説明

塩化ナトリウムを含まないアンモニウムニトリル類の改良製造方法

本発明は、式(I)の化合物を製造する方法に関し、式中、R、R、RおよびZは、明細書中で定義した通りである。本発明による方法は、式NRの3級アミンをクロロアセトニトリルと有機溶剤中で反応させ、次いで、アルキル化物質R11−Z(式中、R11は、C−C−アルキルである)を添加することを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、3級アミンをクロロアセトニトリルと有機溶剤中で反応させ、次いでアルキル化物質、例えばジメチルスルフェートまたはメチルトシレートを添加することによる、低い吸湿性を有するアンモニウムニトリル類を製造するための改良方法に関する。
【背景技術】
【0002】
無機の過酸素化合物、特に過酸化水素、および水に溶解して過酸化水素を発生する固体の過酸素化合物(例えば過ホウ酸ナトリウムおよび炭酸ナトリウム過水和物など)は、消毒や漂白目的のために酸化剤としてしばらくの間使用されていた。希釈溶液中でのこれらの物質の酸化作用は、温度に非常に依存する;例えば、アルカリ漂白液中の過酸化水素または過ホウ酸塩の場合は、汚れた布地の十分に迅速な漂白は、約80℃より上の温度でのみ実施される。
【0003】
過酸化物系漂白剤(例えば、過ホウ酸塩、過炭酸塩、過ケイ酸塩および過リン酸塩など)の酸化作用は、漂白活性化剤として知られている漂白パーオキシ酸の前駆体を添加することにより低温で改善することができることが知られている。先行技術によれば、多くの物質が漂白活性化剤として公知である。通常、これらは、O−アシルまたはN−アシル基を有する反応性の有機化合物であり、過酸化水素源と一緒のアルカリ溶液中で対応するパーオキシ酸を形成する。
【0004】
漂白活性化剤の代表的な例は、例えば、N,N,N’,N’−テトラアセチルエチレンジアミン(TAED)、グルコースペンタアセテート(GPA)、キシローステトラアセテート(TAX)、4−ベンゾイルオキシベンゼンスルホン酸ナトリウム(SBOBS)、トリメチルヘキサノイルオキシベンゼンスルホン酸ナトリウム(STHOBS)、テトラアセチルグリコールウリル(TAGU)、テトラアセチルシアン酸(TACA)、ジ−N−アセチルジメチルグリオキシム(ADMG)、1−フェニル−3−アセチルヒダントイン(PAH)、ノナノイルオキシベンゼンスルホン酸ナトリウム(NOBS)およびイソノナノイルオキシベンゼンスルホン酸ナトリウム(ISONOBS)である。
【0005】
これらの物質の添加によって、過酸化物水溶液の漂白作用を約60℃の温度においてでも、95℃における過酸化物溶液単独での場合と基本的に同じ効果が生じるほどに向上させることが可能である。
【0006】
4級アンモニウム基を有する幾つかの陽イオン性化合物は、益々、重要となってきた。それというのも、それらが非常に効果的な漂白活性化剤であるからである。そのような陽イオン性漂白活性化剤は、例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4に記載されている。
【0007】
式:
【0008】
【化1】

【0009】
のアンモニウムニトリル類は、陽イオン性漂白活性化剤の特別なクラスを形成する。このタイプの化合物および漂白剤の活性化剤としての使用は、例えば、特許文献5、特許文献6および特許文献7に記載されている。過加水分解において、これらの化合物は、漂白剤として作用するパーオキシイミド酸を形成すると考えられる。
【0010】
対イオンXとしてハライドを有する多くのアンモニウムニトリル類は、高い吸湿性を有し、そのために固形の洗剤および清浄剤で使用するには不適切である。特許文献7は、一般式:
【0011】
【化2】

【0012】
のアンモニウムニトリル類を記載し、式中、RとRは、それぞれ個別に、Hまたは少なくとも1個の炭素原子を含む置換基であり;Rは、直鎖もしくは分枝鎖のC−C24−アルキル基、−アルケニル基もしくは−アルキルエーテル基またはCRCNであり;RおよびRは、それぞれ個別に、C−C−アルキル基または−ヒドロキシアルキル基であり;またはRは、式:
【0013】
【化3】

【0014】
の基でもあり、式中、nは、1〜約4の整数であり;そしてYは、1)R−SO、2)R−SO、3)R−CO(式中、Rは、4〜20個の炭素原子を含む、直鎖もしくは分枝鎖の場合により置換されたアルキル基、アルキルエーテル基もしくはアルキレン基、または合計で6〜20個の炭素原子を含むフェニル基もしくはアルキルフェニル基である)、および4)群1)、2)および3)に包含されない界面活性剤アニオンから成る群から選択される。ハライドの対イオンを有する化合物に比べて、これらの化合物は、有意に低い吸湿性を示す。特許文献7は、記述された化合物の合成のための3つの製造ルートを記載している:メチルスルホネートまたは硫酸メチルをアルキル4級化試薬として使用する2つの直接合成法とアルコール溶剤中での1つの陰イオン交換反応である。特許文献7の実施例Iに記載されたアルコール溶剤中での陰イオン交換反応は、溶剤とエネルギーの著しく高い消費をもたらし;例えば、実施例cでは、生成物3.4gを製造するために、最初にメタノール100mlを加え、蒸留し、次いでイソプロパノール150mlを添加し、再び蒸留する。この手順は、工業的スケールのプロセスのためには生態学的および経済的に実施可能ではない。さらに、この陰イオン交換反応によっては、塩化ナトリウムを含まない生成物を単離することができない。
【特許文献1】英国特許出願公開第1382594号明細書
【特許文献2】米国特許出願公開第4751015号明細書
【特許文献3】欧州特許出願公開第0284292号明細書
【特許文献4】欧州特許出願公開第0331229号明細書
【特許文献5】欧州特許出願公開第303520号明細書
【特許文献6】欧州特許出願公開第458396号明細書
【特許文献7】欧州特許出願公開第464880号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0015】
従って、本発明の目的は、工業的スケールでかつ連続的に実施することができるプロセスを開発することにあり、それは非常に高収率で、許容できるレベルの複雑さでもって、組成物に関してその品質と色合いが洗浄・洗剤組成物での使用に適しており、塩化ナトリウムを含まない生成物をもたらすことにある。
【0016】
驚くべきことに、上記したタイプのアンモニウムニトリル類は、非常に簡単な方法で、対応する3級アミン類をクロロアセトニトリルと有機溶剤中で反応させ、次いでアルキル化化合物、例えばジメチルスルフェートまたはメチルトシレートを添加することにより製造することができることが、このたび知見された。
【課題を解決するための手段】
【0017】
従って、本発明は、一般式(I):
【0018】
【化4】

【0019】
の化合物を製造する方法を提供するものであり、式中、Rは、直鎖もしくは分枝鎖のC−C24−アルキル基、C−C24−アルケニル基もしくはC−C24−アルキルエーテル基またはCHCNまたは式:
【0020】
【化5】

【0021】
の基であり、RおよびRは、それぞれ個別に、C−C−アルキル基またはC−C−ヒドロキシアルキル基であり;nは、1〜4の整数であり;そしてZは、式R−SOまたはR−SOの対イオンであり、式中、Rは、1〜20個の炭素原子を含む、直鎖もしくは分枝鎖の場合により置換されたアルキル基、アルキルエーテル基もしくはアルキレン基、または合計で6〜20個の炭素原子を含むフェニル基もしくはアルキルフェニル基であり、該方法は、式NRの3級アミンをクロロアセトニトリルと有機溶剤中で反応させ、次いで、アルキル化物質R11−Z(式中、R11は、C−C−アルキル基である)を添加することを含む。
【0022】
本発明は、前記一般式(I)(式中、Rは、直鎖もしくは分枝鎖のC−C−アルキル基、C−C−アルケニル基もしくはC−C−アルキルエーテル基または−CHCN基であり、そしてRおよびRは、それぞれ個別に、C−C−アルキル基またはC−C−ヒドロキシアルキル基である)の化合物、および式I(Rが、
【0023】
【化6】

【0024】
の基であり、RおよびRは、それぞれ個別に、C−C−アルキル基またはC−C−ヒドロキシアルキル基であり、そしてnは、1〜4の整数である)の化合物の両方に、および式(I)(Rは、C−C24−アルキル基、C−C24−アルケニル基またはC−C24−アルキルエーテル基であり、そしてRおよびRは、それぞれ個別に、C−C−アルキル基またはC−C−ヒドロキシアルキル基である)の化合物に関する。
【0025】
出発原料として利用する3級アミン類は、好ましくは式NRの化合物であり、式中、Rは、C−〜C24−アルキルであり、RおよびRは、それぞれ独立して、C−〜C−アルキル、または式:
【0026】
【化7】

【0027】
のジアミンであり、式中、RおよびRは、それぞれ独立して、C−〜C−アルキルである。
【0028】
3級アミン類およびジアミン類は、純粋な物質または異なる炭素鎖長の異なるアミン類の混合物であってもよい。
【0029】
アルキル化物質R11−Zは、好ましくは、場合により置換されたベンゼンスルホネートのメチルもしくはエチルエステルまたはアルキルスルフェートのメチルもしくはエチルエステルである。
【0030】
使用される有機溶剤は、好ましくは、ケトン類、酢酸アルキルエステル類、芳香族炭化水素類(例えば、トルエン、キシレンまたはクメンなど)、30℃を超える沸点を有するアルカン類、ジ−もしくはトリクロロメタン、N−メチルピロリドン、アセトニトリル、1,3−ジメチルイミダゾリジン−2−オン、N,N−ジメチルアセタミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、またはこれらの溶剤の混合物である。
【0031】
3級モノアミンとクロロアセトニトリルは、互いに0.9:1〜2:1、好ましくは1:1〜1.5:1の比率で反応させる。3級ジアミンとクロロアセトニトリルは、互いに1:1〜1:4、好ましくは1:1.5〜1:2.5の比率で反応させる。アルキル化物質R11−Zは、3級モノアミンを基準として0.5:1〜2:1、好ましくは0.75:1〜1.5:1の比率で、または3級ジアミンを基準として1:1〜4:1、好ましくは1.5:1〜2.5:1の比率で添加される。
【0032】
アミンとクロロアセトニトリルの反応は、25〜150℃、好ましくは30〜100℃の間の温度で実施される。アルキル化化合物R11−Zの添加は、25〜150℃、好ましくは30〜100℃の間の温度で実施される。生成物は、−30〜50℃、好ましくは−10〜30℃の温度で単離される。
【0033】
化合物R11−Zは、固体もしくは液体の形態で、または有機溶剤を基礎とする懸濁液もしくは溶液の形態で添加することができる。
【0034】
全体の反応時間は、反応条件により導かれ、1〜24時間、好ましくは2〜10時間の間であってよい。特定の実施形態では、本発明によるプロセスは、連続的に行うことができる。この目的のために特に適切なのは、当業者に知られているようなタンクバッテリーや管型反応器である。
【0035】
反応終了後、反応生成物は、従来の分離方法によって単離される。この目的のための適切な装置は、遠心分離機または濾過装置である。最終生成物の精製には、粗製の反応生成物を、反応媒体または溶剤で1回または2回以上、洗浄して抽出することが推奨される。母液は、場合により、精製することなく次の反応に使用、つまりリサイクルすることができる。
【0036】
生成した塩化アルキル、例えば塩化メチルまたは塩化エチルは、必要に応じて不活性ガス、例えば窒素でパージしながら、気相経由で反応媒体から除去される。塩化アルキルは、場合により精製後、3級アミンNRの合成のために後で使用されてもよい。
【0037】
本発明によるプロセスの利点は、加水分解に安定な硫酸塩またはスルホン酸塩が、塩化物やアルカリ金属イオンで夾雑された生成物を形成することなく製造することができることにある。
【0038】
生成したアンモニウムニトリルは、通常の乾燥法で単離することのできる無色粉末の形態で好収率で得られる。
【0039】
このようにして得られたアンモニウムニトリルは、粉末または錠剤の汎用洗剤、シミ抜き塩または粉末状の食洗器用洗剤などの洗浄剤および清浄剤における漂白活性化剤として使用することができる。これらの処方物における保存安定性を増加するために、当業者に公知のようにそれは顆粒形態に変換することができる。
【実施例】
【0040】
実施例1:(シアノメチル)ジエチルメチルアンモニウムトシレートの合成
ジエチルメチルアミン43.59g(0.5mol)を最初に50℃で酢酸エチル500mlに加え、クロロアセトニトリル37.75g(0.5mol)を添加した。反応混合物は、60℃で4時間攪拌した。次いで、パラ−トルエンスルホン酸メチルエステル93.12g(0.5mol)を加え、反応混合物を還流下、60分間攪拌し、その間ガスの激しい発生が観察された。反応混合物をゆっくりと5℃に冷却し、析出した固体を酢酸エチル各50mlで2回洗浄し、60℃で減圧乾燥した。
【0041】
(シアノメチル)ジエチルメチルアンモニウムトシレート143.3g(0.48mol)が、無色の固体として得られ、その収率は96%であった。
【0042】
H−NMR(DO):δ=7.70(2H、d);δ=7.36(2H、d);δ=4.62(2H、s);δ=3.54(4H、q);δ=3.17(3H、s);δ=2.39(3H、s);δ=1.37(6H、t)。
【0043】
実施例2:(シアノメチル)ジイソプロピルメチルアンモニウムトシレートの合成
ジイソプロピルメチルアミン57.61g(0.5mol)を最初に50℃で酢酸ブチル500mlに加え、クロロアセトニトリル37.75g(0.5mol)を添加した。反応混合物は、60℃で4時間攪拌した。次いで、パラ−トルエンスルホン酸メチルエステル100.13g(0.5mol)を加え、反応混合物を80℃で60分間攪拌し、その間ガスの激しい発生が観察された。反応混合物をゆっくりと5℃に冷却し、析出した固体を酢酸ブチル各々50mlで2回洗浄し、60℃で減圧乾燥した。
【0044】
(シアノメチル)ジイソプロピルメチルアンモニウムトシレート131.42g(0.41mol)が、無色の固体として得られ、その収率は81%であった。
【0045】
H−NMR(DO):δ=7.65(2H、d);δ=7.32(2H、d);δ=4.75(2H、s);δ=4.13(2H、m);δ=2.97(3H、s);δ=2.34(3H、s);δ=1.47(6H、d);δ=1.42(6H、d)。
【0046】
実施例3:N,N,N’,N’−テトラメチル−N,N’−ジ(シアノメチル)−1,2−エタンジアンモニムジトシレートの合成
クロロアセトニトリル37.75g(0.5mol)を最初に酢酸エチル100mlに加え、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン29g(0.25mol)を室温で攪拌しながら滴加した。反応混合物を50℃で5時間攪拌した。次いで、パラ−トルエンスルホン酸メチルエステル93.12g(0.5mol)を加え、反応混合物を還流下60分間攪拌し、その間ガスの激しい発生が観察された。反応混合物をゆっくりと5℃に冷却し、析出した固体を酢酸エチル各50mlで2回洗浄し、60℃で減圧乾燥した。
【0047】
N,N,N’,N’−テトラメチル−N,N’−ジ(シアノメチル)−1,2−エタンジアンモニムジトシレート120.3g(0.22mol)が、白色の固体として得られ、その収率は89%であった。
【0048】
H−NMR(DO):δ=7.70(4H、d);δ=7.37(4H、d);δ=4.32(4H、s);δ=3.52(12H、s);δ=2.39(6H、s)。
【0049】
実施例4:(シアノメチル)ジメチルオクチルアンモニウムトシレートの合成
ジメチルオクチルアミン157.3g(1mol)を最初に50℃で酢酸ブチル1000mlに加え、クロロアセトニトリル75.5g(1mol)を添加した。反応混合物を60℃で6時間攪拌した。次いで、パラ−トルエンスルホン酸メチルエステル186.23g(1mol)を加え、反応混合物を80℃で90分間攪拌し、その間ガスの激しい発生が観察された。反応混合物をゆっくりと5℃に冷却し、析出した固体を濾過し、酢酸ブチル各50mlで2回洗浄し、60℃で減圧乾燥した。
【0050】
(シアノメチル)ジメチルオクチルアンモニウムトシレート353.8g(0.96mol)が、無色の固体として得られ、その収率は96%であった。
【0051】
H−NMR(DO):δ=7.70(2H、d);δ=7.37(2H、d);δ=4.75(2H、s);δ=3.56(2H、m);δ=3.33(6H、s);δ=2.40(3H、s);δ=1.85(2H、m);δ=1.45−1.26(10H、m);δ=0.89(3H、t)。
【0052】
実施例5:(シアノメチル)ジメチルドデシルアンモニウムメチル−スルフェートの合成
ジメチルドデシルアミン113.4g(1mol)を最初に50℃でトルエン1000mlに加え、クロロアセトニトリル75.5g(1mol)を添加した。反応混合物を60℃で6時間攪拌した。次いで、ジメチルスルフェート126.13g(1mol)を加え、反応混合物を80℃で90分間攪拌し、その間ガスの激しい発生が観察された。反応混合物をゆっくりと5℃に冷却し、析出した固体を濾過し、トルエン各50mlで2回洗浄し、60℃で減圧乾燥した。
【0053】
(シアノメチル)ジメチルドデシルアンモニウムメチル−スルフェート335.39g(0.92mol)が、無色の固体として得られ、その収率は92%であった。
【0054】
H−NMR(DO):δ=4.75(2H、s);δ=3.75(3H、s);δ=3.59(2H、t);δ=3.39(6H、s);δ=1.90(2H、m);δ=1.45−1.30(18H、m);δ=0.92(3H、t)。
【0055】
実施例6:(シアノメチル)ジメチルドデシルアンモニウムパラ−ドデシルベンゼンスルホネートの合成
ジメチルドデシルアミン213.4g(1mol)を最初に50℃で酢酸エチル500mlに加え、クロロアセトニトリル75.5g(1mol)を添加した。反応混合物は、60℃で6時間攪拌した。次いで、パラ−ドデシルベンゼンスルホン酸メチルエステル340.52g(1mol)を加え、反応混合物を80℃で90分間攪拌し、その間ガスの激しい発生が観察された。反応混合物をゆっくりと5℃に冷却し、析出した固体を酢酸エチル各50mlで2回洗浄し、60℃で減圧乾燥した。
【0056】
(シアノメチル)ジメチルドデシルアンモニウムパラ−ドデシルベンゼンスルホネート504.5g(0.89mol)が、無色の固体として得られ、その収率は89%であった。
【0057】
H−NMR(CDCl):δ=7.73(2H、d);δ=7.16(2H、d);δ=5.32(2H、s);δ=3.58(2H、t);δ=3.47(6H、s);δ=1.75(2H、m);δ=1.68−1.45(4H、m);δ=1.33−1.0(36H、m);δ=0.87(6H、t)。
【0058】
実施例7:(シアノメチル)ジメチルデシルアンモニウムトシレートの合成
ジメチルデシルアミン185.35g(1mol)を最初に50℃で酢酸ブチル1000mlに加え、クロロアセトニトリル75.5g(1mol)を添加した。反応混合物を60℃で6時間攪拌した。次いで、パラ−トルエンスルホン酸エチルエステル200.26g(1mol)を加え、反応混合物を80℃で90分間攪拌し、その間ガスの激しい発生が観察された。反応混合物をゆっくりと5℃に冷却し、析出した固体を酢酸ブチル各50mlで2回洗浄し、60℃で減圧乾燥した。
【0059】
(シアノメチル)ジメチルデシルアンモニウムトシレート368.78g(0.93mol)が、無色の固体として得られ、その収率は93%であった。
【0060】
H−NMR(DO):δ=7.70(2H、d);δ=7.37(2H、d);δ=4.75(2H、s);δ=3.56(2H、m);δ=3.33(6H、s);δ=2.40(3H、s);δ=1.85(2H、m);δ=1.43−1.25(14H、m);δ=0.89(3H、t)。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
式NRの3級アミンをクロロアセトニトリルと有機溶剤中で反応させ、次いで、アルキル化物質R11−Z(式中、R11は、C−C−アルキル基である)を添加することを特徴とする、一般式:
【化1】

(式中、Rは、直鎖もしくは分枝鎖のC−C24−アルキル基、C−C24−アルケニル基もしくはC−C24−アルキルエーテル基またはCHCNまたは式:
【化2】

の基であり;RおよびRは、それぞれ個別に、C−C−アルキル基またはC−C−ヒドロキシアルキル基であり;nは、1〜4の整数であり;そしてZは、式R−SOまたはR−SOの対イオンであり、式中、Rは、1〜20個の炭素原子を含む、直鎖もしくは分枝鎖の場合により置換されたアルキル基、アルキルエーテル基もしくはアルキレン基、または合計で6〜20個の炭素原子を含むフェニル基もしくはアルキルフェニル基である)の塩化ナトリウムを含まないアンモニウムニトリル類の製造方法。
【請求項2】
が、直鎖もしくは分枝鎖のC−C−アルキル基、C−C−アルケニル基もしくはC−C−アルキルエーテル基または−CHCNであり、そしてRとRが、それぞれ個別に、C−Cアルキル基またはC−C−ヒドロキシアルキル基であり、そしてZが請求項1で定義した通りである式(I)の化合物を製造することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
が、式:
【化3】

の基であり、そしてRとRが、それぞれ個別に、C−C−アルキル基またはC−C−ヒドロキシアルキル基であり、そしてZが請求項1で定義した通りである式(I)の化合物を製造することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項4】
が、直鎖もしくは分枝鎖のC−C24−アルキル基、C−C24−アルケニル基またはC−C24−アルキルエーテル基であり、そしてR、R、nおよびZが、それぞれ請求項1で定義した通りである式(I)の化合物を製造することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項5】
アミンとクロロアセトニトリルとの反応からの中間体が、単離または精製されないことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項6】
11がメチル基またはエチル基である式R11の化合物が添加されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項7】
式R11−Zの化合物として、メチルトシレート、エチルトシレート、ドデシルベンゼンスルホン酸メチルエステルまたはジメチルスルフェートが添加されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項8】
が、C−〜C18−アルキル基である式(I)の化合物を製造することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項9】
およびRが、それぞれ個別に、C−C−アルキル基である式(I)の化合物を製造することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項10】
アセトン、ブタノン、ペンタノン、ヘキサノン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン、酢酸アルキルエステル、トルエン、キシレン、クメン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ジクロロメタン、トリクロロメタン、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、1,3−ジメチルイミダゾリジン−2−オン、ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、アセトニトリルまたはそれらの溶剤の混合物が有機溶剤として使用されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。

【公表番号】特表2009−530329(P2009−530329A)
【公表日】平成21年8月27日(2009.8.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−500749(P2009−500749)
【出願日】平成19年3月16日(2007.3.16)
【国際出願番号】PCT/EP2007/002331
【国際公開番号】WO2007/110163
【国際公開日】平成19年10月4日(2007.10.4)
【出願人】(596081005)クラリアント・インターナシヨナル・リミテツド (27)
【Fターム(参考)】