專利名稱：制備甜菜堿烷基酯混合物的方法
技術領域：
本發明涉及甜菜堿烷基酯混合物、其制備方法以及含有上述混合物的美發用品。
為了賦予頭發柔軟性、光滑性和油質感，使用將表面活性劑用例如鯨蠟醇之類的長鏈醇乳化為膠凝狀態的制劑形式。關于這種表面活性劑，陽離子表面活性劑是適用的，其中，甜菜堿烷基酯是能夠賦予毛發柔軟性、光滑性和油質感(尤其是在濕潤態)的一種表面活性劑。順便說一句，這種甜菜堿烷基酯可以是甘氨酸甜菜堿烷基酯。
關于這種甜菜堿烷基酯的制備方法，JP-A49-76818報告了一種制備方法，其中使用脫水溶劑如甲苯和磺酸型的酸化催化劑將甜菜堿與醇反應，JP-A58-157750報告了一種制備方法，其中將一氯乙酸酯與三甲胺在一種二烷基酮溶劑中進行反應。但是在這些方法中，除去溶劑是必須的，因此存在的缺點是制備的過程長。除非溶劑完全除去，否則還有一個安全問題。
順便說一句，當通過鹵化物與胺化合物的反應進行季胺化反應，其后又沒有從反應最終產物里除去溶劑而使用產物時，使用水或乙醇作為溶劑。但是當使用這類溶劑時，會發生水解反應、與乙醇的酯交換反應等，如果這種反應終產物照它這樣子使用的話，會存在一個缺點長鏈醇不能乳化為膠凝狀態，從而不能使毛發具有柔軟性、光滑性和油質感。
本發明的目的是提供一種甜菜堿烷基酯混合物的制備方法，該混合物即使在反應終產物時使用時也能夠乳化長鏈醇并能夠賦予毛發柔軟性、光滑性和油質感。
本發明提供用于制備甜菜堿烷基酯混合物的方法，該方法包括將下式(1)表示的一鹵-羧酸烷基酯R1-O-CO-R2-X(1)式中R1是8-40個碳原子的直鏈或支鏈烷基或鏈烯基；R2是1-5個碳原子的直鏈或支鏈亞烷基；X是鹵素原子；與下式(2)表示的叔胺進行反應
式中R3、R4和R5相互之間是相同或不同的，它們中的每一個是1-24個碳原子的直鏈或支鏈烷基、鏈烯基或羥烷基；使用下式(3)表示的長鏈醇作為反應溶劑R-OH(3)式中R是平均8-40個碳原子的直鏈或支鏈烷基或鏈烯基；以制備含有下式(4)表示的甜菜堿烷基酯與上述式(3)表示的長鏈醇的甜菜堿烷基酯混合物
式中R1、R2、R3、R4、R5和X具有與上述相同的意義。
本發明還提供通過上述方法得到的甜菜堿烷基酯混合物和含有上述混合物的美發用品。本發明還提供這種混合物的乳劑。再有，本發明是作為美發用品的甜菜堿烷基酯混合物的應用。還有，本發明是用這種甜菜堿烷基酯混合物處理和化妝頭發的方法。
順便說一句，本發明的甜菜堿烷基酯可以是甘氨酸甜菜堿烷基酯。
通過本發明的制備方法所得到的甜菜堿烷基酯混合物可以不除去作為溶劑使用的長鏈醇來使用并且其制備可以通過簡單的制成流體就可以了，其中產量不降低而溶劑既不用除去也不用回收。此外，含有采用本發明的制備方法制備的混合物的美發用品對于長鏈醇等具有良好的乳化性能，并且能夠賦予頭發良好的柔軟性、光滑性和油質感。
在本發明的制備方法中，所用溶劑的分離步驟可以省略掉。此外，甜菜堿酯能夠以高產率獲得。
在化合物(1)的結構式(1)中，R1優選10-36個碳原子、特別優選12-22個碳原子的直鏈或支鏈烷基或鏈烯基，R2優選亞甲基、亞乙基和正亞丙基。對于X，特別優選氯原子。化合物(1)是醇與一鹵羧酸或其低級醇酯、酰氯、酸酐等的酯化反應產物。它們的實例是一氯乙酸十六烷基酯、一氯乙酸十八烷基酯、一溴乙酸十四烷基酯和一氯丙酸十六烷基酯。優選一氯乙酸十六烷基酯。
在化合物(2)的結構式(2)中，每個R3、R4和R5優選甲基、乙基、羥乙基和羥丙基。化合物(2)的實例包括三甲胺、三乙胺、二甲基乙胺、二甲基乙醇胺、二甲基丙醇胺和三乙醇胺。優選三甲胺和二甲基乙胺。
在用作溶劑的化合物(3)的結構式(3)中，在R中的碳原子數是8-40，優選12-20，特別優選14-18。當R中的碳原子數是8個或更多的時候，產物的氣味和乳化作用良好，當碳原子數是40個或更少的時候，產物的熔點降低但由此其易于處理。化合物(3)的例子包括含有直鏈或支鏈烷基或鏈烯基的長鏈醇和它們的混合物，優選12-26個碳原子的直鏈或支鏈烷基或鏈烯基長鏈醇；進一步優選的長鏈醇包括例如鯨臘醇、十六烷醇、十八烷醇、二十烷醇、二十二烷醇、二十四烷醇和二十六烷醇。更優選的是十四烷醇、十六烷醇、鯨臘醇、十八烷醇和它們的混合物，而十六烷醇是特別優選的。在本發明的鯨臘醇中，十六烷醇是主要的成分，更高級的醇如十八烷醇和油醇也包括于其中。
至于在季胺化反應中化合物(1)與(2)的摩爾比，優選(1)∶(2)＝1∶1～1∶1.5而更優選1∶1.01～1∶1.2。化合物(1)與(2)的總量與化合物(3)的重量比，即[(1)+(2)]∶(3)，優選為5∶95～95∶5，更優選20∶80～90∶10，特別優選40∶60～80∶20，優選的設定是使反應終產物的熔點為100℃或更低。
反應溶劑化合物(3)可以在季胺化反應階段，或在化合物(1)的制備階段中加入進去，可以以這樣一種方式使用原材料醇相對一鹵-羧酸過量使用，并作為用于季胺化反應的溶劑使用。
采用本發明的方法制備化合物(4)的一個例子是，將全量的化合物(2)在0.1～1.0MPa高壓下加到化合物(1)和(3)的混合物中并在40～100℃的反應溫度下反應1～5小時。另一種可供選擇的方法是，反應可以通過將化合物(2)逐漸加入來進行。
對于這樣制備的甜菜堿烷基酯混合物，由于作為溶劑使用的化合物(3)是一種油性成分，因此，反應終產物可按現狀使用，不用除去在化妝品中待混合的并隨后用于成膠凝態的待乳化的化合物(3)。如果必要，將混合物在除去過量的胺后進行混合，也是可以的。當用于混合的必須是一種低熔點物質時，通過加入例如丙二醇等將熔點降低然后將這種產物用于混合，也仍然是可以的。
順便說一句，化合物(4)可以從本發明的甜菜堿烷基酯混合物中分離出來用于各種用途，對于這種情形，其純化可以是簡單的，或者，當化合物(3)從安全方面看不成問題，并且可以有別于甲苯而保留下來，其純化就不是必須的，而化合物(4)卻能夠高效地獲得，這樣是有利的。
在使用本發明的甜菜堿烷基酯混合物的美發用品中，如果必要，可以使用油性物質如長鏈醇和酯油和/或硅氧烷。
關于長鏈醇，那些用于化合物(3)的例子可以使用。
關于酯油，作為示例是脂肪酸的低級醇酯而優選的是棕櫚酸異丙基酯。
關于硅氧烷，下面(A)～(K)可以引證作為例子。(A)由下式(I)表示的二甲基聚硅氧烷
(其中a為3-20000)(B)甲基苯基聚硅氧烷(C)氨基改性的硅氧烷特別優選的氨基改性的硅氧烷是式(II)表示的硅氧烷， 。
更優選的是R6為-(CH2)3-NH-(CH2)2-NH2并且平均分子量為3000～100000的物質[即Amodimethicone]。
優選將上述氨基改性的硅氧烷作為含水乳劑使用，而上述含水乳劑可以按照例如JP-B-56-38609描述的方法，將環狀二有機聚硅氧烷和有機二烷氧基硅烷在季銨鹽型表面活性劑和水的存在下進行乳化聚合反應獲得。
上述氨基改性的硅氧烷作為含水乳劑使用時，在上述含水乳劑中所含的氨基改性的硅氧烷的量優選為20～60％(重量)，更優選30～50％(重量)。
氨基改性硅氧烷的含水乳劑的優選的例子是SM 8704 C(購自Toray Silicone Co.Ltd.)和DC939(購自Dow Coming)。
(D)脂肪酸改性的聚硅氧烷，(E)醇改性的硅氧烷，(F)脂族醇改性的聚硅氧烷，(G)聚醚改性的硅氧烷，(H)環氧基改性的硅氧烷，(I)氟改性的硅氧烷，(J)環硅氧烷，(K)烷基改性的硅氧烷。
對于諸如漂洗劑和調理劑之類的洗除式(rinsing-out type)美發用品，在上述硅氧烷中優選(A)[化學式(I)中，a可以選擇3-20000，視處理完后的手感要求而定，對于輕漂洗型，優選100～1000]、(C)、(F)、(G)和(J)。對于諸如發乳膏之類的非洗除式(non-rinsing type)美發用品，優選的硅氧烷是(A)[為了減輕油質感，在化學式(I)中a優選2000～8000]、(B)、(C)、(G)和(J)。
本發明的美發用品中化合物(4)的用量優選為0.1～20％(重量)，更優選1～10％(重量)。0.1％(重量)或更大的用量獲得良好的手感而20％(重量)或稍少的用量從產品在其貯存期間諸如淀析、固化、分層等的穩定性方面來說不會產生問題。
除了上述的成分，本發明的美發用品可以與一種表面少性劑例如除了化合物(4)之外如陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑和兩性表面活性劑、碳氫化合物、羊毛脂衍生物、高級脂肪酸、脂肪/油、甘油、濕潤劑、陽離子聚合物、多糖、多肽、珠光劑、溶劑、用于形成液晶的堿、芳族磺酸、染料、香精、推進劑、螯合劑、pH值調節劑、防腐劑和抗頭屑劑相配合，若不與本發明的目的相背的話。這些成分可以通過結合二個或多個成分(顧及每種成分的性質)來配合。
本發明的美發用品可以用于頭發漂洗、頭發調理、頭發處理、發乳、發乳膏等。
實施例實施例1將150.0g一氯乙酸的十六烷基酯和177.8g的十六烷醇加入到高壓釜中，將33.4g三甲胺壓入進去并在80℃反應3小時。反應完成后將過量的三甲胺減壓蒸發獲得354.4g甘氨酸甜菜堿十六烷基酯混合物(下文稱之為“混合物1”)。將混合物1用液相色譜法分析，發現混合物1的組成為50％(重量)的甘氨酸甜菜堿十六烷基酯和50％(重量)的十六烷醇。在下面實施例和對比實施例的混合物的組成采用相同的方法測定。
實施例2將150.0g一氯乙酸的十六烷基酯和569.5g的鯨臘醇(Kalcohl 6870；購自KaoCorporation)加入到高壓釜中，將41.3g二甲基乙胺壓入進去并在60℃反應5小時。反應完成后將過量的二甲基乙胺減壓蒸發獲得732.4g甘氨酸甜菜堿十六烷基酯混合物(下文稱之為“混合物2”)。混合物2的組成為20％(重量)的甘氨酸甜菜堿十六烷基酯和80％(重量)的鯨臘醇。
實施例3將過量使用十四烷醇的反應得到的215g反應產物(含有65g十四烷醇和150.0g一氯乙酸十四烷基酯)加入到高壓釜中，將33.4g三甲胺壓入進去并在80℃反應3小時。反應完成后將過量的三甲胺減壓蒸發獲得236.2g甘氨酸甜菜堿十四烷基酯混合物(下文稱之為“混合物3”)。混合物3的組成為71％(重量)的甘氨酸甜菜堿十四烷基酯和29％(重量)的十四烷醇。
對比實施例1實施如實施例1相同的操作，只是使用177.8g乙醇代替十六烷醇并且反應在50℃進行以獲得甘氨酸甜菜堿十六烷基酯混合物(下文稱之為“對比混合物1”)。物料的加入以這樣的方式進行，使對比混合物1的成分由50％(重量)的甘氨酸甜菜堿十六烷基酯和50％(重量)的乙醇構成，但由于乙醇的酯交換作用，甘氨酸甜菜堿十六烷基酯的量不到30％(重量)。
對比實施例2實施如實施例2相同的操作，只是使用79.0g乙醇代替鯨臘醇并且反應在50℃進行以獲得甘氨酸甜菜堿十六烷基酯混合物(下文稱之為“對比混合物2”。物料的加入以這樣的方式進行，使對比混合物2的成分由71％(重量)的甘氨酸甜菜堿十六烷基酯和29％(重量)的乙醇構成，但由于乙醇的酯交換作用，甘氨酸甜菜堿十六烷基酯的量不到50％(重量)。
實施例4和5以及對比實施例3和4(性能評價)按照表1所示的成分，采用傳統的方法制備含有混合物1～3和對比混合物1～2的實施例4～6和對比實施例3～4的頭發漂洗劑。這些頭發漂洗劑用肉眼觀察乳化狀態，此外，通過以下的方法用感覺器官評價柔軟性等。結果列于表1中。<評價的方法>
將不經過如冷燙劑(cold permanent-wave)之類的化學處理的20g日本女性的頭發(長20cm，平均直徑60μm)系住并用5g洗發劑漂洗。這種洗發劑的組成是15％(重量)的聚氧亞乙基烷基(12個碳原子)醚硫酸酯(環氧乙烷平均加入的摩爾數2.5)鈉鹽，3％(重量)的二乙醇酰胺和水(余量)。此后，均勻地涂敷2.0g上述制備的漂洗劑并用40℃流水漂洗30秒鐘。按照下面的判定標準評價頭發的柔軟性、光滑性和油質感。
◎很好，○好，×差表1
*1加入量擬達到1％(重量)，但含量達不到1％(重量)實施例7(頭發漂洗劑)制備含有以下成分的頭發漂洗劑。
混合物2 5.0％(重量)棕櫚酸異丙酯0.5％(重量)二甲基聚硅氧烷 1.5％(重量)(平均分子量＝9000)聚醚改性的硅氧烷0.5％(重量)丙二醇 2.0％(重量)50％檸檬酸水溶液 0.06％(重量)香精、對羥基苯甲酸甲酯 適量純凈水 余量這種漂洗劑乳化成凝膠態而一經漂洗柔軟性、光滑性和油質感是很好的。實施例8(頭發處理劑)制備含有以下成分的頭發處理劑。混合物115.0％(重量)鯨臘醇 1.0％(重量)二甲基聚硅氧烷 5.0％(重量)(平均分子量＝9000)一硬脂酸驟氧乙烯 0.5％(重量)脫水山梨醇(平均加入的環氧乙烷摩爾數＝20)二十二烷酸 1.0％(重量)一縮二丙二醇 6.0％(重量)甘油 10.0％(重量)50％檸檬酸水溶液 0.6％(重量)香精和對羥基苯甲酸甲酯 適量純凈水 余量這種頭發處理劑乳化成凝膠態而一經漂洗柔軟性、光滑性和油質感是很好的。
權利要求
1.制備甜菜堿烷基酯混合物的方法，該方法包括將下式(1)表示的一鹵-羧酸烷基酯R1-O-CO-R2-X (1)式中R1是8-40個碳原子的直鏈或支鏈烷基或鏈烯基；R2是1-5個碳原子的直鏈或支鏈亞烷基；X是鹵素原子；與下式(2)表示的叔胺進行反應
式中R3、R4和R5相互之間是相同或不同的，它們中的每一個是1-24個碳原子的直鏈或支鏈烷基、鏈烯基或羥烷基；使用下式(3)表示的長鏈醇作為反應溶劑R-OH (3)式中R是平均8-40個碳原子的直鏈或支鏈烷基或鏈烯基；以制備含有下式(4)表示的甜菜堿烷基酯
式中R1、R2、R3、R4、R5和X具有與上述相同的意義，和上述式(3)表示的長鏈醇的甜菜堿烷基酯混合物。
2.通過如權利要求1定義的方法獲得的甜菜堿烷基酯混合物。
3.一種發用化妝品，含有通過如權利要求1定義的方法獲得的甜菜堿烷基酯混合物。
4.通過如權利要求1定義的方法獲得的甜菜堿完基酯混合物作為美發用品的應用。
5.使用通過如權利要求1定義的方法獲得的甜菜堿烷基酯混合物處理頭發的方法。
全文摘要
本發明提供含有賦予毛頭發柔軟性、光滑性和油質感的甜菜堿烷基酯的混合物的方便的制備方法。因此,根據本發明,使用一種特定的長鏈醇作為反應溶劑將一種特定的一鹵—羧酸烷基酯與一種特定的叔胺進行反應,在獲得一種特定的甜菜堿烷基酯后,除去過量的上述叔胺從而得到一種含有上述長鏈醇和上述甜菜堿烷基酯的混合物。
文檔編號C07C229/12GK1263085SQ9912294
公開日2000年8月16日 申請日期1999年12月28日 優先權日1998年12月28日
發明者寺崎博幸, 藤生明, 福原和久, 北野善久 申請人:花王株式會社