JP4257827B2 - 両性界面活性剤の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は両性界面活性剤の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
両性界面活性剤は、身体及び頭髪用洗浄剤をはじめ、各種洗浄剤の基剤として広く利用されている。この種の両性界面活性剤としては、アミノエチルエタノールアミンと脂肪酸との縮合物をモノクロロ酢酸ナトリウムで両性化して得られるイミダゾリン型両性界面活性剤（特許文献１）や、脂肪酸多価アルコールエステルとポリアミンとの反応物に不飽和脂肪族モノカルボン酸を反応させて得られるベタイン型両性界面活性剤（特許文献２）が知られている。
【０００３】
近年、洗浄剤等として使用する界面活性剤には、界面活性剤本来の性能の他に、生分解性、皮膚に対する低刺激性等の安全性に優れることも要望されている。このような要望を満たす界面活性剤として、特許文献１に記載されているイミダゾリン型両性界面活性剤が使用されている。しかしながら、イミダゾリン型両性界面活性剤は安全性においては優れているものの、起泡力、洗浄力が他の界面活性剤より劣るという問題があった。またイミダリン型両性界面活性剤は、製造過程でモノクロロ酢酸ナトリウムを使用するため、反応生成物中に塩化ナトリウムが不純物として含まれる虞れがあり、これを除去するために膜分離処理等が必要であり、製造工程が煩雑となるという問題があった。一方、ベタイン型両性界面活性剤は、石鹸に比べて皮膚刺激性がやや大きいという問題があった。一方、特許文献３にはアミノ酸とエポキシアルカン等のエポキシ化合物とを反応させて得られるアミノ酸誘導体型の両性界面活性剤が記載されており、この両性界面活性剤は、起泡性、洗浄力等の性能に優れるとともに、安全性においても優れている。
【０００４】
【特許文献１】
米国特許第２５２８３７８号明細書
【特許文献２】
特開昭５３−１２２６８９号公報
【特許文献３】
特開昭４８−７２１１８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献３にはアミノ酸誘導体型両性界面活性剤が、カルボキシル基を保護したアミノ酸と１，２−エポキシアルカンとをアルコールと水の混合溶媒中で攪拌しながら反応させることにより得られることが記載されている。しかしながら、特許文献３に記載されているような従来の方法では、アミノ酸とエポキシ化合物とを反応させるために長時間の加熱が必要であり、製造効率が悪く製造コストも高くつくという問題があった。また上記従来の方法では、アミノ酸の窒素原子１個当たり、２個のエポキシアルカンが付加した構造の化合物が生成する割合が高く、アミノ酸１モルとエポキシアルカン１モルの割合で反応させた場合、未反応のアミノ酸が多量に残留するためアミノ酸誘導体型界面活性剤製造の歩留まりが悪いという問題がある。またアミノ酸の窒素原子１個当たり、２個のエポキシアルカンが付加した構造の化合物の生成割合が多くなると、水溶性が低下する結果、界面活性能が低いものとなるという問題がある。また未反応のアミノ酸の割合を少なくするために、エポキシアルカンの使用量を多くすると原料コストが高くつき、製品コストの上昇につながるとともに、アミン酸の窒素１個当たり、２個のエポキシアルカンが付加した構造の化合物が生成する割合が更に多くなり、界面活性能が更に低いものとなるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、アミノ酸の窒素原子１個当たり、エポキシ化合物が１個の割合で付加した構造のアミノ酸誘導体型両性界面活性剤を高割合で、かつ効率よく製造することのできる両性界面活性剤の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
即ち本発明は、（１）カルボキシル基の反応を抑止したアミノ酸に、エポキシ化合物をマイクロ波照射によって反応させ、アミノ酸の窒素原子にエポキシ化合物を付加させることを特徴とする両性界面活性剤の製造方法、（２）光学活性アミノ酸から、同型の光学活性両性界面活性剤を得る上記（１）記載の両性界面活性剤の製造方法、を要旨とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明においてアミノ酸としては、グリシン、炭素数１〜２２のアルキルグリシン、炭素数１〜２２のアルキレングリシン、アラニン、β−アラニン、ロイシン、イソロイシン、リシン、バリン等のモノアミノカルボン酸；セリン、トレオニン等のオキシアミノ酸；システイン、シスチン等の含イオウアミノ酸；アスパラギン酸、グルタミン酸等のモノアミノジカルボン酸；リシン、アルギニン等のジアミノモノカルボン酸；フェニルアラニン、チロシン、アントラニル酸、アミノ安息香酸等の芳香族系アミノ酸、ヒスチジン、トリプトファン等の複素環式アミノ酸等が挙げられる。これらのうちで、グリシン、アラニン、アスパラギン酸、グルタミン酸が好ましい。
【０００９】
本発明において上記アミノ酸は、カルボキシル基の反応性を封止した状態でエポキシ化合物と反応させる。カルボキシル基の反応性を封止しておかないと、エポキシ化合物がアミノ基と反応するのみならず、カルボキシル基とも反応して目的とするアミノ酸誘導体型両性界面活性剤が得られない虞れがある。カルボキシル基の反応性を封止する方法としては、カルボキシル基をアルカリ金属塩とする方法、低級アルコールとエステル化する方法等が挙げられるが、アルカリ金属塩とすることが好ましく、アミノ酸とアルカリ金属水酸化物とを反応させることにより、アミノ酸のカルボキシル基をアルカリ金属塩として反応性を封止することができる。アルカリ金属水酸化物としては、通常、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムが好適に用いられる。
【００１０】
上記アミノ酸と反応させるエポキシ化合物としては、１，２−エポキシアルカン、アルキルグリシジルエーテル等が挙げられる。１，２−エポキシアルカンとしては、例えばエチレンオキシド、プロピレンオキシド等の炭素数２〜２２のアルキレンオキシド等が挙げられるが、なかでも炭素数８〜２２の１，２−エポキシアルカンが好適である。グリシジルエーテルとしては、例えばメトキシグリシジルエーテル、エトキシグリシジルエーテル、炭素数４〜２２のアルコールより誘導されるグリシジルエーテル等が挙げられる。エポキシ化合物としてアルキルグリシジルエーテルを用いると、臨界ミセル濃度（ｃｍｃ）の温度の違いによる変動が非常に少ないく、界面活性能の温度依存性の殆どない両性界面活性剤が得られるため好ましい。アルキルグリシジルエーテルのなかでも、炭素数８〜２２のアルコールより誘導されるアルキルグリシジルエーテルが好ましい。
【００１１】
カルボキシル基の反応性を封止したアミノ酸と、エポキシ化合物とは、両者を混合した状態で、または水等の溶媒に溶解乃至分散させた状態で、マイクロ波を照射することにより反応させることができるが、アミノ酸のカルボキシル基をアルカリ金属塩として反応性を封止する場合、アミノ酸とアルカリ金属水酸化物との反応は迅速に行われるため、特に水等の水系溶媒に溶解乃至分散させて反応させる場合には、予めアミノ酸のカルボキシル基をアルカリ金属塩としておかなくても良く、アミノ酸、アルカリ金属水酸化物、エポキシ化合物を水系溶媒に溶解乃至分散させた状態で攪拌しながらマイクロ波を照射することにより、目的とするアミノ酸誘導体型両性界面活性剤を得ることができる。カルボキシル基の反応性を封止したアミノ酸と、エポキシ化合物との反応比率は、モル比でアミノ酸：エポキシ化合物＝１：０．８〜１．２が好ましい。
【００１２】
マイクロ波としては３００ＭＨｚ〜３００ＧＨｚのものが好適であり、マイクロ波の出力は３００Ｗ以上が好ましい。マイクロ波を照射してアミノ酸とエポキシ化合物とを反応させる時間は、０．５〜６０分程度が好ましい。本発明方法では室温においてもアミノ酸とエポキシ化合物とを反応させて目的とするアミノ酸誘導体型両性界面活性剤を得ることができるが、本発明の所期の目的を妨げない範囲において反応系の温度を室温以上に加熱しながら、マイクロ波照射しながらアミノ酸誘導体とエポキシ化合物とを反応させても良い。
【００１３】
アミノ酸とエポキシ化合物とを水等の溶媒中で攪拌下に加熱反応させる従来の方法では、光学活性型のアミノ酸を原料として用いても、エポキシ化合物を反応して得られる両性界面活性剤はラセミ体となるが、本発明方法では、光学活性のＤ−アミノ酸からは、同じ光学活性型のＤ−アミノ酸誘導体型両性界面活性剤が得られ、Ｌ−アミノ酸からは、Ｌ−−アミノ酸誘導体型両性界面活性剤が得られる。
【００１４】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
実施例１
水５０ｇに、α−アラニン（Ｄ−光学活性体）８．９ｇ、水酸化ナトリウム４．０ｇ、アルキルグリシジルエーテル（アルキル基の炭素数１２）２４．３ｇを加え、良く混合した後、出力５００Ｗのマイクロ波を５分間照射してアミノ酸誘導体型両性界面活性剤を得た。得られた両性界面活性剤はＤ−光学活性体であった。この界面活性剤は、３０℃、４０℃、５０℃の各温度における臨界ミセル濃度の変化が非常に少ないものであった。
【００１５】
実施例２
カルボキシル基をカリウム塩としたＬ−グルタミン酸２０．８ｇ、炭素数１２のアルキルグリシジルエーテルと炭素数１３のアルキルグリシジルエーテルの１：１混合物（モル比）２５ｇを混合し、攪拌しながら出力５００Ｗのマイクロ波を１０分間照射してアミノ酸誘導体型両性界面活性剤を得た。得られた両性界面活性剤はＬ−光学活性体であった。この界面活性剤は、３０℃、４０℃、５０℃の各温度における臨界ミセル濃度の変化が非常に少ないものであった。
【００１６】
実施例３〜４
表１に示すアミノ酸、アルカリ金属水酸化物、エポキシ化合物を用い、実施例１の方法に従って表１に示す光学活性型のアミノ酸誘導体型両性界面活性剤を得た。
【００１７】
上記各両性界面活性剤水溶液の起泡性、泡の安定性、表面張力、皮膚刺激性を測定した結果を表２に示す。
【００１８】
【表１】

【００１９】
【表２】

【００２０】
尚、両性界面活性剤水溶液の起泡性、泡の安定性、表面張力、皮膚刺激性は以下のようにして測定した。
【００２１】
起泡性及び泡の安定性
ＪＩＳ Ｋ３３６２−６．５（ロスマイルス氏法）に準拠し、有効分濃度０．１％、ｐＨ＝７．０の水溶液を調製し、液温４０℃にて試験し、直後の泡高さ（起泡性）及び、５分間静置した後の泡高さ（泡安定性）を測定した。
【００２２】
表面張力
温度３０℃、濃度０．１ｍＭ溶液にて、プレート法により測定した。
【００２３】
皮膚刺激性（蛋白質変性試験）
高速液体クロマトグラフ法（宮沢等；J. Soc. Cosmet. Chem. Japan, vol.18,Ｎｏ．２）により、試料濃度１％とし、蛋白アルブミンを使用して蛋白質変性率を測定し、以下の基準で評価した。
◎・・・蛋白質変性率３０％未満
○・・・蛋白質変性率３０％以上、６０％未満
△・・・蛋白質変性率６０％以上、８０％未満
×・・・蛋白質変性率８０％以上
【００２４】
比較例１
実施例１と同様に、水５０ｇに、α−アラニン（Ｄ−光学活性体）８．９ｇ、水酸化ナトリウム４．０ｇ、アルキルグリシジルエーテル（アルキル基の炭素数１２）２４．３ｇを加え、７０〜８０℃に加熱攪拌しながら、１０時間反応を行った。得られた両性界面活性剤水溶液はラセミ体であった。この界面活性剤の起泡性、泡の安定性、表面張力及び皮膚刺激性を測定した結果を表２にあわせて示す。
【００２５】
比較例２
カルボキシル基をナトリウム塩としたα−アラニン（Ｌ−光学活性体）８．９ｇを水５０ｇに溶解させ、１，２−エポキシドデカン１８．４ｇを３時間かけて滴下し、滴下終了後、９０〜１００℃にて９時間反応を行い、両性界面活性剤を得た。得られた両性界面活性剤水溶液はラセミ体であった。この界面活性剤の起泡性、泡の安定性、表面張力及び皮膚刺激性を測定した結果を表２にあわせて示す。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明方法によれば、アミノ酸とエポキシ化合物とからアミノ酸の窒素原子にエポキシ化合物が付加したアミノ酸誘導体型両性界面活性剤を、長時間の加熱を要することなく短時間で効率良く製造することができる。また本発明方法によれば、アミノ酸の窒素原子にエポキシ化合物が２個付加した構造が生成する割合を極めて低く抑えることができ、水溶性が良好で界面活性能に優れた両性界面活性剤を得ることができる。

Claims (2)

1. カルボキシル基の反応性を封止したアミノ酸に、エポキシ化合物をマイクロ波照射によって反応させ、アミノ酸の窒素原子にエポキシ化合物を付加させることを特徴とする両性界面活性剤の製造方法。
2. 光学活性アミノ酸から、同型の光学活性両性界面活性剤を得る請求項１記載の両性界面活性剤の製造方法。