JPH11349503A - 界面活性剤特性を有するトランスオレフィン系ジオ―ル - Google Patents

界面活性剤特性を有するトランスオレフィン系ジオ―ル

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JPH11349503A
JPH11349503A JP11053497A JP5349799A JPH11349503A JP H11349503 A JPH11349503 A JP H11349503A JP 11053497 A JP11053497 A JP 11053497A JP 5349799 A JP5349799 A JP 5349799A JP H11349503 A JPH11349503 A JP H11349503A
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diol
surface tension
equilibrium surface
transolefinic
aqueous composition
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Kristen Elaine Minnich
クリステン・エレイン・ミニク
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C33/00Unsaturated compounds having hydroxy or O-metal groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C33/02Acyclic alcohols with carbon-to-carbon double bonds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C07C33/02Acyclic alcohols with carbon-to-carbon double bonds
    • C07C33/025Acyclic alcohols with carbon-to-carbon double bonds with only one double bond
    • C07C33/035Alkenediols
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K23/00Use of substances as emulsifying, wetting, dispersing, or foam-producing agents
    • C09K23/38Alcohols, e.g. oxidation products of paraffins
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 式 【化1】 (式中、R1、R2、R3及びR4の各々は同じか又は異な
ってC1〜C9の直鎖又は枝分かれ鎖アルキル基であり、
そしてオレフィン系ジオールの炭素原子の総数は12〜
17である)を有するオレフィン系ジオールのトランス
異性体に基づく新しい種類の界面活性剤の提供。 【解決手段】 この界面活性剤を添加することによって
改良される水性組成物が得られ、そしてこの水性組成物
は表面に適用される。この化合物は水性有機組成物、例
えば塗料、インク及び接着剤に使用するそれの平衡表面
張力を低下させるのに役立つ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の背景】一般式
【化3】 (式中、R1、R2、R3及びR4は同じか又は異なってア
ルキル基を示す)を有するオレフィン系ジオールは既知
である。R基が同じか又は異なってC1〜C5のアルキル
基である上の式の純粋なトランスジオールはカチオン重
合法の開始剤−移動剤の合成用出発化合物として有用で
あると報告されている。
【0002】既知のオレフィン系ジオールであるブタン
ジオールについては第一級ヒドロキシル基を有する商業
的に入手可能な唯一のオレフィンジールと説明されてい
る(Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technolog
y, 第4版, Wiley, 1991年, 1巻、206-209ページ)。工
業的には、ブタンジールのシス異性体がほぼ独占的に形
成されるが、オレフィン−1,4−ジオールのシス又は
トランス異性体を生成させるための適当な条件も知られ
ている。例えば、John R. Johnson 及び O.H.Johnson
は Journal of the American Chemical Society, 62巻
(1940年10月),2615-2620ページにおいて2,5−ジメチ
ル−3−ヘキセン−2,5−ジオールのシス及びトラン
ス形の製造を報告している。U.S. 5,053,561 (Bender
等, 1991年)はオレフィン系ジオール例えば1,1,4,
4−テトラアルキル−2−ブテン−1,4−ジオールの
シス及びトランス異性体の液−液抽出による分離方法を
開示している。
【0003】
【発明の概要】本発明は有機物質を含有しそしてトラン
スオレフィン系ジオール、特に式
【化4】 (式中、R1、R2、R3及びR4の各々は同じか又は異な
ってC1〜C9の直鎖又は枝分かれ鎖アルキル基であり、
そして化合物の炭素原子の総数は12〜17である)を
有するオレフィン系ジオールのトランス異性体を導入す
ることにより平衡表面張力を低減させた水性成物に関す
る。また、水性有機化合物含有組成物を表面に適用する
方法も提供されるが、前記組成物はその平衡表面張力を
低減するための有効量の上述のトランスオレフィン系ジ
オールを含む。
【0004】これらのトランスオレフィン系ジオールは
そのシス異性体に比べて優れた平衡表面張力特性を有す
る。その上、トランス−オレフィン−1,4−ジオール
は良好な溶解性及び低い発泡性を示す。
【0005】それらの優れた界面活性剤特性、低い発泡
特性、及び良好な水溶解性から、本発明のトランスジオ
ールは水性有機系における平衡表面張力の減少及び低い
発泡が重要である多くの分野において有用である。例え
ば、これらの物質は有機化合物を含む水性組成物、例え
ば塗料、インク及び接着剤における界面活性剤として特
に役立つであろう。それらは石鹸、水性型香料、シャン
プー、及び種々の洗浄剤にも適用可能であろう。
【0006】
【発明の詳述】本発明は、式
【化5】 (式中、R1、R2、R3及びR4の各々は同じか又は異な
ってC1〜C9の直鎖又は枝分かれ鎖アルキル基でありそ
して分子の炭素原子の総数は12〜17である)を有す
るオレフィン系ジオールのトランス異性体の水性有機系
における界面活性剤としての使用に関する。本発明のト
ランスオレフィン系ジオールの有効量は有機化合物を含
む水性組成物、例えば塗料、インク及び接着剤の平衡表
面張力を低減する。
【0007】オレフィン系ジオールのシス及びトランス
異性体はそれらの構造の類似性により極めて類似する物
理学的特性を有すると報告されている。しかしながら、
水での溶解性及び水性系における表面活性特性に関して
はシス及びトランス異性体の間に著しい差異のあること
が分かった。
【0008】界面活性剤として使用するためには、本発
明のトランスオレフィン系ジオールの0.1重量%水溶
液が50ダイン/cm又はそれ未満、好ましくは35ダイ
ン/cm又はそれ未満の平衡表面張力(EST)を示すこ
とが望ましい。平衡表面張力は23℃及び1気泡/秒に
おける最大気泡圧法により測定される。この方法は Lan
gmuir, 2巻(1986年), 428-432ページに記述されてい
る。界面活性剤の溶解度限界で測定する場合、40ダイ
ン/cm又はそれ未満の平衡表面張力が望ましく、より好
ましくは35ダイン/cm又はそれ未満である。
【0009】有効な界面活性剤は水溶解性と表面張力特
性との良好な均衡を有することが必要である。一般に、
本発明を実施する場合0.005〜2.0重量%、好まし
くは0.01〜1.0重量%の溶解度を有するトランスオ
レフィン−1,4−ジオールを使用するのが望ましい。
【0010】本発明のトランスオレフィン系ジオールは
数種の既知の方法のいずれかにより製造することができ
る。例えば、不均質触媒を使用するアセチレンジオール
の還元、トランス−3−ヘキセン−2,5−ジオンとア
ルキルリチウム試薬との反応、フマル酸ジエチルとアル
キルリチウムとの反応、第二級アルコールのアセチレン
化合物、例えば2−アルキル−3−ブチン−2−オール
への遊離基付加、又はシス異性体の光化学的又は接触異
性化である。
【0011】トランスオレフィン系ジオールにおいて最
も適当なR1、R2、R3及びR4アルキル基は合計で12
〜17個の炭素原子、好ましくは14〜16個の炭素原
子を有するオレフィン生成物を生じるものであることが
分かった。この炭素原子の範囲を外れると、17個を超
える炭素又は12個未満の炭素のいずれの場合も生成物
は0.1重量%溶液で50ダイン/cmを超える平衡表面
張力を示した。適当なオレフィン系ジオール生成物の例
にはR基がメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピ
ル、n−ブチル、イソブチル、第三級ブチル、n−ペン
チル及びイソペンチルの組合せがある。
【0012】この新規な種類の非イオン性界面活性剤を
代表する化合物は、3,6−ジエチル−4−オクテン−
3,6−ジオール、2,4,7,9−テトラメチル−5−デ
セン−4,7−ジオール、2,5,8,11−テトラメチル
−6−ドデセン−5,8−ジオール、及び5,8−ジメチ
ル−6−ドデセン−5,8−ジオールのトランス異性体
である。
【0013】シス及びトランス異性体は U.S.5,053,561
に記述されたような液−液抽出法を使用して分離する
ことができ、前記文献は参照により本明細書に組み入れ
る。抽出は極性及び非極性相で実施され、この場合シス
及びトランス異性体は二つの相で異なる度合いで集積
し、その結果トランス異性体の選択的分離が可能にな
る。
【0014】本発明のトランスオレフィン系ジオールは
それらの優れた表面活性特性の利点が所望される場合、
任意の方法に使用し、又は任意の組成物にとり入れるこ
とができる。それらは有機含有水性組成物において特に
有用である。水性の有機含有組成物の平衡表面張力を減
らすために有効なトランスオレフィン系ジオールの量は
使用するジオールによりそして水性組成物の用途により
変化する。一般に、ジオールはそれが添加される水性組
成物の約0.01〜1重量%の割合で使用することがで
きる。本発明はその使用を例示する次の実施例によりさ
らに明らかになるであろう。
【0015】
【実施例】実施例1及び2 10個又はそれ未満の炭素を有するオレフィン系ジオー
ル アセチレン−1,4−ジオール(10g)、5%Pd/C
(0.025g)及びヘキサン(40ml)をステンレス鋼製パ
ー反応装置に充填した。前記アセチレンジオールは実施
例1では2,5−ジメチル−3−ヘキシン−2,5−ジオ
ール、そして実施例2では3,6−ジメチル−4−オク
チン−3,6−ジオールである。反応装置は室温で水素
50psiに加圧しそして撹拌した。発熱性の還元はオ
レフィン段階で優先的に停止した。反応混合物はシス:
トランス:アルカンをほぼ90:8:2の比で含有して
いた。得られた異性体のGC面積百分率を表1に示す。
シス及びトランス異性体は1:1ヘキサン:酢酸エチル
又は2%メタノール/塩化メチレン溶媒で溶離するカラ
ムクロマトグラフィーにより単離した。
【0016】
【表1】
【0017】平衡表面張力は0.1重量%において23
℃及び1気泡/秒における最大気泡圧法により測定し
た。表2に示した結果は10個又はそれ未満の炭素を有
するオレフィン系ジオールは界面活性剤として劣り、そ
してシス異性体はトランス異性体より平衡表面張力がわ
ずかに良好であることを示している。
【0018】
【表2】
【0019】実施例3、4及び5 18又は20個の炭素を有するオレフィン系ジオール 実施例3及び4では、トランス−3−ヘキセン−2,5
−ジオン(4.5mmol)(Tetrahedron Letters, 1990年,
7669ページに記述の方法により製造した)及び20mlの
テトラヒドロフランをドライアイス/イソプロパノール
浴中で冷却した。アルキルリチウム(9.0mmol)を30
分かけて滴加した。反応混合物を15分間撹拌しその後
塩化アンモニウム水溶液でクェンチしそして生成物をエ
チルエーテルで抽出した。エーテル層を硫酸マグネシウ
ムで乾燥させ、濾過しそして回転蒸発により除いた。反
応生成物のGC面積%の比を表3に示す。生成物はカラ
ムクロマトグラフィーにより精製した。
【0020】
【表3】
【0021】実施例5では、フマル酸ジエチル(3.0mmo
l)及びテトラヒドロフラン(10ml)をドライアイス/
イソプロパノール浴中で冷却した。ブチルリチウム(18
mmol)を60分かけて滴加した。反応物を15分間撹拌
しその後塩化アンモニウム水溶液でクェンチしそしてエ
チルエーテルで抽出した。エーテル層を硫酸マグネシウ
ムで乾燥させ、濾過しそして回転蒸発により除いた。生
成物は1:1ヘキサン:酢酸エチルで溶離するカラムク
ロマトグラフィーにより精製した。実施例3、4及び5
の化合物の平衡表面張力を0.05重量%で測定した。
その結果を表4に示す。
【0022】
【表4】
【0023】この結果は18又は20個の炭素原子を有
するトランスオレフィン系ジオールは極めて不十分な平
衡表面張力を有することを示している。
【0024】実施例6〜9 12及び14個の炭素原子を有するオレフィン系ジオー
ル 実施例6〜8の化合物は実施例1及び2の方法により製
造した。表5は生成物のGC面積百分率を示す。実施例
9の化合物は実施例3及び4の方法により製造した。実
施例9の化合物に関する反応生成物のGC面積百分率の
比を表6に示す。
【0025】
【表5】
【0026】
【表6】
【0027】実施例10 C12及びC14オレフィン系ジオールのシス及びトラ
ンス異性体の水溶解度及び平衡表面張力(EST) 実施例6〜9のシス及びトランス異性体の水溶解度及び
ESTを測定した。その結果を下の表7に示す。このデ
ータはトランス異性体がシス異性体よりはるかに高い水
溶解度及び良好なESTを有することを示している。
【0028】
【表7】
【0029】実施例11 トランスオレフィン系ジオールの溶解度限界におけるE
ST 実施例7〜9のトランス−1,4−オレフィン系ジオー
ルの溶解度限界におけるESTを測定した。その結果を
下の表8に示す。このデータはトランス異性体がそれら
の溶解度限界において優れたESTを有することを示し
ている。
【0030】
【表8】

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機化合物及び水性組成物の平衡表面張
    力を低減するための有効量のオレフィン系ジオールのト
    ランス異性体を含み、前記トランスオレフィン系ジオー
    ルは構造式 【化1】 (式中、R1、R2、R3及びR4の各々は同じか又は異な
    ってC1〜C9の直鎖又は枝分かれ鎖アルキル基であり、
    そして前記トランスオレフィン系ジオールの炭素原子の
    総数は12〜17である)を有する水性組成物。
  2. 【請求項2】 組成物の平衡表面張力がトランスオレフ
    ィン系ジオールの溶解度限界において50ダイン/cm又
    はそれ未満であり、そして前記トランスオレフィン系ジ
    オールにおける炭素原子の総数が14〜16である請求
    項1に記載の水性組成物。
  3. 【請求項3】 組成物の平衡表面張力がトランスオレフ
    ィン系ジオールの溶解度限界において35ダイン/cm又
    はそれ未満である請求項1に記載の水性組成物。
  4. 【請求項4】 R1及びR4が各々C4〜C6アルキル基で
    あり、そしてR2及びR3がメチル基である請求項1に記
    載の水性組成物。
  5. 【請求項5】 R1、R2、R3及びR4がエチル基である
    請求項1に記載の水性組成物。
  6. 【請求項6】 構造式 【化2】 (式中、R1、R2、R3及びR4の各々は同じか又は異な
    ってC1〜C9の直鎖又は枝分かれ鎖アルキル基であり、
    そしてトランスオレフィン系ジオールの炭素原子の総数
    は12〜17である)を有するトランスオレフィン系ジ
    オールを界面活性剤として使用することからなる、有機
    化合物と水性組成物の平衡表面張力を低減するための有
    効量の界面活性剤を含む水性組成物を表面に適用する改
    良された方法。
  7. 【請求項7】 組成物の平衡表面張力がトランスオレフ
    ィン系ジオールの溶解度限界において50ダイン/cm又
    はそれ未満であり、そして前記トランスオレフィン系ジ
    オールにおける炭素原子の総数が14〜16である請求
    項6に記載の方法。
  8. 【請求項8】 組成物の平衡表面張力がトランスオレフ
    ィン系ジオールの溶解度限界において35ダイン/cm又
    はそれ未満である請求項6に記載の方法。
  9. 【請求項9】 R1及びR4が各々C4〜C6アルキル基で
    あり、そしてR2及びR3がメチル基である請求項6に記
    載の方法。
  10. 【請求項10】 R1、R2、R3及びR4がエチル基であ
    る請求項6に記載の方法。
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