JPH09328449A - 新規ポリカルボン酸又はその塩 - Google Patents

新規ポリカルボン酸又はその塩

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JPH09328449A
JPH09328449A JP17062396A JP17062396A JPH09328449A JP H09328449 A JPH09328449 A JP H09328449A JP 17062396 A JP17062396 A JP 17062396A JP 17062396 A JP17062396 A JP 17062396A JP H09328449 A JPH09328449 A JP H09328449A
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JP
Japan
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salt
ability
calcium ion
compound
polycarboxylic acid
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JP17062396A
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Kenji Namita
賢治 波多
Takanobu Maruyama
貴信 丸山
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Lion Corp
Original Assignee
Lion Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属封鎖性にすぐれたポリカルボン酸又はそ
の塩を提供する。 【解決手段】 下記一般式(1)で表されるポリカルボ
ン酸又はその塩。 【化1】 (式中、Xは脂肪族基又は−CH2OR(R:脂肪族基
を示す)を示し、Yは水素又はメチル基を示し、Mは水
素イオン又は塩形成性陽イオンを示すが、但し、Xがメ
チル基で、かつYが水素である場合を除く)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は新規なポリカルボン
酸又はその塩に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、金属封鎖性化合物としては、トリ
ポリリン酸ソーダ(STPP)やエチレンジアミン四酢
酸(EDTA)が広く用いられてきた。しかし、STP
Pは湖水等の富栄養化現象を生じさせることから、一
方、EDTAは生分解性が低く、環境問題を生じさせる
ことから、いずれもその使用は規制の方向にある。また
EDTAは含窒素化合物であるため、特に中性付近での
金属封鎖能が著しく低下するという欠点がある。これら
のSTPPやEDTAの代替品として、ゼオライトが提
案され、広く使用されている。しかし、ゼオライトは水
不溶性であるということと、金属封鎖能が低いという2
つの欠点を有している。水溶性でしかも窒素を含まない
金属封鎖性化合物として、カルボキシメトキシコハク酸
塩(USP3,914,297)、オキシジコハク酸塩
(USP3,128,287)、1,2−プロパンジオ
ールジコハク酸塩(USP4,017,541)、1,
2−プロパンジオールジマロン酸塩(H.C Kemp
er et al,Tenside Derergen
ts 12.47.’75)などが提案されている。し
かし、これらの化合物の金属封鎖性は未だ満足すべきも
のではない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、金属封鎖性
にすぐれたポリカルボン酸又はその塩を提供することを
その課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成する
に至った即ち、本発明によれば、下記一般式(1)で表
わされるポリカルボン酸又はその塩が提供される。
【化1】 (式中、Xは脂肪族基又は−CH2OR(R:脂肪族基
を示す)を示し、Yは水素又はメチル基を示し、Mは水
素イオン又は塩形成性陽イオンを示すが、但し、Xがメ
チル基で、かつYが水素である場合を除く)
【0005】
【発明の実施の形態】前記一般式(1)において、Xは
脂肪族基又は−CH2OR(R:脂肪族基)を示す。こ
の場合の脂肪族基には、炭素数1〜30、好ましくは1
〜18の直鎖又は分岐状のアルキル基及びアルケニル基
が包含され、その具体例としては、例えば、メチル、エ
チル、プロピル、イソプロピル、ブチル、sec−ブチ
ル、t−ブチル、ヘキシル、オクチル、デシル、ドデシ
ル、テトラデシル、ヘキサデシル、オクタデシル、エイ
コシル、ドコシル、テトラデセニル、オクタデセニル等
が挙げられる。Mは、水素イオン又は塩形成性陽イオン
を示し、塩形成性陽イオンの具体例としては、Na、
K、Li等のアルカリ金属、Ca、Mg等のアルカリ土
類金属、アンモニウム、アミンから誘導された有機アン
モニウム等が挙げられる。
【0006】本発明の前記一般式(1)の化合物の製造
例を示すと以下の通りである。先ず、一般式(2)
【化2】 (式中、M1はナトリウムやカリウム等のアルカリ金属
を示し、X及びYは前記と同じ意味を有する)で表され
るアルカンジオール誘導体と、一般式(3)
【化3】 (式中、Zは塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子を示
し、R1はメチル基やエチル基等の低級アルキル基を示
す)で表されるハロゲン化マロン酸エステルとを反応さ
せて、一般式(4)
【化4】 (式中、X、Y及びR1は前記と同じ意味を有する)で
表されるアルカンジオールのジ(マロン酸ジエステル)
エーテルを得る。この場合の反応は、通常のWilli
amson型エーテル化反応条件によって行うことがで
きる。次に、前記一般式(4)の化合物を加水分解する
ことにより、前記一般式(1)の化合物を得る。
【0007】前記一般式(2)におけるアルカンジオー
ルの具体例としては、以下のものを挙げることができ
る。1,2−ブタンジオール、2,3−ブタンジオー
ル、3−メチル−1,2−ブタンジオール、3,3−ジ
メチル−1,2−ブタンジオール、1,2−ペンタンジ
オール、2,3−ペンタンジオール、3−メチル−1,
2−ペンタンジオール、4−メチル−1,2−ペンタン
ジオール、4−メチル−2,3−ペンタンジオール、
4,4−ジメチル−2,3−ペンタンジオール、1,2
−ヘキサンジオール、2,3−ヘキサンジオール、3−
メチル−2,3−ヘキサンジオール、4−メチル−2,
3−ヘキサンジオール、5−メチル−2,3−ヘキサン
ジオール、1,2−ヘプタンジオール、2,3−ヘプタ
ンジオール、1,2−オクタンジオール、2,3−オク
タンジオール、1,2−ノナンジオール、2,3−ノナ
ンジオール、1,2−デカンジオール、2,3−デカン
ジオール、1,2−ウンデカンジオール、2,3−ウン
デカンジオール、1,2−ドデカンジオール、2,3−
ドデカンジオール、1,2−トリデカンジオール、2,
3−トリデカンジオール、1,2−テトラデカンジオー
ル、2,3−テトラデカンジオール、1,2−ペンタデ
カンジオール、2,3−ペンタデカンジオール、1,2
−ヘキサデカンジオール、2,3−ヘキサデカンジオー
ル、1,2−ヘプタデカンジオール、2,3−ヘプタデ
カンジオール、1,2−オクタデカンジオール、2,3
−オクタデカンジオール、1,2−ノナデカンジオー
ル、2,3−ノナデカンジオール、1,2−エイコサン
ジオール、2,3−エイコサンジオール、1,2−ヘン
エイコサンジオール、2,3−ヘンエイコサンジオー
ル、1,2−ドコサンジオール、2,3−ドコサンジオ
ール、1,2−トリコサンジオール、2,3−トリコサ
ンジオール、1,2−テトラコサンジオール、2,3−
テトラコサンジオール、2,3−ペンタコサンジオー
ル、メチルグリセリン、エチルグリセリン、プロピルグ
リセリン、イソプロピルグリセリン、ブチルグリセリ
ン、イソブチルグリセリン、sec−ブチルグリセリ
ン、t−ブチルグリセリン、ヘキシルグリセリン、オク
チルグリセリン、デシルグリセリン、ドデシルグリセリ
ン、テトラデシルグリセリン、ヘキサデシルグリセリ
ン、オクタデシルグリセリン、エイコシルグリセリン、
ドコシルグリセリン等。アルカンジオールとして、エチ
レングリコールやプロピレングリコールを用いても、金
属イオン封鎖性のすぐれた化合物を得ることができな
い。
【0008】本発明で他方の反応原料として用いる前記
一般式(3)で表わされるハロゲン化マロン酸エステル
としては、クロロマロン酸やブロモマロン酸、ヨードマ
ロン酸等のジメチルエステルやジエチルエステルが用い
られる。好ましくはブロモマロン酸ジエチルが用いられ
る。このハロゲン化マロン酸エステルの使用割合は、式
(2)で表わされるアルカンジオール誘導体に対し2倍
モルあるいはそれ以上のモル数であればよい。
【0009】前記のようにして得られる本発明化合物
は、アルカリ性物質で中和された中和塩の形で得ること
ができるが、必要に応じ、このものは、いったん酸型に
変えた後、あるいは他のアルカリ性物質で処理して塩形
成性陽イオンを他のものに変換することができる。この
場合のアルカリ性物質としては、アルカリ土類金属水酸
化物、アルカリ金属水酸化物、アンモニア、有機アミン
等の各種のものが用いられる。実用上はナトリウム塩に
するのがよい。
【0010】
【実施例】次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明
する。以下において示す%はwt%を示す。また、以下
の実施例において示した化合物性能は以下の方法で評価
した。 (1)カルシウムイオン捕捉能評価法 予めpH10.0又は7.0に調整した0.001M
CaCl2溶液(100ppm、CaCO3換算)100
mlに4MKClを2ml添加する(イオン強度μ=
0.08、KCl)。 1%の試料溶液2mlを添加する。 上記試験溶液を、30℃に保持する。 カルシウムイオン電極を用いてCa濃度を求める。 残留Ca濃度より、捕捉Ca量を求める。 カルシウムイオン捕捉能を算出する。
【0011】(2)カルシウムイオンキレート安定度定
数評価法 カルシウムイオンキレート安定度定数(logKCa)
としては、カルシウムイオン捕捉能測定時の結果を用い
る。残留Ca濃度より、捕捉Ca濃度、つまり錯体の濃
度を求め、残存キレート剤の濃度より算出した。
【0012】(3)洗浄力評価法 [洗剤組成〕 アルファオレフィンスルホン酸ナトリウム 12% 直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム 12% ケイ酸ナトリウム 10% 炭酸ナトリウム 10% カルボキシメチルセルロース 0.6% 硫酸ナトリウム 40.4% 試料(Na塩) 10% 水分 5% [洗浄条件〕 洗浄装置:Terg−O−Tometer 洗浄濃度:0.133% 洗浄温度:25℃ 洗浄時間:10分間 浴比 :30(人工汚垢布使用) 使用水 :3゜DH すすぎ温度:25℃ すすぎ時間:3分間×2回 [洗浄力] Rf0:原布の反射率 Rf1:洗浄前の布の反射率 Rf2:洗浄後の布の反射率
【0013】(4)歯石形成阻害効果評価法 [石灰化抑制能(pH保持能)評価法〕* 石灰化反応液組成 CaCl2 0.7mモル KH2PO4 2.59mモル NaCl 50mモル 水 1リットル 上記組成の石灰化反応液100mlに試料を20ppm
になる様に添加した。次いでこの試験溶液を37℃に加
温し、pH7.42に調整する。更に、試験溶液に、ヒ
ドロキシアパタイト60mg(4m2、セントラルグラ
ス社製、50mモルNaClを水1リットルに溶解した
水溶液に一晩浸漬したもの)を加え、37℃、8時間処
理後、pH保持能を評価する。 *石灰化が進行し、歯石が形成される際に、ヒドロキシ
アパタイト結晶成長時にOH-イオンを取りこむ為、p
Hの低下現象が認められる。このpH低下現象を評価す
ることにより、石炭化抑制能が評価される。
【0014】実施例1 1,2−ブタンジオールのジマロン酸エーテルのナトリ
ウム塩の合成 水素化ナトリウム2.9g(0.12モル)をテトラヒ
ドロフラン50ml中に撹拌し分散させた。この反応液
を0℃に保ちながら、1,2−ブタンジオール4.5g
(0.05モル)をテトラヒドロフラン20mlに溶解
したものをゆっくりと適下した。水素ガスの発生がおさ
まった後に、引き続き0℃に保ちながらブロモマロン酸
ジエチル23.9g(0.1モル)をテトラヒドロフラ
ン20mlに溶解したものを滴下し、滴下終了後2時間
加熱還流させた。放冷後、不溶のNaBrをろ別し、テ
トラヒドロフランを減圧で留去した。クロロホルム10
0mlを加え、0.5N希塩酸、飽和炭酸ナトリウム水
溶液、水で順次洗浄し、無水硫酸マグネシウムで脱水し
た。溶媒を留去し、減圧で蒸留(130℃、0.1mm
Hg)することにより目的物のテトラエチルエステル体
を得た。これに水酸化ナトリウム2.0g(0.05モ
ル)、エタノール50ml、水100mlを加え、80
℃で2時間加熱撹拌することにより加水分解を行った。
イオン交換樹脂でpH調整後溶媒を留去し、得られた白
色固体を乾燥して、下記式で表される化合物14.9g
(収率78%)を得た。
【化5】 この化合物のプロトンNMRを測定したところ、以下の
通りであり、目的物であることを確認した。 NMR δ(ppm、D20):0.82(3H、t) 1.54〜1.60(2H、m) 3.48〜3.57(3H、m) 4.17(1H、s) 4.35(1H、s) この化合物のpH10におけるカルシウム捕捉能は261
mg−CaCO3/g−ビルダーであった。なお、比較
のためにクエン酸ナトリウムを評価すると210mg−
CaCO3/gビルダーであった。また、カルシウムイ
オンキレート安定度定数を評価したところ、logKC
aは6.0(pH10)及び5.4(pH7)であった。
比較のためにクエン酸ナトリウムを評価するとlogK
Caは3.4(pH10)及び3.3(pH7)であっ
た。このように本発明の化合物は優れたカルシウムイオ
ン封鎖能を有するものである。次に洗浄力を評価したと
ころ、80%であり、クエン酸ナトリウムの洗浄力71
%と比較して優れていた。さらに歯石形成阻害効果を石
灰化抑制能(pH保持能)により評価したところ、比較
物質であるアルギン酸ナトリウムが8時間後pH6.5
まで低下したのに対して、pH値は初期値7.4を維持
し、顕著なpH保持能が認められた。
【0015】実施例2 2,3−ブタンジオールのジマロン酸エーテルのナトリ
ウム塩の合成 実施例1の1,2−ブタンジオールの代わりに2,3−
ブタンジオールを用いた以外は実施例1と同様に反応を
行い、下記式で表される化合物13.9g(収率73
%)を得た。
【化6】 この化合物のカルシウムイオン捕捉能は259mg−C
aCO3/g−ビルダー(pH10)、カルシウムイオン
キレート安定度定数logKCaは5.9(pH10)及
び5.3(pH7)、洗浄力は78%であり、このもの
は優れたカルシウムイオン封鎖能を有するものであっ
た。またこのものは高いpH保持能を有し、歯石形成阻
害効果を示した。
【0016】実施例3 1,2−オクタデカンジオールのジマロン酸エーテルの
ナトリウム塩の合成 実施例1の1,2−ブタンジオールの代わりに1,2−
オクタデカンジオールを用いた以外は実施例1と同様に
反応を行い、下記式で表される化合物18.8g(収率
65%)を得た。
【化7】 この化合物のカルシウムイオン捕捉能は164mg−C
aCO3/g−ビルダー(pH10)、カルシウムイオン
キレート安定度定数logKCaは5.4(pH10)及
び5.0(pH7)、洗浄力は79%であり、このもの
は優れたカルシウムイオン封鎖能を有するものであっ
た。またこのものは高いpH保持能を有し、歯石形成阻
害効果を示した。
【0017】実施例4 メチルグリセリンのジマロン酸エーテルのナトリウム塩
の合成 実施例1の1,2−ブタンジオールの代わりにメチルグ
リセリンを用いた以外は実施例1と同様に反応を行い、
下記式で表される化合物13.7g(収率69%)を得
た。
【化8】 この化合物のカルシウムイオン捕捉能は246mg−C
aCO3/g−ビルダー(pH10)、カルシウムイオン
キレート安定度定数logKCaは5.6(pH10)及
び5.2(pH7)、洗浄力は77%であり、このもの
は優れたカルシウムイオン封鎖能を有するものであっ
た。またこのものは高いpH保持能を有し、歯石形成阻
害効果を示した。
【0018】実施例5 オクタデシルグリセリンのジマロン酸エーテルのナトリ
ウム塩の合成 実施例1の1,2−ブタンジオールの代わりにオクタデ
シルグリセリンを用いた以外は実施例1と同様に反応を
行い、下記式で表される化合物19.4g(収率61
%)を得た。
【化9】 この化合物のカルシウムイオン捕捉能は149mg−C
aCO3/g−ビルダー(pH10)、カルシウムイオン
キレート安定度定数logKCaは5.3(pH10)及
び4.9(pH7)、洗浄力は77%であり、このもの
は優れたカルシウムイオン封鎖能を有するものであっ
た。またこのものは高いpH保持能を有し、歯石形成阻
害効果を示した。
【0019】比較例 実施例1の1,2−ブタンジオールの代わりにプロピレ
ングリコールを用いた以外は実施例1と同様に反応を行
って、プロピレングリコールのジマロン酸エーテルのナ
トリウム塩を得た。この化合物のカルシウムイオン捕捉
能は266mg−CaCO3/g−ビルダー(pH1
0)、カルシウムイオンキレート安定度定数logKC
aは4.8(pH10)及び4.3(pH7)であり、
カルシウムイオン封鎖能は本発明の化合物よりも劣って
いた。
【0020】
【発明の効果】本発明の化合物は、水溶性及び生分解に
すぐれ、かつ高い金属イオン封鎖能(キレート能)を有
し、洗浄用ビルダーとして好適のものである。本発明の
化合物は、広いpH範囲(中性〜アルカリ性)において
高いキレート能を有することから、中性洗浄剤用キレー
ト剤としても好適であり、またその高いキレート性によ
り、歯石形成防止性及び歯垢付着阻止能にもすぐれてい
ることから、歯周病予防剤としても有利に用いることが
できる。さらに本発明の化合物は、繊維・染色工業や金
属メッキ工業等におけるキレート剤として有利に用いる
ことができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(1)で表わされるポリカル
    ボン酸又はその塩。 【化1】 (式中、Xは脂肪族基又は−CH2OR(R:脂肪族基
    を示す)を示し、Yは水素又はメチル基を示し、Mは水
    素イオン又は塩形成性陽イオンを示すが、但し、Xがメ
    チル基で、かつYが水素である場合を除く)
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