JP5780497B2 - 安定ラジカル構造を有する両親媒性化合物、該両親媒性化合物を用いた界面活性剤、該両親媒性化合物を用いたミセル、及び該両親媒性化合物を用いたエマルション - Google Patents
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Description
安定ラジカル化合物を組織化する手法は、先に挙げた安定ラジカル構造を有する液晶材料がある。また、組織化の手法のひとつにミセルやエマルションがある。しかしながら、安定ラジカル含有の液晶を用いても、安定ラジカルを有するミセル又はエマルションを構築することはできないことから、安定ラジカルの機能活用が遅れていた。
(M−)は塩素、臭素、ヨウ素、硝酸、硫酸、硫酸水素、亜硫酸又は亜硝酸のいずれかのアニオンを表し、
(G−)はカルボン酸、スルホン酸又はリン酸のいずれかのアニオンを表し、
Qはアルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウムイオン、ホスホニウムイオン、スルホニウムイオン又はピリジニウムイオンのいずれかのカチオンを表す。)
(G−)は、スルホン酸、カルボン酸又はリン酸が好ましく、スルホン酸又はカルボン酸がより好ましく、スルホン酸が特に好ましい。
Qは、アルカリ金属が好ましく、その中でもナトリウム又はカリウムがより好ましく、ナトリウムが特に好ましい。
Rは水素原子又は炭素数1〜30のアルキル基、炭素数2〜30のアルケニル基、炭素数1〜30のアルコキシル基、炭素数2〜30のアルケニルオキシ基(それぞれの基中の1個以上の水素原子は独立的にフッ素原子に置換されていてもよく、またそれぞれの基中の一つ又は二つ以上の−CH2−は互いに独立して酸素原子が相互に直接結合しないものとして、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCS−、−SCO−、−CONR0−、−NR0CO−(式中、R0は水素原子又は炭素数1〜12のアルキル基を表す。)、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−又は−CH=CH−に置換されていても良い。)、又はU−Sp−を表し、
(式中、Uは以下の式(R−1)から式(R−15)の何れかの構造を有する重合性基を表し、
A1及びA2は、それぞれ独立的にトランス−1,4−シクロヘキシレン基又は1,4−フェニレン基、ナフタレン−2,6−ジイル基(それぞれの基中の1個以上の水素原子は独立的にフッ素原子又は塩素原子に置換されていてもよく、また基中の芳香環の1個以上のCHは独立的にNに置換されていてもよい。)、又は単結合を表し、
m及びnは、それぞれ独立的に0、1、2又は3を表すが、m+nは1から6の整数であり、
Z1及びZ2は、それぞれ独立に−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCS−、−SCO−、−CONR1−、−NR1CO−、−CH2−、−OCH2−、−CH2O−、−SCH2−、−SH2O−、−CF2−、−OCF2−、−CF2O−、−CF2CH2−、−CH2CF2−、−CH2CH2−、−CF2CF2−、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CH=CH−、又は単結合を表し、
(式中、R1は水素原子H又は炭素数1〜12のアルキル基を表す。)
Vは酸素原子同士が直接結合しないものとして炭素原子が酸素原子、−COO−、−OCO−若しくは−OCOO−に置き換えられても良い炭素数2〜12のアルキレン基、又は単結合を表し、
Xは以下の一般式(X−1)又は一般式(X−2)で示されるイオン構造
(G−)はカルボン酸、スルホン酸、リン酸のいずれかのアニオン、
Qはアルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウムイオン、ホスホニウムイオン、スルホニウムイオン、ピリジニウムイオンのいずれかのカチオン、
R2、R3、R4、R5は、それぞれ独立的に水素原子H又は炭素数1〜12のアルキル基を表す。)を表す。)
Z2は、単結合、−OCO−又は−COO−が好ましく、単結合又は−OCO−がより好ましく、単結合が特に好ましい。
前記m又はnが2〜3である場合、前記式(A2)中の複数のZ1、A1、Z2及びA2はそれぞれ独立している。
これらの場合において、本発明の両親媒性化合物1種のみからなるものであっても、2種以上を含有するものであっても良く、両親媒性化合物以外の公知慣用の添加剤を添加しても良い。
すなわち、本発明にかかるミセルは、本発明の界面活性剤及び水系溶媒を含むものである。
(実施例1)ラジカルアンモニウム塩 (±)-6の合成
1H NMR (400MHz, DMSO-d6, hydrazobenzeneで還元後): δ 0.86 (s, 3H), 1.17-1.39 (m, 26H), 1.73 (s, 3H) 1.89 (s, 3H), 2.09-2.18 (m, 4H), 3.08 (s, 9H), 3.92 (t, J= 2.8Hz, 2H), 4.00 (t, J= 2.8Hz, 2H), 6.84 (d, J=6.4Hz, 2H), 7.28-7.46 (m, 6H)
Hydrazobenzene: 1H NMR (400MHz, DMSO-d6): δ 6.63 (t, J= 7.2Hz, 2H), 6.73 (d, J= 7.6Hz, 4H), 7.10 (t, J= 7.6Hz, 4H)
Azobenzene: 1H NMR (400MHz, DMSO-d6): δ 7.60 (m, 6H), 7.90 (d, J=3.6Hz, 4H)
13C NMR (400MHz, DMSO-d6, hydrazobenzeneで還元後): δ 13.9, 14.0, 19.2, 19.3, 22.0, 22.1, 25.5, 25.7, 27.3, 27.6, 28.7, 29.0, 31.2, 35.2, 35.4, 52.1, 64.9, 66.0, 66.3, 66.5, 67.0, 67.2, 113.2, 113.3, 127.7, 127.7, 127.9, 140.0, 140.1, 156.4, 156.6
Hydrazobenzene: 13C NMR (60MHz, DMSO-d6): δ 111.6, 117.6, 129.4, 149.9
Azobenzene: 13C NMR (400MHz, DMSO-d6): δ 122.5, 129.4, 131.5, 151.9
Anal. Calc. for C37H60ClN2O3・1.5H2O: C, 69.06; H, 9.88; N, 4.35. Found: C, 69.10; H, 9.55; N, 4.35
化合物(±)-6の水溶液をシランカップリング剤による表面処理を行ったキャピラリーに詰める。次いで、パテでキャピラリーを封じ、EPR管(3mmφ)に入れて測定を行った。
3-(2-アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシランの水とメタノールの10%溶液にキャピラリーあるいはバイアルを2時間浸した後、120℃で3時間乾燥させることにより、表面処理を行った。
2.00×10-4M以上のスペクトルにおいて、ニトロキシドラジカル特有の三本線のピークに加え、ブロードなシグナルが現れ、化合物(±)-6の水溶液の臨界会合濃度を2×10-4Mと決定した。図5に化合物(±)-6の水溶液のEPRスペクトルの濃度依存性を示す。
化合物(±)-6 (2.78mg, 4.51μmol)、トルエン (0.42mg, 4.56μmol)、水 (1.1ml)をシランカップリング剤による表面処理を行ったバイアルに加え、超音波照射を5分行うことにより、エマルションを調製した。図6に化合物(±)-6のトルエン内包エマルションの偏光顕微鏡画像を示す。
エマルション水溶液をカバーガラスに載せて偏光顕微鏡観察を行った。
EPR測定については、まず、調製したエマルション水溶液をシランカップリング剤による表面処理を施したキャピラリーに詰める。次いで、パテでキャピラリーを封じた上で、EPR管に入れ、測定を行った。
EPR測定により、60℃以上において、ニトロキシドラジカル特有の三本線に由来するピークを観察し、エマルションの消失とミクロ化を確認した。図8に化合物(±)-6のトルエン内包エマルションのEPRスペクトルの温度依存性を示す。
次に示す安定ラジカル液晶(3.15mg, 4.51μmol)、トルエン (0.42mg, 4.56μmol)、水 (1.1ml)をシランカップリング剤による表面処理を行ったバイアルに加え、超音波照射を5分行ったがエマルションは生成しなかった。
次に示す安定ラジカル液晶(2.57mg, 4.51μmol)、トルエン (0.42mg, 4.56μmol)、水 (1.1ml)をシランカップリング剤による表面処理を行ったバイアルに加え、超音波照射を5分行ったがエマルションは生成しなかった。
Claims (6)
- 一般式(A2)で表される、1分子中に安定ラジカル構造、親油性部位及び親水性部位を有することを特徴とする両親媒性化合物。
Rは水素原子又は炭素数1〜30のアルキル基、炭素数2〜30のアルケニル基、炭素数1〜30のアルコキシル基、炭素数2〜30のアルケニルオキシ基(それぞれの基中の1個以上の水素原子は独立的にフッ素原子に置換されていてもよく、またそれぞれの基中の一つ又は二つ以上の−CH 2 −は互いに独立して酸素原子が相互に直接結合しないものとして、−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCS−、−SCO−、−CONR 0 −、−NR 0 CO−(式中、R 0 は水素原子又は炭素数1〜12のアルキル基を表す。)、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−又は−CH=CH−に置換されていても良い。)、又はU−Sp−を表し、
(式中、Uは以下の式(R−1)から式(R−15)の何れかの構造を有する重合性基を表し、
A 1 及びA 2 は、それぞれ独立的にトランス−1,4−シクロヘキシレン基又は1,4−フェニレン基、ナフタレン−2,6−ジイル基(それぞれの基中の1個以上の水素原子は独立的にフッ素原子又は塩素原子に置換されていてもよく、また基中の芳香環の1個以上のCHは独立的にNに置換されていてもよい。)、又は単結合を表し、
m及びnは、それぞれ独立的に0、1、2又は3を表すが、m+nは1から6の整数であり、
Z 1 及びZ 2 は、それぞれ独立に−O−、−S−、−CO−、−COO−、−OCO−、−OCS−、−SCO−、−CONR 1 −、−NR 1 CO−、−CH 2 −、−OCH 2 −、−CH 2 O−、−SCH 2 −、−SH 2 O−、−CF 2 −、−OCF 2 −、−CF 2 O−、−CF 2 CH 2 −、−CH 2 CF 2 −、−CH 2 CH 2 −、−CF 2 CF 2 −、−CH=N−、−N=CH−、−N=N−、−CH=CH−、又は単結合を表し、
(式中、R 1 は水素原子H又は炭素数1〜12のアルキル基を表す。)
Vは酸素原子同士が直接結合しないものとして炭素原子が酸素原子、−COO−、−OCO−若しくは−OCOO−に置き換えられても良い炭素数2〜12のアルキレン基、又は単結合を表し、
前記親水性部位を表すXは以下の一般式(X−1)又は一般式(X−2)で示されるイオン構造
(G − )はカルボン酸、スルホン酸、リン酸のいずれかのアニオン、
Qはアルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウムイオン、ホスホニウムイオン、スルホニウムイオン、ピリジニウムイオンのいずれかのカチオン、
R 2 、R 3 、R 4 、R 5 は、それぞれ独立的に水素原子H又は炭素数1〜12のアルキル基を表す。)を表す。) - 一般式(A3)で表される請求項1記載の両親媒性化合物。
- Rが炭素数10〜20のアルキル基又は炭素数10〜20のアルコキシル基を、A1が1,4−フェニレン基を、A2が1,4−フェニレン基を、m及びnがそれぞれ独立に1又は2を、Z1及びZ2がそれぞれ独立に−COO−、−OCO−又は単結合を表す請求項2記載の両親媒性化合物。
- 請求項1〜3の何れか一項に記載の両親媒性化合物を含有する界面活性剤。
- 請求項4記載の界面活性剤及び水系溶媒を含むミセル。
- 請求項4記載の界面活性剤と水・有機混合溶媒を含むエマルション。
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