形態では、方法は、適切な溶媒および適切な塩基において、式IVの化合物が式VI:
の化合物の化合物VII:
[上記式VIおよび式VII中、
R1、nおよびmは、上記で定義した通りであり、
R9は、HまたはC1~C3のアルキルを表し、
X’は、脱離性基(例えば、Cl、Br、またはI)を表し、
L1’は、結合手またはC1~C2アルキル基を表す]
の化合物との反応によって形成されるように実施され得る。
R1、nおよびmは、上記で定義した通りであり、
R9は、HまたはC1~C3のアルキルを表し、
X’は、脱離性基(例えば、Cl、Br、またはI)を表し、
L1’は、結合手またはC1~C2アルキル基を表す]
の化合物との反応によって形成されるように実施され得る。
本発明の特定の実施形態では、式VIの化合物はFM600/FM1200(CAS:110615-47-9)である。当該化合物の重合度は1.4~1.6であり、mおよびnはそれに応じて定義され得る。
本発明のさらなる態様および実施形態は、以下の非限定的な実施例において提供される。
実施例
原料および方法
材料は、以下に示すソースから購入した。
原料および方法
材料は、以下に示すソースから購入した。
アルキルポリグリコシド(APG)-Fenchem Biotekの2つの特定のAPGが使用された。
i FM600/FM1200-固形分:水中50wt%(CAS:110615-47-9)以下の組成:
C10:<1.0%、
C12:70~76%、
C14:24~30%、および
C16:<1.0%。
ii FM425N (CAS:68515-73-1&110615-47-9)以下の構成:
C8:29~35%、
C10:25~32%、
C12:27~33%、
C14:7~13%および
C16:最大1.0%。
ナトリウムメトキシド(Sigma-Aldrich、CAS 124-41-4、純度95%、粉末)
クロロ酢酸エチル(Sigma-Aldrich、CAS 105-39-5、純度99%)
3-(ジメチルアミノ)-1-プロピルアミン(Sigma-Aldrich、CAS-109-55-7、純度98%)
3-クロロ-2-ヒドロキシプロパンスルホン酸ナトリウム塩(Sigma-AldrichまたはAlfa Aesar、PubChem Substance ID 329786196、純度98%)
i FM600/FM1200-固形分:水中50wt%(CAS:110615-47-9)以下の組成:
C10:<1.0%、
C12:70~76%、
C14:24~30%、および
C16:<1.0%。
ii FM425N (CAS:68515-73-1&110615-47-9)以下の構成:
C8:29~35%、
C10:25~32%、
C12:27~33%、
C14:7~13%および
C16:最大1.0%。
ナトリウムメトキシド(Sigma-Aldrich、CAS 124-41-4、純度95%、粉末)
クロロ酢酸エチル(Sigma-Aldrich、CAS 105-39-5、純度99%)
3-(ジメチルアミノ)-1-プロピルアミン(Sigma-Aldrich、CAS-109-55-7、純度98%)
3-クロロ-2-ヒドロキシプロパンスルホン酸ナトリウム塩(Sigma-AldrichまたはAlfa Aesar、PubChem Substance ID 329786196、純度98%)
1H NMRは、Bruker 400MHz Spectrometerで記録した。
特に明記しない限り、全ての反応は窒素雰囲気下で行った。
提供される場合、変換値は、出発物質の量に対するターゲット生成物および副産物(存在する場合)の量のパーセンテージである。収率値は、出発物質の量に対するターゲット生成物のみの量のパーセンテージである。
塩化物含有量を分析して反応の完了を決定し、APHAメソッド4500-Clに従って実施した;界面活性剤サンプルマトリックスに適していることを確認するために、方法の検証が行われた。
遊離アミン含有量を分析して、反応の完了を決定し、ASTM2074に従って実施した;界面活性剤サンプルマトリックスに適していることを確認するための方法の検証が進行中である。
実施例1
化合物30は、図1および図2の概略図に従って合成された。アルキルポリグリコシド10は、最初に2段階のアミノ化反応に付され、3級アミン中間体20が得られる。次いで、中間体20をスルホン化反応に付して、アルキルポリグリコシド系スルタイン30を得る。
化合物30は、図1および図2の概略図に従って合成された。アルキルポリグリコシド10は、最初に2段階のアミノ化反応に付され、3級アミン中間体20が得られる。次いで、中間体20をスルホン化反応に付して、アルキルポリグリコシド系スルタイン30を得る。
15の合成および特性評価
通常、アルキルポリグリコシド(FM600/FM1200;10;50g、0.1297mol)および水(50ml)を、攪拌機、温度計、水冷コンデンサー、および窒素導入用スパージャーを備えた4つ口丸底フラスコに導入した。ナトリウムメトキシド(12;6.8g、0.1261mol)およびクロロ酢酸エチル(14;15.5g、0.1261mol)を当該フラスコに加え、得られた混合物を約85℃~90℃に加熱しおよび約4~6時間維持し、15を含む反応溶液を形成した(収率約97%)。塩化物含有量分析によって反応を監視し、理論上の塩化物含有量に達したときに反応を停止した。得られた生成物15は、1H NMRによって特性が明らかにされた。1H NMR(400MHz,メタノール-d4)δ4.79(d,J=3.8Hz,1H),4.35-4.15(m,1H),4.00-3.10(m,11H),1.70-1.06(m,26H),1.06-0.75(m,3H).
通常、アルキルポリグリコシド(FM600/FM1200;10;50g、0.1297mol)および水(50ml)を、攪拌機、温度計、水冷コンデンサー、および窒素導入用スパージャーを備えた4つ口丸底フラスコに導入した。ナトリウムメトキシド(12;6.8g、0.1261mol)およびクロロ酢酸エチル(14;15.5g、0.1261mol)を当該フラスコに加え、得られた混合物を約85℃~90℃に加熱しおよび約4~6時間維持し、15を含む反応溶液を形成した(収率約97%)。塩化物含有量分析によって反応を監視し、理論上の塩化物含有量に達したときに反応を停止した。得られた生成物15は、1H NMRによって特性が明らかにされた。1H NMR(400MHz,メタノール-d4)δ4.79(d,J=3.8Hz,1H),4.35-4.15(m,1H),4.00-3.10(m,11H),1.70-1.06(m,26H),1.06-0.75(m,3H).
15の形成は、1H NMRスペクトルの4.1~4.4ppm領域でのピークの存在によって確認され、これはグリコシドに組み込まれた部分14に存在する水素に対応する。
20の合成および特性評価
通常、3-(ジメチルアミノ)-1-プロピルアミン(16;12.2g、0.1198mol)を、第1ステップからの15(約55g、0.1261mol)を含む反応溶液に添加した。ナトリウムメトキシド12は20を形成するための反応物/触媒であるが、このステップではナトリウムメトキシド12をさらに添加しない(すなわち、反応溶液中に存在する12は15と共に第1ステップから得られる)。次いで、反応混合物を約85℃~90℃に加熱しおよび約4~6時間維持して、20の溶液を形成した(収率>80%および変換率>90%)。遊離アミン分析によって反応を監視し、遊離アミン値が約0.5重量%未満になったときに反応を停止した。得られた生成物20は、1H NMRによって特性が明らかにされた。1H NMR(400MHz,メタノール-d4)δ8.56(s,1H),4.79(d,J=3.8Hz,1H),4.27(d,J=7.8Hz,1H),4.00-3.11(m,14H),2.45-2.35(m,4H),2.27(s,12H),1.71(p,J=7.3Hz,4H),1.31(d,J=5.5Hz,24H),0.96-0.87(m,3H).
通常、3-(ジメチルアミノ)-1-プロピルアミン(16;12.2g、0.1198mol)を、第1ステップからの15(約55g、0.1261mol)を含む反応溶液に添加した。ナトリウムメトキシド12は20を形成するための反応物/触媒であるが、このステップではナトリウムメトキシド12をさらに添加しない(すなわち、反応溶液中に存在する12は15と共に第1ステップから得られる)。次いで、反応混合物を約85℃~90℃に加熱しおよび約4~6時間維持して、20の溶液を形成した(収率>80%および変換率>90%)。遊離アミン分析によって反応を監視し、遊離アミン値が約0.5重量%未満になったときに反応を停止した。得られた生成物20は、1H NMRによって特性が明らかにされた。1H NMR(400MHz,メタノール-d4)δ8.56(s,1H),4.79(d,J=3.8Hz,1H),4.27(d,J=7.8Hz,1H),4.00-3.11(m,14H),2.45-2.35(m,4H),2.27(s,12H),1.71(p,J=7.3Hz,4H),1.31(d,J=5.5Hz,24H),0.96-0.87(m,3H).
20の形成は、3級アミン基に対応する8.56ppmのピークの存在によって確認された。
30の合成および特性評価
通常、3-クロロ-2-ヒドロキシプロパンスルホン酸ナトリウム塩(18;24.64g、0.1198mol)を、第2工程からの20を含む反応溶液に添加した。次いで、反応混合物を約85℃~90℃に加熱しおよび約5~7時間維持して、30の溶液を形成した(収率は約93~95%である)。塩化物含有量分析によって反応を監視し、理論上の塩化物含有量に達したときに反応を停止した。得られた生成物30は、1H NMRによって特性が明らかにされた。1H NMR(400MHz,メタノール-d4)δ8.56(s,1H),4.83-4.75(m,1H),4.39-4.17(m,1H),4.00-3.13(m,15H),3.09-2.55(m,7H),1.86-1.75(m,2H),1.70-1.57(m,2H),1.31(d,J=5.1Hz,17H),0.95-0.87(m,3H).
通常、3-クロロ-2-ヒドロキシプロパンスルホン酸ナトリウム塩(18;24.64g、0.1198mol)を、第2工程からの20を含む反応溶液に添加した。次いで、反応混合物を約85℃~90℃に加熱しおよび約5~7時間維持して、30の溶液を形成した(収率は約93~95%である)。塩化物含有量分析によって反応を監視し、理論上の塩化物含有量に達したときに反応を停止した。得られた生成物30は、1H NMRによって特性が明らかにされた。1H NMR(400MHz,メタノール-d4)δ8.56(s,1H),4.83-4.75(m,1H),4.39-4.17(m,1H),4.00-3.13(m,15H),3.09-2.55(m,7H),1.86-1.75(m,2H),1.70-1.57(m,2H),1.31(d,J=5.1Hz,17H),0.95-0.87(m,3H).
30の形成は、2.92~3.06ppmの窒素原子に結合した2つのメチル基(-CH3)に対応する化学シフトと、2つのメチル基を有する窒素原子の隣のCH-2に対応する3.2ppmのダウンフィールドピークによって確認された。
比較例1
化合物20は、クロロ酢酸エチル(14)をクロロ酢酸で置き換えたことを除いて、実施例1の手順によって10から合成した。ただし、これにより発熱反応が起こり、収率が低下する(変換率>80%、収率>74%)。
化合物20は、クロロ酢酸エチル(14)をクロロ酢酸で置き換えたことを除いて、実施例1の手順によって10から合成した。ただし、これにより発熱反応が起こり、収率が低下する(変換率>80%、収率>74%)。
理論に束縛されるものではないが、エチルクロロアセテート(14)の使用は、アルキルポリグリコシドのC6位での部位選択的アミノ化を促進し、副生成物および混合物の形成を減少させると考えられる。
比較例2
実施例1で概説した2段階アミノ化反応の代わりに、10を3-ジメチルアミノ-1-プロピルクロリド塩酸塩と反応させることにより、1段階アミノ化反応を達成することができる。これによってもまた、収率および変換率が低下する(変換率>75%、収率>70%)。さらに、3-ジメチルアミノ-1-プロピルクロリド塩酸塩は高価な反応物であるため、この反応は経済的に実行可能ではない。
実施例1で概説した2段階アミノ化反応の代わりに、10を3-ジメチルアミノ-1-プロピルクロリド塩酸塩と反応させることにより、1段階アミノ化反応を達成することができる。これによってもまた、収率および変換率が低下する(変換率>75%、収率>70%)。さらに、3-ジメチルアミノ-1-プロピルクロリド塩酸塩は高価な反応物であるため、この反応は経済的に実行可能ではない。
比較例3
3-(ジメチルアミノ)-1-プロピルアミン(16)はクロロアミンに置き換えることができる。しかしながら、クロロアミンの使用は、そのコストのために経済的に実行可能ではない。
3-(ジメチルアミノ)-1-プロピルアミン(16)はクロロアミンに置き換えることができる。しかしながら、クロロアミンの使用は、そのコストのために経済的に実行可能ではない。
実施例2
(20を含む)界面活性剤の性能評価が実行される。それらは、泡立ち、マイルドネステスト(ゼインテスト(Zein test))、粘度増粘、表面張力&CMCおよび湿潤を含む。
(20を含む)界面活性剤の性能評価が実行される。それらは、泡立ち、マイルドネステスト(ゼインテスト(Zein test))、粘度増粘、表面張力&CMCおよび湿潤を含む。
Claims (14)
- 化学式I:
R1は、C8~C22アルキル基、-((CH2)2O)o-R5基、-((CH(CH3)CH2)pO)-R6基、-((CH2)2O)q-((CH(CH3)CH2)rO)-R7基、または-((CH(CH3)CH2)q’O)-((CH2)2O)r’-R8基を表し、
oおよびpは、各々独立に、2~8の数を表し、
q、q’、rおよびr’は、各々独立に、1~5の数を表し、
L1~L3は、各々独立に、C1~C3アルキル基を表し、
R2およびR3は、各々独立に、C1~C3アルキル基を表し、
R4は、OHまたはC1~C3アルキル基を表し、
R5~R8は、各々独立に、C8~C22アルキル基を表し、
nは1~5の数を表し、mは0~4の数を表し、ここで、n+mの合計は1~5でありnは少なくとも1である]
を有する高分子両性界面活性剤化合物。 - R1は、C8~C14アルキル基のような、C8~C12アルキル基のようなまたはC12~C14アルキル基のようなC8~C16アルキル基を表す、請求項1に記載の高分子両性界面活性剤化合物。
- R1は、C8、C10、C12、C14またはC16アルキル基を表し、任意にR1は、C8、C10またはC12アルキル基を表す、請求項2に記載の高分子両性界面活性剤化合物。
- R1は、-((CH2)2O)o-R5基、-((CH(CH3)CH2)pO)-R6基、-((CH2)2O)q-((CH(CH3)CH2)rO)-R7基、または-((CH(CH3)CH2)q’O)-((CH2)2O)r’-R8基を表す、請求項1に記載の高分子両性界面活性剤化合物。
- oおよびpは、各々独立に、3~5の数を表し、
q、q’、rおよびr’は、各々独立に、1~3の数を表す、請求項4に記載の高分子両性界面活性剤化合物。 - R1は、-((CH2)2O)o-R5基または-((CH(CH3)CH2)pO)-R6基を表す、請求項4に記載の高分子両性界面活性剤化合物。
- R2およびR3はメチルである、請求項1に記載の高分子両性界面活性剤化合物。
- R4はOHを表し、および/または
R5~R8は、各々独立に、C8~C16アルキル基を表す、請求項1に記載の高分子両性界面活性剤化合物。 - L1はCH2を表し、および/または
L2は(CH2)3を表し、および/または
L3はCH2を表す、請求項1に記載の高分子両性界面活性剤化合物。 - (a)R1がC8~C22アルキル基である場合、前記配合物は、同じR1基を有する式Iの化合物から形成されるか、または異なるR1基を有する式Iの化合物の混合物から形成され、
(b)R1が、-((CH2)2O)o-R5基、-((CH(CH3)CH2)pO)-R6基、-((CH2)2O)q-((CH(CH3)CH2)rO)-R7基または-((CH(CH3)CH2)q’O)-((CH2)2O)r’-R8基を表す場合、前記配合物は、同じR1基を有する式Iの化合物から形成される、請求項1に記載の式Iの化合物を1以上含んで成る、高分子両性界面活性剤配合物。 - 請求項1に記載の高分子両性界面活性剤化合物、または
請求項10に記載の高分子両性界面活性剤配合物を含んで成る、組成物。
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