JPS5953448A - 含フツ素サルフアトベタインおよびその製造法 - Google Patents

含フツ素サルフアトベタインおよびその製造法

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JPS5953448A
JPS5953448A JP57163137A JP16313782A JPS5953448A JP S5953448 A JPS5953448 A JP S5953448A JP 57163137 A JP57163137 A JP 57163137A JP 16313782 A JP16313782 A JP 16313782A JP S5953448 A JPS5953448 A JP S5953448A
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fluorine
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Masayuki Kamei
亀井 政之
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Kawamura Institute of Chemical Research
DIC Corp
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Kawamura Institute of Chemical Research
Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
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  • Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は二股式 〔但し式中のR2、Z、 R,、Y、 R,、R3およ
ヒQ、ニツいては彼達する〕にて表わされる如き、分子
内にフッ素化脂肪族基R7とザルファトベタイン基 含有することにより特徴づけられる新規な含フッ素すル
ファトペタインおよびその製造法に関する。
両性界面活性剤は、イオン性を異にした他種の界面活性
剤との相溶性にすぐれていることから、汎用性のある界
面活性剤として近年注目を集めている。
含フツ素脂肪族基として例えばパーフロロアルキル基を
含有した両性界面活性剤においても、その水溶液の表面
張力低下能、起泡性などの界面活性特性において炭化水
素アルキル基を含有した両性界面活性剤よりも優れてい
ることが知られるようになり、高価格という経済的デメ
リットを克服して糊々の用途への応用がはかられつつあ
る。
公知の含フッ素両性界面活件剤は分子内にメチル基、エ
チル基あるいはヒドロキンエチル基などにより四級化さ
れた窒素原子を含むベタイン型として分類されうるもの
である。
これら公知のベタイン型両性界面活性剤は等電点付近の
・・pHにおいて、界面活性特性、即ち表面張力低下能
、起泡性、水への溶解性、1lii1硬水性などの諸性
質に関して、十分な恒能を発揮し得ないものであった。
本発明者は前記の観点から鋭意研究を行一つだ結果、一
般式[1〕で示されろサルファトベメイン型両性界面活
性剤が種々の界面活性!1−性において、例えば表面張
力低下能、起泡tt、削硬水硬水性いは溶〃r性などの
諸性T[において公知のベタイン型両性界面活性化合物
よりも予悲を越えて優れていることを発見1.、本発明
を完成するに至ったものである。
即ち、本発明は前記の一般式IJ、] で表わされる含フッ素ツルファトペタイン及びその’J
”j 准fhを提供するものである。
一般式ET〕にJ6けろR7は炭素数′5〜18好まし
くは4〜12の飽和、不飽和のフッ素化脂肪族基を含む
基であり、その僅なもののうち好ましいものの例として
、炭素数6〜1Bのパーフロロアルキル基もしくはノく
−フロロアルケニル基でありia釦状1分岐状、環状(
例えば)(−フロロシクロヘキシルのような基)または
それらな組合わせたもののいずれでもよいが、好ましく
は直鎖状のものである。更に主鎖中に酸素原子の介入し
たもの、例えば(CF、)、CFOCF、CF、−など
でもよい。
−(cttz) co−(但しaは1〜10の整数を表
わす)でR1は水素原子、炭素数1〜12、好ましくは
1〜6のアルキル基、−(cn、)bORs、ヌは−(
CH2CR20) dR。
(但しbは1〜10の整数、dは1〜20σ鴎42、R
34−t−低級アルキル基も1.<はアルコキシA(好
ましくは炭素数1〜3のアルキル基もt、<はアルコキ
シ基を表わす)である。
Yは−(CR2) e−1−(−C)12→、o−(C
xI2−)10(−Ctt2)−、、又は−(CIb 
) g O(CIh ) h(イQl、r+は2〜12
の5b g、p、qは2あるいけろ、g、 hは1〜6
σ痺(斂を表1つす)である。
R3、R8は同一でも相異っていても、1く、炭素数1
〜1B好ましくけ1〜6のアルキル基、アルクニル基で
あり、炭素数1〜18のヒドロキシ楢“換アルキル基も
しくは芳香族基jja換アルギル基あるいはこれらのア
ルキツリ11゜のLシJ素斂が好ましくは1〜6であり
、−(CH2CH20)iH(但し1は2〜20の整数
を表わす)又はR1とR1が互に連結して隣接する窒素
原子と共に環を形成するもので、例えばモルホリノ基、
ピペリジノ基などでもよい。
0)k−CHICH,− (但しjは2〜12の整数、kは1〜50好ましくは1
〜20の整数を表わす。)である。
本発明の含フッ素すルファトペタインは種々の合成法に
より製造され得るが、本発明では 一般式[11] [RZ、 Y、 R,、R2、R3、Q、は前記と同意
義で1% ある。Xは無機又は有機のアニオンである。〕あるいは
一般式CIIO [R,、Z、 Y、 R,、R2、R5、Qlは?1i
ltj、と同意義である。〕 で表わされる化合物をサルフェート化剤例えばクロルス
ルホン酸、濃硫酸、発煙硫酸、三酸化イオウ等の等モル
以上を用いたことを特徴とする2種の製造法が提供され
る。
例えば次のごとき反応例などによって合成され得る3、
θ ここでXは無機又は有機のアニオンであり例えばθ  
eeee    we     eO)] 、C1%R
r  、T  、ClO4,Hso4 、C113SO
4、θ       リ Nos、 C1l、COOおよびリン酸基等が挙げられ
る。
本発明の製造法においては反応をアセトニトリル、ジオ
キサン、テトラヒドロフラン、クロロホルムなどの不活
性溶媒中で実施することができろ。又、反応促進剤を用
いても良(例えばピリジン、トリエチルアミン、トリブ
チルアミン、トリプロピルアミン、N−メチルピロリジ
ン等の有機第三−級アミンの共存下に、あるいはこれら
アミンを溶媒として反応を行い高収率で目的の含フッ素
すルファトペタインを得ることができる。
反応温度は一20°へ・150℃、好ましくは0°〜1
o喧〕であり反応時間は通常5〜20時間程rrsが適
当である。
かかる方法によれば目的化合物の収率を70%以1−に
tもめることができ、前述の条f1を選ぶことによりけ
1f1oBにすることも可能である。
本発明にtdいて、サルフェート化剤としては一般式〔
旧(→ あるいけ〔110の末端ヒドロキシ基を−080,に1
と1き換え得るものであれば、特に限定されることなく
棟々例示−1」能である。好適なサルフェート化剤とし
てはクロルスルホン酸、#硫酸、発煙硫酸、三酸化イオ
ウノZどがあげられる。
サルフェート化剤は通常一般式〔旧又F、t、 [、+
111の化合物に対17等モルが用いられるが、11.
が例えば−CII、 CII、OII基である場合には
2倍モル以上使用することにより分子中にサルフェート
基を2個導入することもできる。このような(但しQ+
’は同一か又は異ったQlを表わす)で表わされる優れ
た界面活性効果を有し、両性界面活性剤として有用であ
ることがすでに本発明者により見出されている。
本発明でクロルスルホン酸、濃硫酸、発煙硫酸、三酸化
イオウの如きサルフェート化剤により得られる一般式【
骨性アルカリ、アンモニア、トリエチルアミン、モノエ
タノールアミン、トリエタノールアミン、ピリジン、モ
ルホリン等の塩基性化合物で中和処理することにより容
易に一般式[I)の化合物に変えることができる。
かくして得られる含フッ素すルファトペタインの典型的
化合物の具体例として次の如きものが挙げられる。
(Jll 本発明の1′J+JJt6フツ素サルフアトベタインは
、後述の実施例にも示されるように柿々の優れた特性を
有している。
才0 80以下の酸性にブxると界面活’t’□−□’ルク水
相より相分離され、均−溶ttyを維持できなくなり界
fη1活性特性が著しく劣化される。従って使用に際し
てはpHをアルカリ側に維持しなければならず、実用上
の障害となっている。それに対し、本発明の化合物はp
H2という強酸性下においても完全に水に溶解し、酸性
、中性、塩基性いづれのpH領域でも界面活性特性を減
じない性質をもっている。本発明の化合物のpH変化に
対する溶解安定性は優れており、実用上極めて有用であ
る。
ると、本発明の化合物はp H8,0において硬度5,
000p pm (Ca COs換n)以上においても
完全に溶解して均一溶液を維持し、優れた耐硬水性がみ
とめられる。また合成海水(Ca C4・2I(!0 
: 0.16 俤、MgC1,−61120’。
1.10%、Na、SO,: 0.40 %、NaCl
:2.50%を#留水に溶かしたもの)中においても完
全にW曲・rl〜、起泊件熔の界面活性特性をいささか
も減じない。
それに対し、公知のベタイン型化合物例えばの    
      θ Ca FIB 502NH(Cit2)s N (CI
Is )t CHz Coo は1.300ppm (
Ca COs換嘗9の硬水中で相分離を始め、又合成海
水にも溶解し得ない。
本発明化合物のこのような優れた界面活性特性を理論的
に解明することは困難であるが、フッ素化脂肪族基に基
づく疎水性効果と、サルファトペタイン基に基づ(親水
性効果のバランスの上に成りたっているものと推測され
、これはフッ素化脂肪族基とサルファトペタイン基を連
結スる二価の架橋基の構造的差異の影響の小さいことか
らも農づけられる。
以上の点から明らかな様に、本発明の含フッ素すルファ
トペタインはpHに対する溶解安定性、耐硬水性、耐海
水性、起泡性、表(界)血張力低下例等の優れた界面活
性特性を利Rルて泡消火薬剤、起泡剤、洗浄剤、湿温“
]削への応用に特に適している。またレベリング剤、塗
料添加剤、防汚ハIL撥油剤、プラスチック添加剤、帯
11)防止剤、1lil;7(1,1剤等への応用にも
好適である1、 次に本発明をさらに具体的に説明するため実施例を示I
〔実施例1〕 冷却用コンデンサーおよび攪拌器を偵1身た1eの4つ
1」66、5 gとアセトニトリル400gを採1[V
シ、充4)に(11)拌して加熱溶解した。クロルスル
ホンF1,1.9を60℃テ9Eli力に+W拌しなが
ら発熱に注意しつつゆっくりと滴下した。
滴下後さらに40℃で4時間]W拌し反応を完結さ仕/
こ。続いて2Bチ↑JaOCI+3メタノール溶液を4
62g加えて中和したV、アセトニトリルおよびメタノ
ールを減、川下で11′1去した。
黄褐色固体残置を50°Cで減圧乾燥し、エタノールか
ら再結晶して精製し、目的物質 1′:Iらit lこ。
IRスペクトル 1370cm ’ (−8O2N(νaa)1240ロ
ー’ (−=O8O3νas)NMRスペクトル(D、
O/CI)、OD =1/1溶弗′「、DSS基準) 2、10 ppm(m、 2H)、3.20 ppnt
(a、611)3、50 ppm(m、611)、 6
80 ppm(t、2IT)〔実施例2〕 実/lli例1と同様の反応器に ピリジン400gを什込み、30℃でクロルスルポン(
+’414.9を発熱に注意を一つつゆっくりと滴下1
7.5時間反応せしめた。反応終了後28 ’Ir N
a0CII、、メタノール溶液462gを加え充分に]
W拌り、て中和した後、ピリジンJdよびメタノールを
減圧下で留去t、た。褐色固体残7rfをエタノールか
ら再結晶させたところ、目的物質得られた。
IRスペクトル 1570 Cr1−’     (S o2N(Va 
m )1240crn−’   (−0803yas)
NMRスペクトル(1)、O/CD、0D=1/1溶媒
、DSS基準) 2、10 ppm(m、2H)、 5.20 ppm(
s、611)五50 ppm(m、 6H)、  58
0 ppm(t、2H)〔夾雑1例6〕 実施例1と同様の反応器に ピリジン300gを仕込み、70℃に加熱して溶解した
滴下ロートを用いてm硫酸1[1gを発熱に注意し゛な
がらゆっくりと滴下70℃で7時間反応せしめた。室温
に冷却し7、析出物を口過して取出17、エタノールか
らV11結晶さ→トを−ところ目的物質 得られた。
nl算値(ql))    25.4   2.4  
 4,0  45.6IRおよびNMRスペクトルは実
施例1のものと完全に一致l、た。
[夾雑1例4〜10〕 を第1表の出発物質に変更させると共にその記載された
量用いた以外は、実施例1と同様の操作を行ない、第1
表の生成物質を各欄に記載した量だけ得た。
その得られた生成物質を元素分析、IR,NMRにて分
析した結果を第1表に併せて示し、記載したが、これに
より目的物質の得られたことを確認した。
〔参考例1〜10〕 実施例1〜10にて合成された本発明化合物の界面活性
特性値(水溶液の表面張力および起泡性〕を第2表にま
とめて示す。
尚、表面張力はウイルヘルミー法で25℃にて測定し、
起泡性はロスーマイルス法で25℃にて泡立て直後およ
び5分経過後の泡高を測定l−だ。
但し、溶媒としてはそれぞれ蒸留水および合成海水を使
用し、合成海水の組成は NaC62,50% MgC/I2・6u、o    1.10%Na、So
、      0.40% CaCA!2 ・2II20  0.16%で、残りは
蒸留水である・ 第2表 但し、表中、上段は蒸留水溶液、下段は合成海水溶液を
表わす、濃度はいずれも0.1重量%である。
又、実施例6は実施例1と同一物質なので省略した。
特許出願人二大日本インキ化学工業株式会社財団法人川
村理化学研究所

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、一般式〔I〕 わす)を表わす。 にて表わされる含フッ素すルファトペタイン。 ’l、  R,カバーフロロアルキル基又はパーフロロ
    アルヶニル基である特許請求の範囲第1項記載の含フッ
    素すルファトペタイン。 8一般式[II) で表わされる化合物にサルフエ−ト化剤を作用させ必要
    に応じ中和しくy般式[1] 〔但し式中R2、Z、 R,、Y、 R14R,および
    Q、は前記に同じ〕 にて表わされる化合物を生成せしめることを特徴とする
    含フッ素すルファトペタインの製造法。 表 サルフェート化剤としてクロルスルホン酸、濃硫酸
    、発煙硫酸又は三酸化イオウを使用する特許請求の範囲
    第6項記載の製造法。 5、一般式〔■【〕 し但し式中R7、Z、 Y、 R,、R1およびQ+は
    前記に同じ〕で表わされる化合物にサルフェート化剤を
    作用させ一般式[I) 〔但しR,、Z、 Y、 R1、R8、およびQ、は前
    記に同じ〕にて表わされる化合物を生成せしめることを
    特徴とする含フッ素すルファトベタインの製造法。 6 サルフェート化剤としてクロルスルホン酸、fA硫
    酸、発煙硫酸又は三酸化イオウを使用するiFJγ[請
    求のjM囲第6πj記載の製造法。
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