內銨鹽酯及其制備方法和用圖
【專利說明】內讀鹽醋及其制備方法和用途 發明領域
[0001 ] 本發明設及內錠鹽醋(betaine esters)及其制備方法和用途。
[0002] 發明背景 對于制備減少或消除有機溶劑和刺激物的原料，使用其自身具有生物相容性的試劑和 優選使用衍生自自然來源或是"自然-等同物"的起始材料存在日益增長的工業和社會需 要。運在面向消費者的行業，例如個人和家居護理中受到迫切的關注。可WW"更綠色"的方 式獲得的一類材料是表面活性劑。特別地，存在對W更加環境友好的方式制備的新型內錠 鹽的需要。內錠鹽是用于個人護理、家居護理和其它行業中的兩性離子表面活性劑。將其按 照特性分類為補充主要表面活性劑的性能的助表面活性劑。運些助表面活性劑還通過降低 與純離子表面活性劑相關的刺激性來提高制劑的溫和性。
[0003] 通常通過基于挪油或棟桐仁油的多步法生產內錠鹽。例如，一種用于制備典型內 錠鹽，脂肪酸酷胺基丙基內錠鹽的方法設及在高溫（150-175°c)下用3-二甲基氨基丙胺 (DMAPA)將脂肪酸酷胺化。然后使中間產物脂肪氨基酷胺與氯乙酸鋼反應W獲得最終產物。 酷胺化需要高溫用于轉化和蒸饋W去除未反應的起始材料。運些高反應溫度可W產生副產 物并賦予產品顏色，需要額外的步驟W去除副產物和顏色。DMAPA也是已知的敏化劑并且在 最終制劑中W痕量被發現。因此，在溫和條件下不使用DMAPA制備的內錠鹽將受到極大關 注。
[0004] 人們非常期望在溫和條件下并W高收率生產內錠鹽。運樣的方法將在較低的溫度 下，W較少的處理步驟和副產物進行，并且其將減少環境影響。運些目標可W例如通過W下 公開的直接醋化法達到，其中由脂肪酸直接生產內錠鹽。直接醋化法是相對于醋交換法的 顯著改進，因為其避免了方法步驟且消除了醇的使用，例如甲醇和其所需的再循環。
[0005] 發明概述 根據本發明的一個方面，提供了用于制備由通式1表示的內錠鹽的直接醋化法：
其包括： a)使簇酸 其中R選自C日-Ci7烷基、C日-Ci7篩基、C日-Ci7二篩基、C日-CnS締基及其混合物，且R6是C廣Ce 烷基； 與二烷基氨基醇3: 在酶的存在下反應W形成中間f 其中Ri是甲基且R2選自Ci-Cs烷基；
A選自C3-C1日亞烷基和C3-C10亞締基（a化enylene);和 b)使中間產物4與氯乙酸鋼反應W產生內錠鹽。
[0006] 本發明的其它方面在W下和下文的權利要求書中闡述。
[0007] 詳細描述 本發明的一個總體實施方案是用于制備由通式1表示的內錠鹽的直接醋化法：
其包括： a) 使簇酸 其中R選自C日-Cl?烷基、C日-Cl?締基、C日-Cl?二締基、C日-CnS締基及其混合物，且R6是C廣Ce 烷基；
與二烷基氨基醇3: 在酶的存在下反應W形成中間： 其中Ri是甲基且R2選自Ci-Cs烷基； A選自C3-C10亞烷基和C3-C10亞締基；和 b) 使中間產物4與氯乙酸鋼反應W產生內錠鹽。
[000引在直接醋化法的一個方面中，R選自Cs-Ci?烷基及其混合物;Ri是甲基且R2選自C廣 Cs烷基，且A選自C3-C8亞烷基和C3-C8亞締基。已經通過實驗發現當基團A具有多于2個碳原子 時，獲得顯著更好的轉化率(參見實施例）。因此，基團A要求保護的范圍是C3-C10亞烷基或亞 締基。
[0009] 在另一個方面中，R2是甲基，且A選自C3-C8亞烷基和C3-C8亞締基。在又一個方面中， R2是甲基且A是1,3-亞丙基。
[0010] 直接醋化法的第一步驟可W在沒有溶劑的情況下或在選自W下的惰性溶劑中進 行:環酸或無環酸溶劑，例如二乙酸、二異丙酸、叔下基甲基酸或四氨巧喃，芳族控，例如苯、 甲苯或二甲苯，脂族或脂環族飽和或不飽和控，例如己燒、庚燒、環己燒或芋締，面代控，例 如二氯甲燒、二氯乙燒、二漠乙燒、四氯乙締或氯苯，極性非質子溶劑，例如乙臘、二甲基甲 酷胺或二甲基亞諷，或其混合物。
[0011] 在本發明的一個方面中，不使用溶劑，由此減少處理、供應和處置溶劑的需要。
[0012] 在本發明的一個優選方面中，將惰性溶劑，例如庚燒用于直接醋化法中。所述惰性 溶劑優選是共沸劑，其有利于從反應混合物中去除水并驅動反應至更高轉化率。在本發明 的實施方案中，可能達到高于98%和高于99%的轉化率(對此參見下文的實施例）。
[OOU]本發明允許所述方法在沒有活性溶劑例如醇(通常是甲醇）的情況下進行，由此避 免了隨后從產物中去除溶劑醇的需要。
[0014] 直接醋化法的第一步驟可W在約-100°c至約溶劑的沸點，約20°C至約80°C，或約 50°C至約70°C的溫度下進行。二烷基氨基醇3的量可W為基于簇酸的約0.85至約20當量，或 者可W為約1至約10當量，或者甚至為約1至約1.5當量。
[0015] 直接醋化法的第一步驟中使用的酶選自蛋白酶、脂肪酶或醋酶。此外，脂肪酶可W 為全細胞、分離的原生酶(native enzyme)或固定化在載體上的形式。運些脂肪酶的實例包 括但不限于脂肪酶PS(來自假單胞菌屬(pseudomonas sp))、脂肪酶PS-C(來自固定化在陶 瓷上的假單胞菌屬）、脂肪酶PS-D(來自固定化在娃藻±上的假單胞菌屬XLipoprime 50T、 Lipozyme TL IM、Novozym 435(固定化在丙締酸類樹脂上的南極假絲酵母脂肪酶B)或如美 國專利公開2012/0040395中所述的固定化在多孔含氣聚合物載體上的南極假絲酵母脂肪 酶B。
[0016] 水副產物的去除可W經由吸水劑(例如分子篩）W化學方式或通過水的物理去除 來完成。
[0017] 根據本發明的另一個方面，該副產物的去除可W通過蒸發，通過用惰性氣體(例如 氮氣、氣氣或氮氣）吹掃反應混合物或通過在減壓下進行反應或通過運兩者來完成。運些條 件可W提供簇酸至中間產物4的>98%的轉化率。
[0018] 因此根據一個優選實施方案，反應壓力為約1托至約環境壓力，或約50托至約環境 壓力。該方法中包括的任何有機溶劑可W或可W不與水一起去除。所用的有機溶劑可W通 過共沸蒸饋幫助去除水副產物。二烷基氨基醇3的優選實例包括二甲基氨基丙醇。
[0019] 產生最終產物1的直接醋化法的第二步驟包括中間產物4與氯乙酸鋼的反應。直接 醋化法的第二步驟可W在沒有溶劑的情況下或在選自W下的惰性溶劑中進行:水，環醇或 無環醇溶劑，例如甲醇、乙醇、1 -丙醇、2-丙醇、1 -下醇、2-下醇、異下醇、乙二醇、1，2-丙二醇 或1,3-丙二醇，環酸或無環酸溶劑，例如二乙酸、二異丙酸、叔下基甲基酸或四氨巧喃，芳族 控，例如苯、甲苯或二甲苯，脂族或脂環族飽和或不飽和控，例如己燒、庚燒、環己燒或芋締， 面代控，例如二氯甲燒、二氯乙燒、二漠乙燒、四氯乙締或氯苯，極性非質子溶劑，例如乙臘、 二甲基甲酯胺或二甲基亞諷，或其混合物。
[0020] 直接醋化法的第二步驟可W在約-100°C至約溶劑的沸點，約25°C至約150°C，或約 50°C至約100°C的溫度下進行。氯乙酸鋼的量可W為基于中間產物4的量的約0.75至約20當 量，約1至約10當量，或者約1至約1.5當量。如果包括的話，堿選自金屬氨氧化物或金屬碳酸 鹽。根據一個實施方案，堿可W是氨氧化鋼和氨氧化鐘。堿的量可W為基于中間產物4的約0 摩爾當量至約1摩爾當量，或者足夠高W保持反應混合物為堿性，例如在約抑8-9下的量。
[0021] 可W使用本領域技術人員已知的方法，例如萃取、過濾或結晶來分離所述方法的 中間產物4和產物1。
[0022] 內錠鹽醋是既具有親水區，又具有疏水區的分子，使得它們在許多配制產品應用， 包括個人護理產品（例如皮膚護理產品、頭發護理產品或其它化妝產品）、家居和工業表面 清潔劑、消毒劑、金屬加工、防誘劑、潤滑劑、農用化學品和染料分散體中用作表面活性劑。 內錠鹽還可W在乳劑中用作乳化劑和增稠劑。經常將內錠鹽作為第二表面活性劑配制到產 品中。盡管主要用途是作為濕潤劑和發泡劑，但內錠鹽也因其抗靜電和粘度控制性質而得 到使用。
[0023] 運樣的產品制劑可W包含約0.001 wt%至約20 wt%，約0.01 wt%至約15 wt%或甚 至約0.1 wt%至約10 wt%的內錠鹽醋。
[0024] 除內錠鹽醋之外，根據本發明的方法制備的產品制劑還可W包含其它表面活性 劑。運些表面活性劑可包括陰離子表面活性劑(例如醇酸硫酸鹽、直鏈烷基苯橫酸鹽、酷基 徑乙基橫酸鹽）、陽離子表面活性劑(例如季錠鹽、脂肪胺氧化物和醋季錠鹽)和非離子表面 活性劑(例如烷基多糖巧、醇乙氧基化物和脂肪醇酷胺）。運樣的成分對于本領域技術人員 是已知的。
[0025] 除內錠鹽醋之外，化妝品、皮膚和頭發護理組合物還可W包含其它皮膚調理成分 或化妝品可接受的載體。
[0026] 運樣的制劑也可W包含皮膚護理成分/載體，例如視黃醇、視黃醋、特窗酸、特窗酸 衍生物、氨釀、曲酸、沒食子酸、熊果巧、Q-徑基酸、煙酷胺、郵唉素、抗壞血酸、維生素巧口衍 生物、蘆苔樹脂(aloe)、水楊酸、過氧化苯甲酯、金縷梅、咖啡因、1-氧-2-琉基化晚鋒(zinc pyr i th i one )和抗壞血酸的脂肪酸醋。運樣的其它成分對于本領域技術人員是已知的。
[0027] 可W包含在運些制劑中的其它成分包括調理劑（例如聚季錠鹽和泛醇）、珠光劑 (例如乙二醇二硬脂酸醋、二硬脂基酸和云母）、UV過濾劑(filter)(例如奧克立林、甲氧基 肉桂酸辛醋、二苯甲酬-4、二氧化鐵和氧化鋒）、剝落(exfoliation)添加劑(例如杏仁、胡桃 殼、聚合物珠粒和浮石）、聚硅氧烷(例如聚二甲基硅氧烷、環聚二甲基硅氧烷和氨端聚二甲 基硅氧烷）、保濕劑(例如凡±林、葵花油、脂肪醇和牛油樹脂）、穩泡劑(例如挪油酷基單乙 醇胺和