JP2997030B2 - アミンオキシド製法 - Google Patents

アミンオキシド製法

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アミンオキシドに関し、更に特に二酸化炭
素の存在下における高固体法で製造されるアミンオキシ
ドの変色を最小にする方法に関する。
要するに本発明によれば、tert−アミンを二酸化炭素
の存在下、20〜100℃において過酸化水素で酸化すると
いう高固体法でのアミンオキシドの二酸化炭素による変
色が、容量において二酸化炭素の量に少くとも等しい量
の不活性な気体例えば窒素又は空気の存在下には行なう
ことによって最小にせしめられる。
アミンオキシドは、種々の用途を有し且つ例えば織布
の処理において、また整髪料及びシヤンプー、練り歯み
がき、洗たく洗剤、繊維のソフト化剤、化粧石けん、及
び化粧品の製造、並びに他の用途において使用されてき
た材料である。
希溶液として提供される通常の方法で合成した場合、
アミンオキシドは二酸化炭素の存在下に製造した時でも
許容しうる色を示す。例えば米国特許第4,247,480号
[ムラタ(Murata)ら]及びヨーロツパ特許願第320,69
4号[バウア(Bauer)ら]参照。
しかしながら、これはアミンオキシドを、より新しい
高固体法で製造した場合にはそうでない。tert−アミン
を、反応混合物の重量の高々50%を構成する液体媒体中
において過酸化水素と反応させることによってアミンオ
キシドを製造する場合、反応を二酸化炭素の不存在下に
行なえばそれは許容しうる色を示すが、反応を加速する
ために二酸化炭素を用いるとそれは強く着色する。
今回、tert−アミンを、二酸化炭素の存在下に及び反
応混合物の重量の高々50%を構成する液体媒体中におい
て過酸化水素と20〜100℃の温度で反応させる時、生成
物の変色はこの反応を、容量において二酸化炭素の量に
少くとも等しい量の不活性な気体の存在下に行なうこと
によって最小にしうることが発見された。
本発明の方法に従って改良される高固体法は、用いる
液体媒体の量を最小にして固体又は濃縮溶液である生成
物を提供する方法である。
高固体法のすべてにおいて、反応混合物は過酸化水素
水に由来する水並びに反応によって生成する水を含む。
この水は反応混合物を流体に且つ撹拌しうるように保つ
のに十分であるならば、使用する唯一の液体媒体であっ
てよい。しかしながら液体媒体の全量を反応混合物の重
量の50%を越えさせない限りにおいて、適当ならば撹拌
性を維持するために有機溶媒及び/又は更なる水を使用
してもよい。
有機溶媒を使用する場合、それは好ましくはtert−ア
ミンとアミンオキシドが反応温度で溶解するが、それよ
り低温においてアミンオキシドが不溶となる有機溶媒、
普通には実質的に不活性なエステル、炭化水素、ハロ炭
化水素、又は高極性の中性溶媒である。この溶媒は使用
する場合好ましくは撹拌しうる反応混合物を維持するの
に必要とされる量でだけ使用され、一般に必要に応じて
だけ反応混合物に添加される。但し所望により最初の反
応混合物中に使用すべき全量を添加することも可能であ
る。
これらの方法で使用される有機溶媒の例は酢酸エチ
ル、ブチル、及びsec−ブチル、プロピオン酸メチル、
安息香酸メチル、トルエン、ヘプタン、N,N−ジメチル
ホルムアミド、及びN,N−ジメチルアセトアミドであ
る。
本方法で酸化されるアミンは、そのような方法で通常
使用されるアミンのいずれであってもよい。公知のよう
に、これらのアミンは脂肪族、脂環族、及び/又は芳香
族基がアミン窒素に結合している種々のtert−アミンを
含む。しかしながらそれらは一般にR,R′,及びR″が
炭素数1〜30の1級アルキル基である式RR′R″Nに相
当するトリアルキルアミン、好ましくはRがメチル又は
エチル、R′が炭素数6〜20のアルキル基、そしてR″
が独立にメチル、エチル、及び炭素数6〜20のアルキル
基であるトリアルキルアミンである。液体媒体が水であ
る方法に使用されるものは、Rがメチル又はエチルであ
り及びR′及びR″が独立に炭素数6〜20のアルキル基
から選択されるトリアルキルアミンである。
使用しうるtert−アミンの例はトリメチルアミン、ト
リエチルアミン、N−イソブチルジメチルアミン、トリ
ヘキシルアミン、N,N−ジメチル−2−エチルヘキシル
アミン、N−エイコシルジメチルアミン、N−イソブチ
ル−N−トリアンコンチルメチルアミン、N−ベンジル
ジメチルアミン、N−エチルジベンジルアミン、N,N−
ジイソブチル−4−t−ブチルベンジルアミン、トリ−
2−ヒドロキシエチルアミン、及び更に好ましくはアル
キル基がヘキシル、オクチル、デシル、ドデシル、テト
ラデシル、ヘキサデシル、オクタデシル、及び/又はエ
イコシルであるN−アルキルジメチル−及びN,N−ジア
ルキルメチルアミン、並びにそのようなアミンの混合物
である。
tert−アミンと反応せしめられる過酸化水素は一般に
50〜99%、好ましくは50〜70%の初期濃度を有する過酸
化水素水であり、その使用量は普通少くとも化学量論
量、或いは高々20モル%過剰量である。いくらか濃度の
低い溶液、即ち40%程度の低濃度の水溶液は、時に液体
媒体が水である工程に使用され且つ液体媒体が有機溶媒
を含んでなる工程にも使用できる。しかしながら、後者
の種類の工程においては、約70%の濃度の過酸化水素水
を用いることはより普通である。その理由は、そのよう
な溶液が水/アミンオキシドのモル比が1.9〜2.1/1の範
囲にある最終反応混合物の容易な生成の助けとなり且つ
従ってこの方法を固体アミンオキシドジハイドレートの
製造に用いた時に反応の終了時にこの比を調整する必要
がなくなるからである。
どの種類の液体媒体を用いるかとは無関係に、アミン
オキシド合成は過酸化水素水を、二酸化炭素及び不活性
な気体の存在下に及び好ましくは更にキレート剤例えば
ジエチレントリアミン五酢酸又はエチレンジアミン四酢
酸の存在下に且つ20〜100℃、好ましくは60〜80℃の温
度で1〜24時間、調節された速度で撹拌しているtert−
アミンに添加することによって行なわれ、次いで反応混
合物を冷却する。
二酸化炭素は反応を促進するのに十分な量で、一般に
tert−アミンの重量に基づいて少くとも0.005%、好ま
しくは少くとも0.01%で用いられる。この量はそれが用
いる不活性な気体の容量を超える容量とならない限りに
おいて、二酸化炭素の溶解限界までの範囲であってよ
い。
二酸化炭素と組合せて使用される不活性な気体は、酸
素又は空気によって被毒される反応に対して不活性な雰
囲気を提供するために便宜上使用される気体のいずれで
あってもよい。しかしながら本発明の方法は酸素又は空
気よりもずつと有能な酸化剤を用いる酸化法であり、不
活性な気体の機能は当然酸化反応に何の致命的な影響も
及ぼさない酸化雰囲気を排除するというよりも単に二酸
化炭素を希釈しているように見える。不活性な気体は反
応混合物の他の成分に不活性であるいずれの気体であっ
てもよい。事実空気それ自体は効果的に使用しうる不活
性な気体の1つである。他の有用な不活性な気体は窒
素、アルゴン、ヘリウム、メタン、エタン、プロパン、
エチレンなどを含み、好適な不活性な気体はその入手性
及び低価格から窒素である。
二酸化炭素及び不活性な気体はこれを反応器に供給す
る前に互いに混合することができ、或いは反応混合物
の、不活性な気体で希釈されてない二酸化炭素との接触
を回避する具合に導入ができるならば、例えば別々の気
体を反応混合物上の気相空間中に注入することにより両
気体を別々に導入してもよい。二酸化炭素及び不活性な
気体を予じめ混合するならば、混合物を液相及び/又は
蒸気相に注入してよく、また混合物を反応混合物上又は
中に連続的に通過させる、或いは反応器を最初に二酸化
炭素/不活性な気体の雰囲気にし、次いで反応器を密閉
することは効果的である。
すでに記述したように、用いる不活性な気体の量は容
量において二酸化炭素の量に少くとも等しい。一般に好
ましくは不活性な気体は不活性な気体及び二酸化炭素の
合計の容量の60〜99%、最も好ましくは60〜75%のよう
な量で使用される。
本発明の方法によって濃水溶液として生成されるアミ
ンオキシドは普通本質的に有用であり、そして通常の低
固体法で製造されるアミンオキシドよりも含水量が少な
く且つ不活性な気体を含まない二酸化炭素の存在下にお
ける高固体法で製造されるアミンオキシドよりも良好な
色をもつという利点を有する。
有機溶媒と水の混合物中の濃溶液として製造されるア
ミンオキシドは普通貯蔵、輸送、又はその最終用途での
使用前に回収される。アミンオキシドの合成に用いる高
固体法は固体のアミンオキシドジハイドレートの製造に
対して特に有利であるから、必要ならばアミンオキシド
を有機溶媒から分離する前に水/アミンオキシドのモル
比を1.9〜2.1/1の範囲にするために反応混合物の含水量
を反応の終了時に調節することが通常である。しかしな
がらいくらかの水を反応混合物から蒸留すること又は水
を添加することを含むこの調整は、水/アミンオキシド
のモル比がジハイドレートの生成に適当な比、モノハイ
ドレートの生成に適当なより低い比、又はより高い比で
あるかどうかは別にして、反応混合物が所望の比を与え
るのに正確な量の水をすでに含んでいるならば必要な
い。
有機溶媒を用いる高固体法において、有機溶媒は蒸留
によって除去しうる。しかしながら工程に用いるのに好
適な溶媒種によって示されるように、反応混合物を、ア
ミンオキシド生成物が最早や溶媒に溶解しないで沈殿す
る温度まで冷却することによって生成物を回収すること
が通常好適である。生成物の精製を改良するために、反
応混合物を冷却する前に更なる有機溶媒を添加してもよ
く、及び/又は最初に沈殿させた後に生成物を1回又は
それ以上再結晶してもよい。
本発明の方法に用いる特別な種類の高固体法とは無関
係に、アミンオキシド精製物は許容しうる色を有し、事
実実質的に無色である。これはこの生成物を、不活性な
気体を二酸化炭素の希釈のために用いない対比しうる方
法で製造されるアミンオキシドの強い色ならば使用する
ことのできない化粧品のような用途で使用することを可
能にする。
次の実施例は本発明を例示するために示すものであ
り、これを限定するものではない。
実施例1〜4 N−テトラデシルジメチルアミン100g及びジエチレン
トリアミン五酢酸0.5gを適当な反応容器に仕込んだ。混
合物を撹拌し、気相を気体で一掃しながら65℃まで加熱
した。次いで10分間にわたって70%過酸化水素水23gを
添加し、温度を75℃まで上昇させた。次いでアミンの転
化率がプロトンNMRで決定して99%に達するまで反応混
合物を75℃で撹拌した。この間撹拌しうる反応混合物を
維持するために必要に応じで全量40mlの酢酸エチルを転
化した。次いで反応混合物を酢酸エチル300ml中に注
ぎ、得られる溶液を10℃まで冷却して結晶のN−テトラ
デシルジメチルアミンオキシドジハイドレートを沈殿さ
せた。ジハイドレートを濾過により回収した。異なる二
酸化炭素/窒素混合物を一掃する気体として用いること
によって得られた結果を下表に示す。表においてOは強
い橙色、Yは淡黄色、及びWは白色を示す。
実施例 一掃気体中のCO2容量% 60 40 30 20 99%転化率への時間 2 3 3 4 生成物反応混合物の色 0 Y Y Y 結晶生成物の色 0 W W W これらの結果は、(A)一掃気体が二酸化炭素100%
の場合、反応時間が2時間にすぎなかったが、生成物反
応混合物及び結晶生成物の双方において強い橙色であっ
たこと及び(B)二酸化炭素の存在しない空気雰囲気中
で反応を行なった場合、反応時間が9時間で、白色の生
成物反応混合物及び白色の結晶生成物の得られたこと、
と対比しうる。
本発明の特徴及び態様は以下の通りである: 1.tert−アミンを、二酸化炭素の存在下に且つ反応混合
物の重量の50%以下を構成する液体媒体中において、過
酸化水素と20〜100℃の温度で反応させることによって
アミンオキシドを製造する際に、容量で二酸化炭素の量
に少くとも等しい量の不活性ガスの存在下に反応を行な
って生成物の変色を最小にする該アミンオキシドの製造
法。
2.不活性な気体の量が、不活性な気体及び二酸化炭素の
合計の容量の60〜75%を構成するようなものである上記
1の方法。
3.過酸化水素が少くとも50重量%の濃度を有する水溶液
である上記1又は2の方法。
4.反応温度においてtert−アミン及びアミンオキシドを
溶解するが、それより低温においてアミンオキシドを溶
解しない有機溶媒を液体媒体が含んでなる上記1,2,又は
3の方法。
5.tert−アミンがR,R′及びR″が炭素数1〜30の1級
アルキル基である式RR′R″Nに相当する化合物である
上記4の方法。
6.Rがメチル又はエチルであり、R′が炭素数6〜20の
アルキル基であり、そしてR″が独立にメチル、エチ
ル、及び炭素数6〜20のアルキル基から選択される上記
5の方法。
7.(A)(1)式RR′R″Nに相当する、但しRがメチ
ル又はエチルであり、R′が炭素数6〜20のアルキル基
であり、そしてR″が独立にメチル、エチル、及び炭素
数6〜20のアルキル基から選択される、tert−アミン、
及び(2)少くとも化学量論量の過酸化水素水、の撹拌
しうる反応混合物を、二酸化炭素及び二酸化炭素と窒素
の合計容量の60〜75%を構成するような量の窒素の存在
下に且つtert−アミンとアミンオキシドが反応温度にお
いて溶解するが、アミンオキシドがそれより低温におい
て不溶である有機溶媒中において、20〜100℃の温度に
加熱し、(B)反応混合物の含水量を所望により調節
し、そして(C)反応混合物を冷却してアミンオキシド
を有機溶媒から沈殿せしめる、上記4の方法。
8.冷却してアミンオキシドを沈殿させる反応混合物中の
水/アミンオキシドのモル比が1.9〜2.1/1である上記7
の方法。
9.液体媒体が水である上記1,2,又は3の方法。
10.tert−アミンが、Rがメチル又はエチルであり、そ
してR′及びR″が独立に炭素数6〜20のアルキル基か
ら選択される式RR′R″Nに相当する化合物である上記
9の方法。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 キム・レナエ・スミス アメリカ合衆国ルイジアナ州70810バト ンルージユ・スタフオードドライブ 1950 (56)参考文献 特開 昭55−28968(JP,A) 特開 昭62−169761(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07C 291/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】tert−アミンを、二酸化炭素の存在下に且
    つ反応混合物の重量の50%以下を構成する液体媒体中に
    おいて、過酸化水素と20〜100℃の温度で反応させるこ
    とによってアミンオキシドを製造する際に、容量で二酸
    化炭素の量に少くとも等しい量の不活性ガスの存在下に
    反応を行なって生成物の変色を最小にする該アミンオキ
    シドの製造法。
  2. 【請求項2】(A)(1)式RR′R″Nに相当する、但
    しRがメチル又はエチルであり、R′が炭素数6〜20の
    アルキル基であり、そしてR″が独立にメチル、エチ
    ル、及び炭素数6〜20のアルキル基から選択される、te
    rt−アミン、及び(2)少くとも化学量論量の過酸化水
    素水、の撹拌しうる反応混合物を、二酸化炭素及び二酸
    化炭素と窒素の合計容量の60〜75%を構成するような量
    の窒素の存在下に且つtert−アミンとアミンオキシドが
    反応温度において溶解するが、アミンオキシドがそれよ
    り低温において不溶である有機溶媒中において、20〜10
    0℃の温度に加熱し、(B)反応混合物の含水量を所望
    により調節し、そして(C)反応混合物を冷却してアミ
    ンオキシドを有機溶媒から沈殿せしめる、特許請求の範
    囲第1項記載の方法。
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