JP5725863B2 - アルコキシル化されたポリアルカノールアミン - Google Patents
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Description
表面活性ポリマーは、広い範囲の用途のために、例えば少し挙げてみると、洗濯用洗剤のための添加剤、オイルフィールドエマルジョンのための解乳化剤、デオイラー、粘度調節剤、増粘剤もしくは潤滑剤のために有用である。
第一の一態様においては、本発明は、
a)式(I.a)及び/又は(I.b)
Aは、無関係に、C1〜C6−アルキレンであり;
R1、R1*、R2、R2*、R3、R3*、R4、R4*、R5及びR5*は、互いに無関係に、水素、アルキル、シクロアルキルもしくはアリールから選択され、その際、最後に挙げた3つの基は、場合により置換されていてよく;かつ
R6は、水素、アルキル、シクロアルキルもしくはアリールから選択され、その際、最後に挙げた3つの基は、場合により置換されていてよい]のN−(ヒドロキシアルキル)アミンから選択される少なくとも1種の化合物を縮合させる工程と、
b)工程a)で提供されるポリエーテルの残りのヒドロキシ基及び/又は存在するならば第二級アミノ基の少なくとも一部と、少なくとも1種のアルキレンオキシドとを反応させる工程
によって得られるポリマーに関する。
本願で使用され、かつアルコキシという用語で使用される用語"アルキル"は、飽和の直鎖状もしくは分枝鎖状の炭化水素基を指す。C1〜C4−アルキルは、1〜4個の炭素原子を有する飽和の直鎖状もしくは分枝鎖状の炭化水素基、例えばメチル、エチル、プロピル、1−メチルエチル、ブチル、1−メチルプロピル、2−メチルプロピル及び1,1−ジメチルエチルを指す。場合により置換されたアルキルは、アルキル基であって、非置換であるか、又は一部のもしくは全ての水素原子がヒドロキシ、ハロゲン、シアノもしくはC1〜C4−アルコキシによって置き換えられている基を指す。好ましくは、アルキルは非置換である。
(a)前記定義の式(I.a)及び/又は(I.b)で示され、その式中、A、R1、R1*、R2、R2*、R3、R3*、R4、R4*、R5、R5*、R6及びR6*は、前記の意味の1つを有するN−(ヒドロキシアルキル)アミンから選択される少なくとも1種の化合物の縮合によってポリエーテルを提供する工程と、
(b)該方法の工程(a)で提供されたポリエーテルの残りのヒドロキシの少なくとも一部及び/又は存在するならば残りの第二級アミノ基の少なくとも一部と、少なくとも1種のアルキレンオキシドとを反応させる工程と
を含む方法に関する。
式(I.a)及び/又は(I.b)の少なくとも1種のN−(ヒドロキシアルキル)アミンの縮合は、例えばEP0441198号もしくはUS5,393,463号に示される条件下で実施してよい。
本発明による方法の工程a)で得られる縮合生成物と少なくとも1種のアルキレンオキシドとの反応は、当該技術分野で公知の一般的なアルコキシル化手順に従って実施できる。
本発明の更なる一態様は、c)本発明によるポリマーの第四級化、プロトン化、硫酸化及び/又はリン酸化によって得られる誘導体に関する。本発明による方法の工程b)で得られるポリマーは、誘導体化に供されるか、またはこうして得られる誘導体は、更なる誘導体化に供されるかのいずれかであってよい。誘導体化されるべき好ましいポリマーに関しては、上述の好ましい実施態様に参照がなされる。
I. 分析法
アミン価は、DIN53176に従って、酢酸中のポリマーの溶液を過塩素酸で滴定することによって測定した。
実施例
ポリアルカノールアミンを、文献(例えばEP0441198号、US5,393,463号)に記載される方法と同様にして、次亜リン酸の存在下での縮合もしくは同時縮合によって合成した。アルコキシ化は、KOH、NaOHなどの触媒剤の存在下で慣用の条件下で実施した。
1.a) トリエタノールアミンの縮合(3.5時間)
トリエタノールアミン(1499.7g)及び次亜リン酸の水溶液(50%濃度、9.75g)の混合物を、227℃で撹拌しつつ弱い窒素流下で加熱した。反応水を留去した。3.5時間後に、該混合物を室温に冷却した。粘度3145mPa・s及びヒドロキシル価723.7mg(KOH)/gを有する僅かに黄色の液体が得られた。分子量は、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)によって測定した。質量平均分子量:Mw=5700g/モル;多分散性:Mw/Mn=1.8。
前記の1.a)で得られたポリエタノールアミン(77.52g)及び水酸化カリウムの水溶液(40%濃度、2.9g)を、オートクレーブ中に導入し、そして真空下に100℃で2.0時間にわたり撹拌した。該混合物を、エチレンオキシド(1056g、24当量のEO/OH)と、120℃で分けて添加して反応させた。反応を完了させるために、該混合物を圧力下で2時間にわたり後反応させた。該反応混合物を、窒素でストリッピングし、そして揮発性化合物を真空中で80℃で除去した。褐色の油状の固体が得られ(1110g)、それはアミン価0.4007ミリモル/gを有していた。エトキシル化の平均的な程度は、ヒドロキシル基あたりに添加されたエチレンオキシド単位23.4であった。
トリエタノールアミン(1491.9g)及び次亜リン酸の水溶液(50%濃度、9.7g)の混合物を、227℃で撹拌しつつ弱い窒素流下で加熱した。反応水を留去した。4.5時間後に、該混合物を室温に冷却した。粘度4490mPa・s及びヒドロキシル価587.1mg(KOH)/gを有する黄色の液体が得られた。分子量は、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)によって測定した。質量平均分子量:Mw=7800g/モル;多分散性:Mw/Mn=2.1。
3.a) トリエタノールアミンの縮合(7.0時間)
トリエタノールアミン(1491.9g)及び次亜リン酸の水溶液(50%濃度、9.7g)の混合物を、227℃で撹拌しつつ弱い窒素流下で加熱した。反応水を留去した。7.0時間後に、該混合物を室温に冷却した。粘度8260mPa・s及びヒドロキシル価489.8mg(KOH)/gを有する黄色の油状物が得られた。分子量は、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)によって測定した。質量平均分子量:Mw=13500g/モル;多分散性:Mw/Mn=3.1。
前記の3.a)で得られたポリエタノールアミン(114.5g)及び水酸化カリウムの水溶液(40%濃度、4.3g)を、オートクレーブ中に導入し、そして真空下に100℃で2.0時間にわたり撹拌した。該混合物を、エチレンオキシド(1056g、24当量のEO/OH)と、120℃で分けて添加して反応させた。反応を完了させるために、該混合物を圧力下で2時間にわたり後反応させた。該反応混合物を、窒素でストリッピングし、そして揮発性化合物を真空中で80℃で除去した。褐色の油状の固体が得られ(1143.1g)、それはアミン価0.91587ミリモル/gを有していた。エトキシル化の平均的な程度は、ヒドロキシル基あたりに添加されたエチレンオキシド単位23.1であった。
4.a) トリエタノールアミンの縮合(7.5時間)
トリエタノールアミン(1506g)及び次亜リン酸の水溶液(50%濃度、9.8g)の混合物を、227℃で撹拌しつつ弱い窒素流下で加熱した。反応水を留去した。7.5時間後に、該混合物を室温に冷却した。粘度9432mPa・s及びヒドロキシル価463mg(KOH)/gを有する黄色の油状物が得られた。分子量は、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)によって測定した。質量平均分子量:Mw=13600g/モル;多分散性:Mw/Mn=3.2。
前記の4.a)で得られたポリエタノールアミン(109.2g)及び水酸化カリウムの水溶液(40%濃度、7.2g)の混合物を、オートクレーブ中に導入し、そして真空下に100℃で2.0時間にわたり撹拌した。該混合物を、エチレンオキシド(960.2g、24当量のEO/OH)と、120℃で分けて添加して反応させた。反応を完了させるために、該混合物を圧力下で2時間にわたり後反応させた。該反応混合物を、窒素でストリッピングし、そして揮発性化合物を真空中で80℃で除去した。アミン価0.9885ミリモル/gを有する褐色の油状の固体(1054.3g)が得られた。エトキシル化の平均的な程度は、ヒドロキシル基あたりに添加されたエチレンオキシド単位23.6であった。分子量は、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)によって測定した。質量平均分子量:Mw=43000g/モル;多分散性:Mw/Mn=1.5。
前記の4.b)で得られたエトキシル化されたポリエタノールアミン(603.4g)を、オートクレーブ中に導入し、そしてプロピレンオキシド(483.3g;16当量のPO/OH)と、120℃で分けて添加して反応させた。反応を完了させるために、該混合物を圧力下で2時間にわたり後反応させた。該反応混合物を、窒素でストリッピングし、そして揮発性化合物を真空中で80℃で除去した。アミン価0.453ミリモル/gを有する褐色の油状の固体(1087.0g)が得られた。平均プロポキシル化度は、ヒドロキシル基当たりに添加されたプロピレンオキシド16.0モルであった。分子量は、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)によって測定した。質量平均分子量:Mw=54000g/モル;多分散性:Mw/Mn=1.9。
5.a) ジエタノールアミンの縮合
ジエタノールアミン(1078.9g)及び次亜リン酸の水溶液(50%濃度、10.16g)の混合物を、227℃で撹拌しつつ弱い窒素流下で加熱した。反応水を留去した。7.0時間後に、該混合物を室温に冷却した。アミン価803.5mg(KOH)/gを有する黄色の油状の液体が得られた。
前記の5.a)で得られたポリエタノールアミン(69.8g)及び水酸化カリウムの水溶液(40%濃度、2.6g)を、オートクレーブ中に導入し、そして真空下に100℃で2.0時間にわたり撹拌した。該混合物を、エチレンオキシド(1056g、24当量のEO/OH)と、120℃で分けて添加して反応させた。反応を完了させるために、該混合物を圧力下で2時間にわたり後反応させた。該反応混合物を、窒素でストリッピングし、そして揮発性化合物を真空中で80℃で除去した。アミン価1.913ミリモル/gを有する褐色の油状の固体(1126.1g)が得られた。
トリエタノールアミン(746.0g)、グリセリン(460.5g)及び次亜リン酸の水溶液(50%濃度、9.7g)の混合物を、227℃で撹拌しつつ弱い窒素流下で加熱した。反応水を留去した。7.0時間後に、該混合物を室温に冷却した。ヒドロキシル価830mg(KOH)/gを有する黄色の液体が得られた。分子量は、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)によって測定した。質量平均分子量:Mw=7000g/モル;多分散性:Mw/Mn=1.9。
前記の6)で得られた縮合生成物(67.6g)及び水酸化カリウムの水溶液(40%濃度、2.5g)を、オートクレーブ中に導入し、そして真空下に100℃で2.0時間にわたり撹拌した。該混合物を、エチレンオキシド(約1056g、約24当量のEO/OH)と、120℃で分けて添加して反応させた。反応を完了させるために、該混合物を圧力下で2時間にわたり後反応させた。該反応混合物を、窒素でストリッピングし、そして揮発性化合物を真空中で80℃で除去した。褐色の油状の固体が得られた(1154.5g)。エトキシル化の平均的な程度は、ヒドロキシル基あたりに添加されたエチレンオキシド単位24.7であった。
前記の4.a)で得られたポリエタノールアミン(132.0g)及び水酸化カリウムの水溶液(40%濃度、8.4g)を、オートクレーブ中に導入し、そして真空下に100℃で2.0時間にわたり撹拌した。該混合物を、プロピレンオキシド(966.8g、16当量のPO/OH)と、120℃で分けて添加して反応させた。反応を完了させるために、該混合物を圧力下で2時間にわたり後反応させた。該反応混合物を、窒素でストリッピングし、そして揮発性化合物を真空中で80℃で除去した。褐色の油状の固体が得られた。プロポキシル化の平均的な程度は、ヒドロキシル基あたりに添加されたプロピレンオキシド単位16であった。
硫酸ジメチル(41.5g)を、前記の4.b)で得られたエトキシル化されたポリトリエタノールアミン(350g)に、70〜75℃で窒素雰囲気下で滴加する。該反応混合物を、70℃で5時間にわたり撹拌し、そして室温に冷却する。1モルのOH基あたり24モルのエチレンオキシドでアルコキシル化されたメチル化されたポリトリエタノールアミンが、褐色の固体(384g)として得られ、それは、0.0ミリモル/gのアミン価を有していた。第四級化の程度は、100%であった。
硫酸(96%、4.4g)を、実施例9で得られたエトキシル化された完全に第四級化されたポリトリエタノールアミンに、60℃で窒素雰囲気下で滴加した。該反応混合物を、90℃の温度及び10ミリバールの圧力で3時間にわたり保持した。該反応混合物を60℃に冷却した後に、pH値を、8〜8.6に、水酸化ナトリウムの水溶液(50%、21.0g)の添加によって調整した。4.9%の水を含有する褐色の固体が得られた(215g)。
Claims (15)
- 以下の
a)式(I.a)及び/又は(I.b)
Aは、互いに無関係に、C1〜C6−アルキレンから選択され;
R1、R1*、R2、R2*、R3、R3*、R4、R4*、R5及びR5*は、互いに無関係に、水素、アルキル、シクロアルキルもしくはアリールから選択され、その際、最後に挙げた3つの基は、場合により置換されていてよく;かつ
R6は、水素、アルキル、シクロアルキルもしくはアリールから選択され、その際、最後に挙げた3つの基は、場合により置換されていてよい]のN−(ヒドロキシアルキル)アミンから選択される少なくとも1種の化合物を縮合させて、N−(ヒドロキシアルキル)アミンポリエーテルを得るための工程、
前記式(I.a)及び/又は(I.b)のN−(ヒドロキシアルキル)アミンから選択される少なくとも1種の化合物を、式Y(OH)n[式中、nは、2〜4の整数であり、かつYは、二価の、三価のもしくは四価の、2〜10個の炭素原子を有する脂肪族の、脂環式のもしくは芳香族の基を示す]のポリオールから選択される少なくとも1種の化合物と同時縮合させて、N−(ヒドロキシアルキル)アミンポリエーテルを得るための工程または
前記式(I.a)及び/又は(I.b)のN−(ヒドロキシアルキル)アミンから選択される少なくとも1種の化合物を、式Y′(NHRy)m[式中、mは、2〜4の整数であり、かつY′は、二価の、三価のもしくは四価の、2〜10個の炭素原子を有する脂肪族の、脂環式のもしくは芳香族の基を示し、かつRyは、無関係に、水素、アルキル、シクロアルキル及びアリールからなる群から選択されるか、もしくは2つの基Ryは、一緒になってC1〜C6−アルキレン基を形成してよい]のポリアミンから選択される少なくとも1種の化合物と同時縮合させて、N−(ヒドロキシアルキル)アミンポリエーテルを得るための工程と、
b)工程a)で提供されるポリエーテルの残りのヒドロキシ基の少なくとも一部及び/又は存在するならば第二級アミノ基の少なくとも一部と、少なくとも1種のアルキレンオキシドとを反応させる工程
によって得られるポリマー又は前記ポリマーのc)第四級化、プロトン化、硫酸化及び/又はリン酸化によって得られる誘導体。 - 工程b)で、ヒドロキシル基及び/又は存在するならば第二級アミノ基と、少なくとも1種のアルキレンオキシドとの反応が、塩基の存在下で実施される方法によって得られる、請求項1に記載のポリマー。
- 式(I.a)及び/又は(I.b)で示され、その式中、Aがメチレン基であり、前記基が非置換であるか、又はC1〜C4−アルキルから選択される1つの置換基を有するN−(ヒドロキシアルキル)アミンから選択される化合物から得られる、請求項1または2記載のポリマー。
- 式(I.a)及び/又は(I.b)で示され、その式中、R1、R1*、R2、R2*、R3、R3*、R4、R4*、R5及びR5*が互いに無関係に水素及びC1〜C4−アルキルから選択されるN−(ヒドロキシアルキル)アミンから選択される化合物から得られる、請求項1から3までのいずれか1項に記載のポリマー。
- 式(I.b)で示され、その式中、R 6は水素及びC1〜C4−アルキルから選択されるN−(ヒドロキシアルキル)アミンから得られる、請求項1から4までのいずれか1項に記載のポリマー。
- 工程b)で、少なくとも1種のアルキレンオキシドが、エポキシエタン、エポキシプロパン、1,2−エポキシブタン、2,3−エポキシブタン、1,2−エポキシ−2−メチルプロパン、1,2−エポキシペンタン、2,3−エポキシペンタン、1,2−エポキシ−2−メチルブタン、2,3−エポキシ−2−メチルブタン、1,2−エポキシヘキサン、2,3−エポキシヘキサン、3,4−エポキシヘキサン及び1,2−エポキシエチレンベンゼンから選択される方法によって得られる、請求項1から5までのいずれか1項に記載のポリマー。
- 少なくとも1種のアルキレンオキシドが、エポキシエタン及び/又はエポキシプロパンから選択される、請求項6に記載のポリマー。
- 工程b)で、1〜100モルの少なくとも1種のアルキレンオキシドと、工程a)で提供されるポリエーテルの1モルの残りのヒドロキシ基及び存在するならば第二級アミノ基とが反応される、請求項1から7までのいずれか1項に記載のポリマー。
- 500〜100000g/モルの範囲の数平均分子量を有する、請求項1から8までのいずれか1項に記載のポリマー。
- 請求項1から9までのいずれか1項に記載のポリマーの製造方法において、
(a)請求項1に定義される式(I.a)及び/又は(I.b)で示され、その式中、A、R1、R1*、R2、R2*、R3、R3*、R4、R4*、R5及びR5*は、請求項1に示される意味の1つを有するN−(ヒドロキシアルキル)アミンから選択される少なくとも1種の化合物を縮合させて、少なくとも1種のN−(ヒドロキシアルキル)アミンポリエーテルを提供する工程、
前記式(I.a)及び/又は(I.b)のN−(ヒドロキシアルキル)アミンから選択される少なくとも1種の化合物を、式Y(OH)n[式中、nは、2〜4の整数であり、かつYは、二価の、三価のもしくは四価の、2〜10個の炭素原子を有する脂肪族の、脂環式のもしくは芳香族の基を示す]のポリオールから選択される少なくとも1種の化合物と同時縮合によって、少なくとも1種のN−(ヒドロキシアルキル)アミンポリエーテルを提供する工程、または
前記式(I.a)及び/又は(I.b)のN−(ヒドロキシアルキル)アミンから選択される少なくとも1種の化合物を、式Y′(NHRy)m[式中、mは、2〜4の整数であり、かつY′は、二価の、三価のもしくは四価の、2〜10個の炭素原子を有する脂肪族の、脂環式のもしくは芳香族の基を示し、かつRyは、無関係に、水素、アルキル、シクロアルキル及びアリールからなる群から選択されるか、もしくは2つの基Ryは、一緒になってC1〜C6−アルキレン基を形成してよい]のポリアミンから選択される少なくとも1種の化合物と同時縮合によって、少なくとも1種のN−(ヒドロキシアルキル)アミンポリエーテルを提供する工程と、
(b)該方法の工程(a)で提供されたポリエーテルの残りのヒドロキシの少なくとも一部及び/又は、存在するならば残りの第二級アミノ基の少なくとも一部と、少なくとも1種のアルキレンオキシドとを反応させる工程と
を含む方法。 - 工程(b)での少なくとも1種のアルキレンオキシドとの反応が、塩基の存在下で実施される、請求項10に記載の方法。
- 工程b)での少なくとも1種のアルキレンオキシドが、エポキシエタン、エポキシプロパン、1,2−エポキシブタン、2,3−エポキシブタン、1,2−エポキシ−2−メチルプロパン、1,2−エポキシペンタン、2,3−エポキシペンタン、1,2−エポキシ−2−メチルブタン、2,3−エポキシ−2−メチルブタン、1,2−エポキシヘキサン、2,3−エポキシヘキサン、3,4−エポキシヘキサン及び1,2−エポキシエチレンベンゼンから選択される、請求項10又は11に記載の方法。
- 工程(b)での少なくとも1種のアルキレンオキシドが、エポキシエタン及び/又はエポキシプロパンから選択される、請求項12に記載の方法。
- 1〜100モルの少なくとも1種のアルキレンオキシドが、工程a)で提供されるポリエーテルの1モルの残りのヒドロキシ基と、存在するならば第二級アミノ基とが反応される、請求項10から13までのいずれか1項に記載の方法。
- さらに、工程b)により得られたポリマーを、第四級化、プロトン化、硫酸化及び/又はリン酸化に供する工程を含む、請求項10に記載の製造方法。
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