KR101675787B1 - 독성 및 환경호르몬 활성이 저감된 비이온 계면활성제 및 이의 제조방법 - Google Patents

독성 및 환경호르몬 활성이 저감된 비이온 계면활성제 및 이의 제조방법 Download PDF

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김성수
김다정
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이정석
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Abstract

본 발명은 독성 및 환경호르몬 활성이 저감된 비이온 계면활성제 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 비이온 계면활성제는 독성 및 세포 생존에 미치는 영향이 현저히 저감되는 특성을 나타내고, 환경호르몬 비활성을 나타내으므로, NPEs 등의 종래 계면활성제의 대체 계면활성제로서 유용하게 사용될 수 있으며, 특히, 세정제 조성물, 섬유 유연제 조성물, 화장료 조성물, 유화제 조성물, 분산제 조성물 등으로 유용하게 사용될 수 있다.

Description

독성 및 환경호르몬 활성이 저감된 비이온 계면활성제 및 이의 제조방법{Nonionic surfactant having reduced toxicity and environmental hormone activity and preperation method of the same}
본 발명은 독성 및 환경호르몬 활성이 저감된 비이온 계면활성제 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
노닐페놀(Nonylphenol, CAS No. 25154-52-3)은 페놀에 탄소수가 9개인 분자사슬이 붙은 화합물로 무색 또는 옅은 황색의 끈적끈적한 액체로서, NPEs(노닐페놀 에톡시레이트, Nonylphenol Ethoxylate, CAS No. 9016-45-9)의 원료로 사용된다. 상기 NPEs는 계면활성제의 주된 성분으로, 주방용 세제원료, 산업용세제, 염료분산제, 점점착제 유화중합용 유화제, 에폭시 수지 및 페인트 첨가제, 인쇄 잉크의 재료, 산화방지제의 원료, 페놀수지용 적층판의 원료 등의 다양한 분야에 사용되고 있다.
환경부의 2009년도 화학물질 배출량 조사결과(조사대상 2,917개 사업장)에 의하면, 약 1,153㎏의 노닐페놀이 환경 중으로 배출된 것으로 나타났다. 환경 중으로 배출된 노닐페놀은 공기 중에 떠다니는 작은 입자에 달라붙거나 빗물에 녹아 대부분은 지표로 내려가며, 지표로 내려간 노닐페놀은 토양에 달라붙어서 분포한다.
한편, NPEs가 분해되면 노닐페놀이 생성되는데, NPEs가 강이나 바다 등에 유입되면 노닐페놀은 물속에서 분해되기 어려워 물밑의 진흙 등에 가라앉아 존재하는 것으로 알려져있다.
노닐페놀과 NPEs는 호르몬과 유사한 작용을 하거나 호르몬 작용을 방해할 수 있는 것으로 추정되는 내분비계장애추정물질(Endocrine disruptors)로 알려져있으며, 여성호르몬인 에스트로겐과 유사한 작용을 하여 남성호르몬인 테스토스테론을 감소시켜 남성에게 발기부전을 일으키거나 무정자증을 유발해 불임의 원인이 되고, 여성에게는 기형아, 성조숙증 등을 일으킬 수도 있다고 보고되고 있다. 또한, 가열된 증기 형태로 들이마실 경우 일시적으로 점막과 호흡기에 자극이 나타날 수 있으며, 섭취하거나 피부에 노출될 경우 화상을 입을 수도 있음이 보고된 바 있다.
EU는 이미 2003년부터 노닐페놀과 NPEs의 사용을 제한하고 있으며, 중량비 0.1% 이상 농도의 산업용 및 가정용 세척제, 직물 및 피혁 가공, 금속가공, 유화제, 제지, 화장품, 개인위생용품 등에 유통 또는 사용을 금지하고 있고, 환경부도 「유해화학물질관리법」에 노닐페놀을 유독물로 지정(2001년)하여 수입신고, 영업등록을 하도록 하고 있으며 취급시설 검사, 개선명령 등 관리기준을 정하고 있다. 특히 노닐페놀, 노닐페놀 에톡시레이트 및 이를 0.1%이상 함유한 혼합물질을 취급제한물질로 지정(2006년)하여, 가정용 세척제, 잉크, 페인트의 용도로 제조, 수입, 판매, 보관 및 저장, 운반, 사용을 금지하고 있다. 또한, 보건복지부의 세척제로 사용가능한 성분을 고시하고 있는 공중위생관리법」에서, 노닐페놀은 2002년 삭제되어 세척제의 성분으로는 사용할 수 없게 되었으며, NPEs도 사용 가능한 성분이 아니므로 사용할 수 없다.
상기와 같은 NPEs의 섬유, 화장품, 세제 등의 사용제한으로 대체 소재의 개발이 이루어지고 있다. 그 예로 라우릴알콜계, 트리데실 알콜계의 에톡시 화합물 등이 개발되어 대체품으로 다양한 산업분야에 활용되고 있으나, 독성 및 환경호르몬 활성을 나타내고 있는 것으로 조사되었다.
이에, 본 발명자들은 독성 및 환경호르몬 활성이 현저히 저감된 계면활성제를 개발하기 위하여 노력하던 중, 본 발명에 따른 비이온 계면활성제가 독성이 현저히 저감되는 특성을 나타내고, 환경호르몬 비활성을 나타내므로, NPEs 등의 종래 계면활성제의 대체 계면활성제로서 유용하게 사용될 수 있는 것을 알아내어 본 발명을 완성하였다.
J. Korean Ind. Eng. Chem., Vol. 20, No. 2, April 2009, 126-133
본 발명의 목적은 독성 및 환경호르몬 활성이 저감된 비이온 계면활성제를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 비이온 계면활성제의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 비이온 계면활성제를 포함하는 세정제 조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 비이온 계면활성제를 제공한다:
[화학식 1]
Figure 112016033469882-pat00001
(상기 화학식 1에서,
R1은 직쇄 또는 측쇄의 C8-10 알킬이고,
n은 1 내지 50의 정수이고;
m은 1 내지 100의 정수이고; 및
괄호 안의
Figure 112016033469882-pat00002
및
Figure 112016033469882-pat00003
의 배열은 블록 형태 또는 랜덤 형태이다).
또한, 본 발명은 R1-OH과 알칼리 금속촉매를 분산시켜 분산물을 제조하는 단계(단계 1);
상기 단계 1에서 얻은 분산물에 프로필렌 옥사이드 또는 에틸렌 옥사이드를 부가반응시켜 부가물을 제조하는 단계(단계 2); 및
상기 단계 2에서 얻은 부가물에 프로필렌 옥사이드 또는 에틸렌 옥사이드를 부가반응시켜 화학식 1로 표시되는 화합물을 얻는 단계(단계 3)를 포함하는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 비이온 계면활성제의 제조방법을 제공한다:
(상기 제조방법에서, R1은 제1항의 화학식 1에서 정의한 바와 같다).
나아가, 본 발명은 상기 비이온 계면활성제를 포함하는 세정제 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 비이온 계면활성제는 독성 및 세포 생존에 미치는 영향이 현저히 저감되는 특성을 나타내고, 환경호르몬 비활성을 나타내으므로, NPEs 등의 종래 계면활성제의 대체 계면활성제로서 유용하게 사용될 수 있으며, 특히, 세정제 조성물, 섬유 유연제 조성물, 화장료 조성물, 유화제 조성물, 분산제 조성물 등으로 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실시예 1에서 얻은 비이온 계면활성제의 HeLa9903 세포주에서의 독성평가 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 실시예 1에서 얻은 비이온 계면활성제의 에스트로겐 활성 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 실시예 1에서 얻은 비이온 계면활성제의 항에스트로겐 능력을 평가한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 실시예 1에서 얻은 비이온 계면활성제의 HEK293 세포주에서의 독성평가 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 실시예 1에서 얻은 비이온 계면활성제의 안드로겐 활성 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 실시예 1 및 비교예 3 내지 5에서 얻은 비이온 계면활성제의 최기형성 지수를 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 7는 본 발명에 따른 실시예 1에서 얻은 비이온 계면활성제(SUNFOL IDH-10)의 양서류 배아에 대한 변태저해효과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명에 따른 실시예 3 및 4에서 얻은 비이온 계면활성제의 에스트로겐 활성 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9A는 본 발명에 따른 실시예 1, 2 및 비교예 6 ,7의 세포주기 분석을 이용하여 측정한 상대 세포사멸 부분을 나타낸 그래프이고, 도 9B는 본 발명에 따른 실시예 1 및 2 및 비교예 3, 4, 6, 7 처리에 따른 세포주기별 세포수를 분석한 결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 비이온 계면활성제를 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112016033469882-pat00004
상기 화학식 1에서,
R1은 직쇄 또는 측쇄의 C8-10 알킬이고,
n은 1 내지 50의 정수이고;
m은 1 내지 100의 정수이고; 및
괄호 안의
Figure 112016033469882-pat00005
및
Figure 112016033469882-pat00006
의 배열은 블록 형태 또는 랜덤 형태이다.
이하, 본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 비이온 계면활성제에 대하여 상세히 설명한다.
통상적으로, 계면활성제의 계면활성을 높이기 위해서는 계면활성제의 소수성을 증가시켜야 하는데, 이를 위해서는 일반적으로 계면활성제 소수성기의 알킬 탄소사슬(alkyl carbon chain) 길이를 증가시켜야 한다. 그러나 알킬 탄소 사슬이 길어지면 임계마이셀농도(CMC)가 낮아지면서 계면활성이 상승하지만, 물에 대한 용해성이 낮아지고 Krafft온도가 높아지고 경수에서 쉽게 불용성 침전을 형성하는 문제점이 발생하게 된다(J. Korean Ind . Eng . Chem ., Vol. 20, No. 2, April 2009, 126-133). 계면활성제의 알킬체인 증가에 의해 용해성이 저하되는 문제는 친수기인 에틸렌 옥사이드(ethylene oxide)의 부가몰수를 증대시키는 방법과 알킬체인을 측쇄기로 변경하는 방법을 유효 적절하게 활용하여 해결할 수 있다.
과거 수십 년 동안 사용되어 온 탄소원자 12-14개의 직쇄 또는 측쇄의 알콜의 에테르 화합물은 본 연구 결과 호르몬 활성 및 독성이 알려진 바와 다르게 상당히 높다는 사실을 본 연구결과를 통해 알게 되었다.
따라서 소수성기의 알킬 탄소의 길이는 계면활성제의 특성을 결정하는데 있어서 중요한 역할을 한다.
본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 비이온 계면활성제에 있어서, 소수성기인 R1은 측쇄의 C8- 10알킬인 것이 바람직하다. R1의 탄소수가 8 미만일 경우, 소수성기의 부족으로 계면활성이 떨어지는 문제가 있고, 탄소수가 10 초과일 경우, 물에 대한 용해성이 낮아지는 문제가 발생하고, 특히, 독성이 증가하게 되어 본 발명이 목적하는 독성이 저감된 계면활성제를 얻을 수 없다.
따라서, 본 발명이 목적하는 독성이 저감되면서도 계면활성이 우수한 계면활성제는 화학식 1의 R1이 측쇄의 C8- 10알킬인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 비이온 계면활성제의 양서류 배아에서의 독성을 평가한 결과, 본 발명에 따른 상기 비이온 계면활성제는 종래 사용되던 계면활성제와 비교하여 2.5 내지 22배 이상의 농도에서 수생생물에 대한 발생독성을 나타냄을 알 수 있었다(실험예 1 및 표 2 참조).
또한, 본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 비이온 계면활성제의 세포독성을 평가한 결과, 본 발명에 따른 비이온 계면활성제는 세포에서 저독성을 나타냄을 알 수 있었다(실험예 2, 5 및 도 1, 4 참조).
나아가, 본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 비이온 계면활성제의 호르몬에 미치는 영향을 평가한 결과, 종래 사용되던 계면활성제는 저농도에서도 호르몬에 영향을 미치는 반면, 본 발명에 따른 비이온 계면활성제는 종래 계면활성제보다 고농도로 사용하여도 호르몬에 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다(실험예 3, 4, 6 및 도 2, 3, 5, 8 참조).
또한, 본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 비이온 계면활성제의 양서류 유생에서의 독성을 평가한 결과, 본 발명에 따른 상기 비이온 계면활성제는 종래 사용되던 계면활성제와 비교하여 2 내지 23배 이상의 농도에서 수생생물에 대한 급성독성을 나타냄을 알 수 있었다(실험예 7 및 표 3 참조).
나아가, 본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 비이온 계면활성제의 갑상선 교란 효과를 평가한 결과, 본 발명에 따른 비이온 계면활성제는 노닐페놀과 비슷한 양을 사용하였을 때, 보다 낮은 갑상선 교란 효과를 나타냄을 확인할 수 있었다(실험예 8 및 도 7 참조).
또한, 본 발명에 따른 비이온 계면활성제의 세포생존율을 측정한 결과, 본 발명에 따른 비이온 계면활성제의 세포 생존율은 50 % 이상의 생존율을 나타내어 비교예에 비하여 약 1.4 내지 4.6 배 이상 높은 생존율을 나타냄을 알 수 있었다. 또한, 본 발명에 따른 실시예 1의 비이온 계면활성제는 최소영향관찰농도가 100 μg/ml로서, 가장 높은 값을 나타냄으로써, 농도 대비 세포의 생존에 영향력이 가장 약한 것을 알 수 있었다(실험예 9 및 표 4 참조).
나아가, 본 발명에 따른 비이온 계면활성제의 세포 사멸 부분을 분석한 결과, 본 발명에 따른 비이온 계면활성제는 세포주기 대비 세포사멸부분의 비율이 적음을 알 수 있었다. 특히, 실시예 1의 경우, 상대 세포사멸 부분에서 가장 낮은 값을 나타내었으며, 세포주기 별 세포수에서도 비교예에 비하여 약 절반정도의 세포사멸 수를 나타냄을 확인하였다(실험예 10 및 도 9 참조).
따라서, 본 발명에 따른 비이온 계면활성제는 독성 및 세포 생존에 미치는 영향이 현저히 저감되는 특성을 나타내고, 환경호르몬 비활성을 나타내으므로, NPEs 등의 종래 계면활성제의 대체 계면활성제로서 유용하게 사용될 수 있으며, 특히, 세정제 조성물, 섬유 유연제 조성물, 화장료 조성물, 유화제 조성물, 분산제 조성물 등으로 유용하게 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 R1-OH과 알칼리 금속촉매를 분산시켜 분산물을 제조하는 단계(단계 1);
상기 단계 1에서 얻은 분산물에 프로필렌 옥사이드 또는 에틸렌 옥사이드를 부가반응시켜 부가물을 제조하는 단계(단계 2); 및
상기 단계 2에서 얻은 부가물에 프로필렌 옥사이드 또는 에틸렌 옥사이드를 부가반응시켜 화학식 1로 표시되는 화합물을 얻는 단계(단계 3)를 포함하는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 비이온 계면활성제의 제조방법을 제공한다:
(상기 제조방법에서, R1은 제1항의 화학식 1에서 정의한 바와 같다).
이하, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 상기 비이온 계면활성제의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 계면활성제의 제조방법에 있어서, 상기 단계 1은 R1-OH과 알칼리 금속촉매를 분산시켜 분산물을 제조하는 단계이다. 구체적으로, R1-OH 알콜 화합물과 알칼리 금속 촉매를 반응기에 투입하여 반응을 진행하여 분산물을 제조하는 단계이다.
이때, 상기 알칼리 금속촉매는 특히 한정되는 것은 아니나, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 탄산나트륨, 수산화리튬, 수산화칼슘, 수산화세슘 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 단계 1에서 반응기의 교반속도는 특히 한정되는 것은 아니나, 50 내지 90 rpm의 속도가 바람직하다.
나아가, 상기 단계 1은 반응기 내부의 에어를 제거하기 위해 30 내지 80 ℃에서 질소 퍼지 및 배기를 2 내지 5회 실시하는 과정 및 90 내지 120 ℃까지 승온하여 진공하에 수분을 제거하는 과정을 더 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 계면활성제의 제조방법에 있어서, 상기 단계 2는 상기 단계 1에서 얻은 분산물에 프로필렌 옥사이드 또는 에틸렌 옥사이드를 부가반응시켜 부가물을 제조하는 단계이다.
본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 계면활성제의 제조방법에 있어서, 상기 단계 3은 상기 단계 2에서 얻은 부가물에 프로필렌 옥사이드 또는 에틸렌 옥사이드를 부가반응시켜 화학식 1로 표시되는 화합물을 얻는 단계이다.
상기 단계 2 또는 3에서 에틸렌 옥사이드 또는 프로필렌 옥사이드를 부가반응시키는 경우, 특히 한정되는 것은 아니나, 100 내지 130 ℃하에 부가하는 것이 바람직하다. 100 ℃ 미만의 온도에서 부가할 경우 반응활성이 이루어지지 않아 반응 지연에 의한 생산성 저하의 문제가 발생할 수 있고, 130 ℃ 초과의 온도에서 부가할 경우 알킬렌 옥사이드의 이성질화 반응으로 부반응이 일어나 부산물의 생성이 많아지는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 단계 2 또는 3에서 에틸렌 옥사이드를 부가반응시키는 경우, 특히 한정되는 것은 아니나, 130 내지 150 ℃에서 반응을 진행하는 것이 바람직하다. 130 ℃ 미만의 온도에서 부가할 경우 반응활성이 이루어지지 않아 반응 지연에 의한 생산성 저하의 문제가 발생할 수 있고, 150 ℃ 초과의 온도에서 부가할 경우 고온에서의 반응으로 고온에서의 반응에 의해 제품의 색상이 YELLOW 또는 Red로 황변되는 COLOR 변색의 문제가 발생할 수 있다.
나아가, 상기 단계 2 또는 3에서 에틸렌 옥사이드를 부가반응시키는 경우, 특히 한정되는 것은 아니나, 반응기의 내부 압력은 2.0 내지 4.0 kg/cm2인 것이 바람직하다. 2.0 kg/cm2 미만의 반응기의 내부 압력에서 부가할 경우 프리알콜의 함량이 높아지고, 몰분포가 넓어지는 등의 품질저하 등의 문제가 발생할 수 있고, 4.0 kg/cm2 초과의 반응기의 내부 압력에서 부가할 경우 급발열로 인한 반응온도 및 반응압력의 제어에 애로가 발생하는 문제가 발생할 수 있다.
이때, 상기 단계 2 또는 3의 부가반응은 단계 2에서 에틸렌 옥사이드를 부가할 경우, 단계 3에서는 프로필렌 옥사이드를 부가하고, 단계 2에서 프로필렌 옥사이드를 부가할 경우, 단계 3에서는 에틸렌 옥사이드를 부가하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 비이온 계면활성제의 제조방법은 중화공정 또는 탈촉매 공정을 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 중화공정은 특히 한정되는 것은 아니나, 락틴산, 인산, 차아인산, 개미산, 초산, 빙초산 등을 사용하여 수행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 비이온 계면활성제의 제조방법은 감압공정을 더 수행할 수 있다.
상기 감압공정을 통하여 독성물질을 더욱 제거할 수 있으며, 상기 감압공정은 물 또는 물 및 에탄올의 혼합액을 사용하여 수행할 수 있다.
나아가, 본 발명은 상기 비이온 계면활성제를 포함하는 세정제 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 비이온 계면활성제는 독성이 현저히 저감되는 특성을 나타내고, 환경호르몬 비활성을 나타내므로, NPEs 등의 종래 계면활성제를 대체하여 친환경적이고 인체에 유해하지 않은 세정제 조성물로 유용하게 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예 및 실험예에 대해 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1> POP-POE 이소데카닐 에테르 1(평균분자량: 670)의 제조
Figure 112016033469882-pat00007
반응기에 이소데실알콜 1몰과 수산화칼륨 2000ppm 투입하여 교반하면서 120℃까지 승온하였고, 부반응을 최소한으로 줄이기 위해 약 30분간 탈수를 실시하였다. 그리고, 상기 반응기에 프로필렌옥사이드 2몰을 투입하고 120℃에서 3시간 동안 반응은 진행한 이후에 반응 후 반응온도에서 2시간 숙성하였다. 숙성 완료 후 반응기 내부를 질소로 치환하고, 에틸렌옥사이드 9몰을 투입하여 다시 140℃로 승온하고 7시간 동안 반응을 진행하였다. 이러한 반응 결과물을 반응온도에서 2시간 동안 숙성 시킨 이후에 초산을 이용하여 중화하여 비이온계면활성제를 제조하였다.
< 실시예 2> POP-POE 이소데카닐 에테르 2(평균분자량: 516)의 제조
Figure 112016033469882-pat00008
반응기에 이소데실알콜 1몰과 수산화칼륨 2000ppm 투입하여 교반하면서 120℃까지 승온하였고, 부반응을 최소한으로 줄이기 위해 약 30분간 탈수를 실시하였다. 그리고, 상기 반응기에 프로필렌옥사이드 2몰을 투입하고 120℃에서 3시간 동안 반응은 진행한 이후에 반응 후 반응온도에서 2시간 숙성하였다. 숙성 완료 후 반응기 내부를 질소로 치환하고, 에틸렌옥사이드 7몰을 투입하여 다시 140℃로 승온하고 7시간 동안 반응을 진행하였다. 이러한 반응 결과물을 반응온도에서 2시간 동안 숙성 시킨 이후에 초산을 이용하여 중화하여 비이온성 계면활성제를 제조하였다.
< 실시예 3> POP-POE 측쇄의 이소옥탄올 에테르 1(평균분자량: 488)의 제조
Figure 112016033469882-pat00009
반응기에 이소옥탄올 1몰과 수산화칼륨 2000ppm 투입하여 교반하면서 120℃까지 승온하였고, 부반응을 최소한으로 줄이기 위해 약 30분간 탈수를 실시하였다. 그리고, 상기 반응기에 프로필렌옥사이드 2몰을 투입하고 120℃에서 3시간 동안 반응은 진행한 이후에 반응 후 반응온도에서 2시간 숙성하였다. 숙성 완료 후 반응기 내부를 질소로 치환하고, 에틸렌옥사이드 5.5몰을 투입하여 다시 140℃로 승온하고 7시간 동안 반응을 진행하였다. 이러한 반응 결과물을 반응온도에서 2시간 동안 숙성 시킨 이후에 초산을 이용하여 중화하여 비이온성 계면활성제를 제조하였다.
< 실시예 4> POP-POE 측쇄의 이소옥탄올 에테르 2(평균분자량: 567)의 제조
Figure 112016033469882-pat00010
반응기에 이소옥탄올 1몰과 수산화칼륨 2000ppm 투입하여 교반하면서 120℃까지 승온하였고, 부반응을 최소한으로 줄이기 위해 약 30분간 탈수를 실시하였다. 그리고, 상기 반응기에 프로필렌옥사이드 2몰을 투입하고 120℃에서 3시간 동안 반응은 진행한 이후에 반응 후 반응온도에서 2시간 숙성하였다. 숙성 완료 후 반응기 내부를 질소로 치환하고, 에틸렌옥사이드 7.5몰을 투입하여 다시 140℃로 승온하고 7시간 동안 반응을 진행하였다. 이러한 반응 결과물을 반응온도에서 2시간 동안 숙성 시킨 이후에 초산을 이용하여 중화하여 비이온성 계면활성제를 제조하였다.
< 비교예 1> POE 트리데실 알킬 에테르 1
Figure 112016033469882-pat00011
비교예 1의 POE 트리데실 알킬 에테르 1은 SFC에서 제조한 제품(SUNFOL TDA-7)을 구매하여 사용하였다.
< 비교예 2> POE 트리데실 알킬 에테르 2
Figure 112016033469882-pat00012
비교예 2의 POE 트리데실 알킬 에테르 2는 SFC에서 제조한 제품(SUNFOL TDA-10)을 구매하여 사용하였다.
< 비교예 3> POE 노닐 페닐 에테르 1
Figure 112016033469882-pat00013
비교예 2의 POE 노닐 페닐 알킬 에테르 1은 SFC에서 제조한 제품(SUNFOL NP-8)을 구매하여 사용하였다.
< 비교예 4> POE 노닐 페닐 에테르 1
Figure 112016033469882-pat00014
비교예 4의 POE 노닐 페닐 에테르 2는 SFC에서 제조한 제품(SUNFOL NP-10)을 구매하여 사용하였다.
< 비교예 5> POE 노닐 페닐 에테르 3
Figure 112016033469882-pat00015
비교예 5의 POE 노닐 페닐 알킬 에테르 3은 SFC에서 제조한 제품(SUNFOL NP-12)을 구매하여 사용하였다.
< 비교예 6> POE 라우릴 에테르 1
Figure 112016033469882-pat00016
비교예 6의 POE 라우릴 에테르 1은 SFC에서 제조한 제품(SUNFOL LA-7)을 구매하여 사용하였다.
< 비교예 7> POE 라우릴 에테르 2
Figure 112016033469882-pat00017
비교예 7의 POE 라우릴 에테르 2는 SFC에서 제조한 제품(SUNFOL LA-9)을 구매하여 사용하였다.
< 비교예 8> POE 라우릴 에테르 3
Figure 112016033469882-pat00018
비교예 8의 POE 라우릴 에테르 3은 SFC에서 제조한 제품(SUNFOL LA-10)을 구매하여 사용하였다.
하기 표 1은 비교예 1 내지 8의 계면활성제에 사용된 알코올 종류와 EO 및 PO 부가몰수 및 평균분자량을 나타낸 표이다.
알코올 EO부가몰수 PO부가몰수 평균뷴자량
비교예 1 트리데실알콜 7 0 510
비교예 2 트리데실알콜 10 0 642
비교예 3 노닐페놀 8 0 572
비교예 4 노닐페놀 10 0 660
비교예 5 노닐페놀 12 0 748
비교예 6 라우릴미리스트릴알콜 7 0 503
비교예 7 라우릴미리스트릴알콜 9 0 591
비교예 8 라우릴미리스트릴알콜 10 0 635
< 비교예 9> E2
Figure 112016033469882-pat00019
비교예 9의 E2는 Sigma Aldrich 에서 제조한 제품 (E2758)을 구매하여 사용하였다.
Product Name : β-Estradiol (E2)
CAS Number : 50-28-2
Formula : C18H24O2
Formula Weight : 272.38 g/mol
< 비교예 10> DHT
Figure 112016033469882-pat00020
비교예 10의 DHT는 Sigma Aldrich 에서 제조한 제품 (A8380)을 구매하여 사용하였다.
Product Name : 5α-Androstan-17β-ol-3-one (4,5α-Dihydrotestosterone, DHT)
CAS Number : 521-18-6
Formula : C19H30O2
Formula Weight : 290.44 g/mol
< 비교예 11> CDX
Figure 112016033469882-pat00021
비교예 11의 CDX는 Sigma Aldrich 에서 제조한 제품 (B9061)을 구매하여 사용하였다.
Product Name : Bicalutamide (CDX)
CAS Number : 90357-06-5
Formula : C18H14F4N2O4S
Formula weight : 430.37 g/mol
< 실험예 1> 양서류 배아에 대한 발생독성 효과
<1-1> 발생독성 효과 측정
본 발명에 따른 비이온 계면활성제의 수생생물의 초기발생과정에 있어 발성독성을 측정하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였으며 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
구체적으로, 아프리카발톱개구리(Xenopus laevis)의 포배기 배아를 사용하여 비교예 1 내지 8과 본 발명에 따른 실시예 1 내지 4에서 얻은 비이온 계면활성제를 처리하고 96시간 동안 23 ℃배양기에서 배양시켰다. 각 실험군에 배치된 배아의 수는 각각 20마리로 하였다. 실험 개시 후 96시간 경과 시 각 실험군 개체들의 생존율을 확인하고 반수치사농도(LC50) 값을 산출하였다. 또한, 각 물질들의 기형유발성, 길이성장저해 효과 등을 분석하였다.
R1 부가된 옥사이드 화합물
및 부가몰수		 96h LC50 (FETAX) (mg/L)
실시예 1 이소데카닐 POP(2몰)-POE(9몰) 72.808
실시예 2 이소데카닐 POP(2몰)-POE(5.5몰) 40.044
실시예 3 이소옥타닐 POP(2몰)-POE(5.5몰) >200
실시예 4 이소옥타닐 POP(2몰)-POE(7.5몰) >200
비교예 1 트리데실 POE(7몰) 15.463
비교예 2 트리데실 POE(10몰) 16.871
비교예 3 노닐 페닐 POE(8몰) 14.213
비교예 4 노닐 페닐 POE(10몰) 8.323
비교예 5 노닐 페닐 POE(12몰) 11.685
비교예 6 도데실 POE(7몰) 3.842
비교예 7 도데실 POE(9몰) 5.945
비교예 8 도데실 POE(10몰) 5.945
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 이소데카닐을 소수성기로 포함하는 실시예 1 및 2는 비교예 1 내지 8과 비교하여 LC50값이 2.5 내지 18 배 이상으로 매우 높은 값을 나타냄을 알 수 있었다. 또한, 본 발명에 따른 이소옥타닐을 소수성기로 포함하는 실시예 3 및 4는 200 이상의 현저하게 높은 LC50값을 나타냄을 알 수 있었다. 특히, 널리 사용되고 있는 노닐페닐에테르 계면활성제인 비교예 3 내지 5와 비교하여 2.5 내지 22배 이상의 농도에서 독성을 나타내므로, 종래 사용되던 노닐페놀계 계면활성제에 비하여 양서류 배아에 대한 발생독성이 매우 낮은 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 비이온 계면활성제는 종래 사용하던 계면활성제, 특히 노닐페놀 계면활성제에 비하여 수생생물에 대한 급성독성이 현저하게 낮으므로, 종래의 급성독성 효과가 강한 계면활성제를 대체하는 계면활성제로서 유용하게 사용될 수 있다.
<1-2> 최기형성 지수 평가
상기 발생독성 평가로부터 “LC50/EC50”으로 계산되는 최기형성 지수(teratogenic index, TI)값을 확인하여 그 결과를 도 6에 나타내었다.
ASTM FETAX (Frog Embryo Teratogenesis Assay)시험법에 따르면 최기형성(teratogenicity) 위험성을 TI값 1.5 기준으로 판단하고 있으므로, 1.5 미만의 TI값을 나타낼 경우 위험성이 없음을 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 실시예 1에서 얻은 비이온 계면활성제의 최기형성 지수를 측정하여 나타낸 그래프이다.
도 6에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 비이온 계면활성제는 위험수준에 미치지 않는 것을 확인하였다.
따라서, 본 발명에 따른 비이온 계면활성제는 종래 사용하던 계면활성제와 비교하여 척추동물의 배아에 대한 발생독성이 현저히 낮으므로, 종래의 발생독성 효과가 강한 계면활성제를 대체하는 계면활성제로서 유용하게 사용될 수 있다.
< 실험예 2> HeLa9903 세포주에서의 세포독성 측정
본 발명에 따른 비이온 계면활성제의 HeLa9903 세포주에서의 세포독성을 측정하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였으며 그 결과를 도 1 및 8에 나타내었다.
구체적으로, HeLa9903 세포주를 사용하여 비교예 9의 E2 1 nM 과 실시예 1에서 얻은 비이온 계면활성제를 농도별로 처리한 후 24시간 동안 37 ℃ 배양기에서 배양시켰다. 24시간 후 배지를 제거하고 Cell Counting Kit-8 을 이용하여 세포독성을 분석하였다.
도 1은 본 발명에 따른 실시예 1에서 얻은 비이온 계면활성제의 HeLa9903 세포주에서의 독성평가 결과를 나타낸 그래프이다.
도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1에서 얻은 비이온 계면활성제는 1 mM 및 100 μM의 농도에서 세포 독성을 나타냈으며, 10 μM 내지 10 pM에서는 세포 독성을 나타내지 않음을 알 수 있었다.
따라서, 본 발명에 따른 비이온 계면활성제는 세포 독성을 나타내지 않으므로, 종래의 높은 독성을 가진 계면활성제를 대체하는 계면활성제로서 유용하게 사용될 수 있다.
< 실험예 3> 에스트로겐 활성 측정
본 발명에 따른 비이온 계면활성제의 에스트로겐 활성을 측정하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였으며 그 결과를 도 2 및 도 8에 나타내었다.
구체적으로, HeLa9903 세포주를 사용하여 비교예 8의 E2 1 nM 과 실시예 1, 3 및 4에서 얻은 비이온 계면활성제를 농도별로 처리하고 24시간 동안 37 ℃ 배양기에서 배양시켰다. 24시간 후 배지를 제거하고 루시페라아제(luciferase) 분석 시약 (Steady-Glo Luciferase Assay System)을 이용하여 에스트로겐 활성을 측정하였다.
도 2는 본 발명에 따른 실시예 1에서 얻은 비이온 계면활성제의 에스트로겐 활성 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명에 따른 실시예 3 및 4에서 얻은 비이온 계면활성제의 에스트로겐 활성 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2 및 도 8에 나타난 바와 같이, E2는 1 nM로 사용할 경우에도 에스트로겐 활성에 영향을 주는 반면, 본 발명에 따른 실시예 1에서 얻은 비이온 계면활성제는 10 μM 내지 10 pM 농도에서 에스트로겐 활성을 나타내지 않음을 알 수 있었으며, 본 발명에 따른 실시예 3 및 4에서 얻은 비이온 계면활성제는 0.1 μM 내지 1 μM에서 에스트로겐 활성을 나타내지 않음을 알 수 있었다.
따라서, 본 발명에 따른 비이온 계면활성제는 에스트로겐 활성에 영향을 미치지 않으므로, 종래의 에스트로겐 활성에 영향을 미치던 계면활성제를 대체하는 계면활성제로서 유용하게 사용될 수 있다.
<실험예 4> 항에스트로겐 능력 평가
본 발명에 따른 비이온 계면활성제의 항에스트로겐 능력을 평가하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였으며 그 결과를 도 3에 나타내었다.
구체적으로, HeLa9903 세포주를 사용하여 비교예 9의 E2 10 nM, ICI 1 μM, 본 발명에 따른 실시예 1에서 얻은 비이온 계면활성제를 각각 1 μM 및 0.1 μM 농도로 처리하고 24시간 동안 37 ℃ 배양기에서 배양시켰다. 24시간 후 배지를 제거하고 luciferase 분석 시약 (Steady-Glo Luciferase Assay System)을 이용하여 에스트로겐 활성을 측정하였다.
도 3은 본 발명에 따른 실시예 1에서 얻은 비이온 계면활성제의 항에스트로겐 능력을 평가한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3에 나타난 바와 같이, 에스트로겐 antagonist 인 ICI 는 에스트로겐 활성을 감소시키는 반면, 본 발명에 따른 실시예 1에서 얻은 비이온 계면활성제는 1 μM 및 0.1 μM 농도에서 에스트로겐 활성을 감소시키지 않는 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명에 따른 비이온 계면활성제는 에스트로겐 활성에 영향을 미치지 않으므로, 종래의 에스트로겐 활성에 영향을 미치던 계면활성제를 대체하는 계면활성제로서 유용하게 사용될 수 있다.
<실험예 5> HEK293 세포주에서의 세포독성 측정
본 발명에 따른 비이온 계면활성제의 HEK293 세포주에서의 세포독성을 측정하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였으며 그 결과를 도 4에 나타내었다.
구체적으로, HEK293 세포주에 AR을 과발현 시킨 후, 비교예 9의 DHT 1 nM, 비교예 10의 CDX 5 μM, 본 발명에 따른 실시예 1에서 얻은 비이온 계면활성제를 100 μM 내지 0.1 μM 농도로 처리하고 37 ℃ 배양기에서 24시간 배양시킨 후, MTT assay를 진행하여 세포독성을 측정하였다.
도 4는 본 발명에 따른 실시예 1에서 얻은 비이온 계면활성제의 HEK293 세포주에서의 독성평가 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1에서 얻은 비이온 계면활성제는 100 μM의 농도에서 세포 독성을 나타냈으며, 10 μM 내지 0.1 μM에서는 세포 독성을 나타내지 않음을 알 수 있었다.
따라서, 본 발명에 따른 비이온 계면활성제는 세포 독성을 나타내지 않으므로, 종래의 높은 독성을 가진 계면활성제를 대체하는 계면활성제로서 유용하게 사용될 수 있다.
< 실험예 6> 안드로겐 활성 측정
본 발명에 따른 비이온 계면활성제의 에스트로겐 활성을 측정하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였으며 그 결과를 도 5에 나타내었다.
구체적으로, HEK293 세포주를 사용하여 비교예 9의 DHT 1 nM 과 본 발명에 따른 실시예 1에서 얻은 비이온 계면활성제를 처리하고 24시간 동안 37 ℃배양기에서 배양시켰다. 24시간 후 배지를 제거하고 luciferase 분석 시약 (Steady-Glo Luciferase Assay System)을 이용하여 안드로겐 활성을 측정하였다.
도 5는 본 발명에 따른 실시예 1에서 얻은 비이온 계면활성제의 안드로겐 활성 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5에 나타난 바와 같이, DHT는 1 nM로 사용할 경우에도 안드로겐 활성에 영향을 주는 반면, 본 발명에 따른 실시예 1에서 얻은 비이온 계면활성제는 1 μM 또는 10 μM 농도에서도 안드로겐 활성을 나타내지 않음을 알 수 있었다.
따라서, 본 발명에 따른 비이온 계면활성제는 안드로겐 활성에 영향을 미치지 않으므로, 종래의 안드로겐 활성에 영향을 미치던 계면활성제를 대체하는 계면활성제로서 유용하게 사용될 수 있다.
< 실험예 7> 양서류 유생에 대한 급성독성 효과 측정
본 발명에 따른 비이온 계면활성제의 수생생물에 대한 급성독성을 측정하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였으며 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
구체적으로, 아프리카발톱개구리(Xenopus laevis) 유생을 사용하여 비교예 1 내지 8과 본 발명에 따른 실시예 1에서 얻은 비이온 계면활성제를 처리하고 96시간 동안 23 ℃배양기에서 배양시켰다. 각 실험군에 배치된 유생의 수는 각각 10마리로 하였다. 실험 개시 후 96시간 경과 시 각 실험군 개체들의 생존율을 확인하고 반수치사농도(LC50) 값을 산출하였다.
R1 부가된 옥사이드 화합물
및 부가몰수		 LC50 (mg/L)
실시예 1 이소데카닐 POP(2몰)-POE(9몰) 23.392
실시예 2 이소데카닐 POP(2몰)-POE(5.5몰) 8.329
실시예 3 이소옥타닐 POP(2몰)-POE(5.5몰) 72.804
실시예 4 이소옥타닐 POP(2몰)-POE(7.5몰) 92.632
비교예 1 트리데실 POE(7몰) 4.936
비교예 2 트리데실 POE(10몰) 8.329
비교예 3 노닐 페닐 POE(8몰) 3.982
비교예 4 노닐 페닐 POE(10몰) 5.945
비교예 5 노닐 페닐 POE(12몰) 10.570
비교예 6 도데실 POE(7몰) 3.471
비교예 7 도데실 POE(9몰) 3.983
비교예 8 도데실 POE(10몰) 9.447
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 및 2는 비교예 1 내지 8과 비교하여 LC50값이 2 내지 23배 이상으로 매우 높은 값을 나타냄을 알 수 있었다. 특히, 널리 사용되고 있는 노닐페닐에테르 계면활성제인 비교예 3 내지 5와 비교하여 2 내지 23배 이상의 농도에서 독성을 나타내므로, 종래 사용되던 노닐페놀계 계면활성제에 비하여 양서류 유생에 대한 급성독성이 매우 낮은 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 비이온 계면활성제는 종래 사용하던 계면활성제, 특히 노닐페놀 계면활성제에 비하여 수생생물에 대한 급성독성이 현저하게 낮으므로, 종래의 급성독성 효과가 강한 계면활성제를 대체하는 계면활성제로서 유용하게 사용될 수 있다.
< 실험예 8> 양서류 유생에 대한 갑상선교란 효과
본 발명에 따른 비이온 계면활성제의 양서류의 변태과정에 있어 갑상선교란 효과를 측정하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였으며 그 결과를 도 7에 나타내었다.
구체적으로, OECD test guideline 231 (Amphibian Metamorphosis Assay)에 따라 아프리카발톱개구리(Xenopus laevis)의 Nieuwkoop and Faber stage 51 (NF stage 51) 유생을 사용하여 노닐페놀, 비교예 3, 비교예 4 및 그 유사물질들과 본 발명에 따른 실시예 1에서 얻은 비이온 계면활성제를 처리하고 21일간 22 ℃배양기에서 배양시켰다. 각 실험군에 배치된 배아의 수는 각각 20마리로 하였다. 실험 종료 시 각 실험군 개체들의 변태단계와 길이를 측정하였다. 이로부터 대조군과 각 물질을 처리한 실험군 간의 차이를 분석하였다.
도 7는 본 발명에 따른 실시예 1에서 얻은 비이온 계면활성제(SUNFOL IDH-10)의 양서류 배아에 대한 변태저해효과를 나타낸 그래프이다.
도 7에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1의 계면활성제는 0.7 mg/L 수준에서 대조군과 유사한 수준의 변태단계에 도달하였다. 2.1 mg/L 수준에서 유생의 변태단계가 대조군에 비해 늦어진 것으로 확인되었으나, 길이(SVL; snout-vent length)의 감소 또한 확인되어 변태저해가 아닌 단순 성장 저해로 판단된다.
따라서, 본 발명에 따른 비이온 계면활성제는 노닐페놀과 비슷한 양을 사용하였을 때, 보다 낮은 갑상선 교란 효과를 나타내므로, 종래의 갑상선 교란 문제를 갖는 계면활성제 특히 노닐페놀을 포함하는 계면활성제를 대체하는 계면활성제로서 유용하게 사용될 수 있다.
< 실험예 9> MTT assay를 이용한 세포 생존율 측정
본 발명에 따른 비이온 계면활성제의 세포생존율을 측정하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였으며 그 결과를 표 4에 나타내었다.
구체적으로, HaCaT(인간 피부 keratinocyte)를 96-well 세포배양 플레이트에 2000개씩 심고 본 발명에 따른 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 7을 0, 2, 5, 10, 50, 100 μg/ml의 농도로 처리하였다. 24 시간 후, 세포를 획득하여 3-(4,5-디메틸티아졸-2-yl)-2,5-디페닐테트라졸리움 브로마이드(MTT, Sigma -Aldrich) 용액을 0.5 mg/ml의 최종 농도로 처리한 후 37 배양기에서 3시간 배양하였다. 생존하는 세포내 미토콘드리아 환원력에 의해 노란 형광색의 MTT 용액은 보라색 결정으로 변성되며, 이 결정을 DMSO에 녹여 흡광도를 측정하였다. 최소영향관찰농도(Lowest-observed-effect concentration, LOEC) 및 100 μg/ml 에서의 생존율을 하기 표 4에 나타내었다.
R1 부가된 옥사이드 화합물
및 부가몰수		 LOEC
(μg/ml)		 생존율
(%)
실시예 1 이소데카닐 POP(2몰)-POE(9몰) 100 50
실시예 2 이소데카닐 POP(2몰)-POE(5.5몰) 2 26
실시예 3 이소옥타닐 POP(2몰)-POE(5.5몰) 5 52
실시예 4 이소옥타닐 POP(2몰)-POE(7.5몰) 10 56
비교예 1 트리데실 POE(7몰) 2 12
비교예 2 트리데실 POE(10몰) 5 35
비교예 3 노닐 페닐 POE(8몰) 2 17
비교예 4 노닐 페닐 POE(10몰) 10 27
비교예 5 노닐 페닐 POE(12몰) 10 31
비교예 6 도데실 POE(7몰) 5 23
비교예 7 도데실 POE(9몰) 2 19
상기 표 4에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 4의 세포 생존율은 비교예에 비하여 높은 값을 나타냄을 확인하였다. 실시예 1, 2 및 3은 50 % 이상의 생존율을 나타내어 비교예에 비하여 약 1.4 내지 4.6 배 이상 높은 생존율을 나타냄을 알 수 있었다. 또한, 본 발명에 따른 실시예 1은 최소영향관찰농도가 100 μg/ml로서, 가장 높은 값을 나타냄으로써, 농도 대비 세포의 생존에 영향력이 가장 약한 것을 알 수 있었다.
따라서, 본 발명에 따른 비이온 계면활성제는 종래 사용하던 비이온 계면활성제에 비하여 세포 생존에 미치는 영향이 적고, 세포 생존율 또한 우수하므로, 종래의 세포 생존에 영향을 나타내는 계면활성제를 대체하는 계면활성제로서 유용하게 사용될 수 있다.
< 실험예 10> 세포주기분석을 이용한 세포 사멸 부분 ( apoptotic fraction) 분석
본 발명에 따른 비이온 계면활성제의 세포 사멸 부분을 분석하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였으며 그 결과를 도 9에 나타내었다.
구체적으로, HaCaT 세포에 실시예 1, 2 및 비교예 6, 7을 50 μg/ml 농도로 15 시간 동안 처리한 후 원심분리를 통해 세포의 펠렛을 얻은 후 메탄올에 고정하였다. 3 시간 후, PBS로 세척한 후 핵산을 염색하는 Propidium iodide와 RNA 분해효소 RNaseA를 넣어주고 FACS 분석을 통해 SubG1/G0, G1, S, G2/M 기의 세포 주기를 확인하였다.
도 9A는 본 발명에 따른 실시예 1, 2 및 비교예 6 ,7의 세포주기 분석을 이용하여 측정한 상대 세포사멸 부분을 나타낸 그래프이고, 도 9B는 본 발명에 따른 실시예 1 및 2 및 비교예 3, 4, 6, 7 처리에 따른 세포주기별 세포수를 분석한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9A 및 9B에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 및 2는 세포주기 대비 세포사멸부분의 비율이 적음을 알 수 있었다. 특히, 실시예 1의 경우, 상대 세포사멸 부분에서 가장 낮은 값을 나타내었으며, 세포주기 별 세포수에서도 비교예에 비하여 약 절반정도의 세포사멸 수를 나타냄을 확인하였다.
따라서, 본 발명에 따른 비이온 계면활성제는 종래 사용되던 비이온 계면활성제에 비하여 세포 생존에 미치는 영향이 적으므로, 종래의 세포 생존에 과도한 영향을 나타내는 계면활성제를 대체하는 계면활성제로서 유용하게 사용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 비이온 계면활성제는 독성 및 세포 생존에 미치는 영향이 현저히 저감되는 특성을 나타내고, 환경호르몬 비활성을 나타내으므로, NPEs 등의 종래 계면활성제의 대체 계면활성제로서 유용하게 사용될 수 있으며, 특히, 세정제 조성물, 섬유 유연제 조성물, 화장료 조성물, 유화제 조성물, 분산제 조성물 등으로 유용하게 사용될 수 있다.

Claims (11)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 비이온 계면활성제:
    [화학식 1]
    Figure 112016067332103-pat00022

    (상기 화학식 1에서,
    R1은 측쇄의 C8-10 알킬이고,
    n은 1 내지 20의 정수이고;
    m은 1 내지 20의 정수이고; 및
    괄호 안의
    Figure 112016067332103-pat00023
    및
    Figure 112016067332103-pat00024
    의 배열은 블록 형태이다).
  2. R1-OH과 알칼리 금속촉매를 분산시켜 분산물을 제조하는 단계(단계 1);
    상기 단계 1에서 얻은 분산물에 프로필렌 옥사이드를 부가반응시켜 부가물을 제조하는 단계(단계 2); 및
    상기 단계 2에서 얻은 부가물에 에틸렌 옥사이드를 부가반응시켜 화학식 1로 표시되는 화합물을 얻는 단계(단계 3)를 포함하는 제1항의 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 비이온 계면활성제의 제조방법:
    (상기 제조방법에서, R1은 제1항의 화학식 1에서 정의한 바와 같다).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 단계 1의 알칼리 금속촉매는 수산화칼륨, 수산화나트륨, 탄산나트륨, 수산화리튬, 수산화칼슘 및 수산화세슘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  4. 제2항에 있어서,
    프로필렌 옥사이드 또는 에틸렌 옥사이드는 100 내지 130 ℃에서 부가하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  5. 제2항에 있어서,
    에틸렌 옥사이드를 부가할 경우, 반응 온도는 130 내지 150 ℃인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  6. 제2항에 있어서,
    에틸렌 옥사이드를 부가할 경우, 반응기의 내부 압력은 2.0 내지 4.0 kg/cm2인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  7. 제2항에 있어서,
    프로필렌 옥사이드를 부가할 경우, 반응 온도는 110 내지 150 ℃인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  8. 제2항에 있어서,
    중화공정 또는 탈촉매 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 중화공정은 락틴산, 인산, 차아인산, 개미산, 초산 및 빙초산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 산을 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  10. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure 112016067332103-pat00025

    (상기 화학식 1에서,
    R1은 측쇄의 C8-10 알킬이고,
    n은 1 내지 20의 정수이고;
    m은 1 내지 20의 정수이고; 및
    괄호 안의
    Figure 112016067332103-pat00026
    및
    Figure 112016067332103-pat00027
    의 배열은 블록 형태이다).
  11. 제1항의 비이온 계면활성제를 포함하는 세정제 조성물.
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