JP3051167B2 - 高濃度触媒によるグルカミド洗剤の製造法 - Google Patents
高濃度触媒によるグルカミド洗剤の製造法Info
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Description
界面活性剤を製造するために、触媒の存在下で脂肪酸エ
ステルとN−アルキルグルカミンを縮合する改良された
方法に関する。
を背景として行われたものである。石油原料は再生不能
でありかつ国家の収支にさえかなりの影響を及ぼすまで
にますます高価になってきており、供給が不確実になる
ことも起こりうる。消費者用使い捨て商品の製造のこと
ような原料への依存をより少なくすることは、社会およ
び環境面での全般的利益のためになるという認識があ
り、次第に一般に受け入れられるようになってきてい
る。しかし、かかる考え方に真剣に対応するには、各地
方において、即ち地域的に入手できる再生可能な資源原
料を洗濯用洗剤等の望まれている消費財に変換するため
の効率的な方法が必要とされる。
糖および脂肪性物質が大量に生産されている。これらの
特定の再生可能な資源の伝統的な消費パターンは下降傾
向にある。すなわち国民は健康上の理由から砂糖摂取量
を減らし、また脂肪性食品、特に飽和脂肪の摂取も減ら
す傾向にある。このためその他の用途、例えば洗濯用洗
剤等の用途を開発することが、ますます関心を集めるよ
うになっている。
されるN−アルキルグルカミンと組み合わせて脂肪酸ま
たはその誘導体から織物用助剤または洗剤を製造する方
法が探求された。グルコースの還元アミノ化法は、1935
年10月8日発行のFlint等による米国特許第2,016,962号
に詳しく開示されている。
5,424号は、水素および水素化触媒の存在下、加圧下
で、グルコースとメチルアミン水との加熱生成物(a)
を、ステアリン酸またはオレイン酸などの有機カルボン
酸(b)と反応させることによる「織物用助剤」の製造
が開示されている。約160℃で調製された縮合生成物
は、「全部ではないにしても大部分はアミド」であると
言われ、その構造式は明らかに −R−CO−NR1−CH2(CHOH)4−CH2OH である。ここでRは少くとも炭素3原子を有するアルキ
ル基であり、R1は水素またはアルキル基である。
8号では脂肪酸または無水脂肪酸をN−アルキルグルカ
ミンと反応させて得られる組成物(恐らくPiggottによ
り教示を得た方法等による)は、着色性および洗浄性に
劣ると主張している。複数の化合物がPiggott法により
生成されることは化学的には全く正当である。Piggott
は自分が調製した化合物または混合物の構造を定量的に
証明する試みを行ってはいない。
無水脂肪酸とは明確に区別して)N−アルキルグルカミ
ンと反応させた結果として行われた改良を続けて報告し
ている。この方法はPiggott法のような技術の欠点のい
くつかを克服できるが、化合物の複雑な混合物がSchwar
tz法でさえも形成されることがあるために、Schwartz法
がなお欠点を有することが現在明らかにされている。そ
の反応は数時間を要することがあり、この方法では高品
質の生成物は得られない。Piggottの方法と、Schwartz
の方法はともに商業的な実用性においてはまだ完成して
いないと思われる。
酸エステル即ち油脂と縮合された場合は、数種の可能な
化学反応のうちの一つのみが起きることをSchwartzは示
している。この反応は、例えば下記のようなアミドの構
造をもつ化合物を生じるという。
的にはメチル基である)。この構造は明らかにPiggott
が提示した構造と同一である。Schwartzは彼が得たと信
じる単一生成物を、N−アルキルグルカミン類を酸と反
応させた時に実際に生成すると彼が主張する化合物と対
比している。この化合物はアミド(I)と一種類以上の
副生物との混合物であり、これに、彼はエステルアミド
およびエステルアミン構造を当てはめ、またこれは「不
活性でろう状」の化合物を含み、構造(I)のアミドの
「界面活性を悪化させる」と主張している。
グルカミン類を脂肪酸アルキルエステルと常圧、減圧下
または加圧下で「1時間を若干越える時間」140℃〜230
℃、好ましくは160℃〜180℃に加熱することにより反応
させることができ、その間に初めは不混和性であった二
相が混ざり合って有用な洗剤と言われる生成物を生じ
る。
ルカキン、N−エチルグルカミン、N−イソプロピルグ
ルカミン、N−ブチルグルカミンであると説明されてい
る。適当な脂肪酸アルキルエステルはC6〜C30の脂肪酸
と脂肪族アルコールとの反応生成物、例えばラウリン類
のメチルエステルが例として挙げられる。マニラ油の混
合グリセリドまたはコーチンやし油の混合グリセリドも
明らかに脂肪酸エステルとして使用することができる。
グルカミンがN−メチルグルカミンの時は、これら脂肪
酸エステルとの対応する生成物は「N−メチルグルカミ
ンの脂肪酸アミド」と呼ばれ、有用な洗剤用界面活性剤
である。その他の報告された特定の組成物には「N−イ
ソプロピルグルカミンやし油脂肪酸アミド」があると主
張している。
では脂肪物質のN−メチルグルカミンとの反応は更によ
り複雑であると述べている。特に、Schwartzが開示した
範囲での高温反応(180℃〜200℃)の生成物が環状構造
を有するとZechは主張している。4種類以上の可能な構
造が示されている。'887号特許明細書の第1欄、63行〜
第2欄、31行を参照。
法により実際に得られると考えられているものは、構造
式(I)の化合物と、かなりの比率(例えば約25%、し
ばしばそれ以上)の他の数種の組成物、特に環状グルカ
ミド副生物(Zechが提示した構造を含むがそれに限定さ
れない)、これに関連する誘導体、例えば式(I)と比
較するとき少くとも一つの−OH部分がエステル化されて
いるエステルアミド、との混合物を含む組成物である。
重大な工程上の未解決の問題、例えば、生成物に非常に
不満足な色調や臭気を与える微量の物質を生成する傾向
等のあることが示されている。
thは構造式(I)の化合物は新規であると主張している
(Biochem.J.(1982年)207巻、363〜366ページ参
照)。
−N−メチルアルカンアミド洗剤」および略称「MEGA」
という新しい名称を与えられている。
使用に戻るという点で、Schwartzとは根本的に異なる化
合物を製造するために溶媒補助法を提供している。さら
に、Hildrethは溶媒、活性化剤として、ピリジン、エチ
ルクロロホルメートを使用している。この方法はオクタ
ノイル−N−メチルグルカミド(「OMEGA」)、ノナノ
イル−N−メチルグルカミド(「MEGA−9」)およびデ
カノイル−N−メチルグルカミド(「MEGA−10」)につ
いて特に説明されている。この方法を廉価で高収率であ
ると言われる。当然ながら「廉価」とは相対的なもので
あって、その著者の関心である特定の生化学用途を意識
して言及されたものであるとみなければならない。洗剤
の大量生産の場合には、ピリジンやクロロ蟻酸エチルの
使用は経済的な方法あるいは環境的に魅力のある方法と
して受入れられるとは殆んど考えられない。従って、Hi
ldreth法はここではこれ以上検討しないことゝする。
の化合物を例えば再結晶によって精製し、式(I)の化
合物の一部の特性を記載している。再結晶は言うまでも
なくそれ自体は経費のコストのかかる潜在的に危険な
(引火性溶媒の)工程であり、洗剤の大量生産はこの工
程がなければより経済的かつより安全なものになるであ
ろう。
表面の洗浄に使用することが出来る。Thomas Hedley
& Co. Ltd.(現在のProcter & Gamble社)の1959
年2月18日発行の英国特許第809,060号によれば、式
(I)の化合物は、例えば粒状の洗濯用洗剤の界面活性
剤として有用である。Hildreth(上記)は式(I)の化
合物を原形質隔膜を可溶化するための洗浄剤として生化
学分野における使用を述べており、1988年12月10日発行
のEP−A−第285,768号は式(I)の化合物を増粘剤と
して用途を記載している。このように、これらの化合物
またはこれらを含有する組成物は非常に好ましい界面活
性剤となり得る。
ためのなお別の方法が上記の改良増粘剤の開示中に含ま
れている(EP−A−第285,768号参照)。また、N−ア
ルキルグルカミンの製造法についてのさらに別の製法
は、H.Kelkenbergの“Tenside Surfactants Detergent
s"25(1988)8〜13を参照されたいが、これは上記の技
術開示されたN−アルキルグルカミン法と共に、グルコ
ースと脂肪原料を有用な界面活性剤組成物に全転化のた
めの簡便な製法と組み合わせることが出来る。
たは脂肪酸エステルを多水酸基アルキルアミン(N−置
換してもよい)と溶融状態で、必要に応じてアルカリ触
媒の存在下に反応させることにより式(I)の化合物の
調製を行うことは公知である」という旨の短い記述が含
まれている。上に言及した技術は、この記述が全く単純
化されている、または、不正確であることを強く示唆し
ている。EP−A−285,768号は引用した記述を裏付ける
いかなる文献も引用しておらず、またEP−A−285,768
号以外に、脂肪酸エステルまたは脂肪酸トリグリセリド
とN−アルキルグルカミンの触媒縮合を実際に開示して
いる文献は見出されていない。
酸グルカミドの調製」と表記した下記の実施例が含まれ
ており、その中では「Naメチラート」は「ナトリウム・
メトキシド」の同義語であると理解され、同出願はドイ
ツ語から翻訳されたものである。すなわち、「撹拌フラ
スコ中で、やし油脂肪酸メチルエステル669g(3.0mol)
とN−メチルグルカミン585g(3.0mol)にNaメチラート
3.3gを加え、135℃まで徐々に加熱した。反応中に生成
するメタノールは冷却した捕集器中で100から15mbarま
で減圧しながら凝縮した。メタノールの発生が終了した
後、反応混合物は加温したイソプロパノール1.5リット
ル中に溶解、濾過し、結晶化させた。濾過し、乾燥させ
た後、ろう状のN−メチルやし油脂肪酸グルカミド882g
(=理論値の76%)を得た。軟化点は80〜84℃、アルカ
リ価=4mg KOH/gであった。」 EP−A−第285,768号は以下のように続けている。
前記のSchwartzの特許は脂肪酸エステル、即ちトリグリ
セリドおよびN−アクリルグルカミンから式(I)の化
合物を製造する課題が、脂肪反応物として(脂肪酸の代
りに)脂肪酸エステルを選択し、また単純な無触媒縮合
を行うことによって解決されることを教示している。Hi
ldrethなどの以降の文献では、脂肪酸系の合成に方向を
転換しているがSchwartzの特許の教示に誤りのあるの
か、または、高純度の式(I)の化合物は別として、そ
のような界面活性剤を洗剤配合者の使用に如何にして適
合させるのか、記述していない。
メトキシド触媒の反応による式(I)の化合物の合成に
ついての開示がなされている。前記のように、この方法
は135℃まで徐々に段階的に温度を上昇させ、生成物を
再結晶する工程を含んでいる。
性剤組成物を製造する方法を更に改善することが望まれ
ている。この様な方法は大量生産に有用でありかつ再結
晶を必要とすることなく洗濯用洗剤配合者の仕様に合致
する組成物を直接得られるものでなければならない。
キルグルカミンとを相転移剤の存在下で反応させること
により、界面活性剤組成物を製造する改良方法を提供す
ることにある。
きるであろう。
率で式(I)式の化合物を含む界面活性剤組成物を調製
するための改良された方法に関する。式中R′は脂肪族
アルキル基であり、Rは短鎖の炭化水素、代表的にはメ
チル基、エチル基等である。本発明の生成物には洗剤用
界面活性剤、および、実質的に界面活性剤として一種類
以上の追加の洗濯用に有用な成分、特に、アルカリ性の
洗濯用洗剤ビルダーとの混合物より成る洗剤組成物とが
含まれる。
肪酸エステルとN−アルキルグルカミンとの反応に関す
る。
リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウム、ピロリン酸四
ナトリウム、ピロリン酸四カリウム、トリポリリン酸五
ナトリウム、トリポリリン酸五カリウム、炭酸リチウ
ム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、酒石酸二ナトリウ
ム、酒石酸二カリウム、酒石酸ナトリウムカリウム、ク
エン酸三ナトリウム、クエン酸三カリウム、塩基性ケイ
酸ナトリウム、塩基性ケイ酸カリウム、塩基性アルミノ
ケイ酸ナトリウム、塩基性アルミノケイ酸カリウム、お
よびそれらの混合物からなる群から選ばれる。
三ナトリウム、塩基性アルミノケイ酸ナトリウム、塩基
性ケイ酸ナトリウムおよびそれらの混合物がある。
チル−D−グルカミンを洗濯用洗剤配合用に適した品質
の直鎖グルカミド界面活性剤に再結晶化を必要とせずに
効率よく転化するものである。
では、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、およびそれらの
混合物から成る群から触媒が選択され、前記触媒の量は
反応物の合計の約10重量%〜約95重量%であり、N−ア
ルキルグルカミンの一般式: (式中、Rはグルカミンのアルキル残基であり、R′は
脂肪酸エステルの残基である)の直鎖構造を有する化合
物への転化は、N−アルキルグルカミンの約70mol%以
上であり、環状グルカミドまたはエステルアミド副生成
物へのN−アルキルグルカミンの転化は約15mol%以下
である。
の触媒作用と同時に、エステルアミドまたは環状グルカ
ミド等の副生成物の生成を触媒作用的に増加させないと
いう利点を有する。このことはエステルアミド副生成物
の生成はエステル化反応であり、炭酸ナトリウムまたは
炭酸カリウム等の触媒は従来エステル化反応の触媒作用
に使われていたことから、これは驚くべきことである。
(例えば、サッカロースのサッカロース脂肪酸エステル
への転化を開示している、1961年9月12日発行のCurtis
の米国特許第2,999,858号参照。また1971年1月26日発
行のVon Brachel等の米国特許第3,558,597号参照。) 要約すれば、本発明は副生成物の生成を触媒作用的に
同時に増加することなく、選択的に特にエステル化によ
り式(I)の化合物を多く含む界面活性剤組成物を触媒
作用的に生成する能力において大いに優れる。
上、さらに好ましくは約80mol%以上の転化で、N−ア
ルキルグルカミンを利用して式(I)の直鎖グルカミド
を得るものであって、環状グルカミドまたはエステルア
ミド構造の副生成物へのN−アルキルグルカミンの転化
は一般に約15mol%以下である。
文献の方法のいずれによっても調製可能であり、その例
としてN−メチルグルカミン、N−エチルグルカミン、
N−プロピルグルカミン、N−ブチルグルカミンが挙げ
られる。
ステルおよび脂肪酸トリグリセリドから選ばれる。
ましくはN−アルキルグルカミン1mol当たりの脂肪酸エ
ステルの脂肪酸カルボニル部分のモル数に関して、ほゞ
等モル比で使用される。すぐれた成果はやゝ過剰の脂肪
酸エステル、例えばN−アルキルグルカミン1mol当たり
約1.10molが存在するときに達成することができる。
製の必要なく有用な生成物を得る一般的に迅速かつ効率
的な方法を含め、多くの利点を有している。本方法の生
成物は一般に良好な色調を有し、不揮発性副生成物(特
に環状副生成物ならびにエステルアミド等)の含有量は
わずかにすぎない。本発明のいくつかの態様によれば、
粒状の洗濯用洗剤の配合用の界面活性剤、ビルダー中間
体等の新規かつ有用な組成物もまた得られる。
通常モル百分率基準で示されている。
ンから直鎖グルカミド界面活性剤を製造する改良された
触媒反応方法に関する。好ましい生成組成物では、高率
(典型的には70mol以上、好ましくは80mol%以上)のN
−アルキルグルカミンが式(I)の化合物(こゝでR′
は脂肪族アルキル基、Rは短鎖のハイドロカルビル基、
代表的にはメチル基、エチル基等である)に転化され
る。
百分率基準で表現される。
む他の最終の、高度に不純な組成物が新規なものではな
いことは認識されているが、「直鎖グルカミド界面活性
剤」の語は、こゝでは、洗濯用洗剤の大規模生産用の界
面活性剤として直接有用となる方法の特徴的な生成物を
示すために用いる。
剤」は出発原料のN−アルキルグルカミンの大部分が式
(I)の化合物に転化され、少量のみ、例えば15mol%
以下、が環状グルカミドおよび/またはエステルアミド
には転化されるにすぎない。
の教示する生成物は出発原料のポリヒドロキシ部分の環
状化(環状グルカミド)またはヒドロキシ部分のエステ
ル化(エステルアミド)により式(I)とは異なる化合
物へ、多量に(例えば25mol%以上)転化されると信じ
られている。
酸エステル、触媒の混合物の反応よりなり、前記触媒は
高濃度で使用される。
ナトリウム、リン酸三カリウム、ピロリン酸四ナトリウ
ム、ピロリン酸四カリウム、トリポリリン酸四ナトリウ
ム、トリポリリン酸五カリウム、炭酸リチウム、炭酸ナ
トリウム、炭酸カリウム、酒石酸二ナトリウム、酒石酸
二カリウム、酒石酸ナトリウムカルシウム、クエン酸三
ナトリウム、クエン酸三カリウム、塩基性ケイ酸ナトリ
ウム、塩基性ケイ酸カリウム、塩基性アルミノケイ酸ナ
トリウム、塩基性アルミノケイ酸カリウム、およびそれ
らの混合物からなる群から選ばれる。
ム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、ピロリン酸四カリ
ウム、塩基性アルミノケイ酸ナトリウム、塩基性ケイ酸
ナトリウム、およびそれらの混合物からなる群から選択
される。
ム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ピロリン酸四
カリウム、塩基性アルミノケイ酸ナトリウム、塩基性ケ
イ酸ナトリウムおよびそれらの混合物からなる群から選
ばれる。
ト、特にゼオライトNa−Aである。この様なケイ酸質触
媒は、すべて好ましくは小粒径、例えば約1〜10ミクロ
ンである。
アルキルグルカミンおよび脂肪酸エステルからの式
(I)の化合物の生成速度を著しく高める化合物または
混合物を指す。N−アルキルグルカミン中にはまたこの
潜在的に反応性のエステル化、または環状化可能なヒド
ロキシル基であるので、上記の反応は独特なアミド化反
応である。特にこのような高触媒濃度によって達成され
る改善の中には、この方法の好ましい温度の低温端で
は、他の方法において可能であるよりも急速に所要の式
(I)の化合物を生成し、またこの方法の好ましい温度
の高温端では極めて迅速に、例えばおよぞ数分以内に
(I)を生成することが含まれる。こゝでの触媒は環状
化およびエステルアミドの生成等の望ましくない副反応
に対して同時に触媒作用を示すことなく、アミド化を反
応条件下でかなりの程度助ける。すなわち、これらの触
媒は選択的である。
水、石けん、または脂肪酸等の処理に固有な不純物化合
物とは異なる。従って「触媒」は本方法に必須の物質で
あると断言でき、本発明が機能するために、N−アルキ
ルグルカミンおよび脂肪酸エステルに添加することが必
要とされる物質である。
れらの混合物として定義される。個々の触媒化合物また
は混合物は市販されているかまたは文献の方法で製造で
きる。これらは計量して簡単な方法で他の反応物に加え
ることができる。従って本発明における触媒は化学者が
機械論的な論調で「活性種」として定義するようなもの
ではない。かゝる種は本方法の反応混合物中で実際に直
ちに生成されることもあり、また生成されないこともあ
り得る。本発明はかゝるいかなる触媒作用の理論によっ
ても制限されないものと考えるべきである。
のである。これらの触媒には通常の技量を有する化学者
が、この種の高温アミド化反応にとって望ましくないと
一般に認める種類の著しく反応性であって全く不満足な
官能基、たとえばパーオキシ、クロロ、ヨード、ケテ
ン、等の官能基は含まれていない。
は一般に市販されているような粉末の形状をとる。微細
に分割された粉末が一般には好ましい。
の粒径が非常に有用なことがある。
ケイ酸ナトリウムのように無水である必要はない。しか
しピロリン酸四ナトリウムおよび炭酸ナトリウム等の好
ましい触媒の場合には、無水の状態が最も望ましい。
オンを有する水溶性または水分散性の触媒である。この
ような好ましい触媒の例をより特定して例示するなら
ば、炭酸ナトリウム、ピロリン酸四ナトリウム、塩基性
ケイ酸ナトリウムおよび塩基性アルミノケイ酸ナトリウ
ムである。
例えば反応物の総量の約10重量%〜約95重量%である。
好ましい濃度は約25重量%〜約85重量%、更に好ましく
は約50重量%〜約80重量%である。
は無水の炭酸ナトリウム粉末であって、反応物の総量の
約50重量%〜約80重量%の濃度である。
ルミノケイ酸ナトリウムの混合物について比率を変えた
ものがある。
成するためのナトリウムメトキシドより温和でかつ便利
な高濃度で使用可能な触媒を見出した点において注目に
値する。
ンが利用される。この種のN−アルキルグルカミン類の
例としては、N−メチルグルカミン、N−エチルグルカ
ミン、N−プロピルグルカミン、N−ブチルグルカミン
である。好ましいN−アルキルグルカミンはD−グルコ
ース、例えばN−メチル−D−グルカミンから誘導され
る。
ば精製品でもよく、また工業用でもよい。従って工業用
のN−アルキルグルカミンは、糖類、例えばグルコー
ス、ソルビトールまたはその他のN−アルキルグルカミ
ンの製造における比較的不活性な副生成物等を含有して
いることがある(典型的には0〜5重量%)。しかし、
本方法用の工業用のN−アルキルグルカミンは、有色物
の生成その他の不利な効果を最小にしようとするときに
は、ニッケル等の遷移金属をppm単位の微量、即ち無視
できる程度の量(例えば0〜20ppm、好ましくは0〜2pp
m)にしなければならない。工業用のN−アルキルグル
カミンは、グルコースまたはコーンシロップの遷移金属
の触媒作用による還元的アミノ化により製造されるため
に、通常この様な遷移金属を含有している。
良好な色調のものであり、好ましくは微量の有色不純物
をも含まず純白色である。また、N−アルキルグルカミ
ンは好ましくは実質的に無水である。
に、試料を単に本方法の温度、たとえば140℃に加熱す
る方法がある。工業用のN−アルキルグルカミンが、こ
の温度で直ちに黒変する場合には、許容できない濃度の
不純物を含む可能性が高い。
グルカミンは、通常メタノールもしくは水で洗浄する
か、または再結晶するかのいずれかにより不純物を除去
することが可能である。ニッケルの濃度を下げる有用な
方法としては、N−アルキルグルカミンの溶液を塩基性
シリカゲルまたは漂白土により濾過する。
酸(例えばC12〜C20)のメチルエステル、または極めて
飽和度の高いトリグリセリドであるが、その他の飽和脂
肪酸および飽和、不飽和の脂肪酸のエチルエステル、脂
肪酸のモノグリセリドまたは脂肪酸のジクリセリド等の
エステルも使用できる。適当な脂肪酸エステルには、前
記のSchwartzが例示したものが含まれる。好ましい脂肪
酸エステルの良い例を挙げると、ラウリン酸メチルエス
テル、パルミチン酸メチルエステルが、または複数の鎖
長の混合物を用いるときは、やし油脂肪酸のメチルエス
テルがある。
優れた結果が得られる。
ミチン酸メチルエステルもまた使用可能である。本方法
で使用するに好ましい工業用の脂肪酸エステルは典型的
には重金属10ppm以下で0ppmの方がよく、また遊離の脂
肪酸含有量は5重量%以下、好ましくは1重量%以下で
ある。
は、本方法では若干の困難を伴う。このことは特に脂肪
酸エステルがやし油メチルエステルと比べて比較的疎水
性のとき、例えばC16の飽和脂肪酸のエチルエステルの
ときに当てはまる。C16以上のエチルエステルまたはト
リグリセド等の大抵の疎水性の脂肪酸エステルでは、満
足すべき反応は得にくい。この問題を解決するために、
予備生成の式(I)の化合物(但しR′はC11H23、Rは
メチル基)のような非イオン界面活性剤を相転移剤即
ち、乳化剤として使用できることが見出されている。本
方法に相転移剤を使用する時は、触媒を除く反応混合物
の約0.5重量%から約95重量%の濃度で用いる。50%以
上の様な高濃度は連続方式の実施例のために用意された
ものであって、反応時間を非常に短くすることが出来
る。回分方式(すなわち不連続法)では、好ましい濃度
は約0.5重量%から20重量%であって、さらにより好ま
しくは約1重量%から約10重量%である。かゝる濃度は
実施態様が連続方式である場合の使用にも適している。
時に再循環を行なう。
面活性剤からなる群から選ばれるものである。さらに好
ましくは、その相転移剤は実質的に飽和脂肪アルコール
ポリエトキシレート、アルキルポリグリコシド界面活性
剤等からなる群から選ばれた構成要素からなる。
(I)の界面活性剤を生成するために炭酸塩触媒相転移
剤により助成されたN−アルキルグルカミンと脂肪酸エ
ステルとの縮合という概念を導入した。
は技術的に開示することが可能である。本方法における
温度は通常約120℃から約200℃、好ましくは約140℃以
上である。本方法の反応時間は通常約0.5分から約1時
間である。
の方法を連続方式で実施するか、非連続方式で実施する
かにより区別している。この場合、非連続方式では、好
ましい温度は約120℃〜約170℃で、これに対応する反応
時間は約5分〜約60分である。連続方式においては、好
ましい温度は約160℃〜約200℃で、これに対応する時間
は約0.5分〜約10分である。一般に温度が高い程、時間
は短くなる。
持しているが、これは彼が適当な触媒を有していなかっ
たためであると考えざるを得ない。かかる温度では、特
に比較的反応時間が長く、例えば1時間以上の時には、
副生成物の生成、とくに環状化がかなり増加する。
35℃に緩やかに加熱している。これはナトリウムメトキ
シド触媒については炭化を避ける必要があることによる
ものであって、比較的不経済である。
が好ましい。反応混合物上に窒素またはアルゴンの不活
性雰囲気を維持するか、または真空にすることにより簡
単に実施でき、後者は特に処理の終段において便利であ
る。
の様な低温で非触媒法で処理を行う場合には、所要の反
応時間は著しく長くなり(典型的には数時間)、従って
反応装置の滞留時間が長くなり、このような温度での非
触媒処理は魅力のないものになる。例えば、約150℃で
はSchwartz法は一般には約7〜8時間を必要とする。
30重量%の代表的な触媒濃度での回分方式では約150℃
で、この触媒反応の方法に従って運転する場合には、反
応時間はわずか20〜30分を要するにすぎない。またさら
に短い反応時間の連続処理も無論可能である。
発生の終点を監視したり、薄層クロマトグラフィー(後
述)またはガスクロマトグラフィーにより反応の完了を
確認し、完了次第直ちに冷却によって、反応を停止でき
ることが強く望まれる。
拌を使用して行われる。この簡便法の開始時点で反応混
合物は三相であって、液状の脂肪酸エステル相、溶融N
−アルキルグルカミン相および固体触媒相から成る。従
って、反応物を適切に混合することがいかに重要かが理
解できる。最良の結果は一般には熱伝達および物質移動
が効果的に行なえる様に設計された反応器において達成
される。反応器中でバッフルプレートを使用すると有利
なことがある。
率は一般に本明細書に引用されるSchwartzの米国特許
第,2,703,798号に開示されている通りである。典型的な
比率はほぼ等モルであり、最良の結果を得る。
しくは溶媒を加えることなく行われ、従って、一般には
既に公知の前記Hildrethの方法とは異なる。しかし簡便
法では種々の量のメタノール、エタノール、グリセリン
が存在してもよく、これらが役に立つことさえもある。
これらは実際には工程の副生成物である。エチレングリ
コール、1,2−プロピレングリコール、グリセリン等の
グリコール類は工程の初期に、溶媒量ではなく、比較的
少量を活性化剤として加えることができる。
時は、それを効率よく除去するために、本工程中に特に
工程が完了に近づく時点で、場合によって、真空を使用
することがある。真空を使用すると製品の臭気をも改善
できる。脂肪酸エステルがトリグリセリドの場合は、メ
タノールの代りにグリセリンが工程中で生成される。
用して、最終生成物の構成の一部とすることも可能であ
る。従って本法は製法の単純化に有利であり、また触媒
が洗濯用洗剤としての機能に有用であることが知られて
いる時には、特に有益である。後になって生成物中で線
状グルカミドを含有する粒子の水分散性等の望ましい特
性を修正するように機能することの出来る材料を、線状
グルカミド生成用の触媒として使用することは、これま
で知られていなかったところである。触媒または相転移
剤が極めて水溶性、極めて分散性、またはグルカミドの
クラフト点を下げる能力のある場合には、水分散性を特
に向上させることができる。これは低温用または全温度
用洗剤の製造には極めて望ましい。
剤中間体、例えば線状グルカミド界面活性剤と触媒活性
または相転移活性の材料との均質混合物を含む粒子を作
るという経済的に魅力的な選択を行なうことができる。
この様な粒子は容易に水中に分散され、追加の混合前処
理工程を必要とせずに、他の洗剤成分と直接乾燥混合出
来るので、洗剤配合業者には有利となる。
また海外においても、例えば産業経済が発展途上にある
地域においても非常に有用である。
多数の追加逐次工程を利用することも出来る。この様な
逐次工程の1つにおいてはある処理は次のように配列さ
れた逐次工程からなる。(a)N−アルキルグルカミ
ン、脂肪酸エステルおよび触媒を予備混合してペースト
状とするか、または触媒濃度が最高の場合には、粉末状
混合を行なう。(b)ペーストまたは粉末を混合しなが
ら前記温度に加熱する。(c)上記温度で、上記反応時
間の終了点まで反応を継続する。(d)撹拌しながら冷
却して粉末状生成物を生成する。場合によっては生成物
を高温で取り出し、板上で薄膜状に冷却し、後で粒状に
処理することもできる。別の逐次工程として次の工程が
ある。すなわち(a)脂肪酸エステルを上記温度に予熱
する。(b)上記の温度でN−アルキルグルカミンを加
え、二相の液体/液体混合物を形成するのに必要な程度
に混合する。(c)触媒と混合する。(d)上記の温度
で上記反応時間の終了点まで撹拌する。
(a)N−アルキルグルカミンと脂肪酸エステルの固体
/液体混合物を上記温度に混合しながら予熱しN−アル
キルグルカミンを溶融し、同時に最短時間で脂肪酸エス
テルと混合する。(b)上記温度で撹拌しながら予備生
成した生成物を加える。予備生成した生成物は相転移用
の線状グルカミド界面活性剤となり、同時に触媒の一部
となる。相転移剤および触媒の結合として加えられた上
記の予備生成した生成物の全量は触媒を除く反応物の約
2重量%〜約20重量%である。(c)前記温度で、上記
触媒濃度を得るのに充分な量の追加触媒を加える。
(d)反応時間の終了まで撹拌しながら反応を継続す
る。この逐次工程に(e)として、溶融状態の工程
(d)の生成物を追加の触媒と混合し、線状グルカミド
界面活性剤/アルカリ性洗剤用ビルダー混合物を生成す
る工程を加えることができる。
社、AX#99922EW)、ラウリン酸メチル(5.48g、0.0256
mol、Procter & Gamble社1295、品質コード92560
5)、および炭酸ナトリウム、無水粉末(全反応物の32.
2重量%、5.0g、0.0472mol、J.T.Baker社ロット番号B12
172)を50mlビーカーに入れる。次に混合物を混ぜ合せ
てペースト状にする。ビーカーをホットプレート上に置
き加熱する。反応温度は8分後に125℃となる。反応温
度を125℃と145℃との間に保つ。全反応時間14分が経過
後、ビーカーをホットプレートから取り除く。TLC(後
記参照)による分析の結果、この時点で工程の完了して
いることが分かる。最終生成物は無色、無臭であり、冷
却後は、物理的に硬質質ろう状である。
チル(Aldrich社ロット#02022LP)を用いたことを除
き、実施例Iと同様の手順を繰り返す。冷却後の反応か
らの生成物は粉末状に粉砕可能である。
社のロットAX#99922EW)、ラウリン酸メチル(16.46
g、0.0768mol、Procter & Gamble社のCE1295)およ
び無水粉末状の炭酸ナトリウム(反応物総量の65.6重量
%、60g、0.571mol、J.T.Baker社のロット#B12172)を
一緒にしてよく混合する。混合物は粘稠性の粉末であ
る。混合物を250mlのステンレス鋼製のビーカーに入
れ、ビーカーを油浴中に入れる。電動式のステンレス鋼
製の櫂型撹拌羽根を使用して、混合物を撹拌する。最初
は低い撹拌速度で粉末をビーカー内に保持する。油浴を
145℃に14分間加熱し、この温度に維持する。10分後に
は反応混合物は高速で撹拌可能なスラリー状になる。こ
の時点で反応の完了したことをTLCにより判定する。冷
却した生成物は粉末状に粉砕可能である。
ロットAX#99922EW)を電動撹拌機およびステンレス鋼
の撹拌軸と羽根を備えた200mlステンレス鋼製ビーカー
に入れる。ビーカーを170℃(内部温度は典型的には140
℃乃至155℃である)に加熱した油浴中に入れる。次に
やし油脂肪酸メチルエステル(28.29g、0.128mol、Proc
ter & Gamble社のCE1270)を溶融したN−メチルグ
ルカミンに添加する。次にこの混合物を加熱し完全に液
体の2相系を生成する。次にケイ酸ナトリウム(反応物
総量の31.9重量%、25g、SKS−6)を撹拌しながら添加
する。反応混合物を撹拌し、165℃で30分間加熱し、次
いで冷却する。TLCにより反応が完了したことを判定す
る。
リウムを使用することを除いて実施例IVと同様の手順を
繰り返し、また反応を45分間行う。この時点でTLCによ
り反応が完了したことを判定する。
使用することを除き、実施例IVと同様の手順を繰り返
す。
%、195g、1mol)とやし油脂肪酸メチルエステル(Proc
ter & Gamble社のCE1270、220.9g、1.0mol)の混合
物を溶融する。溶融物が147℃に達したら、直ちに無水
炭酸ナトリウムの粉末(J.T.Baker社の3602−01、10.5
g、2.5重量%)を添加する。この時の反応時間を零とす
る。最初の10分間、最小真空度(0〜5インチHg真空)
において150℃で反応物を撹拌する。7分の導入期間が
経過すると、急激にメタノールが発生する。次に加えら
れる真空により泡の高さを制御しながら、150℃で攪拌
下に真空度を徐々に上昇させる。全反応時間18分経過
後、真空度は27インチHgに達する。灰白色の溶融物を、
61gの残渣を除いて、直ちに高温(170℃)の無炭酸ナト
リウムの粉末1142gに混ぜ合せる。高トルクの空気圧式
駆動装置に取りつけた堅牢な単ループのこう解用ブレー
ドを使用して生成した混合物をこう解する。混合物を周
囲の雰囲気中で徐冷(30分間)しながら、烈しく耐えず
こう解する。粘稠度は始めは非常に変化が少く、冷える
に従い非常に大きく変化する。こう解により殆んどが直
径3mm未満の粉末に砕かれる。粉末をトレー上に注ぎ、
常温で硬化させる。1時間後、生成物は壜詰めに十分な
硬さになる。
社)と容積比80:23:3のCHCl3:MeOH:NH4OHからなる溶剤
系を用いるTLCにより監視することが可能である。溶剤
フロントにおける変色をなくすために、プレートは使用
前に2:1のCHCl3:MeOHで予備調整しておく。
5〜10重量%メタノール溶液を準備する。プレートに溶
液をスポットし、乾燥させ、さらに前記80:23:3溶剤溶
液で約10〜15分間処理する。プレートを処理室から取り
出し、加熱乾燥する。冷却しながらプレートをリンモリ
ブデン酸10重量%溶液に浸したのち乾燥する。次にスポ
ットが明白になるまで5〜10分間プレートを穏やかに加
熱したホットプレート上におく。過熱するとプレートの
変色、スポットの退色の原因となる。リンモリブデン酸
浸漬の代りに、ヨウ素室処理を用いることも出来るが、
スポットの永続性が劣る。代表的なRF値は下記の通りで
ある。化 合 物 RF値 未反応N−メチル−D−グルカミン 0.0 脂肪酸不純物 0.2 一般式(I)の化合物 0.3 一般式(I)の化合物の脱水による 環状副生成物 0.5 エステルアミド副生成物 0.7 未反応脂肪酸エステル 0.9
Claims (9)
- 【請求項1】線状グルカミド界面活性剤を製造するため
の改良された方法であって、N−アルキルグルカミン、
脂肪酸エステル、ならびに、リン酸三リチウム、リン酸
三ナトリウム、リン酸三カリウム、ピロリン酸四ナトリ
ウム、ピロリン酸四カリウム、トリポリリン酸五ナトリ
ウム、トリポリリン酸五カリウム、炭酸リチウム、炭酸
ナトリウム、炭酸カリウム、酒石酸二ナトリウム、酒石
酸二カリウム、酒石酸ナトリウムカリウム、クエン酸三
ナトリウム、クエン酸三カリウム、塩基性ケイ酸ナトリ
ウム、塩基性ケイ酸ナトリウム、塩基性アルミノケイ酸
ナトリウム、塩基性アルミノケイ酸カリウムおよびこれ
らの混合物からなる群から選択される触媒を反応させる
ことを含んでなり、前記脂肪酸エステルの重金属含有量
が10ppm以下、遊離脂肪酸含有量が5重量%以下であ
り、前記N−アルキルグルカミンの重金属含有量が20pp
m以下、遊離糖含有量が5重量%以下であり、前記触媒
を反応物の全量に対して10重量%〜95重量%の量存在さ
せることを特徴とする、方法。 - 【請求項2】前記触媒が、炭酸ナトリウム、炭酸カリウ
ムおよびそれらの混合物からなる群から選択され、前記
触媒の量が反応物の総量の50重量%〜80重量%であり、
下記の式 (式中Rはグルカミンのアルキル残基、R′は脂肪酸エ
ステルの残基を表わす)の線状構造を有する化合物への
N−アルキルグルカミンの転化がN−アルキルグルカミ
ンの70mol%以上であり、環状グルカミドまたはエステ
ルアミド副生成物へのN−アルキルグルカミンの転化が
15mol%以下である、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】前記N−アルキルグルカミンが、前記線状
構造のグルカミド界面活性剤へのN−アルキルグルカミ
ンの転化が80mol%以上および環状グルカミドまたはエ
ステルアミド副生成物へのN−アルキルグルカミンの転
化が10mol%以下である、請求項2記載の方法。 - 【請求項4】前記N−アルキルグルカミン、脂肪酸エス
テルおよび触媒を5分間〜60分間、120℃〜170℃の温度
で混合物として非連続方式において反応させる、請求項
3記載の方法。 - 【請求項5】前記反応を、飽和脂肪酸アルコールポリエ
トキシレート、アルキルポリグリコシド、予備生成した
線状グルカミド界面活性剤およびそれらの混合物からな
る群から選択される相転移剤の存在下で行う、請求項4
記載の方法。 - 【請求項6】請求項4記載の方法であって、次の順序の
逐次工程: (a) 前記脂肪酸エステルを前記温度に予熱する工程
と、 (b) 前記温度で前記N−アルキルグルカミンを添加
し、二相の液体/液体混合物を生成するために必要な程
度に混合する工程と、 (c) 上記触媒中で混合する工程と、 (d) 前記温度で、前記時間の終了まで撹拌する工程
と を含んでなる、方法。 - 【請求項7】請求項5記載の方法であって、次の順序の
逐次工程: (a) 前記N−アルキルグルカミンと脂肪酸エステル
の固体/液体混合物を混合しながら前記温度に予熱する
ことにより前記N−アルキルグルカミンを溶融し、同時
に実用上の最短時間で前記脂肪酸エステルと混合する工
程と、 (b) 前記温度において撹拌しながら予備生成したグ
ルカミド生成物を加える工程であって、前記予備生成し
た生成物が前記相転移剤として線状グルカミド界面活性
剤を供給し、同時に前記触媒の一部を供給し、かつ前記
予備生成した生成物の全量が触媒を除く反応物の2重量
%〜20重量%である工程と、 (c) 前記温度において、前記触媒濃度を得るのに十
分な量の触媒を添加する工程と、 (d) 反応生成物を確保するために、前記時間の終了
まで撹拌しながら反応を継続する工程と、 を含んでなる、方法。 - 【請求項8】前記N−アルキルグルカミン、脂肪酸エス
テル、および触媒を、0.5分間〜10分間、160℃〜200℃
の温度において、混合物として連続方式で反応させる、
請求項7記載の方法。 - 【請求項9】前記線状グルカミド界面活性剤反応生成物
を、洗剤ビルダーである大過剰量の前記触媒と溶融状態
で混合することにより、線状グルカミド界面活性剤/ア
ルカリ性洗剤用ビルダーの混合物を生成する工程(e) を更に含んでなる、請求項7記載の方法。
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