(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒドロキシル基を有する炭素数２〜５のハロアルカンスルホン酸又はその塩とアルカリ化合物とを、該ハロアルカンスルホン酸又はその塩に対して０．２〜１．２重量倍の水の存在下、反応させて、エポキシ基を有するアルカンスルホン酸塩及びハロゲン化塩を得た後、該ハロゲン化塩をろ過及び／又は遠心分離の操作を含む分離工程によって分離する、エポキシ基を有するアルカンスルホン酸塩（以後、「スルホアルキル化剤」という）の製造法。
【請求項２】
水の量が、ハロアルカンスルホン酸又はその塩に対して０．２〜０．８重量倍である、請求項１記載の製造法。
【請求項３】
ヒドロキシル化合物とスルホアルキル化剤とを反応させることによる、ヒドロキシル基の水素原子の一部又は全てがスルホアルキル基又はその塩で置換されたスルホアルキル化体の製造法であって、スルホアルキル化剤として請求項１又は２記載の製造法で得られたエポキシ基を有するアルカンスルホン酸塩を用いる、スルホアルキル化体の製造法。
【請求項４】
ヒドロキシル化合物が多糖類である、請求項３記載のスルホアルキル化体の製造法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化粧品、トイレタリー製品、外用医薬品、水溶性塗料、建材等への増粘剤、活性剤、ゲル化剤、エマルジョン剤等の製造に用いられるスルホアルキル化剤であって、副生塩が少なく且つ効率的な反応を行うことができるスルホアルキル化剤の製造法に関する。
さらに、そのスルホアルキル化剤とヒドロキシル化合物とを反応させるスルホアルキル化体の製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
ヒドロキシル化合物から、そのスルホアルキル化体を得る際、スルホアルキル化剤として、ヒドロキシル基を有していてもよいハロアルカンスルホン酸、又はそれらの塩（以後、「ハロアルカンスルホン酸等」という）が用いられることが多い。これらをスルホアルキル化剤として用いる場合、反応系にアルカリ化合物を共存させることにより反応を行う。
【０００３】
しかしこの方法でスルホアルキル化反応を行うと、用いたハロアルカンスルホン酸等とほぼ等モルのハロゲン化塩が副生する。スルホアルキル化反応物を製品等に配合する際、スルホアルキル化反応物中に含まれるハロゲン化塩は用途によっては配合の自由度、性能、粘度及び安定性等に問題を生じる。
【０００４】
そのためスルホアルキル化反応物からハロゲン化塩を除去するためには、抽出、電気透析、晶析、限外濾過等の精製方法による必要があるが、これらの方法では精製負荷が大きく、その結果、設備投資額が大きくなると共に製造コストを増大させるという問題点があった。
【０００５】
本発明の課題は、簡便な方法により効率的にハロゲン化塩の副生を低減できる、生産効率の良いスルホアルキル化剤の製造法を提供することである。
【０００６】
さらに、そのスルホアルキル化剤とヒドロキシル化合物とを反応させて、ハロゲン化塩の低減されたヒドロキシル化合物のスルホアルキル化体を効率良く製造する方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ヒドロキシル基を有する炭素数２〜５のハロアルカンスルホン酸又はその塩とアルカリ化合物を反応させて、エポキシ基を有するアルカンスルホン酸塩及びハロゲン化塩を得た後、該ハロゲン化塩を分離する、エポキシ基を有するアルカンスルホン酸塩（以後、「スルホアルキル化剤」という）の製造法に関する。
本発明はまた、このようにして得られたスルホアルキル化剤をヒドロキシル化合物と反応させることによる、ヒドロキシル化合物のスルホアルキル化体の製造法に関する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
ヒドロキシル基を有する炭素数２〜５のハロアルカンスルホン酸（以後、「ハロヒドロキシアルカンスルホン酸」という）又はその塩として、例えば次の式（１）で表されるものが挙げられる。
【０００９】
ACH2CH(OH)(CH2)nSO3M   (1)
【００１０】
［式中、Ａ：ハロゲン原子、好ましくは塩素原子、Ｍ：水素原子、アルカリ金属原子、アルカリ土類金属原子又はアンモニウム、好ましくは水素原子、ナトリウム原子又はカリウム原子、ｎ：１〜３の数を表す］
炭素数が５以内では疎水性が適度になり、ハロゲン化塩との分離が容易となる。
【００１１】
アルカリ化合物として、特に限定されないが反応性の観点からアルカリ金属の水酸化物が好ましく、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムが更に好ましい。
【００１２】
ハロヒドロキシアルカンスルホン酸を使用する場合、アルカリ化合物の量はハロヒドロキシアルカンスルホン酸に対して、好ましくは１.５〜２.１モル倍、より好ましくは１.８〜２.０５モル倍である。１.５モル倍以上にするとスルホアルキル化剤の収量とハロゲン化塩の除去率が高くなる。また２.１モル倍以下にすると過剰のアルカリ化合物によりスルホアルキル化剤が水と反応し分解するということが起こりにくい。
【００１３】
ハロヒドロキシアルカンスルホン酸塩を使用する場合、アルカリ化合物の量はハロヒドロキシアルカンスルホン酸塩に対して、好ましくは０.５〜１.１モル倍量、より好ましくは０.８〜１.０５モル倍である。０.５モル倍以上にするとスルホアルキル化剤の収量とハロゲン化塩の除去率が高くなる。また１.１モル倍以下にすると過剰のアルカリ化合物によりスルホアルキル化剤が水と反応し分解するということが起こりにくい。
【００１４】
ハロヒドロキシアルカンスルホン酸又はその塩とアルカリ化合物とを反応させてスルホアルキル化剤を調製する場合、ハロゲン化塩を析出させるという観点から、水の量はハロヒドロキシアルカンスルホン酸又はその塩に対して好ましくは０.１〜１.２重量倍、より好ましくは０.２〜０.８重量倍である。０.１重量倍以上とするとハロゲン化塩が析出したスラリーの濃度が適度であり、操作上の問題が生じないし、スルホアルキル化剤の収率が向上する。また１.２重量倍以下とすることよりハロゲン化塩の溶解量が少なくなりハロゲン化塩の析出量が多くなる。ハロゲン化塩の析出量が少ないと水溶液になることもあるので、本発明では、スラリーには水溶液の概念も含める。
【００１５】
ハロヒドロキシアルカンスルホン酸又はその塩とアルカリ化合物との反応方法は特に限定されないが、ハロヒドロキシアルカンスルホン酸又はその塩の水溶液にアルカリ化合物を滴下することが好ましい。滴下時間は０.５〜５時間で行うことが好ましく、その後０.１〜３時間熟成反応を行うことが好ましい。
【００１６】
ハロヒドロキシアルカンスルホン酸又はその塩は水溶液として取り扱われるのが好ましく、含まれる水の量が上記の量よりも多い場合には水を蒸留等により系外に除去して行うのが望ましい。この場合、先に水を除去しアルカリ化合物を加えても良いし、先にアルカリ化合物を加えた後、水を除去しても良く、また水の除去前後においてアルカリ化合物を分割して添加しても良い。
【００１７】
反応後、ハロゲン化塩を冷却、放置等により析出させれば、水に溶解したスルホアルキル化剤と析出物としてのハロゲン化塩の混合物が得られる。
【００１８】
析出したハロゲン化塩の分離方法は特に限定されないが、遠心分離、濾過、抽出、電気透析、晶析、限外濾過等が用いられ、本発明のスルホアルキル化剤を得ることができる。
【００１９】
アルカリ化合物の添加、析出及び分離の処理温度としては−１０〜４０℃、好ましくは０〜２０℃にて行うことが望ましい。−１０℃以上にすると水溶液が増粘せず、スルホアルキル化剤の収率が向上し、また４０℃以下とすると生成するスルホアルキル化剤の分解が少なくなる傾向がある。
【００２０】
またこの方法によって得られたスルホアルキル化剤を用いてヒドロキシル化合物をスルホアルキル化し、ヒドロキシル化合物のヒドロキシル基の水素原子の一部又は全てがスルホアルキル基又はその塩で置換された、ヒドロキシル化合物のスルホアルキル化体を得ることができる。
【００２１】
ヒドロキシル化合物としては、多糖類が挙げられる。
【００２２】
多糖類としては特開平９−１１０９０１号第３項第４欄第３９行〜第５０行に記載されているものが挙げられ、なかでもセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロシキプロピルセルロース等のセルロース及びセルロース構造を有する化合物が好ましい。オキシカルボニル基又はエーテル結合が挿入されていてもよい炭素数１０〜４３の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、アルケニル基又はアシル基で水酸基の水素原子が置換された多糖誘導体であってもよい。置換度は好ましくは構成単糖当たり０.０００１〜０.１である。
【００２３】
反応に使用する、スルホアルキル化剤の量はヒドロキシル化合物へのスルホアルキル基の導入量によるが、ヒドロキシル化合物に対して（多糖類に対しては構成単糖当たり）０.０１〜５モル倍量、好ましくは０.０５〜２モル倍量が望ましい。また添加方法として一括、分割又は滴下添加が挙げられるが、分割又は滴下方法が好ましい。
【００２４】
スルホアルキル化反応はアルカリ化合物の存在下で行われるのが好ましく、アルカリ化合物として、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムが好ましく、スルホアルキル化剤水溶液を調製する際に用いたアルカリ化合物を除去せずに用いるのが好ましい。系中に存在させるアルカリ化合物の量はヒドロキシル化合物に対して（多糖類に対しては構成単糖当たり）０.０１〜５モル倍が好ましい。
【００２５】
スルホアルキル化反応の溶媒として炭素数３〜５の低級アルコール、例えばイソプロピルアルコール、ターシャリー−ブチルアルコール等が挙げられる。その使用量はヒドロキシル化合物に対して０.０５〜２５重量倍で行うことができる。また反応性を良くするため水を前記低級アルコールに対して０.０１〜２.０重量倍加えて反応を行ってもよい。
【００２６】
反応温度は好ましくは１０〜８０℃、より好ましくは２０〜５０℃の範囲である。反応は好ましくは１〜３０時間行い、終了後は酸化合物を用いてアルカリ化合物を中和する。用いられる酸化合物としては硫酸、塩酸、リン酸等の無機酸、酢酸等の有機酸を用いることができる。
【００２７】
このようにして得られたスルホアルキル化体は必要に応じて濾過、乾燥等を行うことができる。
【００２８】
【実施例】
【００２９】
合成例１
攪拌機、温度計及び真空設備を備えた５００ｍＬのガラス製反応容器に３５％重亜硫酸ナトリウム水溶液１７８.４ｇ、４８％水酸化ナトリウム水溶液１.５ｇを仕込み、撹拌しながら６０℃に昇温した。そこにエピクロルヒドリン５４.４ｇを温度５５〜６５℃の範囲にて１時間かけて滴下し、その後７０℃に昇温し２時間反応を行い、微量の反応物を取り出し、反応物の未反応のエピクロルヒドリンが１０ｐｐｍ以下であることをガスクロマトグラフィーで確認後、１０℃に冷却して、３−クロロ−２−ヒドロキシプロパンスルホン酸ナトリウムを含むスラリーを得た。
【００３０】
実施例１
合成例１で得られた、３−クロロ−２−ヒドロキシプロパンスルホン酸ナトリウムを含むスラリーを収納した反応容器中に４８％水酸化ナトリウム水溶液１３.２ｇを０.３時間かけて滴下した。９〜１０ｋＰａに減圧し、４０〜５０℃にて水７８．８ｇを系外に留出させた。その後１０〜１５℃にて４８％水酸化ナトリウム水溶液３４.０ｇを０.５時間かけて滴下し、そのまま１時間反応を行い、２，３−エポキシプロパンスルホン酸ナトリウム及び塩化ナトリウム析出物を含むスラリーを得た。
【００３１】
ヌッチェにて濾紙２号を用いて上記スラリーの濾過を１０〜１２℃にて行い、２，３−エポキシプロパンスルホン酸ナトリウムを含む水溶液１４３.６ｇを濾液として、また塩化ナトリウムを含むケーク５０.１ｇを濾過残として得た。濾液の分析結果及び脱塩率を表１に示した。尚、脱塩率（％）は、式（２）によって計算される。
【００３２】
【数１】
0004589508.tif 000002
【００３３】
実施例２
攪拌機、温度計を備えた３００ｍＬのガラス製反応容器に、合成例１の方法で別に合成して得られた３−クロロ−２−ヒドロキシプロパンスルホン酸ナトリウムを含むスラリーを乾燥して得られた粉末７０.５ｇ及び水１３.１ｇを入れ、５℃にした後、４８％水酸化カリウム水溶液４１.８ｇを１０〜１２℃にて０.５時間かけて滴下し、その後５℃にて１時間反応を行い、２，３−エポキシプロパンスルホン酸ナトリウム及び塩化カリウム析出物を含むスラリーを得た。
【００３４】
ヌッチェにて濾紙２号を用いて上記スラリーの濾過を１５℃にて行い、２，３−エポキシプロパンスルホン酸ナトリウムを含む水溶液９５.６ｇを濾液として、また塩化カリウムを含むケーク２９.８ｇを濾過残として得た。濾液の分析結果及び脱塩率を表１に示した。
【００３５】
【表１】
0004589508.tif 000003
【００３６】
実施例３
攪拌機、温度計及び冷却管を備えた１０００ｍＬのガラス製反応容器にヒドロキシエチルセルロース（構成単糖当たりの平均分子量２５０、ユニオンカーバイト社製、商品名：ＱＰ１５０００Ｈ  ＬＯＴ．ＮＯ  Ｗ８０７７Ｐ）４０ｇ、イソプロピルアルコール１７８.０ｇ、イオン交換水３１.４ｇを加え、スラリーを調製した。窒素雰囲気下にて４８％水酸化ナトリウム水溶液２.７ｇを加えて４０℃に昇温した。そこに実施例１で得られた２，３−エポキシプロパンスルホン酸ナトリウム水溶液(４８.９ｗｔ％)５２.４ｇ(１.０モル倍、対ヒドロキシエチルセルロース)を加えて、４０℃で１２時間スルホアルキル化反応を行った。その後３０℃まで冷却し、８５％リン酸１.５ｇを用いて中和を行った。得られたた多糖類スルホアルキル化体スラリーをヌッチェにて濾紙２を用いて濾別し、１ｋＰａ以下の減圧下７０℃にて１２時間乾燥後、粉砕を行い黄白色粉体の多糖類スルホアルキル化体６５.４ｇを得た。分析値を表２に示した。
【００３７】
合成例２
攪拌機、温度計を備えた５００ｍＬのガラス製反応容器に３５％重亜硫酸ナトリウム水溶液１７８.４ｇ、４８％水酸化ナトリウム水溶液０.４ｇを仕込み、撹拌しながら６０℃に昇温した。そこにエピクロルヒドリン５４.４ｇを温度５５〜６５℃の範囲にて１時間かけて滴下し、その後７０℃に昇温し２時間反応を行い３−クロロ−２−ヒドロキシプロパンスルホン酸ナトリウムを得た。未反応のエピクロルヒドリンが１０ｐｐｍ以下であることをガスクロマトグラフィーで確認し、４５℃に冷却後、水１５２.２ｇを加えて均一透明な３０.０ｗｔ％の３−クロロ−２−ヒドロキシプロパンスルホン酸ナトリウム水溶液を得た。
【００３８】
比較例１
実施例１で得られた２，３−エポキシプロパンスルホン酸ナトリウム水溶液(４８.９ｗｔ％)５２.４ｇ(１.０モル倍、対ヒドロキシエチルセルロース)の代わりに、合成例２で得られた３−クロロ−２−ヒドロキシプロパンスルホン酸ナトリウム水溶液(３０.０ｗｔ％)を１０４.９ｇ(１.０モル倍、対ヒドロキシエチルセルロース)、４８％水酸化ナトリウム水溶液１３.３ｇを加えた以外は実施例３と同様にして、黄白色粉体の多糖類スルホアルキル化体７１.０ｇを得た。分析値を表２に示した。
【００３９】
【表２】
0004589508.tif 000004
【００４０】
試験例
実施例３及び比較例１で得られたスルホアルキル化体をそれぞれコンクリート用薬剤（メタクリル酸／メトキシポリエチレングリコールメタクリレート（８／２）共重合体Ｎａ塩２０％水溶液）に０．５％配合し４０℃にて分散安定性試験を行った結果、実施例３で得られたスルホアルキル化体を用いた薬剤については安定性等問題はなかった。しかし比較例１で得られたスルホアルキル化体を用いた薬剤については安定性が悪く分離した。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、副生物であるハロゲン化塩を、簡便な方法により効率的に低減でき、効率的な反応を行うことのできるスルホアルキル化剤を得ることができる。
さらに、そのスルホアルキル化剤とヒドロキシル化合物を反応させ、ハロゲン化塩の低減されたスルホアルキル化体を効率的に得ることができる。