JP7207844B2 - (ポリ)アルキレングリコール含有化合物 - Google Patents

(ポリ)アルキレングリコール含有化合物 Download PDF

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Description

本発明は、(ポリ)アルキレングリコール含有化合物に関する。より詳しくは、洗剤等に有用な(ポリ)アルキレングリコール含有化合物に関する。
(ポリ)アルキレングリコール鎖を有する化合物は、その鎖長や構成するアルキレンオキシドを適宜調整することによって親水性や疎水性、柔軟性や立体反発等の特性が付与され、洗剤用ビルダー、洗剤、水処理剤、スケール防止剤、分散剤等、種々の用途に用いられている。
例えば特許文献1には、スケール防止剤、洗剤組成物、顔料分散剤として用いられる特定の構造で表されるポリアルキレングリコールが開示されている。
特許文献2には、ポリアセタールポリエーテル、ポリヘメアミナールポリエーテル、ポリアミドポリエーテル、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される主鎖と主鎖に結合した少なくとも1つのラクタム含有部分とを有するラクタム官能化ポリマーが開示され、塗料用途に用いられることが開示されている。
特許文献3には、ピロリドン単位を含む特定の化合物からなる非イオン界面活性剤が開示されている。
特開2012-149186号公報 国際公開第2018/005731号 米国特許第4801400号明細書
上記の通り、特許文献1~3には、(ポリ)アルキレングリコール構造を有する化合物が開示されているものの、従来の(ポリ)アルキレングリコール含有化合物は、親水性汚れと疎水性汚れが複合した複合汚れに対する洗浄力において改善の余地があった。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、従来の(ポリ)アルキレングリコール含有化合物よりも親水性汚れと疎水性汚れが複合した複合汚れに対する洗浄力に優れる(ポリ)アルキレングリコール含有化合物を提供することを目的とする。
本発明者は、(ポリ)アルキレングリコール含有化合物について種々検討したところ、疎水性の構造部位及び(ポリ)アルキレングリコール部位を有し、更に、ラクタム環含有構造単位を構造中に1つ有し、疎水性の構造部位の含有割合が特定の範囲である(ポリ)アルキレングリコール含有化合物が従来の(ポリ)アルキレングリコール含有化合物よりも親水性汚れと疎水性汚れが複合した複合汚れに対する洗浄力に優れることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
すなわち本発明は、疎水性の構造部位(A)及び(ポリ)アルキレングリコール部位(B)を有し、更に、ラクタム環含有構造単位(C)を構造中に1つ有し、上記疎水性の構造部位(A)の含有割合が、(ポリ)アルキレングリコール含有化合物100質量%に対して、2.5~60質量%である(ポリ)アルキレングリコール含有化合物である。
上記ラクタム環は、ピロリドン環であることが好ましい。
上記(ポリ)アルキレングリコール含有化合物は、疎水性の構造部位(A)、ラクタム環含有構造単位(C)及び(ポリ)アルキレングリコール部位(B)をこの順に有することが好ましい。
上記(ポリ)アルキレングリコール含有化合物は、疎水性の構造部位(A)、(ポリ)アルキレングリコール部位(B)及びラクタム環含有構造単位(C)をこの順に有することが好ましい。
上記(ポリ)アルキレングリコール含有化合物は、(ポリ)アルキレングリコール鎖末端と該末端とは異なる他の末端とに疎水性基を有することが好ましい。
前記(ポリ)アルキレングリコール含有化合物は、下記式(1)又は(2);
Figure 0007207844000001
(式(1)中、R、Rは、同一又は異なって、水素原子又は疎水性基を表す。但し、R、Rの少なくとも一方は、疎水性基である。Rは、同一又は異なって、炭素数2~20のアルキレン基を表す。Rは、ヘテロ原子を有していてもよい、炭素数2~10の3価の炭化水素基を表す。X1a、X1bは、同一又は異なって、直接結合又は2価の連結基を表す。n1は、1~100の数を表す。w1は、1~3の数を表す。
式(2)中、Rは、ヘテロ原子を有していてもよい、炭素数が4以上の炭化水素基を表す。Rは、水素原子、又は、ヘテロ原子を有していてもよい、Rよりも炭素数が小さい炭化水素基を表す。Rは、ヘテロ原子を有していてもよい、炭素数2~50の3価の炭化水素基を表す。Rは、同一又は異なって、炭素数2~20のアルキレン基を表す。X、Xは、同一又は異なって、直接結合又は2価の連結基を表す。n2は、1~100の数を表す。w2は、1~3の数を表す。)で表される化合物であることが好ましい。
上記式(1)におけるR、及び/又は、上記式(2)におけるRは、同一又は異なって、下記式(3)又は(3’);
Figure 0007207844000002
(式中、xは、0又は1を表す。Rは、直接結合、又は、エーテル構造を有していてもよい炭素数1~8のアルキレン基を表す。)で表される構造であることが好ましい。
上記式(1)におけるR、及び/又は、上記式(2)におけるRは、同一又は異なって、下記式(4)及び/又は(4’);
Figure 0007207844000003
(式中、x、yは、同一又は異なって、0又は1を表す。zは、0~5の数を表す。)で表される構造であることが好ましい。
上記疎水性の構造部位(A)は、ヘテロ原子を有していてもよい、非環式炭化水素化合物、環式飽和炭化水素化合物及び芳香族化合物からなる群より選択される少なくとも1種由来の構造であることが好ましい。
上記Rは、ヘテロ原子を有していてもよい、炭素数1~50の脂肪族アルキル基、炭素数1~50の脂環式アルキル基、炭素数2~50のアルケニル基、炭素数2~50のアルキニル基及び炭素数6~50のアリール基からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。
上記Rは、ヘテロ原子を有していてもよい、炭素数4~50の脂肪族アルキル基、炭素数1~50の脂環式アルキル基及び炭素数6~50のアリール基からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。
上記Rは、ヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~50の脂肪族アルキル基であることが好ましい。
上記Rは、ヘテロ原子を有していてもよい炭素数6~50のアリール基であることが好ましい。
上記Rにおける脂肪族アルキル基の炭素数は、4~30であることが好ましい。
上記Rにおけるアリール基の炭素数は、6~30であることが好ましい。
上記Rは、ヘテロ原子を有していてもよい、炭素数4~50の脂肪族アルキル基、炭素数4~50の脂環式アルキル基、炭素数4~50のアルケニル基、炭素数4~50のアルキニル基、炭素数6~50のアリール基からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。
上記Rは、ヘテロ原子を有していてもよい、炭素数4~50の脂肪族アルキル基、炭素数4~50の脂環式アルキル基及び炭素数6~50のアリール基からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。
上記Rは、ヘテロ原子を有していてもよい炭素数4~50の脂肪族アルキル基であることが好ましい。
上記Rは、ヘテロ原子を有していてもよい炭素数6~50のアリール基であることが好ましい。
上記Rにおける脂肪族アルキル基の炭素数は、4~30であることが好ましい。
上記Rにおけるアリール基の炭素数は、6~30であることが好ましい。
上記X1aは、直接結合、又は、ウレタン基、エステル基、エーテル基、カルボニル基、カーボネート基、硫黄原子を含む2価の有機基、イソシアネート基、アミド基からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。
上記X1aは、直接結合、又は、エーテル基であることが好ましい。
上記X1bは、直接結合、又は、ウレタン基、エステル基、エーテル基、カルボニル基、カーボネート基、硫黄原子を含む2価の有機基、イソシアネート基、アミド基からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。
上記X1bは、直接結合、又は、エーテル基であることが好ましい。
上記Xは、直接結合、又は、ウレタン基、エステル基、エーテル基、カルボニル基、カーボネート基、硫黄原子を含む2価の有機基、イソシアネート基、アミド基からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。
上記Xは、直接結合、エステル基、アミド基、又は、エーテル基であることが好ましい。
上記Xは、直接結合、エステル基、又は、エーテル基であることが好ましい。
上記Xは、直接結合、又は、ウレタン基、エステル基、エーテル基、カルボニル基、カーボネート基、硫黄原子を含む2価の有機基、イソシアネート基、アミド基からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。
上記Xは、直接結合、又は、エーテル基であることが好ましい。
上記Rは、炭素数1~3のアルキル基又は水素原子であることが好ましい。
上記Rは、メチル基又は水素原子であることが好ましい。
上記Rは、炭素数1~3のアルキル基又は水素原子であることが好ましい。
上記Rは、メチル基又は水素原子であることが好ましい。
上記n1は、5~80であることが好ましい。
上記n2は、5~80であることが好ましい。
上記(ポリ)アルキレングリコール含有化合物は、ラクタム環の質量割合が、(ポリ)アルキレングリコール含有化合物100質量%に対して、1~50質量%であることが好ましい。
上記(ポリ)アルキレングリコール含有化合物は、(ポリ)アルキレングリコール部位(B)の含有割合が、(ポリ)アルキレングリコール含有化合物100質量%に対して、5~95質量%であることが好ましい。
上記(ポリ)アルキレングリコール含有化合物は、数平均分子量が500~100000であることが好ましい。
本発明はまた、上記(ポリ)アルキレングリコール含有化合物を製造する方法であって、上記製造方法は、下記(i)~(iii)のいずれかの工程を含む(ポリ)アルキレングリコール含有化合物の製造方法でもある。
(i)ラクタム骨格を有する化合物と(ポリ)アルキレングリコールの片末端に疎水性基を有する化合物とを反応させる工程
(ii)ラクタム骨格含有化合物と、疎水性の構造部位(A)の炭素数以上の炭素数の置換基を有しない(ポリ)アルキレングリコールを反応させる第1工程と、得られた反応物と疎水性基を有する化合物とを反応させる第2工程
(iii)疎水性基を有する化合物とラクタム骨格含有化合物とを反応させる第1工程と、第1工程で得られた反応物とアルキレンオキシドとを反応させる第2工程
本発明はまた、上記(ポリ)アルキレングリコール含有化合物と該化合物以外のその他の成分とを含み、(ポリ)アルキレングリコール含有化合物の含有量が、組成物100質量%に対して、1~99質量%である組成物でもある。
本発明は更に、(ポリ)アルキレングリコール含有化合物と該化合物以外の洗剤添加剤とを含む洗剤組成物でもある。
本発明は更に、(ポリ)アルキレングリコール含有化合物と界面活性剤とを含む洗剤組成物でもある。
本発明の(ポリ)アルキレングリコール含有化合物は、従来の(ポリ)アルキレングリコール含有化合物よりも親水性汚れと疎水性汚れが複合した複合汚れに対する洗浄力に優れるため、洗剤等に好適に用いることができる。
以下に本発明の好ましい形態について具体的に説明するが、本発明は以下の記載のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下に記載される本発明の個々の好ましい形態を2又は3以上組み合わせた形態も、本発明の好ましい形態に該当する。
本発明の(ポリ)アルキレングリコール含有化合物(以下、PAG化合物ともいう)は、疎水性の構造部位(A)及び(ポリ)アルキレングリコール部位(B)を有し、更に、ラクタム環含有構造単位(C)を構造中に1つ有する。
本発明のPAG化合物は、親水性の(ポリ)アルキレングリコール部位(B)と、皮脂等の汚れに含まれるカルボキシル基やエステル基と相互作用するラクタム環及び疎水性の構造部位とを有することにより、疎水性と親水性とのバランスに優れ、親水性汚れと疎水性汚れが複合した複合汚れとの相互作用が強まるため、複合汚れに対する洗浄力が向上する。また、本発明のPAG化合物は、上記構造を有することにより複合汚れに対する再汚染防止能にも優れる。
本発明のPAG化合物は、このような構造を有するものである限り、疎水性の構造部位(A)、(ポリ)アルキレングリコール部位(B)、及び、ラクタム環含有構造単位(C)が結合する位置は特に制限されないが、構造部位(A)、(B)、(C)をこの順に有する形態(1)、構造部位(A)、(C)、(B)をこの順に有する形態(2)が挙げられ、好ましくは形態(2)である。上記形態(2)の場合、化合物中に疎水性から親水性に徐々に変化する濡れ性勾配が形成されるため、洗濯水と複合汚れにおける疎水成分との界面張力を効果的に下げ、これにより複合汚れに対するより優れた洗浄力を発揮することができると推定される。ただし本発明は、当該メカニズムに限定されるものではない。
本発明のPAG化合物は、後述する実施例で示されるように通常条件で複合汚れに対する洗浄力を発揮できる他、時短条件(例えば、後述する実施例に記載の時短条件)でも優れた洗浄力を発揮できるものである。
上記PAG化合物は、構造部位(A)、(B)、(C)を有する限り、例えば構造部位(A)及び/又は(B)を複数有していてもよい。
上記PAG化合物における疎水性の構造部位(A)の含有割合は、(ポリ)アルキレングリコール含有化合物100質量%に対して、2.5~60質量%である。これにより、PAG化合物の疎水性が好適な範囲となるため、皮脂等の汚れに対する相互作用が強まる。より好ましくは3~50質量%であり、更に好ましくは4~40質量%であり、特に好ましくは5~30質量%であり、一層好ましくは5~25質量%であり、特に一層好ましくは6~20質量%であり、最も好ましくは8~15質量%である。
なお、上記構造部位(A)は、PAG化合物に疎水性の構造部位を導入するために用いる原料由来の構造をいうものとする。例えば、上記PAG化合物の製造において後述する疎水性基含有化合物を用いる場合、疎水性基含有化合物由来の構造が構造部位(A)となる。
上記PAG化合物における(ポリ)アルキレングリコール部位(B)の含有割合は、(ポリ)アルキレングリコール含有化合物100質量%に対して、3~96.5質量%であることが好ましい。より好ましくは5~95質量%であり、更に好ましくは10~93質量%であり、一層好ましくは12~91質量%であり、より一層好ましくは15~90であり、更に一層好ましくは20~88質量%であり、特に好ましくは30~85質量%であり、特に一層好ましくは40~83質量%であり、最も好ましくは50~80質量%である。
なお、上記部位(B)は、PAG化合物中に(ポリ)アルキレングリコールを導入するために用いる原料由来の構造をいうものとする。例えば、上記PAG化合物の製造において後述するアルキレンオキシド又は(ポリ)アルキレングリコール(α)を用いる場合、これらの化合物由来の構造が部位(B)となる。
上記PAG化合物におけるラクタム環含有構造単位(C)の含有割合は、(ポリ)アルキレングリコール含有化合物100質量%に対して、1~80質量%であることが好ましい。より好ましくは1.5~70質量%であり、1.8~65質量%であり、更に好ましくは2.0~60質量%であり、一層好ましくは2.2~50質量%であり、より一層好ましくは2.4~40質量%であり、更に一層好ましくは2.5~35質量%であり、特に好ましくは2.6~30質量%であり、特に一層好ましくは2.8~28質量%であり、最も好ましくは3~25質量%である。
なお、上記構造部位(C)は、PAG化合物にラクタム環含有構造単位を導入するために用いる原料由来の構造をいうものとする。例えば、上記PAG化合物の製造において後述するラクタム骨格含有化合物を用いる場合、ラクタム骨格含有化合物由来の構造が構造部位(C)となる。
また、上記PAG化合物におけるラクタム環の質量割合は、(ポリ)アルキレングリコール含有化合物100質量%に対して、1~50質量%であることが好ましい。より好ましくは1.5~40質量%であり、更に好ましくは2~30質量%であり、特に好ましくは2.5~20質量%であり、特に一層好ましくは3~18質量%であり、最も好ましくは4~15質量%である。
上記PAG化合物における各構造部位(A)、(B)、(C)の含有比率は、以下の通りであることが好ましい。上記構造部位(C)の含有比率は、上記構造部位(A)100質量%に対して、20~12000質量%であることが好ましく、より好ましくは30~6000質量%であり、更に好ましくは40~3000質量%であり、一層好ましくは40~2000質量%であり、更に一層好ましくは45~800質量%であり、特に好ましくは50~350質量%であり、特に一層好ましくは60~200質量%であり、最も好ましくは70~151質量%である。上記部位(B)の含有比率は、上記構造部位(A)100質量%に対して、10~3000質量%であることが好ましく、より好ましくは50~2500質量%であり、更に好ましくは100~2000質量%であり、一層好ましくは150~1800質量%であり、特に好ましくは200~1600質量%、最も特に好ましくは350~1500質量%であり、上記構造部位(C)100質量%に対して、5~6000質量%であることが好ましく、より好ましくは50~5000質量%であり、更に好ましくは100~4000質量%であり、一層好ましくは150~3500質量%であり、より一層好ましくは200~3200質量%であり、更に一層好ましくは200~2000質量%であり、特に好ましくは200~1000質量%であり、最も好ましくは200~900質量%である。
上記PAG化合物は、構造部位(A)、部位(B)、構造部位(C)以外のその他の構造(E)を有していてもよい。その他の構造(E)の含有割合は、(ポリ)アルキレングリコール含有化合物100質量%に対して、0~50質量%であることが好ましい。より好ましくは0~40質量%であり、更に好ましくは0~30質量%であり、特に好ましくは0~20質量%であり、最も好ましくは0~10質量%である。
上記PAG化合物の数平均分子量は、特に制限されないが、500~100000であることが好ましい。これにより、複合汚れに対する洗浄力がより向上することとなる。重量平均分子量としてより好ましくは600~50000であり、更に好ましくは800~10000であり、特に好ましくは1000~5000である。PAG化合物の数平均分子量は、PAG化合物を構成する各構造単位の分子量及び各構造単位の数に基づき算出することができる。
<疎水性の構造部位(A)>
上記PAG化合物における疎水性の構造部位(A)は、疎水性を示す有機化合物由来の構造であることが好ましい。疎水性を示す有機化合物由来の構造部位とは、該有機化合物から1又は2以上の水素原子を引き抜いて得られる構造を意味する。
上記有機化合物は、25℃において100gの水に10g溶解させた際の不溶分が9.5g以上であることが好ましい。
上記有機化合物は、ヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~50の炭化水素化合物が好ましい。上記炭化水素化合物の炭素数としては、3~30であることが好ましい。より好ましくは4~21であり、更に好ましくは8~18であり、特に好ましくは12~14である。
上記炭化水素化合物としては、例えば、非環式炭化水素化合物、環式飽和炭化水素化合物、複素環式化合物、芳香族化合物等が挙げられる。上記炭化水素化合物は、PAG化合物における疎水性の構造部位(A)が疎水性を示す限り、窒素原子、硫黄原子、酸素原子、リン原子、ハロゲン原子等のヘテロ原子を有していてもよく、また、水酸基、アルコキシ基、カルボキシル基、アシル基、スルホン酸基、アミノ基、リン酸基等の置換基を有していてもよい。
非環式炭化水素化合物としては、炭素数1~50のアルカン、アルケン、アルキン等が挙げられる。
炭素数1~50のアルカンとしては、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、ペンタデカン、ヘキサデカン、ヘプタデカン、オクタデカン、ノナデカン、イコサン、ヘンイコサン、テトラコサン、トリアコンタン、テトラコンタン、ペンタコンタン等の直鎖又は分岐鎖を有するアルカンが挙げられる。
炭素数2~50のアルケンとしては、エチレン、プロペン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン、ノネン、デセン、ウンデセン、ドデセン、トリデセン、テトラデセン、ペンタデセン、ヘキサデセン、ヘプタデセン、オクタデセン、ノナデセン、イコセン、ヘンイコセン、テトラコセン、トリアコンテン、テトラコンテン、ペンタコンテン、cis-3-オクテン等の直鎖又は分岐鎖を有するアルケンが挙げられる。
炭素数2~50のアルキンとしては、アセチレン、プロピン、ブチン、ペンチン、ヘキシン、ヘプチン、オクチン、ノニン、デシン、ウンデシン、ドデシン、トリデシン、テトラデシン、ペンタデシン、ヘキサデシン、ヘプタデシン、オクタデシン、ノナデシン、イコシン、ヘンイコシン、テトラコシン、トリアコンチン、テトラコンチン、ペンタコンチン等の直鎖又は分岐鎖を有するアルキンが挙げられる。
炭素数3~50の環式飽和炭化水素化合物としては、シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン等やこれらに1又は2以上のアルキル基、アルケニル基等を有するものが挙げられる。
炭素数1~50の複素環式化合物としては、チオフェン、フラン、ピロール、ベンゾチオフェン、ベンゾフラン、インドール、ジベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、カルバゾール、チアゾール、ベンゾチアゾール、オキサゾール、ベンゾオキサゾール、イミダゾール、ピラゾール、ベンゾイミダゾール、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、ベンゾチアジアゾール、フェナントリジン、オキサジアゾール、チアジアゾール等や、これらの複素環に1又は2以上のアルキル基、アルケニル基等を有するものが挙げられる。
炭素数6~50の芳香族化合物としては、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ビフェニル、ターフェニル、トルエン、o-キシレン、m-キシレン、p-キシレン、o-t-ブチルトルエン、m-t-ブチルトルエン、p-t-ブチルトルエン、1-エチル-4-メチルベンゼン、1-エチル-3-メチルベンゼン、1-イソプロピル-4-メチルベンゼン、1-t-ブチル-4-メチルベンゼン、メシチレン、プソイドクメン、デュレン、メチルナフタレン、ジメチルナフタレン、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン、メチルアントラセン、4,4’-ジメチルビフェニル、エチルベンゼン、プロピルベンゼン、ブチルベンゼン、1,4-ジエチルベンゼン、スチレン、ジスチレン化フェニル、クアテルフェニル、キンクフェニル、セキシフェニル、セプチフェニル、オクチフェニル等やこれらの他に芳香環に1又は2以上のアルキル基、アルケニル基等を有する化合物が挙げられる。
本発明のPAG化合物における疎水性の構造部位(A)の位置は特に制限されないが、PAG化合物の末端に位置していることが好ましい。すなわち、上記PAG化合物は、化合物の末端に疎水性基を有するものであることが好ましい。より好ましくは(ポリ)アルキレングリコール末端に疎水性基を有するもの、(ポリ)アルキレングリコール鎖末端と異なる他の末端に疎水性基を有するものである。(ポリ)アルキレングリコール鎖末端と該末端とは異なる他の末端とに疎水性基を有する形態は、本発明の好ましい実施形態の1つである。
上記疎水性基は、疎水性を示す有機化合物由来の有機基であることが好ましい。
上記有機基は、上述のヘテロ原子や、置換基を有していてもよい炭化水素化合物由来の基や、後述するヘテロ原子や、置換基を有していてもよい炭化水素基が好ましい。
<(ポリ)アルキレングリコール部位(B)>
上記PAG化合物は、(ポリ)アルキレングリコール部位(B)を有し、(B)を構成するアルキレン基の炭素数は、同一又は異なって、2~20であることが好ましい。
上記アルキレン基の好ましい炭素数は、「同一又は異なって」2~20であるが、これは、(ポリ)アルキレングリコール中にアルキレン基が複数存在する場合に、アルキレン基の炭素数が全て同一であってもよく、異なっていてもよいことを意味する。
上記PAG化合物は、部位(B)の位置は特に制限されないが、PAG化合物の末端に位置していることが好ましく、化合物の末端に(ポリ)アルキレングリコール鎖を有するものであることがより好ましい。
上記(ポリ)アルキレングリコール部位(B)は、末端にヘテロ原子を有していてもよい炭化水素基を有していてもよく、該炭化水素基の炭素数は、上記疎水性の構造部位(A)に含まれる炭素数よりも小さいことが好ましい。
上記PAG化合物における(ポリ)アルキレングリコール部位(B)は、下記式(5-1)又は(5-2);
-(RO)n1- (5-1)
-(RO)n2-R8’ (5-2)
(式中、R、Rは、同一又は異なって、炭素数2~20のアルキレン基を表す。n1、n2は、同一又は異なって、1~100の数を表す。R8’は、水素原子又は疎水性の構造部位(A)よりも炭素数が小さい置換基を表す。)で表される構造であることが好ましい。
、Rは、「同一又は異なって」、炭素数2~20のアルキレン基を表すが、これは、(ポリ)アルキレングリコール中にn1、n2個存在するR、Rのアルキレン基が全て同一であってもよく、異なっていてもよいことを意味する。
O、ROで表されるオキシアルキレン基は、アルキレンオキシド付加物であり、このようなアルキレンオキシドとしては、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、イソブチレンオキシド、1-ブテンオキシド、2-ブテンオキシド、スチレンオキシド等の炭素数2~8のアルキレンオキシドが挙げられる。より好ましくは、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等の炭素数2~4のアルキレンオキシドであり、更に好ましくは、エチレンオキシド、プロピレンオキシドである。
また、上記ポリアルキレングリコールが、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、スチレンオキシド等の中から選ばれる任意の2種類以上のアルキレンオキシド付加物である場合、ランダム付加、ブロック付加、交互付加等のいずれの形態であってもよい。なお、親水性と疎水性とのバランス確保のため、(ポリ)アルキレングリコール中のオキシアルキレン基として、オキシエチレン基を必須成分として有することが好ましく、50モル%以上がオキシエチレン基であることがより好ましく、90モル%以上がオキシエチレン基であることが更に好ましい。
上記式(5-2)におけるR8’は、水素原子又は疎水性の構造部位(A)よりも炭素数が小さい置換基を表す。R8’における置換基は、疎水性の構造部位(A)よりも炭素数が小さければ特に制限されないが、ヘテロ原子を有していてもよい炭化水素基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数1~3のアルキル基がより好ましい。R8’として好ましくはメチル基又は水素原子であり、より好ましくは水素原子である。
上記式(5-1)におけるn1、式(5-2)におけるn2はオキシアルキレン基の平均付加モル数であって、1~100の数を表す。n1として好ましくは2~90であり、より好ましくは3~85であり、更に好ましくは4~80であり、一層好ましくは5~75であり、特に好ましくは6~70であり、より一層好ましくは7~65であり、更に一層好ましくは8~60であり、最も好ましくは9~40である。
<ラクタム環含有構造単位(C)>
上記PAG化合物におけるラクタム環含有構造単位(C)は、ラクタム環を有する限り特に制限されないが、下記式(6);
Figure 0007207844000004
(式中、Rは、同一又は異なって、ヘテロ原子を有していてもよい、炭素数2~10の3価の炭化水素基を表す。wは、1~3の数を表す。)で表される構造単位であることが好ましい。
wは、1~3の数を表し、好ましくは1又は2であり、より好ましくは1である。
本発明のPAG化合物において、ラクタム環がピロリドン環である形態は、本発明の好ましい実施形態の1つである。
上記炭化水素基の炭素数としては炭素数2~7が好ましく、より好ましくは2~5である。
上記式(6)におけるRは、下記式(3)又は(3’);
Figure 0007207844000005
(式中、xは、0又は1を表す。Rは、直接結合、又は、エーテル構造を有していてもよい炭素数1~8のアルキレン基を表す。)で表される構造であることが好ましい。
上記Rにおけるアルキレン基の炭素数は、1~7が好ましく、より好ましくは1~5であり、更に好ましくは1~3である。
上記Rとしてより好ましくは、下記式(4);
Figure 0007207844000006
(式中、x、yは、同一又は異なって、0又は1を表す。zは、0~5の数を表す。)で表される構造である。
上記zとして好ましくは0~3であり、より好ましくは0~2であり、更に好ましくは0又は1である。
x、y、zの好ましい組み合わせとしては(x,y,z)=(1,1,1)、(1,0,1)、(0,0,0)である。
本発明の(ポリ)アルキレングリコール含有化合物として好ましくは、下記式(1)又は(2);
Figure 0007207844000007
(式(1)中、R、Rは、同一又は異なって、水素原子又は疎水性基を表す。但し、R、Rの少なくとも一方は、疎水性基である。Rは、同一又は異なって、炭素数2~20のアルキレン基を表す。Rは、ヘテロ原子を有していてもよい、炭素数2~10の3価の炭化水素基を表す。X1a、X1bは、同一又は異なって、直接結合又は2価の連結基を表す。n1は、1~100の数を表す。w1は、1~3の数を表す。
式(2)中、Rは、ヘテロ原子を有していてもよい、炭素数が4以上の炭化水素基を表す。Rは、水素原子、又は、ヘテロ原子を有していてもよい、Rよりも炭素数が小さい炭化水素基を表す。Rは、ヘテロ原子を有していてもよい、炭素数2~50の3価の炭化水素基を表す。Rは、同一又は異なって、炭素数2~20のアルキレン基を表す。X、Xは、同一又は異なって、直接結合又は2価の連結基を表す。n2は、1~100の数を表す。w2は、1~3の数を表す。)で表される化合物である。
上記式(1)で表される化合物として好ましくは、下記式(1’);
Figure 0007207844000008
(式(1’)中、R、Rは、同一又は異なって、水素原子又は疎水性基を表す。但し、R、Rの少なくとも一方は、疎水性基である。Rは、同一又は異なって、炭素数2~20のアルキレン基を表す。Rは、ヘテロ原子を有していてもよい、炭素数2~10の3価の炭化水素基を表す。X1aは、直接結合又は2価の連結基を表す。n1は、1~100の数を表す。w1は、1~3の数を表す。)で表される化合物である。
上記式(1)及び(1’)におけるR、Rは、同一又は異なって、水素原子又は疎水性基であり、少なくとも一方が疎水性基であり、R、Rがともに疎水性基であってもよい。好ましくはRが疎水性基である形態であり、より好ましくはR、Rがともに疎水性基である形態である。
上記R、Rにおける疎水性基としては、疎水性を示す有機基であることが好ましい。
有機基として具体的には、置換基を有していてもよい炭化水素基や、ヘテロ原子を有していてもよい炭化水素基が挙げられる。置換基、ヘテロ原子の具体例は上述のとおりである。
炭化水素基の炭素数として好ましくは1~50であり、より好ましくは3~30であり、更に好ましくは4~21であり、一層好ましくは8~18であり、特に好ましくは12~14である。
なお、上記炭化水素基の炭素数には、置換基の炭素数も含むものとする。
上記炭化水素基としては、脂肪族アルキル基、脂環式アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基等が挙げられる。
ヘテロ原子を有する炭化水素基としては、複素環基等が挙げられる。
炭素数1~50のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、n-ペンチル基(アミル基)、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基、n-トリデシル基、n-テトラデシル基、n-ペンタデシル基、n-ヘキサデシル基、n-ヘプタデシル基、n-オクタデシル基、n-ノナデシル基、n-エイコサニル基、i-プロピル基、sec-ブチル基、i-ブチル基、t-ブチル基、1-メチルブチル基、1-エチルプロピル基、2-メチルブチル基、i-アミル基、ネオペンチル基、1,2-ジメチルプロピル基、1,1-ジメチルプロピル基、t-アミル基、1,3-ジメチルブチル基、3,3-ジメチルブチル基、2-エチルブチル基、2-エチル-2-メチルプロピル基、1-メチルヘプチル基、2-エチルヘキシル基、1,5-ジメチルヘキシル基、t-オクチル基、2,6-ジメチルオクチル基、2-ブチルオクチル基、分岐したノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、ステアリル基、イコシル基、ヘンイコシル基、ドコシル基、トリコシル基、テトラコシル基、ペンタコシル基、ヘキサコシル基、ヘプタコシル基、オクタコシル基、ノナコシル基、トリアコンチル基、ペンタトリアコンチル基、テトラコンチル基、ペンタテトラコンチル基、ペンタコンチル基等の脂肪族アルキル基;シクロプロピル基、シクロプロピルメチル基、シクロブチル基、シクロブチルメチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロヘキシルプロピル基、シクロドデシル基、ノルボルニル基(C7)、アダマンチル基(C10)、シクロペンチルエチル基、シクロプロピルオクタデシル基、シクロブチルヘプタデシル基、シクロペンチルヘキサデシル基、シクロヘキシルペンタデシル基、シクロヘプチルテトラデシル基、シクロオクチルトリデシル基等の脂環式アルキル基が挙げられる。
炭素数2~50のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、1-ブテニル基、2-ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ドデセニル基、オクタデセニル基、イコセニル基、エイコセニル基、ヘンイコセニル基、ドコセニル基、トリコセニル基、テトラコセニル基、ペンタコセニル基、ヘキサコセニル基、ヘプタコセニル基、オクタコセニル基、ノナコセニル基、トリアコンテニル基、ペンタトリアコンテニル基、テトラコンテニル基、ペンタテトラコンテニル基、ペンタコンテニル基等が挙げられる。
炭素数2~50のアルキニル基としては、例えば、エチニル基、1-プロピニル基、2-プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基、ヘプチニル基、オクチニル基、ノニニル基、デシニル基、ドデシニル基、オクタデシニル基、イコシニル基、エイコシニル基、ヘンイコシニル基、ドコシニル基、トリコシニル基、テトラコシニル基、ペンタコシニル基、ヘキサコシニル基、ヘプタコシニル基、オクタコシニル基、ノナコシニル基、トリアコンチニル基、ペンタトリアコンチニル基、テトラコンチニル基、ペンタテトラコンチニル基、ペンタコンチニル基等が挙げられる。
炭素数6~50のアリール基としては、例えば、フェニル基;ナフチル基;アントラセニル基;ベンジル基、1-フェニルエチル基、2-フェニルエチル基、3-フェニルプロピル基、4-フェニルブチル基、スチリル基(Ph-CH=C-基)、シンナミル基(Ph-CH=CHCH-基)、1-ベンゾシクロブテニル基、1,2,3,4-テトラヒドロナフチル基、クアテルフェニル基、キンクフェニル基、セキシフェニル基、セプチフェニル基、オクチフェニル基等、及び、これらの基やフェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ジスチレン化フェニル基等やこれらの他、ベンゼンやナフタレン等の芳香環にアルキル基等が結合した基が挙げられる。
上記炭素数6~50のアリール基として好ましくは下記式(7);
-R10-A (7)
(式中、R10は、直接結合又はヘテロ原子を有していてもよい炭素数1~30のアルキレン基を表す。Aは、置換基を有しない炭素数6~42の芳香族基を表す。)で表される基である。
10のアルキレン基の炭素数として好ましくは1~18であり、より好ましくは1~12であり、更に好ましくは1~8であり、特に好ましくは1~4である。
10のアルキレン基として具体的にはメチレン基、メチルメチレン基、エチレン基、n-プロピレン基、イソプロピレン基、n-ブチレン基、イソブチレン基、sec-ブチレン基、tert-ブチレン基、n-ペンチレン基、イソペンチレン基、ネオペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基、ウンデシレン基、ドデシレン基、トリデシレン基、テトラデシレン基、ペンタデシレン基、ヘキサデシレン基、へプタデシレン基、オクタデシレン基等が挙げられる。
10は、ヘテロ原子を有していてもよく、上記アルキレン基を構成する炭素原子又は水素原子がヘテロ原子によって置換されていてもよい。ヘテロ原子を有するアルキレン基としては例えば、炭素数1~30のアルキルアミンから水素原子を2つ引き抜いて得られる基等が好ましい。
上記Aは、置換基を有しない炭素数6~42の芳香族基を表す。上記芳香族基は、π電子を持つ原子が環状に並んだ構造の基である。上記Aの炭素数として好ましくは6~18であり、より好ましくは6~14であり、更に好ましくは6~11である。
上記芳香族基の炭素数はまた、(4k+2)で表される数であることが好ましい。上記kは1~4の整数であり、kとして好ましくは1~3であり、より好ましくは1~2であり、最も好ましくは1である。
上記芳香族基として具体的にはフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基等が挙げられる。好ましくはフェニル基である。
上記式(7)で表される基として好ましくはフェニル基、ナフチル基、フェニルアルキレン基、ナフチルアルキレン基、N-アルキル-N-フェニルアミノ基、N-アルキル-N-ナフチルアミノ基である。
上記フェニルアルキレン基としては、フェニルメチレン(ベンジル)基、フェニルエチレン基、フェニルプロピレン基、フェニルブチレン基、フェニルペンチレン基、フェニルヘキシレン基、フェニルヘプチレン基、フェニルオクチレン基、フェニルノニレン基、フェニルデシレン基等が挙げられる。
上記ナフチルアルキレン基としては、ナフチルメチレン基、ナフチルエチレン基、ナフチルプロピレン基、ナフチルブチレン基、ナフチルペンチレン基、ナフチルヘキシレン基、ナフチルヘプチレン基、ナフチルオクチレン基、ナフチルノニレン基、ナフチルデシレン基等が挙げられる。
炭素数2~50の複素環基としては、例えば、ピロール基、フラン基、チオフェン基、イミダゾール基、ピラゾール基、オキサゾール基、イソオキサゾール基、チアゾール基、イソチアゾール基、テトラゾール基、ピリジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、ピラジニル基、1,2,3-トリアジニル基、キノリニル基、イソキノリニル基、キナゾリニル基、フタラジニル基、ブテリジニル基、クマリニル基、クロモニル基、1,4-ベンゾジアゼピニル基、インドール基、ベンズイミダゾール基、ベンゾフラニル基、プリニル基、アクリジニル基、フェノキサジニル基、フェノチアジニル基等や、これら以外に芳香族複素環に上記のアルキル基を有するもの等が挙げられる。複素環基としては芳香族性を有する芳香族複素環基が好ましく、テトラゾール基、イミダゾール基がより好ましい。
上記Rにおける置換基を有していてもよいアルキル基、アルケニル基、アルキニル基の炭素数は、2~40であることが好ましく、より好ましくは4~30であり、更に好ましくは8~20であり、特に好ましくは10~18であり、最も好ましくは12~14である。
上記Rにおける置換基を有していてもよいアリール基の炭素数は、6~40であることが好ましく、より好ましくは6~30であり、更に好ましくは6~25である。
上記置換基を有していてもよい複素環基の炭素数は、2~40であることが好ましく、より好ましくは2~30であり、更に好ましくは2~20である。
上記Rにおける疎水性基として好ましくは置換基を有していてもよいアルキル基であり、より好ましくは置換基を有していてもよい脂肪族アルキル基であり、更に好ましくは、置換基を有しない直鎖又は分岐鎖を有する脂肪族アルキル基である。
上記Rは、水素原子又は疎水性基であり、疎水性基である場合、好ましくは置換基を有していてもよいアルキル基であり、より好ましくは置換基を有していてもよい脂肪族アルキル基であり、更に好ましくは置換基を有しない直鎖又は分岐鎖を有する脂肪族アルキル基である。Rとして好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数1~3のアルキル基又は水素原子であり、より好ましくはメチル基又は水素原子であり、更に好ましくはメチル基である。
上記式(1)、(2)におけるR、Rの具体例及び好ましい例並びにn1、n2の好ましい範囲は、式(5-1)、(5-2)について述べたとおりである。式(1)におけるRの具体例及び好ましい例並びにw1の好ましい範囲は、式(6)のR及びwと同様である。
上記式(2)におけるRの具体例及び好ましい例並びにw2の好ましい範囲は、式(6)のR及びwと同様である。
上記式(2)におけるRは、ヘテロ原子を有していてもよい、炭素数が4以上の炭化水素基であり、炭化水素基の炭素数として好ましくは4~50であり、より好ましくは5~30であり、更に好ましくは6~21であり、一層好ましくは8~18であり、特に好ましくは12~14である。
上記Rの炭化水素基は、ヘテロ原子を有する炭化水素基であっても、ヘテロ原子を有しない炭化水素基であってもよい。ヘテロ原子を有する炭化水素基とは、炭化水素基を構成する炭素原子又は水素原子の少なくとも一部が、ヘテロ原子又はヘテロ原子を有する置換基により置換されている炭化水素基のことをいう。
ヘテロ原子、置換基の具体例は上述のとおりである。
なお、上記炭化水素基の炭素数には、置換基の炭素数も含むものとする。
上記炭化水素基としては、脂肪族アルキル基、脂環式アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基等が挙げられる。
上記炭素数4~50のアルキル基、炭素数4~50のアルケニル基、炭素数4~50のアルキニル基、炭素数4~50の複素環基の具体例は、上述の通りである。
上記Rにおける置換基を有していてもよいアルキル基、アルケニル基、アルキニル基の炭素数は、4~40であることが好ましく、より好ましくは5~30であり、更に好ましくは8~20であり、特に好ましくは10~18であり、最も好ましくは12~14である。
上記Rにおける置換基を有していてもよいアリール基の炭素数は、6~40であることが好ましく、より好ましくは6~30であり、更に好ましくは6~25である。
上記Rにおける置換基を有していてもよい複素環基の炭素数は、4~40であることが好ましく、より好ましくは5~30であり、更に好ましくは6~20である。
上記Rにおける疎水性基としては好ましくは置換基を有していてもよいアルキル基、置換基を有していてもよいアリール基であり、より好ましくは置換基を有していてもよい脂肪族アルキル基、アミノ基及び/又はアルキル基を有していてもよいアリール基であり、更に好ましくは、置換基を有しない直鎖又は分岐鎖を有する脂肪族アルキル基である。
上記式(2)におけるRは、水素原子又はヘテロ原子を有していてもよい、Rよりも炭素数が小さい炭化水素基を表す。好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数1~3のアルキル基がより好ましい。Rとして好ましくはメチル基又は水素原子であり、より好ましくは水素原子である。
上記式(1)におけるX1a、X1b、式(2)におけるX、Xは、直接結合又は2価の連結基を表す。
上記2価の連結基としては特に制限されないが、例えば、ウレタン基(結合)、エステル基(結合)、アミド基(結合)、エーテル基(結合)、カルボニル基、カーボネート基(結合)、チオエーテル基(結合)、イソシアネート基等の極性基や、これらの極性基やその他の置換基を有していてもよい2価の炭化水素基等が挙げられる。中でも好ましくはウレタン基、エステル基、アミド基、エーテル基、カルボニル基、カーボネート基、硫黄原子を含む2価の有機基、イソシアネート基が好ましい。
上記連結基の中でも、エステル基、アミド基、ウレタン基は、加水分解性を有するため、X1a、X1b、X、Xがこれらの基であれば、本発明のPAG化合物の生分解性が向上する。生分解性の観点からより好ましくはエステル基、アミド基であり、更に好ましくはエステル基である。
上記その他の置換基としては、水酸基、アルコキシ基、カルボキシル基、アシル基、スルホン酸基、アミノ基、リン酸基等が挙げられる。
上記炭化水素基の炭素数としては1~5であることが好ましい。
上記X1aにおける2価の連結基は、硫黄原子を含む構造であることが好ましい。
硫黄原子を含む構造は、硫黄原子を含む2価の有機基であれば特に制限されないが、下記式(8);
-R11―S― (8)
(式中、R11は、炭素数1~10の2価の有機基を表す。)で表される構造が好ましい。
炭素数1~10の2価の有機基としては、カルボニル基、水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基等の置換基を有していてもよい炭素数1~3の炭化水素基であることが好ましい。炭化水素基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基等から水素原子を1つ引き抜いて得られる基であることが好ましい。アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基の具体例は上述のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基の具体例に含まれる。
上記硫黄原子を含む2価の連結基としてより好ましくは下記式(9);
Figure 0007207844000009
(式中、R12は、置換基を有していてもよい、炭素数1~9のアルキレン基を表す。)で表される構造である。
上記アルキレン基の炭素数としては、1~8であることが好ましく、より好ましくは1~6であり、更に好ましくは1~4であり、最も好ましくは2である。
12としては置換基を有しないアルキレン基が好ましい。
上記アルキレン基としては、メチレン基、メチルメチレン基、エチレン基、n-プロピレン基、イソプロピレン基、n-ブチレン基、イソブチレン基、sec-ブチレン基、tert-ブチレン基、n-ペンチレン基、イソペンチレン基、ネオペンチレン基等が挙げられる。これらの中でも好ましくはメチレン基、メチルメチレン基、エチレン基、n-プロピレン基であり、更に好ましくはエチレン基である。
上記式(1)におけるX1a、式(2)におけるXは、直接結合、エーテル結合又は上記式(9)で表される構造であることが好ましい。
例えば、後述する製造方法において、(ポリ)アルキレングリコール化合物にメルカプトカルボン酸を反応させて得られた反応物とラクタム骨格含有化合物とを反応させて式(1)の化合物を製造することにより、式(1)におけるX1a、式(2)におけるXが式(9)で表される構造となる。
上記X1aとしてより好ましくは直接結合又はエーテル基である。
上記X1bとしてより好ましくはエーテル基である。
上記式(2)におけるXとしては直接結合、ウレタン基(結合)、エーテル基(結合)、エステル基(結合)又は下記式(10);
Figure 0007207844000010
(式中、Z、Zは、水素原子又は水酸基を表し、Z、Zの一方が水素原子であり、もう一方が水酸基である。)で表される基であることが好ましい。
としてより好ましくは直接結合、エーテル基(結合)、エステル基(結合)又は上記式(10)で表される基であり、更に好ましくは直接結合、エーテル基(結合)又はエステル基(結合)である。
式(2)におけるXとして好ましくは直接結合、エステル基(結合)又はエーテル基(結合)であり、更に好ましくは直接結合、エーテル基(結合)である。
≪本発明のPAG化合物の製造方法≫
本発明のPAG化合物の製造方法は特に制限されないが、例えば、(i)ラクタム骨格を有する化合物(ラクタム骨格含有化合物)と(ポリ)アルキレングリコールの片末端に疎水性基を有する化合物(疎水性基含有(ポリ)アルキレングリコール)とを反応させる工程を行う方法、(ii)ラクタム骨格含有化合物と、疎水性の構造部位(A)の炭素数以上の炭素数の置換基を有しない(ポリ)アルキレングリコール(以下、(ポリ)アルキレングリコール(α)ともいう。)を反応させる第1工程と、得られた反応物と疎水性基を有する化合物(疎水性基含有化合物)とを反応させる第2工程とを行う方法、(iii)疎水性基を有する化合物(疎水性基含有化合物)とラクタム骨格含有化合物とを反応させる第1工程と、第1工程で得られた反応物とアルキレンオキシドとを反応させる第2工程とを行う方法等が挙げられる。以下において、上記疎水性基含有(ポリ)アルキレングリコールと疎水性基を有しない(ポリ)アルキレングリコールとを単に(ポリ)アルキレングリコール化合物ともいう。
<ラクタム骨格を有する化合物>
本発明のPAG化合物の製造方法に用いられるラクタム骨格含有化合物は、ラクタム骨格を有し、上記(i)における疎水性基含有(ポリ)アルキレングリコールや上記(ii)の(ポリ)アルキレングリコール(α)、上記(iii)における疎水性基含有化合物、と反応することができるものであれば特に制限されないが、下記式(11);
Figure 0007207844000011
(式中、R13は、反応性の官能基を有する炭素数2~10の有機基又は水素原子を表す。w3は、1~3の数を表す。)で表される化合物が好ましい。
上記w3の好ましい範囲は、式(6)のWについて述べたとおりである。
上記有機基の炭素数として好ましくは2~8であり、より好ましくは2~6であり、更に好ましくは2~5である。
上記R13における反応性の官能基としては、エポキシ基、ビニル基等の重合性不飽和基、ハロゲン原子、水酸基、カルボキシル基、アミノ基等が挙げられる。好ましくはエポキシ基、ビニル基、水酸基であり、より好ましくはエポキシ基、水酸基である。
ラクタム骨格含有化合物としてより好ましくは、2-ピロリドン、2-ピペリドン又はε-カプロラクタム等のアミノ基以外の反応性の官能基を有しないラクタム化合物;ヒドロキシアルキルピロリドン等の水酸基を有するピロリドン化合物、下記式(12);
Figure 0007207844000012
(式中、R14は、同一又は異なって、炭素数1~20のオキシアルキレン基を表す。R15は、水素原子又は炭素数1~12のアルキル基を表す。p1は、0~5の数を表す。w3は、1~3の数を表す。)で表される化合物、及び/又は、下記式(13);
Figure 0007207844000013
(式中、rは、0~5の数を表す。R16、R17、R18は、同一又は異なって、水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表す。w3は、1~3の数を表す。)で表される化合物である。
上記式(12)におけるp1として好ましくは0~3であり、より好ましくは0~2であり、更に好ましくは0又は1である。
上記R14におけるオキシアルキレン基として好ましくは炭素数が2~4のオキシアルキレン基である。上記p1が1以上である場合、R14の50モル%以上がオキシエチレン基(-CHCHO-)であることが好ましく、80モル%以上がオキシエチレン基であることがより好ましい。
上記R15におけるアルキル基の炭素数として好ましくは1~8であり、より好ましくは1~4である。
上記R15として好ましくは水素原子である。
上記式(13)におけるrとして好ましくは0~3であり、より好ましくは0~2であり、更に好ましくは0又は1であり、特に好ましくは0である。
上記R16~R18におけるアルキル基の炭素数として好ましくは1~3であり、より好ましくは1~2であり、最も好ましくは1である。
上記R16~R18として好ましくは水素原子である。
ラクタム骨格含有化合物として更に好ましくは、1-(2-ヒドロキシエチル)-2-ピロリドン等のヒドロキシアルキルピロリドン;2-ピロリドン;下記式(14);
Figure 0007207844000014
(式中、p2は、0~5の数を表す。qは、0又は1を表す。w3は、1~3の数を表す。)で表される化合物である。
上記式(14)におけるp2として好ましくは0~3であり、より好ましくは0~2であり、更に好ましくは0又は1である。
上記式(13)における、p2、qの好ましい組み合わせは、(p2,q)=(1,1)、(1,0)である。
上記式(11)で表される化合物は、例えば、1-(2-ヒドロキシエチル)-2-ピロリドンや2-ピロリドン、2-ピペリドン又はε-カプロラクタム等のラクタム化合物に、上記反応性の官能基を導入することにより製造することができる。上記反応性の官能基とは別に、ラクタム化合物における水酸基や窒素原子と反応することができる官能基を更に有する化合物と、ラクタム化合物とを反応させることにより、上記式(11)で表される化合物を得ることが好ましい。
ラクタム化合物における水酸基や窒素原子と反応することができる官能基としては、エポキシ基、ハロゲン原子、水酸基、カルボキシル基、アミノ基等が挙げられ、好ましくはハロゲン原子である。ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられ、好ましくは塩素原子である。
例えば、上記式(14)で表される化合物は、N-ヒドロキシエチルピロリドン、N-ヒドロキシプロピルピロリドン、N-ヒドロキシブチルピロリドン、N-ヒドロキシペンチルピロリドン、N-ヒドロキシヘキシルピロリドン、2-ピロリドン、2-ピペリドン又はε-カプロラクタムと、エポキシ基とハロゲン原子とを有する化合物を反応させることにより得ることができる。
エポキシ基とハロゲン原子とを有する化合物として好ましくはエピハロヒドリンであり、より好ましくはエピクロロヒドリンである。
上記式(13)で表される化合物として具体的には、N-ビニルピロリドン、1-(2-プロペニル)-2-ピロリドン、N-ビニルピペリドン、N-ビニルカプロラクタム等が挙げられる。好ましくはN-ビニルピロリドンである。
<疎水性基含有(ポリ)アルキレングリコール>
上記(i)における疎水性基含有(ポリ)アルキレングリコールは、上述の疎水性基と(ポリ)アルキレングリコール鎖とを有し、上記ラクタム骨格含有化合物と反応することができる化合物であれば特に制限されないが、下記式(15);
Figure 0007207844000015
(式中、Rは、疎水性基を表す。Rは、同一又は異なって、炭素数2~20のアルキレン基を表す。X1’は、水素原子、又は、反応性の官能基を有する炭素数1~10の有機基を表す。)で表される化合物であることが好ましい。
上記式(15)におけるR、Rの具体例及び好ましい例は、式(1)等について述べたとおりである。
1’における反応性の官能基は、ラクタム骨格含有化合物における反応性官能基と結合を形成することができる基であればよく、チオール基、エポキシ基、グリシジルエーテル基、ビニル基、ハロゲン原子、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、次亜リン酸基等が挙げられる。
1’における有機基は、ラクタム骨格含有化合物と結合を形成する官能基以外に官能基を有していてもよく、例えば、カルボニル基、水酸基等を有していてもよい。
1’として好ましくは、水素原子又は下記式(16);
-R11―SH (16)
(式中、R11は、炭素数1~10の2価の有機基を表す。)で表される基である。
1’としてより好ましくは、水素原子又は下記式(17);
Figure 0007207844000016
(式中、R12は、置換基を有していてもよい、炭素数1~10のアルキレン基を表す。)で表される基である。
ラクタム骨格含有化合物としてエポキシ基等の反応性官能基を有する化合物を用いる場合には、疎水性基含有(ポリ)アルキレングリコールは、式(15)においてX1’が水素原子又はグリシジルエーテル基である化合物が好ましい。
ラクタム骨格含有化合物としてビニル基等の重合性不飽和基を有する化合物を用いる場合には、疎水性基含有(ポリ)アルキレングリコールは、式(15)においてX1’が式(17)で表される基である化合物が好ましい。
上記式(16)におけるR11、式(17)におけるR12の具体例及び好ましい例は、式(8)、(9)について述べたとおりである。
上記式(15)におけるX1’が水素原子である化合物は、例えば、疎水性基を有するアルコールに酸化エチレン等の酸化アルキレンを付加させることにより得ることができるが、市販品を用いることもできる。
上記式(15)におけるX1’が式(17)で表される基である化合物は、式(15)におけるX1’が水素原子である化合物にメルカプトカルボン酸を反応させて得ることができる。上記メルカプトカルボン酸として具体的には、チオグリコール酸(メルカプト酢酸)、3-メルカプトプロピオン酸、2-メルカプトプロピオン酸(チオ乳酸)、4-メルカプトブタン酸、チオリンゴ酸等が挙げられる。好ましくは3-メルカプトプロピオン酸である。
<(ポリ)アルキレングリコール(α)>
上記方法(ii)で用いられる(ポリ)アルキレングリコール(α)は、少なくとも1つの末端に反応性の官能基を有し、末端に疎水性の構造部位(A)の炭素数以上の炭素数の置換基を有しないものであればよいが、好ましくは下記式(18);
3’-(RO)n2-R8’ (18)
(式中、R8’は、水素原子又は疎水性の構造部位(A)よりも炭素数が小さい置換基を表す。Rは、同一又は異なって、炭素数2~20のアルキレン基を表す。X3'は、水素原子、又は、反応性官能基を表す。n2は、同一又は異なって、1~100の数を表す。)で表される化合物である。
上記式(18)におけるn2、R、R8’の具体例及び好ましい例はそれぞれ、式(2)のn2、R、Rと同様である。
3’における反応性の官能基は、ラクタム骨格含有化合物における反応性の官能基と結合を形成することができる基であればよく、チオール基、エポキシ基、ビニル基、ハロゲン原子、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、次亜リン酸基等が挙げられる。
3’として好ましくは水素原子である。
(ポリ)アルキレングリコール(α)は、例えば上記式(18)においてR8’が炭素数1~3のアルキル基であって、X3’が水素原子である場合、炭素数1~3のアルキルアルコールにアルキレンオキシドを反応させて得ることができるが、市販品を用いることもできる。
<疎水性基含有化合物>
上記方法(ii)の第2工程、方法(iii)の第1工程で用いる疎水性基含有化合物は、疎水性基を有し、ラクタム骨格含有化合物と(ポリ)アルキレングリコール化合物との反応物と反応できるものであれば特に制限されないが、下記式(19);
-X2’ (19)
(式中、Rは、疎水性基を表す。X2’は、反応性を有する官能基を表す。)で表される化合物が好ましい。
上記式(19)におけるRの具体例及び好ましい例は、式(1)について述べたとおりである。
上記式(19)におけるX2’は、ラクタム骨格含有化合物と(ポリ)アルキレングリコール化合物との反応物の(ポリ)アルキレングリコール末端の水酸基と反応性を有する官能基であれば特に制限されないが、例えば、ハロゲン原子、エポキシ基、グリシジル基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、イソシアネート基等が挙げられる。Xとして好ましくはハロゲン原子、グリシジル基である。
上記ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられ、好ましくは塩素、ヨウ素である。
上記式(19)で表される疎水性基含有化合物として、具体的には、炭素数1~50のアルキルアルコール、アルケニルアルコール、アリールアルコール等の水酸基を有する疎水性基含有化合物;炭素数1~50のハロゲン化アルキル等のハロゲン原子を有する疎水性基含有化合物;炭素数4~50のアルキルグリシジルエーテル等のグリシジルエーテル基を有する疎水性基含有化合物;炭素数2~50のエポキシアルカン等のエポキシ基を有する疎水性基含有化合物;炭素数2~50のアルキルイソシアネート等のイソシアネート基を有する疎水性基含有化合物;炭素数1~50のアルキルアミン、アリールアミン、N-アルキル-N-アリールアミン等のアミノ基を有する疎水性基含有化合物;炭素数2~50のカルボン酸等が挙げられる。
これらの中でも好ましくは水酸基を有する疎水性基含有化合物、ハロゲン原子を有する疎水性基含有化合物である。
上記炭素数1~50のアルキルアルコールとして好ましくはメチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、ペンチルアルコール、ヘキシルアルコール、ヘプチルアルコール、オクチルアルコール、ノニルアルコール、デシルアルコール、ウンデシルアルコール、ドデシルアルコール(ラウリルアルコール)、トリデシルアルコール、テトラデシルアルコール、ペンタデシルアルコール、ヘキサデシルアルコール、ヘプタデシルアルコール、オクタデシルアルコール、ノナデシルアルコール及びイコシルアルコール等である。
上記炭素数2~50のアルケニルアルコールとして好ましくはビニルアルコール、プロペニルアルコール、イソプロペニルアルコール、3-ブテニルアルコール、2-ペンテニルアルコール、3-ペンテニルアルコール、4-ペンテニルアルコール、2-メチル-2-ブテニルアルコール、2-メチル-3-ブテニルアルコール、4-ヘキセニルアルコール、6-ヘプテニルアルコール、2-メチル-5-ヘキセニルアルコール、7-オクテニルアルコール、cis-3-オクテン-1-オール、2-メチル-7-オクテニルアルコール、8-ノネニルアルコール、9-デセニルアルコール、オレイルアルコール等が挙げられる。
炭素数6~50のアリールアルコールとして好ましくはフェニルアルコール、メチルフェニルアルコール(o-クレゾール、m-クレゾール、p-クレゾール)、クレオソール、エチルフェニルアルコール、プロピルフェニルアルコール、ブチルフェニルアルコール、ブチルメチルフェニルアルコール、ジメチルフェニルアルコール、ジエチルフェニルアルコール、ジブチルフェニルアルコール、ヒドロキシビフェニル、4-ヒドロキシメチルビフェニル、3-ヒドロキシメチルビフェニル、4-ヒドロキシエチルビフェニル、3-ヒドロキシエチルビフェニル、ナフトール、1-ヒドロキシメチル-ナフタレン、1-ヒドロキシエチル-ナフタレン、2-ヒドロキシメチル-ナフタレン、2-ヒドロキシエチル-ナフタレン等が挙げられる。
上記炭素数1~50のハロゲン化アルキルとして好ましくはハロゲン化ブチル、ハロゲン化ペンチル、ハロゲン化ヘキシル、ハロゲン化ヘプチル、ハロゲン化オクチル、ハロゲン化ノニル、ハロゲン化デシル、ハロゲン化ウンデシル、ハロゲン化ドデシル、ハロゲン化トリデシル、ハロゲン化テトラデシル、ハロゲン化ペンタデシル、ハロゲン化ヘキサデシル、ハロゲン化ヘプタデシル、ハロゲン化オクタデシル、ハロゲン化ノナデシル及びハロゲン化イコシル等である。
上記炭素数4~50のアルキルグリシジルエーテルとして好ましくはメチルグリシジルエーテル、エチルグリシジルエーテル、プロピルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、ペンチルグリシジルエーテル、ヘキシルグリシジルエーテル、ヘプチルグリシジルエーテル、オクチルグリシジルエーテル、ノニルグリシジルエーテル、デシルグリシジルエーテル、ウンデシルグリシジルエーテル、ドデシルグリシジルエーテル(ラウリルグリシジルエーテル)、トリデシルグリシジルエーテル、テトラデシルグリシジルエーテル、ペンタデシルグリシジルエーテル、ヘキサデシルグリシジルエーテル、ヘプタデシルグリシジルエーテル、オクタデシルグリシジルエーテル、ノナデシルグリシジルエーテル及びイコシルグリシジルエーテル等である。
炭素数2~50のエポキシアルカンとして好ましくは上述のエチレンオキシド;1,2-エポキシヘキサン、1,2-エポキシヘプタン、1,2-エポキシオクタン、1,2-エポキシノナン、1,2-エポキシデカン、1,2-エポキシウンデカン、1,2-エポキシドデカン、1,2-エポキシテトラデカン、1,2-エポキシペンタデカン、1,2-エポキシヘキサデカン、1,2-エポキシヘプタデカン、1,2-エポキシオクタデカン、1,2-エポキシノナデカン、1,2-エポキシエイコサン等である。
炭素数2~50のアルキルイソシアネートとして好ましくはメチルイソシアネート、エチルイソシアネート、プロピルイソシアネート、ブチルイソシアネート、ペンチルイソシアネート、ヘキシルイソシアネート、ヘプチルイソシアネート、オクチルイソシアネート、ノニルイソシアネート、デシルイソシアネート、ウンデシルイソシアネート、ドデシルイソシアネート、トリデシルイソシアネート、テトラデシルイソシアネート、ペンタデシルイソシアネート、ヘキサデシルイソシアネート、ヘプタデシルイソシアネート、オクタデシルイソシアネート、ノナデシルイソシアネート及びイコシルイソシアネート等である。
炭素数1~50のアルキルアミンとして好ましくはメチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ウンデシルアミン、ドデシルアミン(ラウリルアミン)、トリデシルアミン、テトラデシルアミン、ペンタデシルアミン、ヘキサデシルアミン、ヘプタデシルアミン、オクタデシルアミン、ノナデシルアミン及びイコシルアミン等である。
炭素数6~50のアリールアミンとして好ましくは、アニリン、ベンジルアミン等が挙げられる。
炭素数7~50のN-アルキル-N-アリールアミンとして好ましくは、N-メチルアニリン、N-エチルアニリン、N-プロピルアニリン、N-ブチルアニリン、N-ペンチルアニリン、N-ヘキシルアニリン、N-ヘプチルアニリン、N-オクチルアニリン、N-ノニルアニリン、N-デシルアニリン、N-ウンデシルアニリン、N-ドデシルアニリン、N-トリデシルアニリン、N-テトラデシルアニリン、N-ペンタデシルアニリン、N-tert-ブチル-3,5-ジメチルアニリン、N-メチルベンジルアミン、N-ブチルベンジルアミン、N-tert-ブチル-ベンジルアミン等が挙げられる。
炭素数2~50のカルボン酸としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ピバル酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、2-エチルヘキサン酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、ノナデシル酸、アラキジン酸等の飽和脂肪酸類;アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、サピエン酸、オレイン酸、エライジン酸、バクセン酸、ガドレイン酸、エイコセン酸(パウリン酸)、エルカ酸、ネルボン酸等のモノ不飽和脂肪酸;リノール酸、エイコサジエン酸、ドコサジエン酸等のジ不飽和脂肪酸;α-リノレン酸、γ-リノレン酸、ピノレン酸、エレオステアリン酸、ミード酸、ジホモ-γ-リノレン酸、エイコサトリエン酸等のトリ不飽和脂肪酸;ステアリドン酸、アラキドン酸、エイコサテトラエン酸、アドレン酸等のテトラ不飽和脂肪酸;ボセオペンタエン酸、エイコサペンタエン酸、ドコサペンタエン酸、オズボンド酸、イワシ酸、テトラコサペンタエン酸等のペンタ不飽和脂肪酸;ドコサヘキサエン酸、ニシン酸等のヘキサ不飽和脂肪酸;等が挙げられる。
<方法(i)における反応工程及び方法(ii)、(iii)における第1工程>
上記方法(i)、(ii)におけるPAG化合物の製造方法におけるラクタム骨格含有化合物の使用量は、(ポリ)アルキレングリコール化合物100モル%に対して、100~10000モル%であることが好ましい。より好ましくは200~10000モル%であり、更に好ましくは200~5000モル%であり、特に好ましくは200~1000モル%である。
方法(ii)の第1工程における(ポリ)アルキレングリコール化合物の使用量は、ラクタム骨格含有化合物の使用量100モル%に対して、1~100モル%であることが好ましい。より好ましくは5~100モル%であり、更に好ましくは10~100モル%である。
方法(iii)の第1工程における疎水性基含有化合物の使用量は、ラクタム骨格含有化合物の使用量100モル%に対して、1~100モル%であることが好ましい。より好ましくは5~100モル%であり、更に好ましくは10~100モル%である。
上記方法(i)におけるラクタム骨格含有化合物と疎水性基含有(ポリ)アルキレングリコールとの反応工程や、方法(ii)におけるラクタム骨格含有化合物と疎水性基を有しない(ポリ)アルキレングリコールとの反応工程は、反応速度の観点から触媒を用いることが好ましい。触媒としては、硫酸、リン酸などの鉱酸、四塩化スズ、三フッ化ホウ素等のルイス酸等の酸触媒;水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物等の塩基性触媒;重合触媒等が挙げられる。
重合触媒としては、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等の過硫酸塩;過酸化水素;2,2’-アゾビス-2-メチルプロピオンアミジン塩酸塩等のアゾアミジン化合物、2,2’-アゾビス-2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン塩酸塩等の環状アゾアミジン化合物、2-カルバモイルアゾイソブチロニトリル等のアゾニトリル化合物等の水溶性アゾ系開始剤等が挙げられる。
エポキシ基等の反応性官能基を有するラクタム骨格含有化合物と、ポリアルキレングリコール末端が水酸基等の反応性官能基である(ポリ)アルキレングリコール化合物とを反応させる場合には、塩基性触媒を用いることが好ましい。塩基性触媒としてより好ましくは水酸化ナトリウムである。
ビニル基等の重合性不飽和基を有するラクタム骨格含有化合物と、末端にチオール基を有する(ポリ)アルキレングリコール化合物とを反応させる場合には、水溶性アゾ系開始剤を用いることが好ましい。水溶性アゾ系開始剤としてより好ましくはアゾアミジン化合物である。
上記触媒の使用量は、(ポリ)アルキレングリコール化合物100モル%に対して、0.5~10モル%であることが好ましい。より好ましくは1~5モル%である。また、上記触媒の使用量は、ラクタム骨格含有化合物100モル%に対して、1~200モル%であることが好ましい。より好ましくは2~100モル%である。
ラクタム骨格含有化合物と(ポリ)アルキレングリコール化合物との反応工程における反応温度としては特に制限されないが、20~180℃が好ましく、より好ましくは30~160℃である。また、反応圧力としては、常圧から20Kg/cmG以下が好ましく、より好ましくは1~10Kg/cmGである。
上記反応工程では、窒素ガスなどの不活性ガスの雰囲気下で行なうことが好ましい。また、反応後に窒素ガスなどの不活性ガスの雰囲気下で保存してもよい。
上記方法(i)における反応工程の後、必要に応じて、反応物と、上記式(19)で表される化合物と同様の化合物とを反応させても構わない。
上記反応では、上述の塩基性触媒を用いることが好ましい。また、上記反応における反応温度、圧力の好ましい範囲、雰囲気は、方法(i)における反応工程及び方法(ii)における第1工程と同様である。
<方法(ii)、(iii)における第2工程>
上記方法(ii)、(iii)における第2工程は、上述の塩基性触媒を用いることが好ましい。方法(ii)、(iii)の第2工程における反応温度、圧力の好ましい範囲、雰囲気は、方法(i)における反応工程及び方法(ii)における第1工程と同様である。
方法(iii)の第2工程におけるアルキレンオキシドの使用量は、第1工程で得られた反応物100モル%に対して、100~10000モル%であることが好ましい。より好ましくは100~5000モル%であり、更に好ましくは100~1000モル%である。
上記方法(ii)、(iii)の第2工程における触媒の使用量は、第1工程で得られた反応物100モル%に対して、0.01~200モル%であることが好ましい。より好ましくは0.02~200モル%である。
本発明のPAG化合物の製造方法では、必要に応じて、上記(i)の方法の反応工程、及び、上記(ii)、(iii)の方法の第1工程、第2工程の後または途中に、精製工程を設けてもよい。
精製工程としては、残存原料、副生成物、水分、触媒の残渣等を除去する工程や、触媒を中和する工程等が挙げられる。
例えば、反応工程後の溶液について目的の化合物の分子量に応じた分画分子量の透析膜を用いて透析を行うことにより精製を行うことが好ましい。
≪本発明のPAG化合物を含む組成物≫
本発明のPAG化合物を含む組成物は、本発明のPAG化合物を必須として含むものである。上記組成物は、本発明のPAG化合物以外に、未反応の原料、副生成物、触媒の残渣、溶媒等のその他の成分を含みうる。
上記組成物における本発明のPAG化合物の含有量は、組成物100質量%に対して、1~99.9質量%であることが好ましい。より好ましくは1~99質量%である。
すなわち、本発明の(ポリ)アルキレングリコール含有化合物を含む組成物は、(ポリ)アルキレングリコール含有化合物と該化合物以外のその他の成分とを含み、(ポリ)アルキレングリコール含有化合物の含有量が、組成物100質量%に対して、1~99.9質量%である。(ポリ)アルキレングリコール含有化合物の含有量として好ましくは30~99.9質量%であり、更に好ましくは50~99.9質量%である。
≪本発明のPAG化合物の用途≫
本発明の(ポリ)アルキレングリコール含有化合物は、洗剤用ビルダー、洗剤、粉末洗剤、液体洗剤、パウチ型洗剤、衣料用洗剤、手洗い食器用洗剤、自動食洗器用洗剤、硬質表面洗浄剤、表面改質剤、水処理剤、スケール防止剤、分散剤等、種々の用途に用いられるが、好ましくは洗剤用ビルダー、洗剤等に用いられることが好ましい。
<洗剤組成物>
本発明はまた、本発明の(ポリ)アルキレングリコール含有化合物と該化合物以外の洗剤用添加剤とを含む洗剤組成物でもある。
上記(ポリ)アルキレングリコール含有化合物以外の洗剤添加剤としては、界面活性剤や通常洗剤に用いられる添加剤であれば特に制限されず、洗剤分野において従来公知の知見が適宜参照されうる。
また、上記洗剤組成物は、粉末洗剤組成物であってもよいし、液体洗剤組成物であってもよい。
上記界面活性剤は、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤及び両性界面活性剤からなる群から選択される1種又は2種以上であることが好ましい。
アニオン性界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルエーテル硫酸塩、アルケニルエーテル硫酸塩、アルキル硫酸塩、アルケニル硫酸塩、α-オレフィンスルホン酸塩、α-スルホ脂肪酸又はエステル塩、アルカンスルホン酸塩、飽和脂肪酸塩、不飽和脂肪酸塩、アルキルエーテルカルボン酸塩、アルケニルエーテルカルボン酸塩、アミノ酸型界面活性剤、N-アシルアミノ酸型界面活性剤、アルキルリン酸エステル又はその塩、アルケニルリン酸エステル又はその塩等が好適である。これらのアニオン性界面活性剤におけるアルキル基、アルケニル基には、メチル基等のアルキル基が分岐していてもよい。
ノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、高級脂肪酸アルカノールアミド又はそのアルキレンオキサイド付加物、ショ糖脂肪酸エステル、アルキルグリコキシド、脂肪酸グリセリンモノエステル、アルキルアミンオキサイド等が好適である。これらのノニオン性界面活性剤におけるアルキル基、アルケニル基には、メチル基等のアルキル基が分岐していてもよい。
カチオン性界面活性剤としては、第4級アンモニウム塩等が好適である。また、両性界面活性剤としては、カルボキシル型両性界面活性剤、スルホベタイン型両性界面活性剤等が好適である。これらのカチオン性界面活性剤、両性界面活性剤におけるアルキル基、アルケニル基は、メチル基等のアルキル基が分岐していてもよい。
上記界面活性剤の配合割合は、通常、洗剤組成物の全量に対して10~60質量%であり、好ましくは15~50質量%であり、更に好ましくは20~45質量%であり、特に好ましくは25~40質量%である。界面活性剤の配合割合が少なすぎると、十分な洗浄力を発揮できなくなる虞があり、界面活性剤の配合割合が多すぎると、経済性が低下する虞がある。
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「質量部」を、「%」は「質量%」を意味するものとする。
<複合汚れ(油/タンパク質/泥/カーボンブラック)の洗浄力評価1(通常条件)>
(1)5cm×5cmの湿式人工汚染布(財団法人洗濯科学協会頒布)の白色度を予め日本電飾工業社製の測色色差系SE6000型を用いて、反射率にて測定した。
(2)塩化カルシウム二水和物7.34gに純水を加えて20kgとし、硬水を調製した。
(3)20mLのスクリュー管に、各評価サンプルの固形分2%水溶液を10g調製した。
(4)洗剤成分として、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム(LAS)0.5g、硫酸ナトリウム2g、炭酸ナトリウム0.5gをビーカーに量り取った。
(5)(4)のビーカーに(2)の硬水を加えて2kgに調整し、洗浄液とした。
(6)ターゴットメーターを25℃に設定し、各ポットに(5)の洗浄液500mL、(3)のサンプル水溶液1.0mLを投入し、100rpmで2分間撹拌した。その後、汚染布5枚と浴比調整のための綿布(Test fabrics社製Style#460、5cm×5cmサイズ)14.6gを入れ、100rpmで10分間撹拌した。(リファレンスとして、(3)のサンプル溶液の代わりに純水を添加したものを併せて評価した。)
(7)各ポットから汚染布を取り出し、手で水を切り、(2)の硬水500mLをポットに入れ25℃に調温し、100rpmで4分間撹拌した。
(8)各ポットから汚染布を取り出し、手で水を切り、室温で一晩乾燥させた後、上記測色色差計にて再度、汚染布の白色度を反射率にて測定した。
(9)(8)と同様に、汚染されていない布(以下、白布とも称する)として、Style#460の白色度を反射率にて測定した。
(10)以上の測定結果から下式により洗浄率(洗浄力)を求めた。
洗浄率(%)=((洗浄前の汚染布の白色度)-(洗浄後の汚染布の白色度))/((洗浄前の汚染布の白色度)-(白布の白色度))×100
洗浄率の値が大きいほど、洗浄力が良好であることを意味する。
<複合汚れ(油/タンパク質/泥/カーボンブラック)の洗浄力評価2(時短条件)>
(1)5cm×5cmの湿式人工汚染布(財団法人洗濯科学協会頒布)の白色度を予め日本電飾工業社製の測色色差系SE6000型を用いて、反射率にて測定した。
(2)塩化カルシウム二水和物7.34gに純水を加えて20kgとし、硬水を調製した。
(3)20mLのスクリュー管に、各評価サンプルの固形分2%水溶液を10g調製した。
(4)洗剤成分として、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム(LAS)0.5g、硫酸ナトリウム純水2g、炭酸ナトリウム0.5gをビーカーに量り取った。
(5)(4)のビーカーに(2)の硬水を加えて2kgに調整し、洗浄液とした。
(6)ターゴットメーターを25℃に設定し、各ポットに(5)の洗浄液500mL、(3)のサンプル水溶液1.0mLを投入し、100rpmで2分間撹拌した。その後、汚染布5枚と浴比調整のための綿布(Test fabrics社製Style#460、5cm×5cmサイズ)14.6gを入れ、100rpmで3分間撹拌した。(リファレンスとして、(3)のサンプル溶液の代わりに純水を添加したものを併せて評価した。)
(7)各ポットから汚染布を取り出し、手で水を切り、(2)の硬水500mLをポットに入れ25℃に調温し、100rpmで2分間撹拌した。
(8)各ポットから汚染布を取り出し、手で水を切り、室温で一晩乾燥させた後、上記測色色差計にて再度、汚染布の白色度を反射率にて測定した。
(9)(8)と同様に、汚染されていない布(以下、白布とも称する)として、Style#460の白色度を反射率にて測定した。
(10)以上の測定結果から下式により時短条件における洗浄率(洗浄力)を求めた。
時短条件における洗浄率(%)=((洗浄前の汚染布の白色度)-(洗浄後の汚染布の白色度))/((洗浄前の汚染布の白色度)-(白布の白色度))×100
この洗浄率の値が大きいほど、時短条件における洗浄力が良好であり、洗浄速度が高いことを意味する。
<オレイン酸/水の界面張力測定>
(1)直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム(LAS)1.2gに純水を加えて3kgとしてLAS水溶液を調製した。
(2)(1)に水酸化ナトリウム水溶液を加えてpHを10.5に調整した。
(3)10mLのスクリュー管に各評価サンプルの固形分2%水溶液を5g調製した。
(4)100mLのスクリュー管に(2)100g、(3)0.2gを加えて測定水溶液を調製した。
(5)界面張力測定装置(あすみ技研製、接触角計B100)のガラスセルに(4)を入れて測定位置に設置した。
(6)ディスペンサーに取り付けたシリンジにオレイン酸を充填した。
(7)シリンジ針の先端をガラスセル内の溶液に沈めるようにしてディスペンサーを測定装置に取り付け、界面張力を測定した。
<生分解性試験>
(1)リン酸一水素二カリウム2.175g、リン酸二水素一カリウム0.85g、リン酸一水素二ナトリウム十二水和物4.46g、塩化アンモニウム0.17gに純水を加えて100mlとし、培地用溶液Aを調製した。
(2)硫酸マグネシウム七水和物2.25gに純水を加えて100mlとし、培地用溶液Bを調製した。
(3)塩化カルシウム二水和物3.364gに純水を加えて100mlとし、培地用溶液Cを調製した。
(4)塩化鉄六水和物0.025gに純水を加えて100mlとし、培地用溶液Dを調製した。
(5)(1)~(4)で調製した培地用溶液A~D各3mlを混合し、ここに純水を加えて1000mlとし、培地を調製した。
(6)10mlのスクリュー管に、各評価サンプルの固形分2%水溶液を5g調製した。また、比較例として、生分解性の指標物質であるアニリンの固形分1%水溶液を5g調製した。
(7)ポアサイズ1.0μmサイズのフィルター(メルク製グラスファイバーフィルターAP1504700)5枚の重量をそれぞれ測定した。このフィルターを用いて、下水処理場で採取した返送汚泥(活性汚泥)を5ml計り取り、吸引ろ過した。ろ過後のフィルターを金属バットに入れ、105℃に加熱した乾燥機で2時間乾燥した。その後、乾燥後のフィルターの重量を測定した。
(8)(7)の測定結果から下式により汚泥の濃度を算出した。
汚泥濃度(ppm)=((ろ過後のフィルター重量)-(ろ過前のファルター重量))/5×1000000
(9)(8)で算出された濃度から、汚泥濃度が1000ppmになるように(5)で調製した培地で希釈した。
(10)BODテスター200F(タイテック社製)に付属のふらん瓶に、(6)で調整した各サンプル水溶液、あるいは、アニリン水溶液のいずれかを0.5ml、(5)で調製した培地90ml、(9)で希釈した汚泥10mlを仕込み、サンプル評価溶液を調製した。また、(5)で調製した培地90ml、(9)で希釈した汚泥10mlのみを仕込み、ブランク溶液も調製した。なお、アニリン以外の溶液は2つずつ調製した。
(11)各ふらん瓶の蓋に炭酸ガス吸収用の48%水酸化ナトリウム水溶液1mlを加え、ふらん瓶を25℃に調温した装置にセットし、試験を開始した。
(12)生分解性は、生物化学的酸素要求量(BOD)として、単位溶液量あたりに消費された酸素量を測定することにより評価した。酸素消費量の測定は、ふらん瓶に装備されたビュレット内の水面位の変化を確認することにより実施した。28日後の酸素消費量より、以下の数式を用いて生分解率を算出した。
生分解率(%)=(((サンプル酸素消費量)-(ブランク酸素消費量))/(理論酸素要求量))×100
<単量体(1)の合成例>
温度計、撹拌機、還流管を備えた容量500mlのガラス製四つ口ナスフラスコ反応容器に、1-(2-ヒドロキシエチル)-2-ピロリドン(以下、HEPとも称する)103.66g(0.90mоl)、エピクロロヒドリン(以下、ECHとも称する)249.80g(2.70mol)を仕込み、撹拌機で撹拌下、40℃まで加温した。その後、50℃以下を維持したまま、顆粒状水酸化ナトリウム36.0g(0.90mоl)を10回に分けて添加した。その後、顆粒状水酸化ナトリウム36.0g(0.90mоl)を2回に分けて添加し、50℃を維持したまま、1時間撹拌した。その後、反応溶液を室温になるまで放冷し、生成した塩を吸引濾過によって除去した。続いて、エバポレーションによって得られた粗生成物から残存エピクロロヒドリンを概ね除去した。その後、減圧蒸留によって残存エピクロロヒドリンを完全に除去し、エポキシ環を有するピロリドン化合物(以下、単量体(1)、または、HEP-ECH(ECH-HEP)とも称する。)を得た。
<単量体(2)の合成例>
温度計、撹拌機、還流管を備えた容量2Lのガラス製四つ口ナスフラスコ反応容器に、2-ピロリドン(以下、2Pyとも称する)297.89g(3.50mоl)、エピクロロヒドリン971.46g(10.50mol)を仕込み、撹拌機で撹拌下、45℃まで加温した。その後、50℃以下を維持したまま、顆粒状水酸化ナトリウム140.0g(3.50mоl)を10回に分けて添加した。その後、顆粒状水酸化ナトリウム21.0g(0.53mоl)を2回に分けて添加し、50℃を維持したまま、1時間撹拌した。その後、反応溶液を室温になるまで放冷し、生成した塩を吸引濾過によって除去した。続いて、エバポレーションによって得られた粗生成物から残存エピクロロヒドリンを概ね除去した。その後、減圧蒸留によって残存エピクロロヒドリンを完全に除去し、エポキシ環を有するピロリドン化合物(以下、単量体(1)、または、2Py-ECH(ECH-2Py)とも称する。)を得た。
<中間体(1)の合成例>
(PGM25-ECH-Py1)の合成
温度計、撹拌機及び窒素導入管を備えたガラス製四つ口ナスフラスコ反応容器に、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(25)(メタノールに酸化エチレンを平均25モル付加した化合物であり、以下、PGM25とも称する)28.30g(25mmоl)、触媒として水酸化カリウム0.14g(2.5mmol)を仕込み、撹拌下、反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で120℃まで加熱し、常圧下でその温度を1時間保持した。その後、80℃まで降温し、単量体(2)3.53g(25mmоl)を反応容器内にシリンジで毎分0.1mLずつ加えながら、窒素雰囲気下で4時間その温度を保持し、ピロリドン環を有するポリアルキレングリコール含有化合物を含む組成物(以下、中間体(1))を得た。
<中間体(2)の合成例>
(ラウリルアルコール-ECH-Py1)の合成
温度計、撹拌機及び窒素導入管を備えた容量200mLのガラス製四つ口ナスフラスコ反応容器に、ラウリルアルコール55.90g(0.30mоl)、触媒として水酸化カリウム0.084g(1.5mmol)を仕込み、撹拌下、反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で120℃まで加熱し、常圧下でその温度を1時間保持した。その後、単量体(2)50.82g(0.36mоl)を反応容器内にシリンジで毎分0.2mLずつ加えながら、窒素雰囲気下で2時間その温度を保持し、ピロリドン環を有する疎水性基含有化合物を含む組成物(以下、中間体(2))を得た。
<中間体(3)の合成例>
(ラウリルグリシジルエーテル-2py1)の合成
温度計、撹拌機及び窒素導入管を備えた容量500mLのガラス製四つ口ナスフラスコ反応容器に、2-ピロリドン153.18g(1.80mоl)、触媒として水酸化ナトリウム20.20g(0.50mol)を仕込み、撹拌下、反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で80℃まで加熱し、常圧下でその温度を1時間保持した。その後、ラウリルグリシジルエーテル92.16g(0.36mоl)を反応容器内に滴下ロートで1時間かけて滴下し、窒素雰囲気下で2時間その温度を保持し、反応の粗生成物を得た。粗生成物をヘキサン/飽和食塩水で3回分液し、未反応の2-ピロリドンを除去した。その後、有機層をエバポレーションし、ヘキサンを除去し、ピロリドン環を有する疎水性基含有化合物を含む組成物(以下、中間体(3))を得た。
<中間体(4)の合成例>
(1,2-エポキシテトラデカン-2py1)の合成
温度計、撹拌機及び窒素導入管を備えた容量500mLのガラス製四つ口ナスフラスコ反応容器に、2-ピロリドン188.32g(2.21mоl)、触媒として水酸化ナトリウム17.70g(0.44mol)を仕込み、撹拌下、反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で80℃まで加熱し、常圧下でその温度を1時間保持した。その後、1,2-エポキシテトラデカン93.98g(0.44mоl)を反応容器内に滴下ロートで45分かけて滴下し、窒素雰囲気下で4時間その温度を保持し、反応の粗生成物を得た。粗生成物に1500mlの純水を加え、十分に撹拌した後に、減圧濾過により濾物を回収した。この濾物を純水で5回洗浄し、未反応の2-ピロリドンと触媒の水酸化ナトリウムを除去した。その後、濾物を70℃に加熱して溶解させ、残存水分をエバポレーションによって除去し、ピロリドン環を有するアルキレンアルコール化合物(以下、中間体(4))を得た。
<中間体(5)の合成例>
(ラウリン酸-ECH-HEP1)の合成
温度計、攪拌機および冷却管を備えた容量200mLのガラス製四つ口セパラブルフラスコ反応容器に、ラウリン酸51.96g(0.26mоl)を仕込み、撹拌下、120℃まで加熱した。その後、単量体(1)48.04g(0.26mоl)を反応容器内にシリンジポンプで70分かけて滴下し、4.5時間その温度を保持し、ピロリドン環を有するアルキレンアルコール化合物(以下、中間体(5))を得た。
<中間体(6)の合成例>
(N-ブチルベンジルアミン-ECH-HEP1)の合成
温度計、撹拌機及び窒素導入管を備えた容量200mLのガラス製四つ口ナスフラスコ反応容器に、N-ブチルベンジルアミン56.22g(0.34mоl)を仕込み、撹拌下、反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で150℃まで加熱し、常圧下でその温度を1時間保持した。その後、単量体(1)63.78g(0.34mоl)を反応容器内にシリンジで毎分0.6mLずつ加えながら、窒素雰囲気下で9時間その温度を保持し、ピロリドン環を有する疎水性基含有化合物を含む組成物(以下、中間体(6))を得た。
<中間体(7)の合成例>
(cis-3-オクテン-1-オール-ECH-2py1)の合成
温度計、攪拌機及び窒素導入管を備えた容量300mLのガラス製四つ口セパラブルフラスコ反応容器に、cis-3-オクテン-1-オール64.56g(0.50mоl)、触媒として水酸化カリウム0.14g(2.52mmol)を仕込み、撹拌下、反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で120℃まで加熱し、常圧下でその温度を1時間保持した。その後、150℃まで加熱し、単量体(2)85.30g(0.60mоl)を反応容器内にシリンジで毎分0.8mLずつ加え、窒素雰囲気下で3時間その温度を保持し、ピロリドン環を有するポリアルキレングリコール含有化合物を含む組成物(以下、中間体(7))を得た。
<中間体(8)の合成例>
(1,2-エポキシデカン-2py1)の合成
温度計、攪拌機及び窒素導入管を備えた容量500mLのガラス製四つ口セパラブルフラスコ反応容器に、2-ピロリドン205.31g(2.41mоl)、触媒として水酸化ナトリウム19.29g(0.48mol)を仕込み、撹拌下、反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で80℃まで加熱し、常圧下でその温度を1時間保持した。その後、1,2-エポキシデカン75.39g(0.48mоl)を反応容器内に滴下ロートで1時間かけて滴下し、窒素雰囲気下で3時間その温度を保持し、反応の粗生成物を得た。粗生成物をジエチルエーテル/飽和食塩水で3回分液し、その後、純水で1回分液した。これにより、未反応の2-ピロリドン、及び、触媒の水酸化ナトリウムを除去した。その後、有機層をエバポレーションし、ジエチルエーテルを除去し、ピロリドン環を有するアルキレングリコール含有化合物を含む組成物(以下、中間体(8))を得た。
<実施例1>
温度計、撹拌機及び窒素導入管を備えたガラス製四つ口ナスフラスコ反応容器に、1-(2-ヒドロキシエチル)-2-ピロリドン(HEP)12.92g(100mmоl)、触媒として水酸化ナトリウム2g(50mmоl)を仕込み、撹拌下、反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で120℃まで加熱し、常圧下でその温度を1時間保持した。その後、80℃まで温度を下げてナガセケムテックス社製デナコールEX-171(ラウリルアルコールへの15mоlEO付加物グリシジルエーテル)90.3g(100mmоl)を反応容器内に一括で加えた後、さらに窒素雰囲気下で7時間その温度を保持した。その後、反応溶液を室温になるまで放冷し、末端に有機基を有するポリアルキレングリコール含有化合物(以下、ポリアルキレングリコール(1))を得た。別途用意した、温度計、撹拌機、窒素導入管及び冷却管を備えたガラス製四つ口ナスフラスコ反応容器に、ポリアルキレングリコール(1)103.22g(100mmоl)を仕込み、撹拌下、反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で120℃まで加熱し、常圧下でその温度を1時間保持した。その後、40℃まで温度を下げてヨウ化メチル14.19g(100mmоl)を反応容器内に滴下ロートで30分かけて滴下し、さらに窒素雰囲気下で7時間その温度を保持した。その後、反応溶液を室温になるまで放冷し、末端に有機基を有するポリアルキレングリコール含有化合物(1)を得た。
<実施例2>
温度計、撹拌機及び窒素導入管を備えたガラス製四つ口ナスフラスコ反応容器に、中間体(1)20.00g、触媒として水酸化カリウム1.23g(22mmol)を仕込み、撹拌下、反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で80℃まで加熱し、常圧下でその温度を1時間保持した。その後、1-ラウリルクロライド10.26g(47mmоl)を反応容器内に一括で加えた後、窒素雰囲気下で15時間その温度を保持した。その後、反応溶液を室温になるまで放冷し、イオン交換水を加えてよく撹拌した。この分散溶液を、分液漏斗に移した後、n-ヘキサンで洗浄し、下相を抜き取ることで水相を回収した。この洗浄操作を3回繰り返した。回収した水相の溶媒をエバポレーションによって濃縮した。濃縮した水溶液を分画分子量1000の透析膜内に移し、それをイオン交換水中で一晩放置し、透析膜内の水溶液を回収することで、ポリアルキレングリコール含有化合物(2)を得た。
<実施例3>
温度計、撹拌機、原料導入管及び窒素導入管を備えた容量1LのSUS製オートクレーブ反応容器に、中間体(2)101.4g(0.29mоl)を仕込み、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で130℃まで加熱した。その後、反応容器内を真空ポンプを用いて3.8kPaまで減圧状態にして、撹拌下で1時間脱水を行った。そして安全圧下で150±5℃を保持したままエチレンオキシド312.4g(7.1mоl)を6時間かけて反応器内に導入し、導入後さらに30分間その温度を保持した。最後に、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、室温まで冷却した。こうして、中間体(2)に平均25モルのエチレンオキシドが付加したポリアルキレングリコール含有化合物(3)を得た。
<実施例4>
温度計、撹拌機、原料導入管及び窒素導入管を備えた容量1LのSUS製オートクレーブ反応容器に、中間体(3)89.9g(0.26mоl)、触媒として水酸化カリウム1.48(26.4mmоl)を仕込み、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で130℃まで加熱した。その後、反応容器内を真空ポンプを用いて2.7kPaまで減圧状態にして、撹拌下で1時間脱水を行った。そして安全圧下で150±5℃を保持したままエチレンオキシド285.0g(6.5mоl)を12時間かけて反応器内に導入し、導入後さらに30分間その温度を保持した。最後に、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、室温まで冷却した。こうして、中間体(3)に平均25モルのエチレンオキシドが付加したポリアルキレングリコール含有化合物(4)を得た。
<実施例5>
温度計、撹拌機、原料導入管及び窒素導入管を備えた容量1LのSUS製オートクレーブ反応容器に、中間体(4)77.16g(0.26mоl)、触媒として水酸化カリウム0.072g(1.28mmоl)を仕込み、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で130℃まで加熱した。その後、反応容器内を真空ポンプを用いて2.7kPaまで減圧状態にして、撹拌下で1時間脱水を行った。そして安全圧下で150±5℃を保持したままエチレンオキシド286.33g(6.5mоl)を5時間かけて反応器内に導入し、導入後さらに1時間その温度を保持した。最後に、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、室温まで冷却した。こうして、中間体(4)に平均25モルのエチレンオキシドが付加したポリアルキレングリコール含有化合物(5)を得た。
<実施例6>
温度計、撹拌機、原料導入管及び窒素導入管を備えた容量1LのSUS製オートクレーブ反応容器に、ポリアルキレングリコール含有化合物(5)122.3g(0.09mоl)、触媒として水酸化カリウム0.072g(1.28mmоl)を仕込み、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で130℃まで加熱した。その後、反応容器内を真空ポンプを用いて2.7kPaまで減圧状態にして、撹拌下で1時間脱水を行った。そして安全圧下で150±5℃を保持したままエチレンオキシド57.8g(1.31mоl)を1時間かけて反応器内に導入し、導入後さらに1時間その温度を保持した。最後に、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、室温まで冷却した。こうして、中間体(4)に平均40モルのエチレンオキシドが付加したポリアルキレングリコール含有化合物(6)を得た。
<実施例7>
温度計、撹拌機、原料導入管及び窒素導入管を備えた容量1LのSUS製オートクレーブ反応容器に、ポリアルキレングリコール含有化合物(6)126.1g(0.06mоl)、触媒として水酸化カリウム0.042g(0.75mmоl)を仕込み、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で130℃まで加熱した。その後、反応容器内を真空ポンプを用いて2.7kPaまで減圧状態にして、撹拌下で1時間脱水を行った。そして安全圧下で150±5℃を保持したままエチレンオキシド53.9g(1.22mоl)を1時間かけて反応器内に導入し、導入後さらに1時間その温度を保持した。最後に、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、室温まで冷却した。こうして、中間体(4)に平均60モルのエチレンオキシドが付加したポリアルキレングリコール含有化合物(7)を得た。
<実施例8>
温度計、撹拌機、原料導入管及び窒素導入管を備えた容量1LのSUS製オートクレーブ反応容器に、中間体(4)77.16g(0.26mоl)、触媒として水酸化カリウム0.072g(1.28mmоl)を仕込み、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で130℃まで加熱した。その後、反応容器内を真空ポンプを用いて2.7kPaまで減圧状態にして、撹拌下で1時間脱水を行った。そして安全圧下で150±5℃を保持したままエチレンオキシド102.88g(2.3mоl)を2時間かけて反応器内に導入し、導入後さらに1時間その温度を保持した。最後に、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、室温まで冷却した。こうして、中間体(4)に平均9モルのエチレンオキシドが付加したポリアルキレングリコール含有化合物(8)を得た。
<実施例9>
温度計、撹拌機、原料導入管及び窒素導入管を備えた容量1LのSUS製オートクレーブ反応容器に、中間体(5)88.74g(0.23mоl)、触媒として水酸化カリウム0.18g(3.2mmоl)を仕込み、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で130℃まで加熱した。その後、反応容器内を真空ポンプを用いて2.7kPaまで減圧状態にして、撹拌下で1時間脱水を行った。そして安全圧下で150±5℃を保持したままエチレンオキシド91.18g(2.07mоl)を3時間かけて反応器内に導入し、導入後さらに1時間その温度を保持した。最後に、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、室温まで冷却した。こうして、中間体(5)に平均9モルのエチレンオキシドが付加したポリアルキレングリコール含有化合物(9)を得た。
<実施例10>
温度計、撹拌機、原料導入管及び窒素導入管を備えた容量1LのSUS製オートクレーブ反応容器に、ポリアルキレングリコール含有化合物(9)72.81g(0.09mоl)、触媒として水酸化カリウム0.071g(1.27mmоl)を仕込み、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で130℃まで加熱した。その後、反応容器内を真空ポンプを用いて2.7kPaまで減圧状態にして、撹拌下で1時間脱水を行った。そして安全圧下で150±5℃を保持したままエチレンオキシド82.02g(1.86mоl)を1時間かけて反応器内に導入し、導入後さらに1時間その温度を保持した。最後に、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、室温まで冷却した。こうして、中間体(5)に平均29モルのエチレンオキシドが付加したポリアルキレングリコール含有化合物(10)を得た。
<実施例11>
温度計、撹拌機、原料導入管及び窒素導入管を備えた容量1LのSUS製オートクレーブ反応容器に、中間体(6)84.13g(0.24mоl)、触媒として水酸化カリウム0.19g(3.39mmоl)を仕込み、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で130℃まで加熱した。その後、反応容器内を真空ポンプを用いて2.7kPaまで減圧状態にして、撹拌下で1時間脱水を行った。そして安全圧下で150±5℃を保持したままエチレンオキシド265.87g(6.04mоl)を5時間かけて反応器内に導入し、導入後さらに1時間その温度を保持した。最後に、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、室温まで冷却した。こうして、中間体(6)に平均25モルのエチレンオキシドが付加したポリアルキレングリコール含有化合物(11)を得た。
<実施例12>
温度計、撹拌機、原料導入管及び窒素導入管を備えた容量1LのSUS製オートクレーブ反応容器に、中間体(7)93.16g(0.31mоl)を仕込み、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で130℃まで加熱した。その後、反応容器内を真空ポンプを用いて2.7kPaまで減圧状態にして、撹拌下で1時間脱水を行った。そして安全圧下で150±5℃を保持したままエチレンオキシド206.8g(4.7mоl)を4時間かけて反応器内に導入し、導入後さらに30分間その温度を保持した。最後に、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、室温まで冷却した。こうして、中間体(7)に平均15モルのエチレンオキシドが付加したポリアルキレングリコール含有化合物(12)を得た。
<実施例13>
温度計、撹拌機、原料導入管及び窒素導入管を備えた容量1LのSUS製オートクレーブ反応容器に、中間体(8)80.27g(0.33mоl)、触媒として水酸化カリウム0.09g(1.60mmоl)を仕込み、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で130℃まで加熱した。その後、反応容器内を真空ポンプを用いて2.7kPaまで減圧状態にして、撹拌下で1時間脱水を行った。そして安全圧下で150±5℃を保持したままエチレンオキシド219.7g(5.0mоl)を4時間かけて反応器内に導入し、導入後さらに30分間その温度を保持した。最後に、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、室温まで冷却した。こうして、中間体(8)に平均15モルのエチレンオキシドが付加したポリアルキレングリコール含有化合物(13)を得た。
<比較例1>PVPの合成
温度計、還流冷却器、撹拌機を備えたガラス製のセパラブルフラスコに、純水119.72gを仕込み、撹拌下、80℃に昇温した(初期仕込み)。次いで撹拌下、80℃一定状態の重合反応系中に0.025%硫酸銅水溶液0.283gとN-ビニルピロリドン90.0gの混合溶液(溶液A)、2質量%過硫酸アンモニウム水溶液45.0g(溶液B)、重亜硫酸ナトリウム水溶液、及び、亜硫酸ナトリウムをそれぞれ5%含む混合水溶液45.0g(溶液C)を、それぞれ別個の滴下ノズルより滴下した。それぞれの滴下時間は、溶液を60分間、溶液Bを120分間(前半の60分で36.0g滴下、後半の60分で9.0g)、溶液Cを120分間(前半の60分で36.0g滴下、後半の60分で9.0g)とした。また、各滴下の開始はすべて同時とした。すべての滴下終了後、さらに30分間に渡って反応溶液を80℃に保持して熟成し重合を完結せしめた。このようにして、重量平均分子量(以下、Mwとも称する。)4700のポリビニルピロリドン単独重合体(以下、PVPとも称する。)を得た。
実施例1で得られたポリアルキレングリコール含有化合物(PAG化合物)(1)について、上記式(1’)におけるRの炭素数及び炭化水素基の種類、X1a、Rの構造、n1、w1並びに式(4)における(x,y,z)の組合せを表1に示した。
実施例2~13で得られたポリアルキレングリコール含有化合物(PAG化合物)(2)~(13)について、上記式(2)におけるRの炭素数及び炭化水素基の種類、X、X、Rの構造、n2、w2並びに式(4)(PAG化合物(9)、(10)については式(4’))における(x,y,z)の組合せを表2に示した。
実施例2~11で得られたポリアルキレングリコール含有化合物(2)~(11)、比較例1で得られたPVP及び比較例2として株式会社日本触媒製ソフタノール90(以下、SFT90とも称する。)について、上記複合汚れの洗浄力評価試験1を行った。また、実施例2、5~7、10、11で得られたポリアルキレングリコール含有化合物(2)、(5)~(7)、(10)、(11)並びにPVP及びSFT90について、オレイン酸/水の界面張力測定を行った。
更に、実施例5、10で得られたPAG化合物(5)、(10)について上記洗浄力評価試験3及び生分解性試験、比較例3としてのアニリンについて上記生分解性試験を行った。
これらの結果を表3に示した。
Figure 0007207844000017
Figure 0007207844000018
Figure 0007207844000019

Claims (7)

  1. 下記式(2);
    Figure 0007207844000020
    (式(2)中、Rは、ヘテロ原子を有していてもよい、炭素数が4以上の炭化水素基を表す。Rは、水素原子、又は、ヘテロ原子を有していてもよい、Rよりも炭素数が小さい炭化水素基を表す。Rは、下記式(4)又は(4’);
    Figure 0007207844000021
    (式中、xは、0である。yは、0又は1を表す。zは、0~5の数を表す。)で表される構造を表す。Rは、同一又は異なって、炭素数2~20のアルキレン基を表す。X は、直接結合、エステル基、エーテル基、カルボニル基、カーボネート基又は下記式(10);
    Figure 0007207844000022
    (式中、Z 、Z は、水素原子又は水酸基を表し、Z 、Z の一方が水素原子であり、もう一方が水酸基である。)で表される基を表す。 は、ウレタン基、エステル基、エーテル基、カルボニル基、カーボネート基、イソシアネート基又はアミド基を表す。n2は、5~100の数を表す。w2は、1~3の数を表す。R 及びRにおけるヘテロ原子は、窒素原子、硫黄原子、リン原子又はハロゲン原子である。)で表され、式(2)におけるR及び水素原子ではないRの合計の質量割合が、ポリアルキレングリコール含有化合物100質量%に対して、2.5~60質量%であることを特徴とするポリアルキレングリコール含有化合物。
  2. 前記ラクタム環がピロリドン環であることを特徴とする請求項1に記載のポリアルキレングリコール含有化合物。
  3. 前記ポリアルキレングリコール含有化合物は、数平均分子量が500~100000であることを特徴とする請求項1又は2に記載のポリアルキレングリコール含有化合物。
  4. 請求項1~3のいずれかに記載のポリアルキレングリコール含有化合物を製造する方法であって、
    該製造方法は、下記(i)~(iii)のいずれかの工程を含むことを特徴とするポリアルキレングリコール含有化合物の製造方法。
    (i)下記式(11);
    Figure 0007207844000023
    (式中、R13は、反応性の官能基を有する炭素数2~10の有機基又は水素原子を表す。w3は、1~3の数を表す。)で表される化合物と下記式(15);
    Figure 0007207844000024
    (式中、Rは、ヘテロ原子を有していてもよい、炭素数4~50の脂肪族アルキル基、炭素数4~50の脂環式アルキル基、炭素数4~50のアルケニル基、炭素数4~50のアルキニル基及び炭素数6~50のアリール基からなる群より選択される少なくとも1種を表す。Rは、同一又は異なって、炭素数2~20のアルキレン基を表す。X1’は、水素原子、又は、反応性の官能基を有する炭素数1~10の有機基を表す。Rにおけるヘテロ原子は、窒素原子、硫黄原子、リン原子又はハロゲン原子である。n1は、5~100の数を表す。)で表される化合物を反応させる工程
    (ii)上記式(11)で表される化合物と、下記式(18);
    3’-(RO)n2-R8’ (18)
    (式中、R8’は、水素原子、又は、ヘテロ原子を有していてもよい、前記式(2)におけるRよりも炭素数が小さい炭化水素基を表す。Rは、同一又は異なって、炭素数2~20のアルキレン基を表す。X3’は、水素原子、又は、反応性官能基を表す。n2は、同一又は異なって、5~100の数を表す。R8’におけるヘテロ原子は、窒素原子、硫黄原子、リン原子又はハロゲン原子である。)で表される化合物を反応させる第1工程と、得られた反応物と下記式(19);
    -X2’ (19)
    (式中、Rは、ヘテロ原子を有していてもよい、炭素数4~50の脂肪族アルキル基、炭素数4~50の脂環式アルキル基、炭素数4~50のアルケニル基、炭素数4~50のアルキニル基及び炭素数6~50のアリール基からなる群より選択される少なくとも1種を表す。X2’は、反応性を有する官能基を表す。Rにおけるヘテロ原子は、窒素原子、硫黄原子、リン原子又はハロゲン原子である。)で表される化合物を反応させる第2工程
    (iii)上記式(19)で表される化合物と上記式(11)で表される化合物とを反応させる第1工程と、第1工程で得られた反応物とアルキレンオキシドとを反応させる第2工程
  5. 請求項1~3のいずれかに記載のポリアルキレングリコール含有化合物と該化合物以外のその他の成分とを含み、
    ポリアルキレングリコール含有化合物の含有量が、組成物100質量%に対して、1~99質量%であることを特徴とする組成物。
  6. 請求項1~3のいずれかに記載のポリアルキレングリコール含有化合物と該化合物以外の洗剤添加剤とを含むことを特徴とする洗剤組成物。
  7. 請求項1~3のいずれかに記載のポリアルキレングリコール含有化合物と界面活性剤とを含むことを特徴とする洗剤組成物。
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