(57)【要約】  水性コリン水酸化物溶液の安定化方法は、任意に第１の安定化剤の亜ジチオン酸塩及び／又はジアルキルヒドロキシルアミンを水性コリン水酸化物溶液を製造するだろう反応物を含む水性溶液に加えること、及び水性コリン水酸化物溶液が形成された後、ジアルキルヒドロキシルアミンを含む第２の安定化剤を水性コリン水酸化物溶液に加えることを含む。安定化コリン水酸化物溶液は、コリン水酸化物、水及び安定化コリン水酸化物溶液の相対総重量の約50ppmから約5000ppmの量で安定化剤として存在する任意の亜ジチオン酸塩を含むだろう。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下のステップを含む、水性コリン水酸化物溶液の安定化方法：
任意に、亜ジチオン酸塩及び／又はジアルキルヒドロキシルアミンを含む第１の安定化剤を、最終的に水性コリン水酸化物溶液を生成する反応物を含む前の水性溶液に加えるステップと；及び
水性コリン水酸化物溶液が形成された後、ジアルキルヒロドキシルアミンを含む第２の安定化剤を水性コリン水酸化物溶液に加えるステップ。
【請求項２】
第２の安定化剤が、N,N−ジエチルヒドロキシルアミンを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第２の安定化剤が、亜ジオン酸塩を更に含む請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
第１の安定化剤が、水性溶液の約５０ｐｐｍ重量から約５０００ｐｐｍ重量未満の量で水性溶液に加えられ、好ましくは、約５０ｐｐｍ重量から約１０００ｐｐｍ重量、より好ましくは、約５００ｐｐｍ重量である、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
第２の安定化剤の約５０ｐｐｍから約５０００ｐｐｍ未満が、水性コリン水酸化物溶液の重量によって、水性コリン水酸化物溶液が形成された後に加えられ、好ましくは、約２００ｐｐｍから約１０００ｐｐｍである、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
第２の安定化剤の大きな量が、第１の安定化剤の量に対応して加えられる、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
第２の安定化剤に対する第１の安定化剤の割合が、約１：１から約１：１０の範囲である、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
第１の安定化剤又は第２の安定化剤が、アルカリ金属亜ジオン酸塩を含む、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
第１の安定化剤又は第２の安定化剤が、亜ジオン酸ナトリウムを含む、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
第１の安定化剤が、N,N−ジエチルヒドロキシルアミンを含む、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
第１の安定化剤又は第２の安定化剤が、エチレンジアミン四酢酸（EDTA）、メトキシハイドロキノン（MEHQ）、テトラメチルピペラジン−N−オキシド（TEMPO）、ジエチレントリアミン（DETA）、ベンズアルデヒド、亜硫酸ソーダ、ホウ酸、テトラエチレントリアミン（TETA）、水酸化ホウ素ナトリウム、ブチルヒドロキシアニソール、メタ重亜硫酸ナトリウム、アスコルビン酸、チオ尿素及びそれらの混合物から成る群から選択される更なる安定化剤を含む、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
第１の安定化剤が、亜ジオン酸ナトリウムから成る、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
第１の安定化剤又は第２の安定化剤が、N,N−ジエチルヒドロキシルアミンから成る、請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
第１の安定化剤及び第２の安定化剤が同一である、請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
以下を含む安定化コリン水酸化物溶液：
コリン水酸化物、
水、
及びジアルキルヒドロキシルアミンを含む安定化剤を含み、安定化剤は、該安定化コリン水酸化物溶液の約５０ｐｐｍから約５０００ｐｐｍ未満、好ましくは、約１００ｐｐｍ重量から約２０００ｐｐｍ重量の量で存在する。
【請求項１６】
安定化剤が、亜ジオン酸塩、好ましくは、亜ジオン酸ナトリウムを更に含む、請求項１５に記載の安定化コリン水酸化物溶液。
【請求項１７】
安定化剤が、ジアルキルヒドロキシルアミンから成る極性安定化剤である、請求項１５に記載の安定化コリン水酸化物溶液。
【請求項１８】
ジアルキルヒドロキシルアミンが、N,N−ジエチルヒドロキシルアミンである、請求項１５〜１７のいずれかに記載の安定化コリン水酸化物溶液。
【請求項１９】
安定化コリン水酸化物溶液は、安定化コリン水酸化物溶液の製造後少なくとも６ヶ月の期間、３００以下のAPHAの明度を室温において有する、請求項１５〜１８のいずれかに記載の安定化コリン水酸化物溶液。
【請求項２０】
安定化コリン水酸化物溶液が、４０〜５０重量％のコリン水酸化物を含む、請求項１５〜１９のいずれかに記載の安定化コリン水酸化物溶液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、安定化コリン水酸化物溶液及びそのような安定化溶液の調製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コリンは一般的に、N,N,N-トリメチルエタノールアンモニウムカチオンを含む様々な第４級アンモニウム化合物を指す。１つの具体的な形態は、コリン水酸化物として知られている水酸化物アニオンと組み合わせである。コリン水酸化物は、例えば、適切な酸との中和によって又は非常に低レベルの無機イオンを含む強塩基が必要とされる有用性のある強塩基の適用で、他のコリン塩の製造において有用性のある強塩基である。例えば、コリン水酸化物等のコリン塩基は、電子機器の製造等の適用で重要である。
【０００３】
しかしながら、コリン水酸化物は、それ自体、比較的不安定な分子であり、そしてコリン塩基の分解は、通常の望まれない副生成物（例えば、トリメチルアミン及びエナルポリマー）の形成と一緒に極めて早く起こる。例えば、コリン塩基の分解は、よくホフマン脱離として言及される工程で起こることがある。ホフマン脱離において、塩基性分子は、良い又は適切な脱離基に発生する炭素原子に関してβ位に位置する炭素原子からプロトンを取り除く。プロトン抽出後にβ位にそのとき残された負電荷は、脱離基を発生するα炭素と一緒に二重結合を形成し、そして、二重結合の形成プロセスで、脱離基を脱離する。コリン水酸化物の場合、水酸化物対アニオンが、ヒドロキシメレン基の炭素原子からプロトンを取り除き、隣接したトリメチルアミン基の脱離が付随する。したがって、コリン塩基からのホフマン脱離の生成物は、トリアルキルアミン、通常、トリメチルアミン、及びアセトアルデヒドである。
【０００４】
次に、アセトアルデヒドは、次の続いて起こるアルドール縮合に入り、それは、十分な強い塩基の存在によって急速に触媒され、ハイカラーの共役のポリ不飽和エナルポリマーを得ることがある。また、トリメチルアミンの副生成物は、高揮発性であり、そして強い匂いを有する。したがって、エナルポリマーやトリメチルアミン等の望まれない副生成物の形成は、例えば、重い又は暗い色の急速な進行、及びまたコリン塩基性溶液からの沈殿物の形成、揮発、強い匂い等の否定的な結果となることがある。よって、分解反応は、通常、コリン水酸化物溶液の品質を悪化し、そして典型的に、ほとんどのその適用場面において、コリン水酸化物溶液を使い物にならなくする。
【０００５】
コリン塩基の安定化剤は、一般的に、ホフマン脱離反応中、遊離したアセトアルデヒドを処理するために使われる。アセトアルデヒドの最も速い「スカベンジング」（例えば、還元）は、有色のポリマーを生成する、続いて起こるアルドール縮合に必要な原料を取り除く。よって、化学薬品のうち、アセトアルデヒドに対して反応しやすい、還元する及び／又は破壊的な方法で共重合する、ホルムアルデヒド、ヒドロキシルアミン及びセミカルバジド等は、コリン水酸化物にとって、良い安定化剤であることがわかっている。しかしながら、ホルムアルデヒド、ヒドロキシルアミン及びセミカルバジドは、潜在的な毒性の問題及び／又はその関係によって、限定された有用性を有する。
【０００６】
更に、硫酸塩は、例えば、コリン塩基及び関連する第４級ヒドロキシエチルアンモニウム水酸化物化合物を安定させる手段として使用されている。しかしながら、硫酸塩は、効果的であるためには、一般的に、高濃度が必要である。
【０００７】
更に、ホウ化水素及びアルミノヒドリドは、関連するアルコール（すなわち、エタノール）に対するアセトアルデヒドを減らし、そして、また発生している共役ポリエン機能の一部の減少と一緒に、対応するアルコールに対応する共役エナルポリマーを減少することがある。しかしながら、例えば、もう一つのコリン塩を生成する最終適用において、水素ガスを放出するので、水性コリン水酸化物溶液の中和であっても、水性溶液中でさえ、ホウ化水素等の水素化物還元剤の使用に関連する安全性に対するリスクがある。水素は、空気中において最も広い範囲の爆発性を有するという欠点がよく知られていて、それ故に、避けることが重要な安全性に対する危険を生じさせる典型例である。よって、これまでに確認された可能性のある毒性効果又は知られている安全性のリスクのない、そして最少量を加えたときでも安定化剤が効果的であるため、分解反応及び望ましくない副生成物の形成を最小限にする又は除外するコリン水酸化物溶液に効果的な安定化剤に対する要求が存在し続けている。
【発明の概要】
【０００８】
本願発明の側面として、水性コリン水酸化物溶液の安定化方法及び安定化コリン水酸化物溶液を含み、可能性のある毒による影響について又は安全性リスクについての関係を起こすことなく、分解（degradation）及び／又は分解（decomposition）反応そして、望ましくない副生成物の形成を減少し又は除く、効果的な安定化剤又は最小量の安定化剤（例えば、総溶液重量の約5000ppm未満）の選択を含む。更に、かなりの量のコリン水酸化物の分解は、ホフマン脱離として指定されたプロセスを経由して起こるが、それは、多分、分解プロセスだけで発生するのではないだろうということが発見された。コリン塩基の分解は、また、ホフマン脱離で重要であることが一般的に知られていない、酸素等の他の薬剤によって加速されるだろう。発生するであろう他の分解プロセスの中で、酸化は、特に重要であると信じられる。更に、溶液中のコリン水酸化物の濃度は、それ自体により、より高いコリン水酸化物濃度は、例えば、色のさらなる加速及びより暗い進展を導く分解（例えば、色の形成）の量、レベル、又は割合に影響を与え得る。
【０００９】
本発明は、合成後及び室温で少なくとも１から数ヶ月保存の間、薄くかつ安定な色を有する（例えば、十分、透明のままである）、（コリン水酸化物の更により高い濃度で）安定化水性コリン水酸化物溶液を提供する。コリン水酸化物溶液は、同時継続の特許出願ＰＣＴ/ＵＳ2011/061826で開示されているように、極性安定化剤として、亜ジチオン酸塩（例えば、亜ジチオン酸ナトリウム）を、又は、代わりに、少量のジアルキルヒドロキシルアミン又は他の安定化剤と組み合わせて使用して安定化され得る。
【００１０】
１つの態様において、本発明は、極性安定化剤として、アルキルヒドロキシルアミン（例えば、Ｎ，Ｎ−ジエチルヒドロキシルアミン）又は、代わりに、少量の亜ジチオン酸塩又は他の安定化剤と組み合わせて使用してコリン水酸化物溶液が、安定化される方法を提供する。ここで、安定化剤は、低レベル（例えば、0.1％以下）で効果的であり、そして、ホフマン脱離及び酸化、自動酸化等の他の分解プロセスの１つ又は両方に関連する分解反応を減少し得る。
【００１１】
１つの側面によると、本発明は、水性コリン酸化物溶液を形成した後、水性コリン水酸化物溶液にジアルキルヒドロキシルアミンを含む第２の安定化剤の追加を含む水性コリン水酸化物溶液の安定化方法を提供する。任意に、亜ジチオン酸塩及び／又はジアルキルヒドロキシルアミンを含む第１の安定化剤は、最終的に水溶性コリン水酸化物を生成するだろう反応物を含む水性溶液に加えられてもよい。
【００１２】
本発明のもう１つの側面によると、水性コリン水酸化物溶液の安定化方法は、亜ジチオン酸塩又はジアルキルヒドロキシルアミンを含む第１の安定化剤を、最終的に水性コリン水酸化物溶液を生成するだろう反応物を含む水性溶液に加えること、そして、水性コリン水酸化物溶液が形成された後、ジアルキルヒドロキシルアミンの第２の安定化剤を、水性コリン水酸化物溶液に加えることを含む。第２の安定化剤は、更に、亜ジチオン酸塩を含んでもよい。
【００１３】
もう１つの側面によると、本発明は、コリン水酸化物、水及びジアルキルヒロドキシルアミンを含む安定化剤を含む安定化コリン水酸化物溶液を提供し、安定化剤は、安定化コリン水酸化物溶液の重量の約100ppmから約2000ppmで存在する。
【００１４】
もう１つの態様において、本発明に係る安定化コリン水酸化物溶液中の安定化剤は、更に、亜ジチオン酸塩を含む。本出願人は、驚くべきことに、本発明に係るコリン水酸化物溶液は、本発明に係る方法によって生産された溶液と同様に、2000ppm重量以下、及び好ましくはそれより低い、安定化剤又は安定化剤の組み合わせの異例の低い濃度であっても、長期間安定のままである。
【発明の詳細な説明】
【００１５】
本発明は一態様において、コリン塩基溶液の安定化方法及び結果として生じる安定化コリン溶液を含む。明細書中、「安定化する」及び「安定化された」の用語は、無機物を受け又は一方で、コリン水酸化物溶液の品質を悪化させる脱離反応のないコリン水酸化物溶液を包含することを意図する。言い換えれば、重さ、一般的に暗さ、色、沈殿物の形成、揮発性、強い匂い等の減少又は進展がない。代わりに、安定化コリン溶液は、延長された期間（例えば、少なくとも１週間、少なくとも１ヶ月、少なくとも３ヶ月等）、室温で（例えば、約20〜25℃）、更なる標準的な条件下で、透明又はわずかに退色の（例えば、500未満のAPHA）出現を維持し得る。更に、昇温（例えば、60度まで）にされれば、安定化コリン溶液は、また透明またはわずかに退色（例えば、500未満のAPHA）の出現を維持し得る。
【００１６】
本発明の１つの態様によると、安定化コリン水酸化物溶液は、コリン水酸化物、水、及びジアルキルヒドロキシルアミンを含む安定化剤を含み、安定化剤は、安定化コリン水酸化物溶液の重量で約100ppmから約2000ppm、好ましくは、重量で2000ppm以下で存在する。
【００１７】
本願明細書中及び特許請求の範囲で、用語「含む」と「包含する」は、包括的であり、又は制約がなく、そして追加の記載のない要素、組成物の構成成分、又は方法のステップを排除しない。つまり、用語「含む」と「包含する」は、更なる制限的な用語「本質的にからなる」及び「からなる」を包含する。特に他に規定がなければ、明細書における全ての意味は、与えられたエンドポイント及びエンドポイントまで含み、組成物の成分又は構成成分の値は、重量パーセント又は重量％で表される。更に、明細書で使われている各化合物は、化学式、化学名、略称等の観点で、一緒に議論されてもよい。
【００１８】
コリン水酸化物溶液
安定化コリン水酸化物溶液は、コリン水酸化物等のコリン塩基を含む溶液である。また、コリン塩基として知られているコリンは、無色の液体で、強い有機塩基である。化学的に、トリメチル−（２−ヒドロキシエチル）−アンモニウムヒドロキシド及び下記の式で表され得るものの狭い意味に制限された本発明の内容の範囲内である。
［（ＣＨ３）３Ｎ−ＣＨ２−ＣＨ２−ＯＨ］＋        ＯＨ−
【００１９】
また、（２−ヒドロキシエチル）トリメチルアンモニウムヒドロキシドとして知られているコリン水酸化物は、多くの用途に適した有機塩基である。例えば、コリン塩基の水性溶液は、ポジティブフォトレジスト現像薬、異方性エッチング剤及びシリコン・ウエハー用の洗浄剤等の電子塗布との連用に有用である。
【００２０】
安定化コリン水酸化物溶液は、何らかの適したフォームであってよい。１つの態様で、コリン水酸化物は、水性コリン溶液であり、コリン塩基と水を含む。極性非プロトン性溶媒を含む他の水性溶媒も安定かもしれないが、好ましい水性溶媒は、水である。水は、例えば、蒸留された、脱イオン化された、処理された等、いずれも適する型であってよい。好ましくは、水は、不純物の少しもない純粋なフォームである。水溶性溶媒の型と量は、特に制限はなく、同質溶液を得るのに十分な量で用いられてよい。溶液は、コリン水酸化物の何らかの適した濃度を含んでよい。溶液中のコリン水酸化物の濃度は、水性コリン水酸化物溶液の総量に基づいて高くてよい（例えば、およそ約30〜約60重量％、約40〜50重量％のコリン水酸化物、又は約45重量％のコリン水酸化物）。
【００２１】
水性コリン水酸化物溶液は、何らかの適した反応物及び当業者に知られている反応メカニズムを使用して調製されてよい。例えば、コリン水酸化物溶液は、エチレンオキシド（EO）及びある等価の水と一緒にトリメチルアミン（TMA）の反応によって調製されてよい。溶媒は、好ましくは、純水である。かなりの過剰な水は、強い発熱反応によって発生した熱をなくすために必要であり得る。他の反応物、溶媒、触媒等は、また、当業者によって評価されると思われる主要な反応物と一緒に加えられてよい。更に、安定化剤が中性又は酸性ｐHで加水分解する場合、トリメチルアミンと一緒に予備処理する水等、何らかの事前の処理は、また必要により実施されてよい。
【００２２】
亜ジチオン酸塩の安定化剤
本願発明の１つの態様によると、安定化コリン水酸化物溶液の安定化剤は、少なくとも１つの亜ジシオン酸塩を含む。亜ジチオン酸塩は、下記のような＋３酸化状態の両方の硫黄原子の無機二量体硫黄酸化物である。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
亜ジチオン酸塩は、亜ジチオン酸ナトリウム、亜ジチオン酸カリウム等のアルカリ金属亜ジチオン酸塩を含んでよい。典型的な態様で、亜ジチオン酸塩は、亜ジチオン酸ナトリウム等の水溶性の亜ジチオン酸塩である。亜ジチオン酸塩は、何らかの適したフォーム（例えば、粉末、水性）で得られ得る。亜ジチオン酸塩は、固体、溶液又はコリン水酸化物の製造のプロセスで使用に便利な何らかのフォームで加えられてよい。例えば、亜ジチオン酸ナトリウムは、白色結晶性粉末として容易に利用可能であり、水性（希釈）フォームとして用いることができるか又は前記フォームをすぐに形成し得る。亜ジチオン酸ナトリウムは、ｐH、温度及び触媒の存在による最終的な製品の正確な性質で、加水分解する、不均化を起こす及び／又は水性溶媒中で、他の硫黄の種類に分解してよい。亜ジチオン酸の分解は、最終的にいくつかの硫黄の副生成物の形成につながり得るが、水性コリン水酸化物溶液の色形成の阻害で、亜ジチオン酸ナトリウムの効果は、形成し得る何らかの副生成物の硫黄によって、引き起こされた、とても過剰なものである。
【００２５】
本発明の１つの態様で、亜ジチオン酸塩の安定化剤は、コリン溶液を安定化するために使用される極性安定化剤である。本願明細書で使用される、「極性」安定化剤は、構成成分が、色変化を導く分解反応（例えば、ホフマン脱離、酸化等）を最小限にする又は除去することによって、コリン溶液を安定化するために意図されたことを唯一意味することを意図する。よって、この態様で、亜ジチオン酸塩又は水性亜ジチオン酸塩は、唯一の安定化剤として働き、又は水性コリン水酸化物溶液で極性安定化剤として効果的である。亜ジチオン酸塩は、少量、例えば、重量で、5000ppm未満、好ましくは、多くとも4000ppm、更に好ましくは、3000ppmでコリン水酸化物溶液を効果的に安定化し得る。例えば、100ppm（0.01％wt/wt）から2ｇ/ｌ又は2000ppm（0.2％wt/wt）の亜ジチオン酸ナトリウム又はモル等価量の代替亜ジチオン酸塩は、色の形成を防ぎ及び製品の全体の質を保つ目的で、コリン塩基の水性溶液に加えられてよい。亜ジチオン酸は、例えば、コリン塩基の製造中の第１の部分、及びコリン塩基が製造された後の第２の部分の何らかの適した時間に加えられてよい。
【００２６】
本発明のもう一つの態様で、安定化剤は、第１の安定化剤（例えば、少なくとも50％重量の安定化剤は、少なくとも１つの亜ジチオン酸塩である）として、より少量の更なる安定化剤と一緒に、亜ジチオン酸ナトリウム等の亜ジチオン酸を含む。亜ジチオン酸塩は、色の形成を防ぎ、そして製品の全体の質を保つ第１の安定化剤として働く。亜ジチオン酸塩は、亜ジチオン酸塩と更なる安定剤が、更なる安定化剤に対する亜ジチオン酸が、少なくとも1：1又は少なくとも2：1の割合で含まれる第１の安定化剤として働く。言い換えると、更なる安定化剤に対する亜ジチオン酸塩の割合は、例えば、更なる安定化剤に対する亜ジチオン酸塩が約1：1から10：1又は約2：1から4：1の範囲であってよい。
【００２７】
更なる安定化剤は、アミン、亜硫酸塩、ハイドロキノン、水素化物、カルボン酸、ピペラジン等を含んでよいが、限定されない。１つの態様で、更なる安定化剤は、ジアルキルヒドロキシルアミン（例えば、N,N-ジエチルヒドロキシルアミン）を含む。もう１つの態様で、更なる安定化剤は、エチレンジアミン四酢酸（EDTA）、メトキシハイドロキノン（MEHQ）、テトラメチルピペラジン−N-オキシド（TEMPO）、ジエチレントリアミン（DETA）、ベンズアルデヒド、亜硫酸ナトリウム、ホウ酸、テトラエチレントリアミン（TETA）、ホウ化水素ナトリウム、ブチル化ヒドロキシアニソール、メタ重亜硫酸ナトリウム、アスコルビン酸、チオ尿素及びそれらの混合物を含む。例えば、安定化剤は、第１の安定化剤として、水性N,N-ジアルキルヒドロキシルアミン等の少量の更なる安定化剤と一緒に、亜ジチオン酸ナトリウム等の水性亜ジチオン酸塩を含んでよい。例えば、100ppm（0.1％wt/wt）から2000ppm（0.2％wt/wt）の亜ジチオン酸ナトリウム又はモル等価量の代替亜ジチオン酸塩及び約100ppmから2000ppmのN,N-ジアルキルヒドロキシルアミン（例えば、N,N−ジエチルヒドロキシルアミン（DEHA））は、色の形成を防ぎ、そして製品の全体の質を保つ目的で、コリン塩基の水性溶液に加えられてよい。50ppmから1ｇ/ｌ又は1000ppmのDEHAと一緒に組み合わせた約50ppm（0.005％wt/wt）から1ｇ/ｌ又は1000ppm（0.1％wt/wt）の亜ジチオン酸ナトリウムの使用は、特に安定であり得る。等価モル量の代替亜ジチオン酸塩及び／又は等価モル量のもう一つの水溶性N,N-ジアルキルヒドロキシルアミンは、当業者にとって明らかであるとして、亜ジチオン酸ナトリウム及び／又はDEHAに置換されてよい。
【００２８】
理論に束縛されることを望むものではないが、亜ジチオン酸単独及び／又は亜ジチオン酸に追加のN,N-ジアルキルヒドロキシルアミン等の更なる安定剤の追加は、コリン水酸化物の調製及びその後の保管の間に起こる色形成反応に至る全ての又はほとんど全てのアルカリ化及び／又は酸化を弱めることがわかった。よって、亜ジチオン酸の安定化剤単独及び更なる安定化剤の組み合わせは、ホフマン脱離、酸化及び／又は自動酸化反応を最小限にし、ゆっくり、又は取り除き得る。
【００２９】
ジアルキルヒドロキシルアミンの安定化剤
本願発明の１つの態様によると、安定化コリン水酸化物溶液の安定化剤は、N,N−ジアルキルヒドロキシルアミン等の少なくとも１つのジアルキルヒドロキシルアミンを含む。ジアルキルヒドロキシルアミンは、以下の式であってよく、
Ｘ１Ｘ２ＮＯＨ
式中、Ｘ１及びＸ２は、独立してアルキル基を表す。アルキル基は、１以上の炭素原子を含む何らかの直鎖又は分岐鎖のアルキル基を含んでよい。例えば、アルキル基は、１〜１０の炭素原子（例えば、メチル、エチル、プロピル等）を含むだろう。適したジアルキルヒドロキシルアミンは、ジエチルヒドロキシルアミン、ジイソプロピルヒドロキシルアミン等を含んでよいが、限定されない。典型的な態様で、ジアルキルヒドロキシルアミンは、Ｎ，Ｎ−ジエチルヒドロキシルアミン（ＤＥＨＡ）を含む。ジアルキルヒドロキシルアミンは得られ、そして何らかの適したフォーム（例えば、水性の）にコリン溶液が加えられてよい。例えば、ジエチルヒドロキシルアミンは、無水性又は水性（希釈）フォームであってよく、そして、Cope Elimination、精製及び抽出を受けて、トリエチルアミンと過酸化物の反応によって、製造され得る。
【００３０】
本発明の１つの態様で、ジアルキルヒドロキシルアミンの安定化剤は、コリン溶液を安定化するために使用される極性安定化剤である。上記の通り、「極性」安定化剤は、構成成分が、色変化を導く分解反応（例えば、ホフマン脱離、酸化等）を最小限にする又は除去するによって、コリン溶液を安定化するために意図されたことを唯一意味することを意図する。よって、この態様で、ジアルキルヒドロキシルアミンは、唯一の安定化剤として働き、又は水溶性コリン水酸化物溶液中で、極性安定化剤として効果的である。ジアルキルヒドロキシルアミンは、例えば、重量で、5000ppm未満、好ましくは4000ppmまで、更に好ましくは、3000ppmまでの少量で、コリン水酸化物溶液を効果的に安定化し得る。例えば、100ppm（0.01％ｗｔ/ｗｔ）から2ｇ/ｌ又は2000ppm（0.2％ｗｔ/ｗｔ）のＮ，Ｎ-ジエチルヒドロキシルアミン又はモル等価の代替ジアルキルヒドロキシルアミンは、色形成を防止しそして製品の全体の質を保つ多目的で、コリン塩基の水性溶液に加えられてよい。ジアルキルヒドロキシルアミンは、例えば、コリン塩基の製造中の第１の部分、及びコリン塩基が製造された後の第２の部分の何らかの適した時間に加えられてよい。
【００３１】
本発明のもう１つの態様で、安定化剤は、より少量の更なる安定化剤と一緒に、Ｎ，Ｎ−ジエチルヒドロキシルアミン（例えば、少なくともとも50％重量分解反応（例えば、ホフマン脱離、酸化等）の安定化剤は、少なくとも１つのジアルキルヒドロキシルアミンである）等のジアルキルヒドロキシルアミンを含む。ジアルキルヒドロキシルアミンは、色の形成を防止し、そして製品の全体の質を保つために、第１の安定化剤として働く。ジアルキルヒドロキシルアミンは、更なる安定化剤に対するジアルキルヒドロキシルアミンが少なくとも1：1から少なくとも2：1の割合で含むことによって、第１安定化剤として働く。言い換えると、例えば、更なる安定化剤に対するジアルキルヒドロキシルアミンの比率は、約1：1から10：1又は約2：1から4：1の範囲であってよい。更なる安定化剤は、亜ジチオン酸、アミン、亜硫酸塩、ハイドロキノン、水素化物、カルボン酸、ピペラジン等を含んでよいが、限定されない。１つの態様で、更なる安定化剤は、エチレンジアミン四酢酸（EDTA）、メトキシハイドロキノン（MEHQ）、テトラメチルピペラジン−N-オキシド（TEMPO）、ジエチレントリアミン（DETA）、ベンズアルデヒド、亜ジチオン酸ナトリウム、ホウ酸、テトラエチレントリアミン（TETA）、亜硫酸ナトリウム、ブチル化ヒドロキシアニソール、メタ重亜硫酸ナトリウム、アスコルビン酸、チオ尿素及びそれらの混合物を含む。
【００３２】
例えば、安定化剤は、第１の安定化剤として、亜ジチオン酸等のより少量の更なる安定化剤と一緒に、水性Ｎ，Ｎ−ジアルキルヒドロキシルアミン等のジアルキルヒドロキシルアミンを含んでよい。例えば、100ppm（0.01％wt/wt）から2000ppm（0.2％wt/wt）のN,N-ジエチルヒドロキシルアミン又はモル等価量の代替N,N-ジエチルヒドロキシルアミン及び約100ppmから2000ppmの亜ジチオン酸塩（例えば、亜ジチオン酸ナトリウム）は、色形成を防止し、そして製品の全体の質を保つ目的で、コリン塩基の水性溶液に加えらてよい。50ppm（0.005％wt/wt）から1ｇ/ｌ又は1000ppm（0.1％wt/wt）の亜ジチオン酸ナトリウムと組み合わせの約50ppm（0.005％wt/wt）から1ｇ/ｌ又は1000ppm（0.1％wt/wt）のDEHAの使用は、特に適するだろう。等価モル量の代替亜ジチオン酸塩及び／又はもう一つの水溶性N,N−ジアルキルヒドロキシルアミンは、当業者にとって明らかであるとして、亜ジチオン酸ナトリウム及び／又はＤＥＨＡに代わり得る。
【００３３】
理論に束縛されることを望むものではないが、ジアルキルヒドロキシルアミン単独及び／又はジアルキルヒドロキシルアミンに追加の亜ジチオン酸等の更なる安定化剤の追加は、コリン水酸化物の調製及びその後の保管の間に起こる色形成反応に至る分解反応を最小限にする又は弱めることがわかった。よって、ジアルキルヒロドキシルアミンの安定化剤単独又は更なる安定化剤との組み合わせは、ホフマン脱離、酸化及び／又はアルカリ化反応を最小限にし得、ゆっくり又は弱くし得る。
【００３４】
安定化コリン水酸化物溶液
本願明細書に記載のように、コリン水酸化物溶液は、重く／暗い色を最小限又は発展をなくする目的の極性安定化剤又は安定化剤の組み合わせで安定化され得る。更に、沈殿物の形成は、また、減少又は取り除かれる。コリン塩基の安定性の主な影響は、保存中に空気（例えば、酸素）にさらされるだろうことが発見された。特に理論に束縛されることを望むものではないが、酸素は、ホフマン脱離の率を高め及び／又は酸素は平行分解経路を活発にし得る。よって、安定な、透明な及び減少した沈殿物は、少なくとも一部で、酸化、自動酸化及び／又は他の分解反応の最小化に加え、ホフマン脱離反応を最小限にするためであり得る。
【００３５】
溶液中のコリン水酸化物の濃度は、分解（例えば、色形成）の量に影響し得る。例えば、低濃度のコリン水酸化物（例えば、おおよそ約10〜15％のコリン水酸化物）を有するコリン水酸化物溶液は、徐々に（例えば、数週間又は何ヶ月）、ほとんど何の色も生じないだろう。一方、高濃度のコリン水酸化物を含む溶液（例えば、溶液中で約45％のコリン水酸化物）は、非常に早く（例えば、おおよそ約１日で）暗い色になることができる。よって、本願明細書に記載の安定化剤は、低い及び高濃度の両方のコリン水酸化物で、効果的である。例えば、安定化剤は、安定化水性コリン水酸化物の総量に基づいて、45％以上のコリン水酸化物、40％以上のコリン水酸化物、25％以上のコリン水酸化物、10％以上のコリン水酸化物等のコリン水酸化物の濃度を含む溶液で効果的であり得る。１つの態様で、安定化コリン水酸化物溶液の総量に基づいて、溶液は、コリン水酸化物を40〜45％重量含む。
【００３６】
本願明細書に記載の安定化コリン溶液は、延長期間中、透明又はわずかな退色（例えば、ＡＰＨＡ500未満）の出現を維持し得る。安定化コリン溶液の色は、American Public Health Association（ＡＰＨＡ）の色を測定することによって、例えば、以下の適切なAmerican Society for Testing and Materials （ＡＳＴＭ）の手順（例えば、ＡＳＴＭ  Ｄ１２０９参照）で、評価されてよい。本願明細書において記載されているＡＰＨＡの測定は、５ｃｍの経路長の石英セルの目盛り付きのLovibond PFX195 Tintometerを使用してされた。ＡＰＨＡの色の評価は、薄い、透明／軽いから高い、不透明な／暗いサンプルの範囲のスケールで表す。20未満の値は、透明又は無色透明のサンプルを示す。100未満の値は、透明又はわずかに退色の出現のサンプルを示す。500未満の値は、透明から琥珀色のサンプルを示す。500以上の値は、琥珀色から不透明な暗い色を示す。よって、高い価がより不透明な／暗いサンプルを意図するのに対し、低い値は、より透明な／薄いサンプルを規定する。暗さと不透明さは、分解反応の存在及びコリン塩基の関連した副生成物が表すように、低い値が望ましい。本願発明の１つの態様で、安定化コリン水酸化物溶液は、室温で保存及び測定するとき、500以下、300以下、100以下、50以下又は20以下のＡＰＨＡの色値を有する。
【００３７】
また、安定化コリン溶液は、適切な保存期間を有する。言い換えると、コリン溶液は、例えば、少なくとも１週間、少なくとも１ヶ月、少なくとも３ヶ月、少なくとも６ヶ月、少なくとも１年間、室温（例えば、約２０〜２５℃）及び標準条件下で、延長期間安定のままである。典型的な態様で、コリン溶液は、安定のままであり、そして、６ヶ月まで１００以下のＡＰＨＡを有する。更に、安定化コリン溶液は、また、限定された期間、上昇した温度であっても（例えば、６０℃まで）、透明又はわずかに退色（例えば、500未満のＡＰＨＡ）の出現を維持し得る。本発明の１つの態様で、安定化コリン水酸化物溶液は、安定化コリン水酸化物溶液の製造後、少なくとも６ヶ月間、室温で、300以下（例えば、100以下）のＡＰＨＡ色値を有する。
【００３８】
安定化の方法
本発明の１つの側面によると、水性コリン水酸化物溶液の安定化方法は、水性コリン水酸化物溶液が形成された後、亜ジチオン酸塩又はジアルキルヒドロキシルアミンを水性コリン水酸化物溶液に加えることを含む。任意に、亜ジチオン酸塩又はジアルキルヒドロキシルアミンの第１の安定化剤は、水性コリン水酸化物溶液を生じるだろう反応物を含む水性溶液に加えられてよい。例えば、水性コリン水酸化物溶液が、完全に形成された後、亜ジチオン酸塩又はジアルキルヒドロキシルアミンを含む安定化剤は、水性コリン水酸化物溶液に加えられてよい。コリン水酸化物溶液の形成後、安定化剤は、いつでも加えられてよい。例えば、安定化剤は、反応が完了するとすぐに又は一定期間後（例えば、１０分後、１時間後又は１日後）、加えられてよい。
【００３９】
本発明のもう１つの態様によると、水性コリン水酸化物溶液の安定化方法は、亜ジチオン酸塩又はジアルキルヒドロキシルアミンを含む第１の安定化剤を水性コリン水酸化物溶液を生成するだろう反応物を含む水性溶液に加えること、そして、水性コリン水酸化物溶液が生成した後、亜ジチオン酸塩又はジアルキルヒドロキシルアミンを含む第２の安定化剤を水性コリン水酸化物溶液に加えることを含む。例えば、水性コリン水酸化物溶液は、亜ジチオン酸塩又はジアルキルヒドロキシルアミンを含む第１の安定化剤をコリン水酸化物溶液を生成するだろう反応物を含む水性溶液に最初に加えることによって、安定化され得る。言い換えると、第１の安定化剤は、コリン水酸化物の形成中はいつでも加えられてよい。反応物（例えば、エチレンオキシド（ＥＯ）と一緒にトリメチルアミン（ＴＭＡ）が反応物に加えられたとき、これは、安定化剤の追加を含んでよい。更に、例えば、反応はコリン水酸化物溶液を生成するため起こる間、第１の安定化剤は、徐々に増えて加えられてよい。よって、コリン溶液を生成する反応前又は間、安定化剤（すなわち、第１の安定化剤）のいくつかは、反応物又は反応混合物に加えられる。安定化剤は、最も都合がいい何らかの段階で、加えられてよい。
【００４０】
適切な量の第１の安定化剤は、コリン水酸化物溶液の生成が完了する前に加えられてよい。例えば、全溶液重量の約50ppmから約1000ppm、約100ppmから約800ppm、約200ppmから約500ppmの第１の安定化剤は、水酸化物溶液に加えられてよい。１つの態様で、溶液重量の約50ppmから約500ppmの第１の安定化剤は、水性溶液に加えられてよい。反応は、例えば、回分反応器、連続かくはん槽型反応器（CSTR）、栓流反応器の中等、何らかの適切な装置で実施されてよい。
【００４１】
バッチモードで、例えば、エチレンオキシドは、制御した速度で、トリメチルアミンの水性溶液に添加速度の調製をして送り込まれるので、温度は上方の設定ポイントを下回ったままである。CSTRモードで、エチレンオキシドとトリメチルアミンの水性溶液は、製品の連続ストリームが、製品ストリームから過剰なトリメチルアミンの蒸留と再利用で反応器の底から取る間、過剰のトリメチルアミンと一緒の水性溶液を含む反応器の上端に送り込まれてよい。栓流モードで、エチレンオキシド、トリメチルアミン及び水は、乱流及び十分な反応混合物を作り出す速度だが、同時に、反応速度が上端の設定ポイントを越えないことを保証する、関連する特定の反応器の配置に十分ゆっくりであるポンプで管型反応器にくみあげられてよい。よく温度は、反応物の追加の速度をコントロールする目的で、反応器経路に沿って距離の関数としてモニターされ得る。
【００４２】
次いで、水性コリン水酸化物溶液が形成された後、亜ジチオン酸塩又はジアルキルヒドロキシルアミンを含む第２の安定化剤は、水性コリン水酸化物溶液に加えられてよい。第２の安定化剤は、コリン水酸化物溶液の形成後いつでも加えられるだろう。例えば、第２の安定化剤は、反応が完了するとすぐに又は一定期間後（例えば、10分後、1時間後、又は1日後）に加えられてよい。
【００４３】
第１及び第２の安定化剤は、同一又は異なってよい。第１の安定化剤は、亜ジチオン酸（例えば、亜ジチオン酸ナトリウム）及び／又はジアルキルヒドロキシルアミン（例えば、N,N-ジエチルヒドロキシルアミン）であってよい。第１の安定化剤は、単一の安定化剤又は更なる安定化剤（例えば、エチレンジアミン四酢酸（EDTA）、メトキシハイドロキノン（MEHQ）、テトラメチルピペラジン−N-オキシド（TEMPO）、ジエチレントリアミン（DETA）、ベンズアルデヒド、亜硫酸ナトリウム、ホウ酸、テトラエチレントリアミン（TETA）、ホウ化水素ナトリウム、ブチル化ヒドロキシアニソール、メタ重亜硫酸ナトリウム、アスコルビン酸、チオ尿素及びそれらの混合物）を含んでよい。同様に、第２の安定化剤は、亜ジチオン酸塩（例えば、亜ジチオン酸ナトリウム）及び／又はジアルキルヒドロキシルアミン（例えば、N,N-ジエチルヒドロキシルアミン）であってよい。第２の安定化剤は、単一の安定化剤又は本願明細書に記載のような更なる安定化剤を含んでよい。例えば、第１の安定化剤は、極性の亜ジチオン酸ナトリウムの追加であり、そして、第２の安定化剤は、また、極性の亜ジチオン酸ナトリウムの追加であってよい。代わりに、第１の安定化剤は、極性の亜ジチオン酸ナトリウムの追加であり、そして、第２の安定化剤は、亜ジチオン酸ナトリウムとN,N-ジエチルヒドロキシルアミンの組み合わせであってよい。
【００４４】
適切な量の第２の安定化剤は、コリン水酸化物溶液の形成後に加えられてよい。例えば、総コリン溶液の重量で、約50ppmから約1000ppm、又は約100ppmから800ppm、又は約200ppmから500ppmの第２の安定化剤は、一度形成されたコリン水酸化物溶液に加えられてよい。１つの態様で、溶液の重量で、約200ppmから約1000ppmの第２の安定化剤は、水性コリン水酸化物溶液に加えられる。１つの態様で、20％の亜ジチオン酸は、製造中に加えられ、そして80％の亜ジチオン酸は、コリン塩基が製造された後に加えられる。亜ジチオン酸の場合にとって、加えられた亜ジチオン酸の相対的な量は、例えば、製造後の100％と一緒に製造中の0％以上から製造後の50％と一緒に製造中の50％で変化し得る。
【００４５】
本発明のもう１つの態様で、より大きい量の第２の安定化剤は、第１の安定化剤の相対量で加えられる。言い換えると、更なる第２の安定化剤は、製造前又は製造中よりも、コリン溶液の形成後に加えられる。例えば、第２の安定化剤に対する第１の安定化剤の割合は、第２の安定化剤に対して第１の安定化剤は、約1：1から約1：10又は約1：1から約1：4の範囲であってよい。もし、第１及び第２の安定化剤が同じなら、極性安定化剤の総量は、適切な事前及び事後追加の間で分けられることが（例えば、一定量の極性安定化剤は、「第１の」安定化剤であり、一定量の極性安定化剤は、「第２の」安定化剤である）、当業者に認識され得る。例えば、もし安定化剤が、極性安定化剤として、アルカリ金属の亜ジチオン酸塩（例えば、亜ジチオン酸ナトリウム）からなる場合、追加は、コリン水酸化物の製造前及び後にされてよい。安定化剤又は本発明の一致する安定化剤の追加によって、水性コリン水酸化物溶液の形成前、中、及び／又は後で、安定なコリン水酸化物溶液は、コリン水酸化物溶液の分解が少し又はないことを証明する低いAPHA色と一緒に形成されてよい。更に、これらの安定化コリン水酸化物溶液は、良い保存期間として必要な期間安定なままである。
【実施例】
【００４６】
例１：コリン水酸化物溶液の調製
水（330ｇ）と安定化剤（表に示されたような）を１Lのステンレス鋼回分反応器に加えた（事前追加）。安定化剤が中性／酸性ｐHで加水分解する場合、水をｐHが増加するに従って、いくらかのトリメチルアミン（TMA）と一緒に事前処理した。反応器を閉じ、反応器中のガス層を３回窒素と一緒に流すことによって、置換した。ガス状のトリメチルアミン（TMA、117ｇ）を、反応混合物中で泡立て、次いで、総圧力を窒素で10bargに増加した。その混合物を撹拌し、そして30℃に熱した。エチレンオキシド（EO、88ｇ）をゆっくりと温度を35℃以下（安全の理由のため、〜10％以下にしたガス層で、EOのない濃度）に保ったままで反応器にゆっくりとポンプでくみ上げた。全てのEOを反応器にポンプでくみ上げた後、反応混合物を30℃で1時間、撹拌した。反応混合物を冷却し、そして、残りのTMAレベルが100ppm以下に減少するまで、窒素を脱気した。結果として生じる溶液は、理論上、濃度45％のコリン水酸化物を含む。生成物は、適用可能なら、更なる一部の安定化剤で処理され（事後追加）、そして、次に冷暗所で、窒素下、保存する。色を定期的に評価した。APHAの測定は、５cmの経路長の石英セルの目盛り付きのLovibond PFX195 Tintometerを使用してされた。
【００４７】
コリン塩基の色安定化剤及び比較例
以下の表１は、上述の調製された水性コリン塩基溶液を示す。コリン塩基溶液に窒素をいきわたらせ、昇温（60℃）で保存した。色は、0が透明及び無色透明（APHA＜20）、１が透明及びわずかな退色出現（APHA＜100）、２は透明及び琥珀色（APHA＜500）、３はほとんど不透明及び暗い琥珀色（APHA＞500、しかし琥珀色は、識別できる）、４は琥珀色及び暗い（APHA＞500、試料は黒く現われる）で、0から4のスケールで4cm経路長を通じて視覚的に判断された。略称は、以下の通りです。DEHA＝ジエチルヒドロキシルアミン、EDTA=エチレンジアミン四酢酸、MEHQ=メトキシハイドロキノン、TEMPO=テトラメチルピペリジン−N−オキシド、及びDETA=ジエチレントリアミン
【００４８】
【表２】
2015501798.tif 000003
【００４９】
安定化剤（不使用）のない仕様は、非常に短時間の間隔で、深い色の結果となる。代替安定化剤の使用は、著しく効果が弱い。追加した亜ジチオン酸の安定化効果は、特に事前及び事後追加で、昇温（60℃）でも、明らかに見られる。
【００５０】
例３：事後追加のコリン塩基の色安定化剤
下記の表２は、上記例１で記載のように調製された水性コリン塩基溶液を示すが、製造過程で追加された安定化剤を除く。安定化剤は、最後に追加された（すなわち、事後の追加のみ）。
【００５１】
【表３】
2015501798.tif 000004
【００５２】
例４：異なる温度における安定化剤の有効性
表３は、室温（T=20℃）及び上昇させた保管温度（T=60℃）における上記例１で記載されたように調製された水性コリン塩基溶液を示す。
【００５３】
【表４】
2015501798.tif 000005
【００５４】
事前及び事後追加の亜ジチオン酸の安定化効果が、明らかに見られる。
【００５５】
例５：異なる安定化剤の事前及び／又は事後処理の効果
表４は、上記例１で記載のように調製された水性コリン塩基溶液及び事前及び事後安定化剤の量の変化を示す。
【００５６】
【表５】
2015501798.tif 000006
【００５７】
本願発明は、特定の態様に言及して、本願明細書で説明及び記載されているが、本願発明は、詳細に示されたものに限定する意図ではない。むしろ、様々な変更は、請求項と同等のもののスコープ及び範囲内で、そして、本願発明からそれることなく、詳細にされるだろう。
【国際調査報告】
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