JPH069521A - カチオン化合物の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 高収率にて、含有無機塩の低減されたカチオ
ン化合物を得る方法を提供する。 【構成】 水−低級アルコール溶媒中、一般式(2) で表
わされる環状アミン及び／又は一般式(3) で表わされる
アミドアミンと、カチオン化剤とを、特定の重量組成と
なるような量で、アルカリ物質の存在下で反応させ、生
成した無機塩を濾過して、一般式(1) で表わされるカチ
オン化合物を得る。 〔一連の式中、R¹は炭素数７〜15のアルキル基又はアル
ケニル基、R²,R³,R⁴は炭素数１〜３のアルキル基、G,
G¹,G² はH 又は炭素数１〜３のアルキル基もしくはヒド
ロキシアルキル基、E はH 、炭素数１〜３のアルキル
基、ヒドロキシアルキル基等の基、Y はH 又はヒドロキ
シル基、A はOH、ハロゲン原子又は炭素数１〜４のアル
キル硫酸基、m は２又は３、n は０又は１〜５の整数、
Z はハロゲン原子を示す。〕

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカチオン化合物の製造法
に関するものである。更に詳細には、皮膚に対して温和
な作用を有し、しかも優れた起泡力、洗浄力を有する頭
髪又は身体洗浄界面活性剤として有用なカチオン化合物
の製造法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
洗浄剤などに使用される界面活性剤は、界面活性能のほ
かに生分解性、安全性、眼や皮膚に対する低刺激性など
の諸特性に優れているものが要望されている。これらの
要求を満たす界面活性剤としてアシル化アミノ酸型界面
活性剤やイミダゾリン型界面活性剤が広く使用されるよ
うになってきた。

【０００３】しかしこれらの界面活性剤は一般的に、安
全性等に優れる反面、界面活性能として特に重要である
起泡力、洗浄力に劣る為に、それ自体シャンプー等の成
分として単独で用いられることは少なく、アルキルエー
テルサルフェート、アルキルサルフェート等のアニオン
型界面活性剤との併用が一般的である。

【０００４】かかるアニオン型界面活性剤は皮膚に対す
る刺激性が強いために、皮膚を荒らすおそれがある。一
方、カチオン活性剤では、一般に皮膚に対する刺激性が
強く、起泡力があり安全性に優れた基剤はいまだ見いだ
されておらず、洗浄剤として応用されている例はない。
このため、起泡力、洗浄力に優れ、且つ安全性の高いカ
チオン活性剤の出現が強く望まれている。この様なカチ
オン活性剤があれば、そのカチオン性の特徴を生かした
新しい洗浄剤や全く新しい用途も生まれることが期待さ
れていた。

【０００５】そこで本発明者らは、かかる性質を有する
化合物について検討し、一般式(1)で表わされるカチオ
ン化合物（以下カチオン化合物(1) と略記）が、その目
的に合致することを見い出し、すでに特許出願した（特
願平３−196459号）。

【０００６】

【化６】

【０００７】〔式中、R¹：直鎖又は分岐鎖の炭素数７〜
15のアルキル基又はアルケニル基を示す。 R²,R³,R⁴：同一又は異なる炭素数１〜３のアルキル基を
示す。 G ：H 又は炭素数１〜３のアルキル基もしくはヒドロキ
シアルキル基を示す。

【０００８】E ：H 、炭素数１〜３のアルキル基もしく
はヒドロキシアルキル基、又は式

【０００９】

【化７】

【００１０】で表わされる基を示す。但し、G が炭素数
１〜３のアルキル基又はヒドロキシアルキル基の場合、
E は炭素数１〜３のアルキル基もしくはヒドロキシアル
キル基ではない。 Y ：H 又はヒドロキシル基を示す。 A ：OH、ハロゲン原子又は炭素数１〜４のアルキル硫酸
基を示す。 m ：２又は３の数を示す。 n ：０又は１〜５の整数を示す。但し、 n＝１の場合
は、 Y＝H 又はヒドロキシル基を示し、 n＝０、２、
３、４、５の場合は Y＝H を示す。〕 本発明の課題は、上記の如き起泡力、洗浄力に優れ、且
つ安全性の高いカチオン化合物(1) を、高収率で、しか
も無機塩の含有量を低減させて得るための製造方法を提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するため鋭意検討した結果、特定の製造条件を採
用することにより、高収率にて、含有無機塩の低減され
た、カチオン化合物(1) が得られることを見い出し、本
発明を完成した。即ち、本発明は、水−低級アルコール
溶媒中、一般式(2)

【００１２】

【化８】

【００１３】〔式中、R¹,G,mは前記の意味を示す。〕で
表わされる環状アミン（以下環状アミン(2) と略記）及
び／又は一般式(3)

【００１４】

【化９】

【００１５】〔式中、R¹,mは前記の意味を示し、G¹,G²
はH 又は炭素数１〜３のアルキル基もしくはヒドロキシ
アルキル基を示すが、G¹,G² のうち少なくとも一方はH
である。〕で表わされるアミドアミン（以下アミドアミ
ン(3) と略記）と、一般式(4)

【００１６】

【化１０】

【００１７】〔式中、R²,R³,R⁴,Y,A,nは前記の意味を示
し、Z はハロゲン原子を示す。〕で表わされるカチオン
化剤（以下カチオン化剤(4) と略記）とを、環状アミン
(2) 及び／又はアミドアミン(3) 〔以下、(a) 成分と言
う。〕、低級アルコール〔以下、(b) 成分と言う。〕お
よび水〔環状アミン(2) を使用する場合は、環状アミン
(2) に対し等モルの水を除く。以下、(c) 成分と言
う。〕の重量組成が、図１に示すような(a) 成分、(b)
成分および(c) 成分を頂点とする三角座標で表した場
合、座標((a)成分、(b) 成分、(c) 成分) を表現したと
き、（80, 10, 10）、（30, 10, 60）および（20, 70,
10）の３点で囲まれた３角形内又はその３辺上（図１の
斜線で示す範囲内）に存在する組成となるような量を用
いて、アルカリ物質の存在下で反応させ、生成した無機
塩を濾過することを特徴とする、カチオン化合物(1) の
製造法を提供するものである。

【００１８】本発明において、(a) 成分、(b) 成分およ
び(c) 成分の重量組成は、図１に示す三角座標の斜線で
示す範囲内、即ち（80, 10, 10）、（30, 10, 60）およ
び（20, 70, 10）の３点で囲まれた３角形内又はその３
辺上に存在することが必要であり、この範囲内に存在し
ない場合には、本発明が所望する、高収率および高選択
的なカチオン化合物(1) の製造が達成され得ない。

【００１９】本発明に用いられる(a) 成分の例として
は、２−ヘプチルイミダゾリン、２−ウンデシルイミダ
ゾリン、２−ペンタデシルイミダゾリン、１−ヒドロキ
シエチル−２−ウンデシルイミダゾリン、１−ヒドロキ
シエチル−２−トリデシルイミダゾリン、１−ヒドロキ
シエチル−２−ペンタデシルイミダゾリン等の環状アミ
ン及び／又はこれらを水により開環して得られるアミド
アミンが挙げられる。本発明に用いられる(b) 成分とし
ては炭素数１〜３のアルコール、特にエタノール、イソ
プロパノールが好ましい。本発明における(c) 成分であ
る水は反応開始前、反応開始時、反応途中に仕込んでも
よく、アルカリ物質の水溶液として反応系へ添加する。

【００２０】本発明に用いられるアルカリ物質として
は、NaOH、KOH 、Na₂CO₃、NaHCO₃、K₂CO₃ 、KHCO₃ 等の
アルカリ金属の水酸化物、炭酸塩又は重炭酸塩が挙げら
れ、通常これらの水溶液として反応系へ添加される。こ
れらのアルカリ物質の量としては反応系のpHが６〜12程
度となるように任意の方法にて、反応系へ添加される。
また、本発明に用いられるカチオン化剤(4) としては、
例えば３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル−N,N,N −
トリメチルアンモニウムクロライド等を挙げることがで
きる。

【００２１】以下、本発明の製造法の好ましい実施態様
についてさらに詳細に述べる。本発明の方法において
は、まずカチオン化剤(4) と(a) 成分とを、水−低級ア
ルコール溶媒中、50〜90℃で攪拌しながら反応させ、続
いて反応液のpHを６〜12の範囲に保つようにアルカリ物
質を滴下するか、又は(a) 成分をNa₂CO₃、NaHCO₃のよう
なアルカリ塩と一緒に仕込んだ後、50〜90℃で攪拌しな
がら反応させる。反応終了後、反応混合物を好ましくは
熱時（例えば80℃程度までの温度）に、公知の方法で濾
過することにより析出した無機塩を除去して、無機塩の
含有量が低減されたカチオン化合物(1) を得る。反応温
度は50〜90℃の範囲が好ましい。50℃未満では反応の進
行が遅くなり、又90℃を越えるとカチオン化剤の分解が
起こりやすくなるので好ましくない。

【００２２】(a) 成分に対するカチオン化剤(4) の仕込
みモル比は、少なくとも1.0 倍あればよく、それより低
い場合、(a) 成分の４級化率が低くなるので好ましくな
い。従って、(a) 成分に対するカチオン化剤(4) の仕込
みモル比は、1.0 〜3.0 倍当量が好ましいが、カチオン
化剤(4) 中の水分量によってモル比の制約を受ける場合
があるため、カチオン化剤(4) の水分量は50重量％以
下、好ましくは40重量％以下とする。

【００２３】

【発明の効果】本発明の製造法によれば、高収率にて、
含有無機塩の低減され、起泡力、洗浄力等に優れ、且つ
低刺激性であり、頭髪又は身体洗浄用界面活性剤として
有用なカチオン化合物(1) を得ることができる。

【００２４】

【実施例】次に、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
するが、本発明の範囲はこれらによって限定されるもの
ではない。尚、例中の％は特記しない限り重量基準であ
る。

【００２５】実施例１ 攪拌機、冷却管、滴下ロート、温度計を付した２リット
ル４ツ口フラスコに、常法により合成した、１−ヒドロ
キシエチル−２−ウンデシルイミダゾリン268ｇ（１モ
ル）、水54ｇ及び水酸化ナトリウム1.2 ｇを仕込み、攪
拌しながら80℃まで昇温し、そのままの温度で約２時間
攪拌を続け、イミダゾリンの開環を行いＮ−ラウロイル
−Ｎ' −（２−ヒドロキシエチル）エチレンジアミンを
得た。次にエタノール170 ｇを仕込み攪拌しながら80℃
まで昇温した。次に３−クロロ−２−ヒドロキシプロピ
ルトリメチルアンモニウムクロライド（MW188)の35％水
溶液376 ｇ(1.3モル) と48％NaOH水溶液108 ｇ(1.3モ
ル) を２時間かけて滴下した後、６時間熟成を行った。
ここで用いた(a) 成分、(b) 成分及び(c) 成分の重量組
成は、（35, 21, 44）であり、図１に示すように斜線の
範囲内にある。

【００２６】次に析出した食塩を加圧濾過機を用い、70
℃、N₂圧２kg／cm² で濾別した。Naイオンの分析より含
有食塩は２％であり、ＶＬ（揮発分）及び水分の分析よ
り、エタノール17％、H₂O 24％、有効分52％の淡黄色の
溶液を得た。この溶液の揮発分を除去した時に有機成分
中に含まれる無機塩の含量は３％であり、反応時に含有
される量（12.7％、計算値）より大幅に無機塩含有量を
低下させることができた。又、１−ヒドロキシエチル−
２−ウンデシルイミダゾリン基準で99％の収率にて、下
記化合物が得られた。

【００２７】

【化１１】

【００２８】IR分析、質量分析結果 ＜IR分析＞1650cm^-1(6.06 μ) にアミド特有の強い吸収
が認められた。

【００２９】＜質量分析＞ 装置；日本電子（株）製 SX−102 型 質量分析型 測定条件；導入方法 直接 イオン化法 FAB(Fast Atom Bomberdment) 分析結果；フラグメントイオン分子量 402 、226 主要ピーク２本が認められ、402 は(M-Cl)イオンピーク
であり、上記構造のカチオン化合物であることを確認し
た。

【００３０】実施例２ 実施例１と同様の装置に、１−ヒドロキシエチル−２−
トリデシルイミダゾリン296 ｇ、水54ｇ、水酸化ナトリ
ウム1.2 ｇを仕込み攪拌しながら80℃まで昇温し、その
ままの温度で２時間攪拌を続け、Ｎ−ミリストイル−
Ｎ' −（２−ヒドロキシエチル）エチレンジアミンを得
た。次にイソプロパノール300 ｇを仕込み攪拌しながら
80℃まで昇温した。所定の温度に達した時に、３−クロ
ロ−２−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムク
ロライドの30％水溶液349 ｇ(1.3モル) と48％NaOH水溶
液108 ｇ(1.3モル) を２時間かけて滴下した後、６時間
熟成を行った。ここで用いた(a) 成分、(b) 成分及び
(c) 成分の重量組成は、（34, 32, 34）であり、図１に
示すように斜線の範囲内にある。

【００３１】その後、析出した食塩を実施例１と同様に
濾過した。得られた溶液の組成は、食塩1.5 ％、イソプ
ロパノール28％、H₂O 20％、有効分46％であり、この溶
液の揮発分を除去した時に有機成分中に含まれる無機塩
の含量は2.8 ％であり、反応時に含有される量（11.6
％、計算値）より大幅に無機塩含有量を低下させること
ができた。また１−ヒドロキシエチル−２−トリデシル
イミダゾリン基準で98.8％の収率にて下記化合物を得
た。

【００３２】

【化１２】

【００３３】＜質量分析＞ 分析結果；フラグメントイオン分子量 430 、254 比較例 攪拌機、冷却管、滴下ロート、温度計を付した２リット
ル４ツ口フラスコに、常法により合成した、１−ヒドロ
キシエチル−２−ウンデシルイミダゾリン268ｇ（１モ
ル）、水54ｇ及び水酸化ナトリウム1.2 ｇを仕込み攪拌
しながら80℃まで昇温し、そのままの温度で約２時間攪
拌を続け、イミダゾリンの開環を行い、Ｎ−ラウロイル
−Ｎ' −（２−ヒドロキシエチル）エチレンジアミンを
得た。次にエタノール10ｇを仕込み攪拌しながら80℃ま
で昇温した。次に３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル
トリメチルアンモニウムクロライド（MW188)の50％水溶
液376 ｇ(1.3モル) と48％NaOH水溶液108 ｇ(1.3モル)
を２時間かけて滴下した後、６時間熟成を行った。ここ
で用いた(a)成分、(b)成分及び(c) 成分の重量組成は、
（48, 1.7, 50.3)であり、図１に示すように斜線の範囲
を外れている。

【００３４】この系では食塩の析出はなく、揮発分を除
去した後の有機成分中の無機塩の含量は、Naイオンの分
析より、12.5％であり、含有無機塩を低減させることが
できなかった。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) 成分、(b) 成分及び(c) 成分の重量組成を
三角座標で表した図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水−低級アルコール溶媒中、一般式(2) 【化１】 〔式中、R¹：直鎖又は分岐鎖の炭素数７〜15のアルキル
   基又はアルケニル基を示す。 G ：H 又は炭素数１〜３のアルキル基もしくはヒドロキ
   シアルキル基を示す。 m ：２又は３の数を示す。〕で表わされる環状アミン
   （以下環状アミン(2) と略記）及び／又は一般式(3) 【化２】 〔式中、R¹,mは前記の意味を示す。 G¹,G² ：H 又は炭素数１〜３のアルキル基もしくはヒド
   ロキシアルキル基を示すが、G¹,G² のうち少なくとも一
   方はH である。〕で表わされるアミドアミン（以下アミ
   ドアミン(3) と略記）と、一般式(4) 【化３】 〔式中、R²,R³,R⁴：同一又は異なる炭素数１〜３のアル
   キル基を示す。 Y ：H 又はヒドロキシル基を示す。 A ：OH、ハロゲン原子又は炭素数１〜４のアルキル硫酸
   基を示す。 n ：０又は１〜５の整数を示す。但し、 n＝１の場合
   は、 Y＝H 又はヒドロキシル基を示し、 n＝０、２、
   ３、４、５の場合は Y＝H を示す。 Z ：ハロゲン原子を示す。〕で表わされるカチオン化剤
   （以下カチオン化剤(4) と略記）とを、環状アミン(2)
   及び／又はアミドアミン(3) 〔以下、(a) 成分と言
   う。〕、低級アルコール〔以下、(b) 成分と言う。〕お
   よび水〔環状アミン(2) を使用する場合は、環状アミン
   (2) に対し等モルの水を除く。以下、(c) 成分と言
   う。〕の重量組成が、図１に示すような(a) 成分、(b)
   成分および(c) 成分を頂点とする三角座標で表した場
   合、座標((a)成分、(b) 成分、(c) 成分) を表現したと
   き、（80, 10, 10）、（30, 10, 60）および（20, 70,
   10）の３点で囲まれた３角形内又はその３辺上に存在す
   る組成となるような量を用いて、アルカリ物質の存在下
   で反応させ、生成した無機塩を濾過することを特徴とす
   る一般式(1) で表わされるカチオン化合物の製造法。 【化４】 〔式中、R¹,R²,R³,R⁴,G,Y,A,m,n は前記の意味を示す。 E ：H 、炭素数１〜３のアルキル基もしくはヒドロキシ
   アルキル基、又は式 【化５】 で表わされる基を示す。但し、G が炭素数１〜３のアル
   キル基又はヒドロキシアルキル基の場合、E は炭素数１
   〜３のアルキル基もしくはヒドロキシアルキル基ではな
   い。〕
2. 【請求項２】 カチオン化剤(4) として、３−クロロ−
   ２−ヒドロキシルプロピル−N,N,N −トリメチルアンモ
   ニウムクロライドを用い、モル比にて〔環状アミン(2)
   及び／又はアミドアミン(3)〕／〔カチオン化剤(4) 〕
   ＝１／1.0 〜3.0 となるような割合で反応させる請求項
   １記載のカチオン化合物の製造法。
3. 【請求項３】 低級アルコールがエタノール及び／又は
   イソプロパノールである請求項１又は２記載のカチオン
   化合物の製造法。