【発明の詳細な説明】
超低刺激性洗浄剤組成物 発明の背景
エチレンジアミントリ酢酸(ED3A)及びその塩(ED3ANa2等)はキ
レート化学の分野で利用されており、強キレート性ポリマー、油溶性キレート剤
、界面活性剤及びその他の物を調製する際の出発原料として使用される。エチレ
ンジアミントリ酢酸の従来の合成経路は、N−ベンジル誘導体を経由し、続いて
これをアルカリ溶液中で加水分解してED3ANa3を生成することにより2−
オキソ−1,4−ピペラジンジ酢酸(3KP)誘導体への環化を回避することで
達成されている。エチレンジアミン−N,N,N’−トリ酢酸合成の一例はケミ
カルアブストラクツ78巻、71号、451ページ、18369c番、1969
)に開示され、そこにはエチレンジアミンがClH2CCO2Hと10℃の塩基性
溶液中で1:3のモル比で24時間反応して混合物を生成し、エチレンジアミン
−N,N,N’−トリ酢酸は、これをCo(III)と錯化合物を形成させること
によって混合物から分離できることが記述されている。生成したコバルト錯体は
イオン交換により単離可能である。
本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する米国特許第5,250,
728号は、ED3A又はその塩を高収率で合成するための簡便な方法を開示し
ている。具体的には、N,N’−エチレンジアミンジ酢酸(ED2AH2)の塩
を化学量論量、好ましくは若干モル過剰のホルムアルデヒドと0℃〜110℃、
好ましくは0℃〜65℃の温度及びpH7.0を越える条件で縮合させて安定な
5員環中間体を生成する。化学量論量又は若干モル過剰の気体又は液体のシアン
化水素、シアン化水素又はアルカリ金属シアニドの水溶液等のシアニド源を、0
℃〜110℃、好ましくは0℃〜65℃の温度において、この環状物に付加する
と、N,N’−エチレンジアミンジ酢酸−N’−シアノメチル又はその塩(モノ
ニトリル−ジアシッド)が生成する。水溶液中のニトリルは、ED2AH21モ
ルに対し3.0モル未満の水酸化アルカリ金属又は水酸化アルカリ土類金属を含
む塩基の存在下で自発的に環化して、望ましい環状中間体である2−オキソ−1
,4−ピペラジンジ酢酸(3KP)又はその塩を生成し得る。過剰の塩基の存在
下
においては、ED3Aの塩は良好な収率及び純度で生成する。上記特許は、ED
2AHaXb(式中Xは、例えばアルカリ金属又はアルカリ土類金属等の塩基カチ
オン;aは1から2及びbは0から1を表す)の水溶液を出発原料とする他の態
様も開示している。カルボキシメチル−2−オキソピペラジン(ラクタム)の生
成を完全にするために、反応に先立ち反応混合物を酸性化することもできる。ホ
ルムアルデヒドを添加し、これによってヒドロキシメチル誘導体が必ず生成する
。シアニド源を添加すると、1−シアノメチル−4−カルボキシメチル−3−ケ
トピペラジン(モノニトリルモノアシッド)又はその塩が生成する。この方法に
おいてはCH2O及びシアニド源に代えて、ホルムアルデヒドとシアニドとの反
応生成物であるHOCH2CNを用いることができる。任意の適切な塩基及び酸
を添加すると、この物質は加水分解して3KPになり得る。塩基を添加すると、
環構造が開環してED3Aの塩を生成するであろう。
本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する米国特許第5,284,
972号は、N−アシルED3A誘導体及びその製造方法を開示している。エチ
レンジアミントリ酢酸のN−アシル誘導体の製造は、次の一般的反応スキームに
より達成される。
出発物質のED3A誘導体は酸自身でも、また例えばアルカリ金属又はアルカ
リ土類金属の塩、好ましくはナトリウム又はカリウム塩等のそれらの適切な塩で
あってもよい。
前記反応の生成物である飽和N−アシルED3A誘導体は次の化学式で表すこ
とができる:(式中nは1〜40を表す)。不飽和が起きた場合、その構造は以下のように表
すことができる:
(式中nは2〜40を表す)。不飽和が増大するに従って、式は以下のようにな
る:
(式中nは3〜40を表す)、
(式中nは4〜40を表す)、(式中nは5〜40を表す)、以下同様に続く。
次の一般式で表されるジカルボン酸誘導体等のポリN−アシルエチレンジアミ
ントリ酢酸誘導体も製造可能である:
又は
(式中xは1〜40を表す)。具体的には、オキサリルジED3A、オキサリル
モノED3A、マレイルモノED3A、マレイルジED3A、スクシノイルモノ
ED3A、スクシノイルジED3A等のモノ及びジED3A誘導体が挙げられる
。
皮膚及び眼に対する刺激が穏やかなヘアー・シャンプーは、特に幼児及び子の
髪に使用する場合には望ましいものである。ジョンソン&ジョンソン社[Johnso
n & Johnson]の「ノー・モア・ティアーズ[No More Tears]」ベビー・シャン
プーは、市販のこのような穏やかなシャンプーの一例である。しかしながら、こ
のようなシャンプーは泡立ちの点において比較的効果がなく、かつ水の硬度に対
して許容度が少ないものとなりがちである。
本発明者らは、N−アシルED3Aは、遊離脂肪酸などの不純物の量が約1%
以下のような純粋な形態で製造された場合に、キレート界面活性剤として驚くほ
ど良好に機能し、一分子内でキレート剤と界面活性剤の性質を組み合わせること
を発見した。N−アシルED3Aを含む洗浄剤組成物は、豊かな泡立ちと洗浄特
性並びに低い眼刺激性を示す。したがって、これらのキレート界面活性剤はシャ
ンプーや皮膚清浄剤(スキン・クレンザー)などの洗浄剤組成物に有利に使用す
ることができる。
したがって本発明の一目的は、N−アシルED3Aを包含する新規な洗浄剤組
成物を提供することにある。
本発明の更なる目的は、高い硬度の水が存在する場合でも、良好な泡立ちを有
する穏やかなシャンプーを提供することにある。
本発明の更なる目的は、眼に対する刺激が最低で、かつ毒性が低い穏やかなシ
ャンプーを提供することにある。
本発明の更なる目的は、良好な泡立ちと、眼に対する最低の刺激性と低い毒性
を有する穏やかなスキン・クレンザーを提供することにもある。
発明の概要
従来技術の諸問題は、N−アシルED3Aを、好ましくはナトリウムまたはカ
リウム塩として含有する穏やかな洗浄剤組成物を提供する本発明により解決され
る。アシル基は特に限定されず、1〜40個の炭素原子、好ましくは8〜18個
の炭素原子を含む直鎖又は分枝の脂肪族あるいは芳香族基が例として挙げられる
。
図面の簡単な説明
図1〜図11は各種組成物の泡立ち安定性を比較したグラフである。
発明の詳細な説明
本発明に好適に使用できるN−アシルED3Aは、上記反応(I)に基づいて
、ペンタノイル、ヘキサノイル、ヘプタノイル、オクタノイル、ナナノイル、デ
カノイル、ラウロイル、ミリストイル、パルミトイル、オレオイル、ステアロイ
ル及びノナノイルなどの任意の塩化アシルからも調製できることは当業者が理解
できることである。ネオペンタノイル、ネオヘプタノイル、ネオデカノイル、イ
ソオクタノイル、イソナナノイル及びイソトリデカノイルなどの分枝塩化アシル
類、ならびにベンゾイル及びナフトイルなどの芳香族アシル基もまた好適である
。脂肪酸鎖は、例えば一個又はそれ以上のハロゲン及び/又はヒドロキシル基に
よって置換されていてもよい。ヒドロキシル基置換脂肪酸の例としては、イプロ
ール(3,11−ジヒドロキシテトラデカン)酸、ウスチル(2,15,16−
トリヒドロキシヘキサデカン)酸、アンブレットール(16−ヒドロキシ−7−
ヘキサデカン)酸、リシノール(12−ヒドロキシ−cis−9−オクタデセン
)酸、リシノエライジン(12−ヒドロキシ−trans−9−オクタデセン)
酸、9,10−ジヒドロキシオクタデカン酸、12−ヒドロキシオクタデカン酸
、カムロレン(18−ヒドロキシ−8,11,13−オクタデカトリエン)酸、
キシメニ
ノール(8−ヒドロキシ−trans−11−オクタデセン−9−イン)酸、イ
サノール(8−ヒドロキシ−17−オクタデセン−9,11−ジイン)酸及びレ
ケロール(14−ヒドロキシ−cis−11−エイコセン)酸、及び上記の塩化
アシル類(接尾辞をノイルクロリドに代えて命名した上記誘導体)が挙げられる
。好適なハロゲン置換脂肪酸としては、トリフルオロメチルベンゾイルクロリド
、ペンタデカフルオロ−オクタノイルクロリド、ペンタフルオロプロピオノイル
クロリド、ペンタフルオロベンゾイルクロリド、パーフルオロステアロイルクロ
リド、パーフルオロノナモイルクロリド、パーフルオロヘプタノイルクロリド及
びトリフルオロメチルアセチルクロリドが挙げられる。N−アシル基は、8〜1
8個の炭素を含んでいることが好ましい。
N−アシルED3Aはそれらの溶解性の観点から、塩の形で使用するのが好ま
しい。N−アシルED3A酸が最初に製造される場合は、酸を適切なアルカリで
部分的または完全に中和することにより、簡単に塩に転換することができる。こ
の酸は、当量の酸でアルカリを中和することによってN−アシルED3A塩から
製造することもできる。本発明の洗浄剤組成物に好ましく使用できるキレート界
面活性剤は、ラウロイルED3Aのナトリウム及びカリウム塩である。その他好
適な対イオンとしては、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノエタ
ノールアミン、アンモニウム、イソプロピルアミン、N−プロピルアミン及び2
−アミノ−1−ブタノール、2−アミノ−2−メチル−1,3−プロパンジオー
ル、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール、2−アミノ−2−エチル−1
,3−プロパンジオール及びトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン等のアミ
ノアルコール類がある。
N−アシルED3A塩は本発明の洗浄剤組成物中で単独またはその他の界面活
性剤と併用して用いることができる。組成物中の活性界面活性剤の合計量は通常
約3〜約30%、好ましくは約10〜約15%の範囲である。N−アシルED3
Aは、組成物としての望ましい温和性及びその他の特性に応じて、活性界面活性
剤中の少量成分または主要成分とすることができる。N−アシルED3Aと併用
することができる従来の界面活性剤としては、サルコシネート類(オレオイル、
ラウロイル及びミリストイルを含む)、N−アシルグルタメート類、両性イミダ
ゾリン誘導体、脂肪族スルホスクシネートエステル及びアミド類、水溶性直鎖ア
ルキルベンゼンスルホネート、アルキルスルフェート及びアルキルエトキシスル
フェート類、ナトリウムラウリルエーテルスルフェート;アルコールエトキシレ
ート類及びアルキルポリグリコシド類;C12〜C14トリメチルアンモニウムクロ
リド、ジ獣脂ジメチルアンモニウクロリド及びジ獣脂メチルアミン等が挙げられ
る。上記の多くはしばしば併用される。イミダゾリン類は通常ソルビタンエトキ
シレート又はマンニタンエステル類と組み合わせる。洗浄剤組成物のpHは約6
〜約8の範囲でなければならない。眼に対する刺激性を少なくするために約7の
pHが特に好ましい。
染料、香料、増粘剤(電解質、天然ガム、アルギネート、セルロース誘導体及
びカルボキシビニルポリマー類など)、稀釈剤、調整剤(ラノリン、鉱油、ポリ
ペプチド、ハーバル添加物、卵誘導体及び合成樹脂類など)、皮膚軟化剤、緩衝
剤、乳白剤(高級脂肪酸のアルカノールアミド、グリコールのモノ及びジエステ
ル類、プロピレングリコール及びグリセリンモノステアレート、脂肪アルコール
、ビニルポリマーとラテックスとのエマルジョン、不溶性塩、微細に分散した酸
化亜鉛または二酸化チタン及び珪酸マグネシウムアルミニウム等)、防腐剤(ホ
ルムアルデヒド、フェニル水銀塩及びp−ヒドロキシ安息香酸エステル類など)
、抗酸化剤等の洗浄剤組成物に従来添加されているその他の成分も含有させるこ
とができる。
典型的なベビー・シャンプー処方は以下の通りである:
ナトリウムラウロイルED3A 17.1%
トリデシルエーテル硫酸塩 4.4EtO 65% 8.3%
ポリオキシエチレン(100)ソルビタンモノラウレート 7.5%
防腐剤、香料、染料 適量
水 100%とする量
良好な泡立ちを生み出す多くの界面活性剤の能力は塩化ナトリウム等の電解質
やCa++及びMg++等の多価の高硬度のイオン類が過剰に存在することによって
阻害される。驚くべきことに本発明者らはこのような電解質や硬度イオン類が、
実際にはアルカリ金属N−アシルED3Aの泡立ち安定性を著しく向上させるこ
とを見いだした。
実施例1
界面活性剤溶液の泡立ち安定性(泡排出時間[Lather Drainage Time]として
表示)は、ハート[Hart]とドゥジョルジュ[DeGeorge]の方法、J.Soc.
Cosmet.Chem.、31、223〜226(1980)で決定すること
ができる。本法においては、試験溶液の200mlをブレンダーで1分間攪拌す
る。生成した泡を直ちにナルゲン[Nalgen]PF150漏斗に注入する。この漏斗
は、微細なニクロム線を漏斗に直径9cmの位置で組み込むことにより終点の検
出を容易にできるように改良したものである。この漏斗は20メッシュの篩によ
り支持されている。ブレンダーの中身を漏斗に注ぎ入れてから泡が静まってワイ
ヤが再び見えるようになるまでの経過時間をストップウォッチで測定し、泡排出
時間(秒)とする。安定した、泡立ちの良い界面活性剤の場合は、1%溶液で6
0〜100秒の泡排出時間を示し、一方不安定な泡立ちのものは10秒未満の値
を示すことが期待される。
ラウロイルED3Aナトリウムの1%溶液の泡排出時間に対する塩化ナトリウ
ムの影響を、pH7で、洗浄剤処方に一般的に使用されている界面活性剤である
ラウリル硫酸ナトリウムに対する影響と比較した。結果を図1に示す。ラウリル
硫酸ナトリウムの泡排出時間は4%の電解質の添加で30秒短かくなり、一方N
aLED3Aの場合の泡排出時間は同じ塩度増加で70秒より長くなった。
実施例2
ラウロイルED3Aナトリウムの泡立ち安定性に対する硬水イオンの影響を測
定するために泡排出時間試験を使用した。図2は約3,000ppmの水硬化剤
(water hardness)(CaCO3)の添加が、NaLED3A1%溶液の泡立ち
安定性を5倍高めたことを示している。対照的に、同量のラウリル硫酸ナトリウ
ムの添加は泡排出時間を1/5に減少させた。
実施例3
下記の成分を含む市販のベビー・シャンプー(ジョンソン・ベビー・シャンプ
ー[Johnsons Baby Shampoo])をオーブン中で100℃で恒量になるまで乾燥
させた。この製品は約16%の固形物を含むものであった。組成
水、PEG−80ソルビタンラウレート、ココアミドプロピルベタイン、トリ
デセス硫酸ナトリウム、グリセリン、ラウロアンホグリシネート、PEG150
ジステアレート、ラウレス−13カルボン酸ナトリウム、香料、ポリクオーター
ニウム10、テトラナトリウムEDTA、クオーターニウム15、クエン酸、着
色剤。
高純度ラウロイルED3Aを約2モルの水酸化ナトリウムを使用してpH約7
に中和し、濃度約16%に稀釈した。(1)前記市販ベビー・シャンプーの溶液
、(2)Na2LED3Aの溶液、及び(3)ベビー・シャンプーとNa2LED
3Aの3:1混合溶液について、実施例1記載の方法を使用して泡立ち安定性試
験を行なった。結果を図10に示す。
Na2LED3Aを組成物の1/3添加した場合、製品の泡立ち安定性は硬水
と軟水の両方とも約7倍となった。200ppm硬度が存在する場合のNa2L
ED3Aの系は泡排出時間が200を越え、最も効果的な泡立ち剤であった。実施例4
(1)前記市販ベビー・シャンプー、(2)Na2LED3A、(3)ベビー
・シャンプーとNa2LED3Aの3:1混合物、及び(4)ラウレス3硫酸ナ
トリウム(通常のシャンプーに一般的に使用されている界面活性剤)のサンプル
についてインビトロ皮膚刺激試験を行った。評価対象物質の溶液中に組織のサン
プルを24時間浸漬した後、MTT検定により生存ミトコンドリアを測定した。
MTT検定は、電子伝達系のミトコンドリア酵素によりテトラゾリウム塩(MT
T)が有色フォルマザン染料へ還元されることに基づいて細胞生存性を測定する
ための比色定量法である。生存ミトコンドリア数の減少度を対照と比較して、ヒ
トの皮膚細胞に対する試験物質の毒性を表す尺度とする。使用したインビトロの
評点分類は次の通りである。インビトロ評点 MTT−50(μg/ml) 分類
0〜200 重度
201〜1,000 中度
1,001〜10,000 軽度
>10,000 非刺激性
結果を表2に示す。
表 2 製品 インビトロ評点 分類 MTT−50(μg/ml)
ベビー・シャンプー 1,900 軽度
ベビー・シャンプー+Na2LED3A 2,149 軽度
Na2LED3A >10,000 非刺激性
硫化ラウレス(3)Na 522 中度
これらの結果は、Na2LED3Aが温和なシャンプー中の成分と適合性があ
り、かつ刺激を減少させながら性能を強化できることを示している。この界面活
性剤自身は16%濃度でシャンプーとしての機能を果たすことができ、極めて温
和である。増粘剤、コンディショナー、着色剤、香料及びその他の成分のような
添加剤を含む処方中にこの成分を組み込むことができる可能性があることは明ら
かである。
実施例5
高純度ラウロイルED3Aを約2モルの水酸化ナトリウムを使用してpH約7
に中和し、濃度約16%に稀釈した。(1)ジョンソン・ベビー・2−イン−1
・シャンプー[Johnsons Baby 2 in 1 Shampoo]の溶液、及び(2)ジョンソン
・ベビー・2−イン−1・シャンプーとNa2LED3Aの3:1混合溶液につ
いて、実施例1記載の方法を使用して泡立ち安定性試験を行なった。結果を図3
に示す。
Na2LED3Aを組成物の1/3添加した場合、この組成物の泡立ち安定性
は軟水で約6倍、硬水で5倍増加した。
実施例6
高純度ラウロイルED3Aを約2モルの水酸化ナトリウムを使用してpH約7
に中和し、濃度約16%に稀釈した。(1)ジョンソン・ベビー・バス[Johnso
ns Baby Bath]の溶液、及び(2)ジョンソン・ベビー・バスとNa2LED3
Aの3:1混合溶液について、実施例1記載の方法を使用して泡立ち安定性試験
を行なった。結果を図4に示す。
Na2LED3Aを組成物の1/3添加した場合、この組成物の泡立ち安定性
は軟水で4倍以上、硬水で12倍以上向上させた。
実施例7
高純度ラウロイルED3Aを約2モルの水酸化ナトリウムを使用してpH約7
に中和し、濃度約16%に稀釈した。(1)スワーブ・ベビー・ケア[Suave Ba
by Care]の溶液、及び(2)スワーブ・ベビー・ケアとNa2LED3Aの3:
1混合溶液について、実施例1記載の方法を使用して泡立ち安定性試験を行なっ
た。結果を図5に示す。
Na2LED3Aを組成物の1/3添加した場合、この組成物の泡立ち安定性
は軟水の場合2倍以上となった。Na2LED3Aの添加は組成物の泡立ち安定
性を硬水の場合5倍以上向上させた。実施例8
ナトリウムLED3Aに代えてカリウムLED3Aを用い実施例3を繰り返し
た。結果を図6に示す。
K2LED3Aを組成物の1/3添加した場合、組成物の泡立ち安定性を軟水
では約8倍、硬水(200ppm CaCO3)では14倍以上増加し、また更に
硬度の高い水(400ppm CaCO3)では24倍以上向上させた。
実施例9
ナトリウムLED3Aに代えてカリウムLED3Aを用い実施例5を繰り返し
た。結果を図7に示す。
K2LED3Aを組成物の1/3添加した場合、組成物の泡立ち安定性を軟水
では2倍以上、硬水(200ppm CaCO3)では約7倍高めた。
実施例10
ナトリウムLED3Aに代えてカリウムLED3Aを用い実施例6を繰り返し
た。結果を図8に示す。
K2LED3Aを組成物の1/3添加した場合、組成物の泡立ち安定性を軟水
では約5倍、硬水(200ppm CaCO3)では約12倍高めた。実施例11
ナトリウムLED3Aに代えてカリウムLED3Aを用い実施例7を繰り返し
た。結果を図9に示す。
K2LED3Aを組成物の1/3添加した場合、組成物の泡立ち安定性を軟水
では約2倍、また硬水(200ppm CaCO3)では5倍高めた。
実施例12
ナトリウムLED3AをミリストイルLED3Aに代え、またジョンソン・ベ
ビー・シャンプーをジョンソン・ベビー・2イン1・シャンプーに代えて実施例
3を繰り返した。結果を図11に示す。
Na2MED3Aを組成物の1/3添加した場合、組成物の泡立ち安定性を軟
水では9倍以上、硬水(200ppm CaCO3)では9倍高めた。純粋なミリ
ストイルED3Aナトリウムは硬水ではベビー・シャンプー単独よりも100倍
以上の効果があった。
実施例13
LED3Aを約2モルのトリスアミノを用いてpH約7に中和した。濃度を1
6%アクティブに調整した。滅菌を確実にするために、この溶液を80℃で20
分間維持した。溶液を蒸留水を用いて1/10に稀釈した。この1.6%溶液の
2滴を2人の被験者の片眼に滴下し、表面全体を湿らせた。それぞれの被験者の
もう一方の眼にジョンソン・ベビー・シャンプーの1.6%溶液を2滴差し、表
面を完全に湿らせた。いずれの被験者もサンプルの差異を判別できなかった。2
人の被験者はトリスアミノLED3Aサンプルが市販の低刺激性シャンプーであ
るベビー・シャンプーよりも眼に対する刺激が著しく低度であることを認識した
。
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フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L
U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF
,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,
SN,TD,TG),AP(GH,KE,LS,MW,S
D,SZ,UG),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ
,MD,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU
,AZ,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,
CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GE,H
U,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ
,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,
MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,R
O,RU,SD,SE,SG,SI,SK,TJ,TM
,TR,TT,UA,UG,UZ,VN
(72)発明者 ラザロ,ジョゼフ
アメリカ合衆国、03841 ニューハンプシ
ャー州、ハムステッド、ホワイト レーン
37B
(72)発明者 パーカー,ブライアン エー.
アイルランド国、カウンティ ダブリン、
ソネスタ マラハイド 23
(72)発明者 クルッデン,ジョン エム.
アメリカ合衆国、03051 ニューハンプシ
ャー州、ハドソン、ロビンソン ロード
130