JP7048035B2 - 増粘安定剤、及びそれを用いた増粘安定化組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、オイル等の流動性有機物質を増粘安定化する作用を有する新規な化合物、及びそれを用いた増粘安定剤、並びに前記増粘安定剤によって増粘安定化された流動性有機物質を含む組成物に関する。本願は、2017年3月10日に日本に出願した特願2017-045780号の優先権を主張し、その内容をここに援用する。
液体を増粘安定化する方法は産業上非常に重要な技術であり、例えば、準安定状態の乳化物であるマヨネーズやサラダドレッシング等が長期間安定的にその乳化状態を維持することができるのは、水性成分が増粘安定化されているためである。そのため、種々の増粘安定剤が開発されてきた。
水性媒体を増粘安定化させる化合物としては、例えば、アルキルアクリレートコポリマー等が知られている。
一方、流動性有機物質(例えば、油性媒体等の流動性を有する有機物質)の増粘安定剤としては12-ヒドロキシステアリン酸が知られている(特許文献1等)。12-ヒドロキシステアリン酸は、主に、食用油の廃棄処理にそのゲル化作用が利用されている。しかし、12-ヒドロキシステアリン酸はゲル化の程度を調整することができず、完全に固化するか液体のままかの何れかの状態にしか誘導することができなかった。流動性有機物質のなかでも特にシリコーン油は溶解性が低いことから、これを所望の粘度に増粘又はゲル化することは非常に困難であった。
特開平01-163111号公報
従って、本発明の目的は、流動性有機物質を所望の粘度に増粘若しくはゲル化、又は流動性有機物質を含有する組成物を均一に安定化する化合物を提供することにある。
本発明の他の目的は、前記化合物を含有する増粘安定剤、前記増粘安定剤によって増粘、ゲル化、又は安定化された流動性有機物質を増粘安定化組成物、及びその製造方法を提供することにある。
本発明者等は上記課題を解決するため鋭意検討した結果、下記式(1)で表される化合物は、流動性有機物質を増粘、ゲル化、又は流動性有機物質を含有する組成物を均一に安定化すること(組成物の沈降、局所的な凝集、又は濃縮を防ぎ、均一状態を安定的に維持すること)ができること、流動性有機物質の種類により選択して使用することにより、流動性有機物質の粘度を所望の粘度にまで増粘又はゲル化、若しくは流動性有機物質を含有する組成物を均一に安定化することができることを見いだした。本発明はこれらの知見に基づいて完成させたものである。
すなわち、本発明は、下記式(1)で表される化合物を提供する。
Figure 0007048035000001

(式中、R1は炭素数4以上の1価の脂肪族炭化水素基、R2は炭素数1~12の2価の脂肪族炭化水素基、R3は炭素数1~12の1価の脂肪族炭化水素基を示す。mは0~10の整数を示し、nは1~4の整数を示す。n=1又は2の場合、(4-n)個のR1は同一であってもよく、異なっていてもよい。n=2~4の場合、n個のR2、R3、mは、それぞれ同一であってもよく、異なっていてもよい。)
本発明は、また、前記化合物を含む増粘安定剤を提供する。
本発明は、また、前記増粘安定剤と流動性有機物質との相溶物を含む増粘安定化組成物を提供する。
本発明は、また、前記増粘安定剤と流動性有機物質とを相溶させる工程を経て増粘安定化組成物を得る、増粘安定化組成物の製造方法を提供する。
本発明の式(1)で表される化合物は、流動性有機物質(特に、シリコーン油を含む流動性有機物質)と相溶させることにより、容易に流動性有機物質を増粘若しくはゲル化、又は流動性有機物質を含有する組成物を均一に安定化することができる。そのため、流動性有機物質(特に、シリコーン油を含む流動性有機物質)を含む組成物(例えば、化粧料、塗料、食品、医薬品等)に添加することにより、前記流動性有機物質の粘度を所望の範囲に調整することができ、前記流動性有機物質を含む組成物の組成を均一に維持することができ、それにより使用性を向上することができる。
[式(1)で表される化合物]
本発明に係る化合物は、下記式(1)で表される。式中、R1は炭素数4以上の1価の脂肪族炭化水素基、R2は炭素数1~12の2価の脂肪族炭化水素基、R3は炭素数1~12の1価の脂肪族炭化水素基を示す。mは0~10の整数を示し、nは1~4の整数を示す。n=1又は2の場合、(4-n)個のR1は同一であってもよく、異なっていてもよい。n=2~4の場合、n個のR2、R3、mは、それぞれ同一であってもよく、異なっていてもよい。
Figure 0007048035000002
上記式中、R1は炭素数4以上の1価の脂肪族炭化水素基を示し、例えば、ブチル、イソブチル、t-ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、2-エチルヘキシル、デシル、ラウリル、ミリスチル、ステアリル、ノナデシル基等の炭素数4~20程度(好ましくは4~18、特に好ましくは6~16)の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基;1-ブテニル、1-ペンテニル、2-ヘキセニル、3-ヘキセニル、4-ヘキセニル、5-ヘキセニル、7-オクテニル、9-デセニル、11-ドデセニル、オレイル基等の炭素数4~20程度(好ましくは4~18、特に好ましくは6~16)の直鎖状又は分岐鎖状アルケニル基;ブチニル、ペンチニル、ヘキシニル、オクチニル、デシニル、ペンタデシニル、オクタデシニル基等の炭素数4~20程度(好ましくは4~18、特に好ましくは6~16)の直鎖状又は分岐鎖状アルキニル基等が挙げられる。
1としては、なかでも、流動性有機物質の溶解性に優れ、流動性有機物質を増粘する効果を発揮することができる点で、炭素数4~20(好ましくは4~18、特に好ましくは6~16)の、直鎖状又は分岐鎖状アルキル基が好ましく、特に直鎖状アルキル基が好ましい。
上記式中、R2は炭素数1~12の2価の脂肪族炭化水素基を示し、例えば、メチレン基、メチルメチレン基、ジメチルメチレン基、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基等の炭素数1~12の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基が挙げられる。
2としては、なかでも、炭素数1~12(好ましくは1~10、特に好ましくは1~8、最も好ましくは1~5)の、直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、特に直鎖状アルキレン基が好ましい。
上記式中、R3は炭素数1~12の1価の脂肪族炭化水素基を示し、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、デシル基、ドデシル基等の炭素数1~12(好ましくは1~5、特に好ましくは1~3)程度のアルキル基;ビニル基、アリル基、1-ブテニル基等の炭素数2~12(好ましくは2~10、特に好ましくは2~3)程度のアルケニル基;エチニル基、プロピニル基等の炭素数2~12(好ましくは2~10、特に好ましくは2~3)程度のアルキニル基等が挙げられる。
3としては、なかでも、炭素数1~12(好ましくは1~10、特に好ましくは1~8、最も好ましくは1~5)の、直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基が好ましく、特に直鎖状アルキル基が好ましい。
上記式(1)で表される化合物としては、例えば、下記式(1-1)~(1-6)で表される化合物が挙げられる。尚、式(1)中の下記式
Figure 0007048035000003
で表される基は、下記式(1-1)~(1-6)中ではR4と示す。下記式(1-1)~(1-6)中の2つのR1と2つのR4は、それぞれ同一であってもよく、異なっていてもよい。
Figure 0007048035000004
本発明の式(1)で表される化合物としては、なかでも上記式(1-4)で表される化合物が、流動性有機物質の溶解性に優れる点で好ましい。また前記化合物は流動性有機物質に、前記流動性有機物質が透明の場合はその透明性を維持しつつ、擬塑性挙動及び強い貯蔵弾性率を付与することができる点でも好ましい。
式(1)で表される化合物は、例えば、下記方法等により製造することができる。
1、ベンゼンテトラカルボン酸を塩化チオニルと反応させてベンゼンテトラカルボン酸テトラクロライドを得、得られたベンゼンテトラカルボン酸テトラクロライドにアミン(1)(R1-NH2)(R1は前記に同じ)及びアミン(2)(R4-NH2)(R4は前記に同じ)を反応させる方法
2、ベンゼンテトラカルボン酸二無水物にアミン(1)(R1-NH2)(R1は前記に同じ)とアミン(2)(R4-NH2)(R4は前記に同じ)の一方を反応させてアミック酸を得、更に他の一方のアミンをカルボジイミドを用いて縮合させる方法
前記ベンゼンテトラカルボン酸としては、1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸を好適に使用することができる。
アミン(1)(R1-NH2)としては、例えば、へキシルアミン、オクチルアミン、2-エチルヘキシルアミン、デシルアミン、ラウリルアミン、ミリスチルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミン等の、R1として炭素数4~20(好ましくは4~18、特に好ましくは6~16)の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基(特に、直鎖状アルキル基)を有するアミンが挙げられる。
アミン(2)(R4-NH2)は、より詳細には、下記式(2)で表される。下記式中、R2、R3、及びmは前記に同じ。
Figure 0007048035000005
アミン(2)(R4-NH2)としては、例えば、3-アミノプロピルペンタメチルジシロキサン、3-アミノプロピルヘプタメチルトリシロキサン、3-アミノプロピルノナメチルテトラシロキサン、3-アミノプロピルウンデカメチルペンタシロキサン、3-アミノプロピルトリデカメチルヘキサシロキサン、4-アミノブチルペンタメチルジシロキサン、4-アミノブチルヘプタメチルトリシロキサン、4-アミノブチルノナメチルテトラシロキサン、4-アミノブチルウンデカメチルペンタシロキサン、4-アミノブチルトリデカメチルヘキサシロキサン、5-アミノペンチルペンタメチルジシロキサン、5-アミノペンチルヘプタメチルトリシロキサン、5-アミノペンチルノナメチルテトラシロキサン、5-アミノペンチルウンデカメチルペンタシロキサン、5-アミノペンチルトリデカメチルヘキサシロキサン等が挙げられる。
上記1の製造方法において、ベンゼンテトラカルボン酸テトラクロライドとアミンの反応は、例えばアミンを仕込んだ系内にベンゼンテトラカルボン酸テトラクロライドを滴下することにより行うことができる。
アミンの使用量(アミン(1)とアミン(2)の使用量の和)は、ベンゼンテトラカルボン酸テトラクロライド1モルに対して、例えば4~8モル程度、好ましくは4~6モルである。
そして、アミン(1)とアミン(2)の使用割合(前者:後者、モル比)は、所望の式(1)で表される化合物に応じて適宜調整することができる。すなわち、アミン(1)とアミン(2)の使用割合を調整することにより、得られる式(1)で表される化合物中の(CONH-R1)基と(CONH-R4)基の数をコントロールすることができる。
ベンゼンテトラカルボン酸テトラクロライドとアミンの反応は、溶媒の存在下又は非存在下で行うことができる。前記溶媒としては、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、石油エーテル等の飽和又は不飽和炭化水素系溶媒;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒;塩化メチレン、クロロホルム、1,2-ジクロロエタン、クロロベンゼン、ブロモベンゼン等のハロゲン化炭化水素系溶媒;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、1,2-ジメトキシエタン、シクロペンチルメチルエーテル等のエーテル系溶媒;アセトニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル系溶媒;ジメチルスルホキシド等のスルホキシド系溶媒;スルホラン等のスルホラン系溶媒;ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒;シリコーンオイル等の高沸点溶媒等が挙げられる。これらは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
前記溶媒の使用量としては、ベンゼンテトラカルボン酸テトラクロライドとアミンの総量に対して、例えば50~300重量%程度である。溶媒の使用量が上記範囲を上回ると反応成分の濃度が低くなり、反応速度が低下する傾向がある。
ベンゼンテトラカルボン酸テトラクロライドとアミンの反応(=滴下)は、通常、常圧下で行われる。また、上記反応(=滴下時)の雰囲気としては反応を阻害しない限り特に限定されず、例えば、空気雰囲気、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気等の何れであってもよい。反応温度(=滴下時温度)は、例えば30~60℃程度である。反応時間(=滴下時間)は、例えば0.5~20時間程度である。反応(=滴下)終了後は、熟成工程を設けてもよい。熟成工程を設ける場合、熟成温度は例えば30~60℃程度、熟成時間は例えば1~5時間程度である。また、反応はバッチ式、セミバッチ式、連続式等の何れの方法でも行うことができる。
反応終了後、得られた反応生成物は、例えば、濾過、濃縮、蒸留、抽出、晶析、吸着、再結晶、カラムクロマトグラフィー等の分離手段や、これらを組み合わせた分離手段により分離精製できる。
上記2の製造方法では、例えば、ベンゼンテトラカルボン酸二無水物とアミン(1)(R1-NH2)(R1は前記に同じ)とアミン(2)(R4-NH2)(R4は前記に同じ)の一方、及び下記溶媒を系内に仕込み、熟成させることによりアミック酸を形成し、その後、他の一方のアミンと縮合剤(カルボジイミド又はその塩)を仕込み、熟成させることにより式(1)で表される化合物を製造することができる。
前記ベンゼンテトラカルボン酸二無水物としては、1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸-1,2:4,5-二無水物を好適に使用することができる。
前記アミン(1)、(2)としては、上記1の製造方法で使用できるものと同様の例が挙げられる。
アミン(1)の使用量としては、ベンゼンテトラカルボン酸二無水物1モルに対して、例えば2~4モル程度、好ましくは2~3モルである。また、アミン(2)の使用量としては、ベンゼンテトラカルボン酸二無水物1モルに対して、例えば2~4モル程度、好ましくは2~3モルである。
前記カルボジイミドは下記式で表される。
R-N=C=N-R’
上記式中、R、R’としては、例えば、ヘテロ原子含有置換基を有していてもよい、炭素数3~8の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基、又は3~8員のシクロアルキル基である。R、R’は同一であってもよく、異なっていてもよい。また、RとR’は互いに結合して(-N=C=N-)基と共に環を形成していてもよい。
前記炭素数3~8の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基としては、例えば、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、s-ブチル、t-ブチル、ペンチル、イソペンチル、s-ペンチル、t-ペンチル、ヘキシル、イソヘキシル、s-ヘキシル、t-ヘキシル基等が挙げられる。
前記3~8員のシクロアルキル基としては、例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル基等が挙げられる。
前記ヘテロ原子含有置換基としては、アミノ基、ジメチルアミノ基等のジ(C1-3)アルキルアミノ基等の窒素原子含有置換基が挙げられる。
カルボジイミドとしては、例えば、ジイソプロピルカルボジイミド、ジシクロヘキシルカルボジイミド、N-(3-ジメチルアミノプロピル)-N’-エチルカルボジイミド等が挙げられる。また、カルボジイミドの塩としては、例えば、塩酸塩(具体的には、N-(3-ジメチルアミノプロピル)-N’-エチルカルボジイミド塩酸塩等)等が挙げられる。これらは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
カルボジイミドの使用量としては、ベンゼンテトラカルボン酸二無水物1モルに対して、例えば2~6モル程度、好ましくは2~4モルである。
前記溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソブタノール等のアルコール;ヘキサン、シクロヘキサン等の炭化水素;及びこれらの混合物等の、アミック酸の溶解性に優れるプロトン受容性溶媒を使用することが好ましい。これらは1種を単独で、又は2種以上を混合して使用することができる。
前記溶媒の使用量としては、アミック酸の総量に対して、例えば50~300重量%程度、好ましくは100~250重量%である。溶媒の使用量が上記範囲を上回ると反応成分の濃度が低くなり、反応速度が低下する傾向がある。
上記反応は、通常、常圧下で行われる。また、上記反応の雰囲気としては反応を阻害しない限り特に限定されず、例えば、空気雰囲気、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気等の何れであってもよい。熟成温度(反応温度)は、例えば25~70℃程度である。ベンゼンテトラカルボン酸二無水物とアミンの熟成時間は、例えば0.5~5時間程度であり、アミック酸とアミンの熟成時間は、例えば0.5~20時間程度である。また、反応はバッチ式、セミバッチ式、連続式等の何れの方法でも行うことができる。
反応終了後、得られた反応生成物は、例えば、濾過、濃縮、蒸留、抽出、晶析、吸着、再結晶、カラムクロマトグラフィー等の分離手段や、これらを組み合わせた分離手段により分離精製できる。
式(1)で表される化合物は、アミド結合部位において水素結合により自己会合してファイバー状の自己組織体を形成することができる。更に、R1基が流動性有機物質(特に、後述の炭化水素油)に対して親和性を有し、R4基が流動性有機物質(特に、後述のシリコーン油)に対して親和性を有するため、流動性有機物質と相溶させることにより、流動性有機物質を増粘、ゲル化、又は流動性有機物質を含有する組成物を均一に安定化することができる。
更にまた、式(1)で表される化合物はR1、R4基が互いに異なるため適度の結晶性を有する。そのため、流動性有機物質であれば特に制限なく増粘安定化することができる。そして、流動性有機物質が透明性を有する場合はその透明性を維持しつつ増粘安定化することができ、経時的に安定な増粘安定化組成物を形成することができる。そのため、例えば、流動性有機物質の増粘安定剤(更に詳細には、増粘剤、ゲル化剤、又は安定剤)として有用である。一方、式(1)で表される化合物におけるR1、R4基が共に同じ基を示す場合(すなわち、式(1)で表される化合物が側鎖として同一の基を4つ有する場合)は結晶性が高くなりすぎるため、増粘安定化できる流動性有機物質が限定される傾向がある。また、増粘安定化により白濁する場合が多く、外観が損なわれる傾向がある。更に、経時的に低粘度化する傾向もある。
[増粘安定剤]
本発明の増粘安定剤は、上記式(1)で表される化合物を1種単独で、又は2種以上を組み合わせて含むことを特徴とする。
尚、本発明において「増粘安定剤」とは流動性有機物質に溶解して粘性を生じる化合物であり、流動性有機物質に粘性を付与する増粘剤、流動性有機物質をゲル化するゲル化剤、及び流動性有機物質を含有する組成物を均一に安定化することを目的としてその粘性を高める安定剤を含む概念である。
本発明の増粘安定剤には、上記式(1)で表される化合物以外にも、必要に応じて他の成分(例えば、基剤、ヒドロキシ脂肪酸類、アクリルポリマー、デキストリン脂肪酸エステル等のオリゴマーエステル類、金属酸化物等の粒子等)を含有していてもよい。他の成分の含有量としては、増粘安定剤全量(100重量%)において上記式(1)で表される化合物の含有量(2種以上含有する場合はその総量)が、例えば0.5重量%以上、好ましくは1重量%以上、より好ましくは10重量%以上、更に好ましくは30重量%以上、特に好ましくは60重量%以上、最も好ましくは85重量%以上となる範囲内である。尚、上記式(1)で表される化合物の含有量の上限は100重量%である。上記式(1)で表される化合物の含有量が上記範囲を外れると、流動性有機物質を増粘、ゲル化、又は流動性有機物質を含有する組成物を均一に安定化することが困難となる傾向がある。
本発明の増粘安定剤の剤型としては、例えば、粉末状、顆粒状、液状、乳液状等の種々の剤型を採用することが可能である。
本発明の増粘安定剤は、流動性有機物質と相溶させることにより(好ましくは、混合して加温し、相溶させた後、冷却することにより)、前記流動性有機物質を増粘又はゲル化することができ、前記流動性有機物質の粘度を、1倍を超え600倍以下程度(好ましくは5~600倍)の範囲内において用途に応じた所望の粘度に増粘又はゲル化することができる。
[増粘安定化組成物]
本発明の増粘安定化組成物は、上記増粘安定剤と流動性有機物質との相溶物、すなわち前記増粘安定剤により流動性有機物質が増粘、ゲル化、又は流動性有機物質を含有する組成物が均一に安定化されてなる組成物を含む。
前記増粘安定化組成物は、増粘安定剤と流動性有機物質を相溶させる工程を経て製造することができる。より詳細には、流動性有機物質の全量と増粘安定剤を混合して加温し、相溶させた後、冷却することにより製造することができる。また、流動性有機物質の一部に増粘安定剤を混合して、加温、相溶させた後、冷却して、増粘安定化組成物を製造し、これを残りの流動性有機物質に混合する方法でも製造することができる。
流動性有機物質は、レオメーターによる粘度[25℃、せん断速度10(1/s)における粘度(η)]が0.1Pa・s未満の有機物質であり、例えば、炭化水素油(ヘキサン、シクロヘキサン、イソドデカン、ベンゼン、トルエン、ポリαオレフィン、流動パラフィン等)、エーテル類(テトラヒドロフラン等)、ハロゲン化炭化水素(四塩化炭素、クロロベンゼン等)、石油成分(ケロシン、ガソリン、軽油、重油等)、動植物油(ヒマワリ油、オリーブ油、大豆油、コーン油、ヒマシ油、牛脂、ホホバ油、スクワラン等)、シリコーン油(ジメチルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン等)、エステル類(オレイン酸オクチルドデシル、オクタン酸セチル、エチルヘキサン酸セチル、グリセリルトリイソオクタネート、ネオペンチルグリコールジイソオクタネート等)、芳香族カルボン酸、ピリジン等が挙げられる。これらは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
本発明における流動性有機物質としては、なかでも、炭化水素油及び/又はシリコーン油を少なくとも含有することが好ましく、特に炭化水素油及び/又はシリコーン油を流動性有機物質全量の50重量%を超えて(特に好ましくは60重量%以上、最も好ましくは65重量%以上)含有することが好ましい。
本発明における流動性有機物質としては、とりわけシリコーン油を少なくとも含有することが好ましく、シリコーン油を流動性有機物質全量の50重量%を超えて(特に好ましくは60重量%以上、最も好ましくは65重量%以上)含有することが好ましい。
増粘安定剤の混合量(若しくは使用量)としては、流動性有機物質の種類にもよるが、流動性有機物質1000重量部に対して、例えば0.1~100重量部、好ましくは0.5~90重量部、特に好ましくは1~80重量部、最も好ましくは1~30重量部である。増粘安定剤を上記範囲で混合(若しくは使用)することにより、流動性有機物質が増粘、若しくはゲル化された組成物、又は組成が均一に安定化された組成物を得ることができる。
本発明の増粘安定化組成物は、上記増粘安定剤と流動性有機物質以外にも本発明の効果を損なわない範囲内で他の成分を含有していてもよい。他の成分としては、例えば、化粧料、塗料、食品、医薬品等の増粘安定化を所望する組成物に含有される一般的な化合物(例えば、薬効成分、顔料、香料等)が挙げられる。
相溶の際の温度は、使用する増粘安定剤と流動性有機物質の種類によって適宜選択されるものであり、増粘安定剤と流動性有機物質が相溶する温度であれば特に制限されないが、100℃を超えないことが好ましく、流動性有機物質の沸点が100℃以下の場合には沸点程度が好ましい。
相溶後の冷却は、25℃以下にまで冷却することができればよく、室温で徐々に冷却してもよいし、氷冷等により急速に冷却してもよい。
そして、本発明の増粘安定化組成物のレオメーターによる粘度[25℃、せん断速度10(1/s)における粘度(η)]は、原料としての流動性有機物質の粘度の1倍を超え600倍以下(好ましくは5~600倍)の範囲内において、用途に応じて適宜調整することができる。
本発明の増粘安定化組成物としては、流動性有機物質を含有し、その増粘安定化が望まれる組成物であれば特に制限されることがなく、例えば、化粧料、塗料、食品、医薬品等が挙げられる。
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
合成例1[増粘安定剤(1)の合成]
ジムロート冷却管、窒素導入口、滴下ロート、及び熱電対を備えた150mL4つ口セパラブルフラスコに、イソブタノール2g、シクロヘキサン16g、1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸-1,2:4,5-二無水物532mg(2.4mmol)を仕込み、系内温度を25℃に設定して混合した。
次に、原料アミンとして3-アミノプロピルペンタメチルジシロキサン1.0g(4.8mmol)を5分かけて滴下し、そのまま2時間熟成した。その後、ジイソプロピルカルボジイミド617mg(4.8mmol)を5分かけて仕込み、10分間熟成させたあと、オクチルアミン629mg(4.8mmol)を10分かけて滴下し、25℃で2時間熟成したあと、40℃で18時間熟成した。
減圧して溶媒を除去した後、析出した固形物をろ別し、15gの粗生成物を得た。これをアセトン20gで洗浄し、クロマトグラフィーによって分離することで、下記式で表される2種の化合物の混合物(200mg)を得た。尚、反応生成物の構造は1H-NMRにより確認した。
Figure 0007048035000006
1H-NMR(400MHz,CDCl3): δ 8.5-9.5 (m, 2H), 3.41-3.45 (m, 8H), 1.10-1.82 (m,28H), 0.80-0.91 (m, 6H), 0.41-0.60 (m, 4H), 0.01-0.12 (m, 30H).
合成例2[増粘安定剤(2)]
3-アミノプロピルペンタメチルジシロキサンから3-アミノプロピルウンデカメチルペンタシロキサンに変更した以外は、合成例1と同様にして下記式で表される2種の化合物の混合物を得た。
Figure 0007048035000007
1H-NMR(400MHz,CDCl3): δ 8.5-9.5 (m, 2H), 3.21-3.45 (m, 8H), 1.10-1.82 (m,28H), 0.80-0.91 (m, 6H), 0.51-0.70 (m, 4H), 0.11-0.19 (m, 75H).
合成例3[増粘安定剤(3)の合成]
3-アミノプロピルペンタメチルジシロキサンから3-アミノプロピルウンデカメチルペンタシロキサンに変更し、オクチルアミンからドデシルアミンに変更した以外は、合成例1と同様にして下記式で表される2種の化合物の混合物を得た。
Figure 0007048035000008
1H-NMR(400MHz,CDCl3): δ 8.5-9.5 (m, 2H), 3.21-3.45 (m, 8H), 1.10-1.82 (m,44H), 0.80-0.91 (m, 6H), 0.51-0.70 (m, 4H), 0.11-0.19 (m, 75H).
合成例4[増粘安定剤(4)(1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸ジ2-エチルヘキシルアミドジオレイルアミド)の合成]
ジムロート冷却管、窒素導入口、滴下ロート、及び熱電対を備えた100mL4つ口セパラブルフラスコに、ピリジン20mL、1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸-1,2:4,5-二無水物3.0g(0.014mol)、オレイルアミン7.4g(0.028mol)を仕込んだ。系内温度を50℃に設定し、3時間熟成した。
その後、2-エチルヘキシルアミン3.6g(0.028mol)、ジイソプロピルカルボジイミド7.0g(0.056mol)を仕込み、更に8時間熟成を行った。
その後、得られた粗液の低沸分をエバポレータにて除去し、メタノールで洗浄し、淡黄色の湿粉を得た。更に得られた湿粉についてCHCl3/CH3OH(70/30(v/v))で再結晶を行い、下記式で表される2種の化合物の混合物[1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸-1,4-ジ(2-エチルヘキシルアミド)-2,5-ジ(オレイルアミド)と1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸-1,5-ジ(2-エチルヘキシルアミド)-2,4-ジ(オレイルアミド)の混合物]5.9gを得た(収率:51%)。
Figure 0007048035000009
1H-NMR(270MHz, CDCl3): δ 0.81-1.02(m, 18H), 1.03-1.85(m, 74H),1.96-2.04(m, 8H), 3.25-3.40(m, 4H), 5.22-5.51(m, 4H), 8.5-9.5(m,2H)
FAB-MS m/z: 973 (Calcd for C62H110N4O4:974)
合成例5[増粘安定剤(5)(1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸ジ2-エチルヘキシルアミドジステアリルアミド)の合成]
オレイルアミン7.4g(0.028mol)から、ステアリルアミン7.5g(0.028mol)に変更した以外は合成例4と同様にして、下記式で表される2種の化合物の混合物[1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸-1,4-ジ(2-エチルヘキシルアミド)-2,5-ジ(ステアリルアミド)と1,2,4,5-ベンゼンテトラカルボン酸-1,5-ジ(2-エチルヘキシルアミド)-2,4-ジ(ステアリルアミド)の混合物]5.1gを得た(収率:53%)。
Figure 0007048035000010
1H-NMR(270MHz, CDCl3): δ 0.81-1.10(m, 18H), 1.10-1.94(m, 90H), 3.25-3.40(m, 4H), 8.5-9.5(m,2H)
FAB-MS m/z: 977 (Calcd for C62H114N4O4:978)
実施例1
表1に示す各種流動性有機物質(デカメチルシクロペンタシロキサン(以下、「D5」と称する場合がある)、又はD5とイソドデカン(以下、「ISD」と称する場合がある)の混合液(体積比=70/30))を試験管に1cm3ずつはかりとり、これに上記合成例1で得られた増粘安定剤(1)をそれぞれ10mg加えて混合し、100℃で加熱撹拌して流動性有機物質と増粘安定剤を相溶させ、25℃まで冷却して増粘安定化組成物を得た。
実施例2~3、比較例1~2
増粘安定剤として、増粘安定剤(1)の代わりに、実施例2では増粘安定剤(2)、実施例3では増粘安定剤(3)、比較例1では増粘安定剤(4)、比較例2では増粘安定剤(5)を使用した以外は実施例1と同様にして、増粘安定化組成物を得た。
<増粘効果の評価>
実施例及び比較例で得られた増粘安定化組成物について粘度を測定し、各種流動性有機物質の粘度が何倍に増粘されたかを確認し、下記基準に従って増粘効果を評価した。
<評価基準>
1:1.0倍を超え、2.0倍以下
2:2.0倍を超え、4.8倍以下
3:4.8倍を超え、10倍以下
4:10倍を超え、50倍以下
5:50倍を超え、100倍以下
6:100倍を超え、10000倍以下
尚、増粘安定化組成物の粘度は、コーンプレートセンサー(直径60mmでコーン角1°、直径35mmでコーン角1°、2°、4°を使用)とペルチェ温度コントローラーを装着した粘度・粘弾性測定装置(レオメータ)(商品名「RheoStress600」、HAAKE社製)を用い、25℃条件下、常流粘度測定モードにより、せん断速度を対数きざみで0.001~100(1/s)まで変化させて粘度を測定して粘度曲線を得、得られた粘度曲線からせん断速度10(1/s)における粘度を求め、それを本発明の粘度とした。尚、各プロットは装置のトルク値変動が5%範囲に収まり、データが安定した時点での値を採用した。
Figure 0007048035000011
上記表1より、本発明の増粘安定剤は、シリコーン油を含む流動性有機物質に対する増粘効果に優れていることがわかった。一方、比較例で得られた増粘安定剤は、シリコーン油を含む流動性有機物質に溶解せず、シリコーン油を含む流動性有機物質を増粘する効果を発揮することはできなかった。
以上のまとめとして、本発明の構成及びそのバリエーションを以下に付記しておく。
[1]下記式(1)で表される化合物。
Figure 0007048035000012
(式中、R1は炭素数4以上の1価の脂肪族炭化水素基、R2は炭素数1~12の2価の脂肪族炭化水素基、R3は炭素数1~12の1価の脂肪族炭化水素基を示す。mは0~10の整数を示し、nは1~4の整数を示す。n=1又は2の場合、(4-n)個のR1は同一であってもよく、異なっていてもよい。n=2~4の場合、n個のR2、R3、mは、それぞれ同一であってもよく、異なっていてもよい。)
[2]R1は、炭素数が4~20、4~18、又は6~16である直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基、アルケニル基、又はアルキニル基である、[1]に記載の化合物。
[3]R1は、ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、2-エチルヘキシル基、デシル基、ラウリル基、ミリスチル基、ステアリル基、ノナデシル基、1-ブテニル基、1-ペンテニル基、2-ヘキセニル基、3-ヘキセニル基、4-ヘキセニル基、5-ヘキセニル基、7-オクテニル基、9-デセニル基、11-ドデセニル基、オレイル基、ブチニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基、オクチニル基、デシニル基、ペンタデシニル基、及びオクタデシニル基からなる群より選択される、[1]又は[2]に記載の化合物。
[4]R2は、炭素数が1~12、1~10、1~8、又は1~5の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基である、[1]~[3]の何れか1つに記載の化合物。
[5]R2は、メチレン基、メチルメチレン基、ジメチルメチレン基、エチレン基、プロピレン基、及びトリメチレン基からなる群より選択される、[1]~[4]の何れか1つに記載の化合物。
[6]R3は、炭素数が1~12、1~10、1~8、又は1~5の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基である、[1]~[5]の何れか1つに記載の化合物。
[7]R3は、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、デシル基、ドデシル基、ビニル基、アリル基、1-ブテニル基、エチニル基、及びプロピニル基からなる群より選択される、[1]~[6]の何れか1つに記載の化合物。
[8]下記式(1-1)~(1-6)に表される化合物からなる群より選択される化合物であって、
Figure 0007048035000013
ここで、R4
Figure 0007048035000014
である、[1]~[7]の何れか1つに記載の化合物。
[9]1、ベンゼンテトラカルボン酸を塩化チオニルと反応させてベンゼンテトラカルボン酸テトラクロライドを得、得られたベンゼンテトラカルボン酸テトラクロライドにアミン(1)(R1-NH2)(R1は前記に同じ)及びアミン(2)(R4-NH2)(R4は前記に同じ)を反応させる方法によって製造される、[1]~[8]の何れか1つに記載の化合物。
[10]2、ベンゼンテトラカルボン酸二無水物にアミン(1)(R1-NH2)(R1は前記に同じ)とアミン(2)(R4-NH2)(R4は前記に同じ)の一方を反応させてアミック酸を得、更に他の一方のアミンをカルボジイミドを用いて縮合させる方法によって製造される、[1]~[9]の何れか1つに記載の化合物。
[11][1]~[10]の何れか1つに記載の化合物を含む増粘安定剤。
[12]さらに、基剤、ヒドロキシ脂肪酸類、アクリルポリマー、デキストリン脂肪酸エステル、又は金属酸化物の粒子からなる群より選択される他の成分を含有し、増粘安定剤全量(100重量%)における[1]~[10]の何れか1つに記載の化合物の含有量は、0.5重量%以上、1重量%以上、10重量%以上、30重量%以上、60重量%以上、又は85重量%以上である、[11]に記載の増粘安定剤。
[13]剤型が、粉末状、顆粒状、液状、又は乳液状から選択される、[11]又は[12]に記載の増粘安定剤。
[14][11]~[13]の何れか1つに記載の増粘安定剤と流動性有機物質との相溶物を含む増粘安定化組成物。
[15]流動性有機物質が、レオメーターによる粘度[25℃、せん断速度10(1/s)における粘度(η)]が0.1Pa・s未満の有機物質であり、炭化水素油、ヘキサン、シクロヘキサン、イソドデカン、ベンゼン、トルエン、ポリαオレフィン、流動パラフィン、エーテル、テトラヒドロフラン、ハロゲン化炭化水素、四塩化炭素、クロロベンゼン、石油成分、ケロシン、ガソリン、軽油、重油、動植物油、ヒマワリ油、オリーブ油、大豆油、コーン油、ヒマシ油、牛脂、ホホバ油、スクワラン、シリコーン油、ジメチルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、エステル、オレイン酸オクチルドデシル、オクタン酸セチル、エチルヘキサン酸セチル、グリセリルトリイソオクタネート、ネオペンチルグリコールジイソオクタネート)、芳香族カルボン酸、及びピリジンからなる群より選択される、[14]に記載の増粘安定化組成物。
[16]炭化水素油及び/又はシリコーン油を流動性有機物質全量の50重量%超、60重量%以上、又は65重量%以上含有する、[14]又は[15]に記載の増粘安定化組成物。
[17]増粘安定剤の混合量(若しくは使用量)が、流動性有機物質1000重量部に対して、0.1~100重量部、0.5~90重量部、1~80重量部、又は1~30重量部である、[14]~[16]の何れか1つに記載の増粘安定化組成物。
[18]レオメーターによる粘度[25℃、せん断速度10(1/s)における粘度(η)]が、原料としての流動性有機物質の粘度の1倍を超え600倍以下又は5~600倍の範囲内である、[14]~[17]の何れか1つに記載の増粘安定化組成物。
[19]増粘安定剤および流動性有機物質以外の他の成分として、薬効成分、顔料、又は香料をさらに含む、[14]~[18]の何れか1つに記載の増粘安定化組成物。
[20][11]~[13]の何れか1つに記載の増粘安定剤と流動性有機物質とを相溶させる工程を経て増粘安定化組成物を得る、増粘安定化組成物の製造方法。
[21]相溶の際の温度が、増粘安定剤と流動性有機物質が相溶する温度であり、100℃を超えないか、又は流動性有機物質の沸点程度である、[20]に記載の増粘安定化組成物の製造方法。
[22]相溶後の冷却は、25℃以下までの冷却であり、室温で徐々に冷却してするか又は氷冷により急速に冷却することで達成される、[20]又は[21]に記載の増粘安定化組成物の製造方法。
本発明の式(1)で表される化合物は、流動性有機物質(特に、シリコーン油を含む流動性有機物質)と相溶させることにより、容易に流動性有機物質を増粘若しくはゲル化、又は流動性有機物質を含有する組成物を均一に安定化することができる。そのため、流動性有機物質(特に、シリコーン油を含む流動性有機物質)を含む組成物(例えば、化粧料、塗料、食品、医薬品等)に添加することにより、前記流動性有機物質の粘度を所望の範囲に調整することができ、前記流動性有機物質を含む組成物の組成を均一に維持することができ、それにより使用性を向上することができる。

Claims (4)

  1. 下記式(1)で表される化合物。
    Figure 0007048035000015
    (式中、R1は炭素数4以上の1価の脂肪族炭化水素基、R2は炭素数1~12の2価の脂肪族炭化水素基、R3は炭素数1~12の1価の脂肪族炭化水素基を示す。mは0~10の整数を示し、nは1~4の整数を示す。n=1又は2の場合、(4-n)個のR1は同一であってもよく、異なっていてもよい。n=2~4の場合、n個のR2、R3、mは、それぞれ同一であってもよく、異なっていてもよい。)
  2. 請求項1に記載の化合物を含む増粘安定剤。
  3. 請求項2に記載の増粘安定剤と流動性有機物質との相溶物を含む増粘安定化組成物。
  4. 請求項2に記載の増粘安定剤と流動性有機物質とを相溶させる工程を経て増粘安定化組成物を得る、増粘安定化組成物の製造方法。
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