(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分子当たりの平均鎖長が炭素数１４〜２１であって、１分子当たりの平均分岐数が０．７〜３．０であり、該分岐がメチル分岐および５〜３０％のエチル分岐を有してなり、水酸基のある炭素に対してＣ2位置の炭素上に５〜２５％の分岐があり、４級炭素原子を０．５原子％未満で有する分岐一級アルコール組成物。
【請求項２】
１分子当たりの平均分岐数が１．０〜３．０である請求項１に記載の分岐一級アルコール組成物。
【請求項３】
１分子当たりの平均分岐数が１．５〜３．０である請求項１または２に記載の分岐一級アルコール組成物。
【請求項４】
１分子当たりの平均分岐数が０．７〜２．３である請求項１に記載の分岐一級アルコール組成物。
【請求項５】
１分子当たりの平均分岐数が１．５〜２．３である請求項４に記載の分岐一級アルコール組成物。
【請求項６】
直鎖アルコールを５％未満で含有する請求項１ないし５のいずれかに記載の分岐一級アルコール組成物。
【請求項７】
前記アルコールの分岐数の４０％以上がメチル分岐である請求項１ないし６のいずれかに記載の分岐一級アルコール組成物。
【請求項８】
分岐数の１０〜２０％がＣ2位上にある請求項１ないし７のいずれかに記載の分岐一級アルコール組成物。
【請求項９】
Ｃ3位上に１０〜５０％の分岐を有する請求項１ないし８のいずれかに記載の分岐一級アルコール組成物。
【請求項１０】
Ｃ3位上に１５〜３０％の分岐を有する請求項９に記載の分岐一級アルコール組成物。
【請求項１１】
分子当たりの平均鎖長が炭素数１４〜１８である請求項１ないし１０のいずれかに記載の分岐一級アルコール組成物。
【請求項１２】
一級アルコール組成物中の分子の７５重量％以上が１４〜１８炭素原子の鎖長を有する請求項１１に記載の分岐一級アルコール組成物。
【請求項１３】
一級アルコール組成物中の分子の９０重量％以上が１４〜１８炭素原子の鎖長を有する請求項１２に記載の分岐一級アルコール組成物。
【請求項１４】
５％以上のイソプロピル末端型分岐を有する請求項１ないし１３のいずれかに記載の分岐一級アルコール組成物。
【請求項１５】
請求項１に記載の分岐一級アルコール組成物の製造方法であって、
ａ）炭素数１０以上の直鎖オレフィンを含むオレフィン供給原料を、該直鎖オレフィンの骨格での異性化を行って同一炭素数の分岐オレフィンを生成する効果を有する触媒と接触させる段階；ならびに
ｂ）該分岐オレフィンを、前記一級アルコール組成物に変換する段階
を有してなる方法。
【請求項１６】
前記骨格異性化触媒が、［００１］方向のｘ面および／またはｙ面方向での結晶学的空隙径が０．４２〜０．７０ｎｍである１以上の流路を有するモレキュラーシーブを含有する請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
該モレキュラーシーブがフェリエライトアイソタイプ構造を有するゼオライトである請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
請求項１に記載の分岐一級アルコール組成物の製造方法であって、
ａ）ニッケルカルボキシレートとアルキルアルミニウムハライドの組み合わせまたはニッケルキレートとアルキルアルミニウムアルコキシドの組み合わせを含有する均一な二量化触媒の存在下に、Ｃ6〜Ｃ10オレフィンを含むオレフィン供給原料を二量化して、Ｃ12〜Ｃ20分岐オレフィンを生成する段階；ならびに
ｂ）該Ｃ12〜Ｃ20分岐オレフィンを前記分岐一級アルコール組成物に変換する段階
を有してなる方法。
【請求項１９】
前記オレフィン供給原料が、直鎖オレフィンを９０％以上含有する請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記オレフィン供給原料が、内部オレフィンを５０％以上含有する請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２１】
段階ｂ）での前記オレフィンのアルコールへの変換を、ヒドロホルミル化触媒存在下に、該オレフィンを一酸化炭素および水素でヒドロホルミル化することで行う請求項１５ないし２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
請求項１ないし１４のいずれかに記載の分岐一級アルコール組成物をオキシラン化合物と反応させることによって得られる分岐一級アルコールアルコキシレート組成物。
【請求項２３】
前記アルコキシレートが主として、前記一級アルコール組成物をエチレンオキサイドと反応させることで得られるエトキシレートである請求項２２に記載の分岐一級アルコールアルコキシレート組成物。
【請求項２４】
請求項１ないし１４のいずれかに記載の一級アルコール組成物を硫酸化することで得られる分岐一級アルキル硫酸エステル。
【請求項２５】
請求項１ないし１４のいずれかに記載の分岐一級アルコール組成物をアルコキシ化および硫酸化することで得られる分岐アルコキシ化一級アルキル硫酸エステル。
【請求項２６】
請求項１ないし１４のいずれかに記載の分岐一級アルコール組成物を酸化することで得られる分岐一級アルキルカルボン酸エステル。
【請求項２７】
ａ）請求項２２に記載の分岐一級アルコールアルコキシレート、請求項２４に記載の分岐一級アルキル硫酸エステルおよび請求項２５に記載の分岐アルコキシ化一級アルキル硫酸エステルからなる群から選択される１以上の界面活性剤；
ｂ）ビルダー；ならびに
ｃ）適宜に、発泡抑制剤、酵素、漂白剤、漂白剤活性化剤、蛍光増白剤、共ビルダー、ヒドロトロープおよび安定化剤からなる群から選択される１以上の添加剤
を有してなる洗剤組成物。
【請求項２８】
前記ビルダーが、アルカリ金属炭酸塩、ケイ酸塩、硫酸塩、ポリカルボン酸塩、アミノカルボン酸塩、ニトリロトリ酢酸塩、ヒドロキシカルボン酸塩、クエン酸塩、コハク酸塩、置換および未置換のアルカン二カルボン酸およびポリカルボン酸、錯体のアルミノケイ酸塩ならびにそれらの混合物からなる群から選択される請求項２７に記載の洗剤組成物。
【請求項２９】
過ホウ酸塩、過炭酸塩、過硫酸塩、有機過酸およびそれらの混合物からなる群から選択される漂白剤を含有する請求項２７または２８に記載の洗剤組成物。
【請求項３０】
カルボン酸アミド、置換カルボン酸およびそれらの混合物からなる群から選択される漂白活性化剤を含有する請求項２７ないし２９のいずれかに記載の洗剤組成物。
【請求項３１】
芳香族酸もしくはアルキルカルボン酸のアルカリ金属塩、アルカリ金属塩化物、尿素、モノもしくはポリアルカノールアミンおよびそれらの混合物からなる群から選択されるヒドロトロープを含有する請求項２７ないし３０のいずれかに記載の洗剤組成物。
【請求項３２】
顆粒状洗濯洗剤、液体洗濯洗剤、食器用洗剤、石鹸、シャンプーおよび精練洗剤からなる群から選択される請求項２７ないし３１のいずれかに記載の洗剤組成物。
【発明の詳細な説明】
発明の属する技術分野
本発明は、新規な一級アルコール組成物および該アルコールのアルコキシ化物、硫酸エステルおよびアルコキシ硫酸エステル、ならびにそれらの製造および使用に関する。
発明の背景
長鎖オレフィン、特に炭素数約１０〜２８のオレフィンのアルコールは、洗剤、石鹸、界面活性剤および潤滑油における凝固点降下剤などの各種分野で、商業上かなり重要である。そのアルコールは、長鎖オレフィンのオキソもしくはヒドロホルミル化などのいずれかの商業的方法によって製造される。代表的な長鎖アルコールは、市販のＮＥＯＤＯＬアルコール類（Shell Chemical Company製）、ＥＸＸＡＬアルコール類（Exxon Chemicalが販売）およびＬＩＡＬアルコール類（Enichemが販売）（ＮＥＯＤＯＬ、ＥＸＸＡＬおよびＬＩＡＬは商標である）である。
ＮＥＯＤＯＬアルコールの製造においては、主として直鎖のオレフィン供給原料について、オキソ触媒存在下に該オレフィンへ一酸化炭素および水素を反応させてヒドロホルミル化を行うことでアルコールを形成する。得られるアルコール組成物中のアルコール分子数の８０％超が直鎖一級アルコールである。その組成物中の分岐一級アルコールのうち、全てではなくとも、実質的に全ての分岐が水酸基を有する炭素原子に対してＣ2の位置の炭素原子上にある。それらのアルコールはその後、アルコールのスルホン化またはエトキシ化によって、それぞれアニオン系もしくはノニオン系の洗剤もしくは一般的界面活性剤に変換することができる。洗剤用アニオン系界面活性剤としては、アルコール−エトキシスルホン酸エステル類も知られている。
ＮＥＯＤＯＬ系アルコール組成物は直鎖アルコールを高収率として経済的に製造できることから、ＮＥＯＤＯＬ系のアルコールは、洗剤において商業的にかなりの成功をおさめている。直鎖アルコールは生物分解するが、分岐長鎖アルコールスルホン酸エステルが示す生物分解性は低いと一般に認識されていることから、洗剤用界面活性剤向け中間体としては、直鎖アルコールを使用したいという要求がある。消費者が洗浄に使用する洗剤および石鹸は最終的に環境中に放出されることから、生物分解する界面活性剤もしくは洗剤を提供する必要があることは十分認識されている。
例えば、ＵＳ５１１２５１９には、表面失活ＺＳＭ−２３触媒によってＣ3およびＣ4オレフィンをオリゴマー化することでオリゴマーを形成し、そのオリゴマーをヒドロホルミル化し、メチル分岐が１．４未満であって分岐がメチル分岐に限定されている半直鎖アルコール組成物を回収することで、界面活性剤を製造する方法が記載されている。そのアルコールは、エトキシ化および／または硫酸エステル化することができ、生物分解性であることが報告されており、さらには、イソトリデシルアルコールと比較して低温物性が向上している。アルコール組成物の直線性を１．４未満まで保持し、しかもメチル分岐を持たせることが、生物分解性界面活性剤を得る上で重要な考慮事項であった。しかしながら、分岐をメチル分岐に限定することなく、分岐を１．４未満に限定することなく、しかもＺＳＭ２３表面失活触媒に限定することなく、生物分解性界面活性剤を得ることが望ましいと考えられる。さらに、高価であって、しかも触媒によって鎖の長さを構築する必要がある場合には急速にコークス状になるか消費され得るゼオライト触媒を使ってオリゴマー化反応を実施することなく、生物分解性界面活性剤を製造することも望ましいと考えられる。
別の製品ＥＸＸＡＬ１３は、酸触媒によるプロピレンのオリゴマー化によって、広範囲のモノオレフィン類を得ることで得られる。その範囲は、平均で炭素数１３のものが留出するが、Ｃ10-15の範囲のオレフィンも一部含まれる。次に、オキソ工程を用いて、オレフィンのヒドロホルミル化を行う。ＥＸＸＡＬ１３は、３〜４メチル分岐のトリデシルアルコールであると報告されており、潤滑剤および急速な生物分解が要求されない洗剤製剤での用途が知られている。それは、ＥＸＸＡＬ１３の生物分解が非常に緩やかなためである。そのような大きい分岐は必要ないが、界面活性剤が、容易に生物分解するものでありながら、洗浄力のために比較的大きい分岐を有するようにすることが望ましいと考えられる。
米国特許５１９６６２５号には、ベンゼン上でオレフィンをアルキル化することで生物分解性のアルキルベンゼンスルホン酸エステル系洗剤を製造するために、二量化触媒を用いて直鎖および／またはモノ分岐のＣ10〜Ｃ28オレフィンを製造するための二量化方法が記載されているが、二量化オレフィンを用いてアルコールを製造することについては言及されていない。
さらに、該特許権者は、「直鎖およびモノ分岐アルキル芳香族スルホン酸エステルは、多分岐アルキル芳香族スルホン酸エステルより生物分解がかなり早いことから、洗剤としてかなり望ましい」ことが一般に認められていると報告している。そのため該特許権者は、製造されるオレフィンが実質的に直鎖およびモノ分岐となるように努めている。やはり、アルコールから、洗浄力および生物分解性に優れた高度に分岐した製品を、分岐量を低く制限することなく製造することが望ましいと考えられる。
ＵＳ４６７０６０６の特許権者も同様に、洗剤分野での生物分解性の理由から、「直鎖の洗浄性オキソアルコール類または直鎖部分ができるだけ高いもの」を用いることが望ましいとしているが、高度に分岐したオキソアルコール類は、分岐によって潤滑油の凝固点が低下することから、潤滑油添加剤として望ましいものである。従ってその発明は、混合物からそれら２種類を分離する方法に関するものであった。
高度に直線性の高オレフィンアルコール製造が望まれることは、ＵＳ５４８８１７４にも記載されている。オレフィンのコバルトカルボニル触媒ヒドロホルミル化によって生じる問題についての考察において該特許権者は、その方法によって、内部オレフィンを原料とした場合に、生物分解性が低いことから特に望ましくない分岐化合物を含む組成物が製造されると記載している。従って該特許権者は、高い直鎖／分岐比を示す混合物を与えると考えられる触媒方法を用いることが望ましいとしている。
前述のように、洗剤界面活性剤の製造用の高度に直線性のＮＥＯＤＯＬアルコール系中間体は、直線性が高いことで生物分解性が高くなることを一つの理由として、商業的に成功している。しかしながら、高度の直線性によって、鎖の疎水性部分の疎水性も高くなり、それによって冷水での溶解度／洗浄力が低下している。概して、高度に直線性のアルコール硫酸エステルには、冷水での溶解度／洗浄力が低いという問題がある。生物分解性化合物の使用に対する関心とともに、政府の規則は、洗浄温度を下げることも要求している。
従って、生物分解性であってしかも低い洗浄温度で良好な洗浄力を示すアルコール中間体を提供する必要が強くなりつつある。前述のように、分岐化合物の示す生物分解性は低いことが認められていることから、その問題に対する解決法は、高級オレフィンアルコールの分岐を大きくして、疎水性を低下させ、それによって恐らくは冷水洗浄力を高めるというほど単純なものではなかった。
発明の概要
生物分解性と冷水洗浄力についての要件を満足する分岐一級アルコールおよびそれのアルコキシレート、硫酸エステルおよびアルコキシ硫酸エステル誘導体の新規組成物、ならびにそれら組成物の製造方法が明らかになった。
従って本発明は、第１に、炭素数１１〜３６であって、１分子当たりの平均分岐数が０．７〜３．０であり、該分岐がメチル分岐およびエチル分岐を有してなる分岐一級アルコール組成物に関するものである。
本発明は、第２に、前記の分岐一級アルコール組成物の製造方法であって、
ａ）炭素数７以上の直鎖オレフィンを含むオレフィン供給原料を、該直鎖オレフィンの骨格での異性化を行って同一炭素数の分岐オレフィンを生成する効果を有する触媒と接触させる段階；ならびに
ｂ）該分岐オレフィンを、前記一級アルコール組成物に変換する段階
を有してなる方法に関するものである。
本明細書で使用する場合の「骨格異性化」という用語は、少なくとも部分的に直鎖部分が同一炭素数の分岐鎖部分に変換される炭化水素の異性化を指す。段階ａ）での触媒は好ましくは、結晶学的空隙径が０．４２〜０．７０ｎｍである１以上の流路を有するゼオライトである。段階ｂ）でのアルコールへの変換は、好ましくはヒドロホルミル化によるものである。
本発明は、第３に、炭素数１３〜２１の前記分岐一級アルコール組成物の別途製造方法であって、
ａ）均一な二量化触媒の存在下に、Ｃ6〜Ｃ10オレフィンを含むオレフィン供給原料を二量化して、Ｃ12〜Ｃ20分岐オレフィンを生成する段階；ならびに
ｂ）該Ｃ12〜Ｃ20分岐オレフィンを前記分岐一級アルコール組成物に変換する段階
を有してなる方法に関するものである。
段階ａ）のオレフィン供給原料は、好ましくは直鎖オレフィンであり、好ましくは、Ｃ6〜Ｃ10オレフィンを８５重量％以上含むものである。段階ａ）は好ましくは、１段階の二量化工程である。前記均一触媒は好ましくは、ニッケルカルボキシレートまたはニッケルキレートと、アルキルアルミニウムハライドまたはアルキルアルミニウムアルコキシドとの混合物を含むものである。段階ａ）で製造された分岐オレフィンに対して、二重結合異性化段階を行ってから、段階ｂ）を行っても良い。段階ｂ）でのアルコールへの変換は好ましくは、ヒドロホルミル化によって行う。
本発明は、好ましくは第４に前記分岐一級アルコール組成物をオキシラン化合物と反応させることによって得られる分岐一級アルコールアルコキシレート組成物に関するものである。
本発明は、第５に、好ましくは前記分岐一級アルコール組成物を硫酸エステル化することで得られる分岐一級アルコール硫酸エステルに関するものである。
第６に本発明は、
ａ）分岐一級アルコールアルコキシレート、分岐一級アルキル硫酸エステルおよび分岐アルコキシ化一級アルキル硫酸エステルからなる群から選択される１以上の界面活性剤；
ｂ）ビルダー；ならびに
ｃ）適宜に、発泡抑制剤、酵素、漂白剤、漂白剤活性化剤、蛍光増白剤、共ビルダー（cobuilder）、ヒドロトロープ（hydrotrope）および安定化剤からなる群から選択される１以上の添加剤
を有してなる洗剤組成物に関するものである。
発明の詳細な説明
本明細書で使用する場合、分子鎖当たりの平均分岐数という表現は、後述の13Ｃ核磁気共鳴（13Ｃ ＮＭＲ）によって測定される、アルコール分子当たりの平均分岐数を指す。鎖における平均炭素数は、ガスクロマトグラフィーによって測定する。
本明細書および請求の範囲を通じて、所定の炭素位置での分岐パーセント、分岐の種類に基づく分岐パーセント、平均分岐数および４級原子のパーセントについて何度か言及しているが、これらの量は、以下の３種類の13Ｃ−ＮＭＲ技術を組み合わせることで測定・決定されるものである。
（１）第１は、４５度先端13Ｃパルスおよび１０秒のリサイクルディレーを用いる標準的な逆ゲート法である（分岐アルコールの重クロロホルム溶液に有機フリーラジカル緩和剤を加えて、結果の定量性を確保する）。（２）第２には、８ｍｓの１／Ｊディレー（Ｊは、これら脂肪族アルコールについての炭素−プロトン間の結合定数１２５Ｈｚである）を用いるＪ−変調スピンエコーＮＭＲ法（ＪＭＳＥ）である。この一連の作業は、奇数のプロトンを有する炭素と偶数のプロトンを有する炭素とを識別するものである。すなわち、ＣＨ3／ＣＨとＣＨ2／Ｃq（Ｃqは４級炭素を指す）との識別である。（３）第３は、４級炭素のみからの信号を含むスペクトルを得る４ｍｓという１／２Ｊディレーを用いるＪＭＳＥ ＮＭＲ「４級限定」法である。４級炭素原子を検出するためのＪＳＭＥ ＮＭＲ４級限定法は、０．３原子％という低レベルの４級炭素原子の存在を検出できるだけの感度を有する。適宜に選択されるさらに別の段階として、４級限定ＪＳＭＥ ＮＲＭスペクトルの結果から得られた結論を裏付けたい場合に、ＤＥＰＴ−１３５ＮＭＲシーケンスを行うこともできる。ＤＥＰＴ−１３５ＮＭＲシーケンスは、真正の４級炭素とブレークスルー（breakthrough）プロトン化炭素とを識別する上で非常に有用であることを本発明者らは認めている。それは、ＤＥＰＴ−１３５シーケンスが、ＪＭＳＥ「４級限定」実験のスペクトルと「反対の」スペクトルを与えるためである。後者の方法は４級炭素以外の全ての信号をゼロとするものであるが、ＤＥＰＴ−１３５は、専ら４級炭素をゼロとするものである。従って、これら２つのスペクトルの併用が、ＪＭＳＥ「４級限定」スペクトル中の非４級炭素を特定する上で非常に有効である。しかしながら、本明細書を通じて、４級炭素原子の有無について言及する場合、指定の量の４級炭素が存在することまたは４級炭素が不在であることが、４級限定ＪＳＭＥ ＮＭＲ法によって測定されることを意味するものである。その結果を確認することを望む場合には、ＤＥＰＴ−１３５法も併用して、４級炭素の存在と量を確認する。
本明細書を通じて実施および使用される洗浄力評価は、標準的な高密度洗濯用粉末（ＨＤＬＰ）洗浄力／再汚染性能試験に基づいたものであった。作業例における評価は、ＣａＣＯ3としての水硬度１５０ｐｐｍで（モル基準でＣａＣｌ2／ＭｇＣｌ2＝３／２）、表ＩＩＩに指定した温度にて、シェルケミカル社（Shell Chemical Company）の放射性トレーサー法を用いて行ったものである。本発明の一級アルコール硫酸化組成物は、１／４カップ基準で、マルチシーバム（multisebum）、セタンスクワランおよびクレーで汚れた耐久プレス６５／３５ポリエステル／綿（ＰＰＰＥ／Ｃ）ファブリックに対して調べた。ＨＤＬＰは、一級アルコール硫酸エステル組成物を２７重量％、ビルダー（ゼオライト−４Ａ）を４６重量％および炭酸ナトリウムを２７重量％含有させ、濃度０．７４ｇ／Ｌで調べた。
放射性同位元素で標識したマルチシーバム土の組成は以下の通りであった。
0004118960.tif 000002
テルゴトメータ（Terg-O-Tometer）を用いて、１５分間隔でサンプルを洗濯した。洗濯条件は、１０℃での冷水洗浄力と３６℃での温水洗浄力の両方を測定するよう設定した。攪拌速度は１００ｒｐｍとした。テルゴトメータによって、４インチ×４インチの放射性トレーサー汚染サンプルを洗濯した後、それを手で濯いだ。洗濯水と濯ぎ水とを合わせ、放射能カウンティングを行って、シーバム土除去を測定した。サンプルの放射能カウンティングを行って、クレー除去を測定した。
洗浄力試験法および放射性トレーサー法に関する詳細については、文献を参照することができる（B.E.Gordon,H.Roddewig and W.T.Shebs,HAOCS,44:289（1967）;W.T.Shebs and B.E.Gordon,JAOCS,45:377（1968）;W.T.Shebs,Radioisotope Techniques in Detergency,Chapter 3,Marcel Dekker,New York（1987））。
作業例硫酸エステルの生物分解性を測定するための生物分解試験法は、ＯＥＣＤ ３０１Ｄ試験法としても知られる４０ ＣＦＲ §７９６．３２００に規定された試験方法に従って行った。一級アルコール硫酸エステル組成物または界面活性剤が生物分解性であるとは、該化合物もしくは組成物が、２８日以内に６０％以上の生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）測定値を与え、そのレベルには１０％を超える生物分解の１０日以内に到達しなければならないことを意味する。
本発明の一級アルコール組成物は、分子当たりの平均鎖長が炭素数１１〜３６である。洗剤などの多くの界面活性剤用途において、該アルコール組成物の平均炭素鎖長は、炭素数１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０もしくは２１であるか、あるいは炭素１１〜２１の範囲内の平均として表した場合には、それら数値の中間の少数である。炭素数には、骨格鎖方向の炭素原子と分岐炭素とが含まれる。
好ましくは一級アルコール組成物中の分子の７５重量％以上、より好ましくは９０重量％以上が鎖長が１１〜２１、さらに好ましくは１４〜１８炭素原子である。本発明の一つの特徴として、上記で定義および測定したように、平均分岐数は０．７以上である。平均分岐数が１．５以上、特には１．５〜約２．３の範囲、とりわけ１．７〜２．１の範囲である組成物は、硫酸エステル化すると、冷水洗浄力と生物分解性の良好なバランスが得られる。従来の直鎖アルコール硫酸エステルは、平均分岐数が０．０５〜０．４と低く、非常に生物分解性が高い。しかしながら、現在までのところ、冷水洗浄力を改善することを目的として高次の分岐を導入すると、生物分解性試験で不合格となっていた。本発明の一級アルコール組成物は、硫酸エステル化すると、生物分解性を犠牲にすることなく、非常に多くの分岐が導入されるという利点を有する。冷水での性質は、分岐量が１．５以上になると改善される。
本発明の特徴は、検出限界が０．３原子％以上である４級限定ＪＭＳＥ変調13Ｃ−ＮＭＲによって測定されるＣqが０．５未満である上記で定義の一級アルコール組成物を提供すること、好ましくは、そのＮＭＲ法によって測定されるＣqを持たない一級アルコール組成物を提供することにある。現在のところ理由は未解明であるが、アルコール分子上にＣqが存在すると、生物によるその特定の硫酸エステル化分子の生物分解が妨害されると考えられる。Ｃqが１原子％と低いアルコールであっても、生物分解速度は不合格であることが認められている。さらに、高度分岐導入へのこれまでの試みは、生物分解性を不合格とするだけの数のＣqを形成していたと考えられる。
本発明の好ましい実施態様では、一級アルコール組成物中のアルコール分子の５％未満、またはより好ましくは３％未満が直鎖アルコールである。組成物中の直鎖アルコール数がそのように少量まで効果的に低減するのは、プロピレン分子の酸触媒オリゴマー化などの方法や、ゼオライト触媒オリゴマー化法による分岐導入ではなく、後述するような有効な触媒を用いる骨格の異性化もしくは二量化法によるオレフィン供給原料への分岐導入によるものである。より好ましい実施態様では、一級アルコール組成物が含む直鎖アルコール量は３％未満である。直鎖分子のパーセントは、ガスクロマトグラフィーによって測定することができる。
骨格異性化によって分岐を行うことができると、本発明の一級アルコール組成物は、ＮＭＲ法によって、水酸基のある炭素原子に対してＣ2位置の炭素上に５〜２５％の分岐を有するという特徴を有し得る。より好ましい実施態様では、ＮＭＲ法によって測定されるＣ2位での分岐数が１０〜２０％である。当該一級アルコール組成物はさらに、やはりＮＭＲ法で測定した場合に、Ｃ3での分岐数が１０％〜５０％、より代表的にはＣ3で１５％〜３０％である。Ｃ2位で認められる分岐数と合わせると、この場合の一級アルコール組成物は、Ｃ2位とＣ3位の炭素にかなりの量の分岐を有する。
本発明の一級アルコール組成物がＣ2位とＣ3位の炭素にかなりの量の分岐を有するだけでなく、本発明者らはＮＭＲ法によって、該一級アルコール組成物の多くが、５％以上のイソプロピル末端型分岐を有することを認めている。それはすなわち、水酸基のある炭素に対して骨格中の２位から最後の炭素までメチル分岐があることを意味している。本発明者らは、該一級アルコール組成物中に１０％以上、代表的には１０％〜２０％の範囲の末端イソプロピル型分岐をも認めている。ＮＥＤＯＬシリーズの代表的なヒドロホルミル化オレフィンでは、末端イソプロピル分岐は、分岐のうちの１％未満、通常は０．０％である。しかしながら、本発明によるオレフィンの骨格異性化によって、当該一級アルコール組成物は、総分岐数に対して高いパーセントの末端イソプロピル分岐を有する。
Ｃ2およびＣ3にある分岐数とイソプロピル位の分岐数の合計を考慮すると、分岐の２０％以上、より好ましくは３０％以上がこれらの位置に集中している本発明の実施態様がある。しかしながら、本発明の範囲には、炭素骨格の長手方向に交差して生じている分岐も含まれる。本発明のさらに別の好ましい実施態様では、メチル分岐の総数は、上記のＮＭＲ法による測定で、分岐総数の４０％以上、さらには５０％以上である。そのパーセントには、水酸基のある基に対してＣ1〜Ｃ3の炭素位内にある、上記のＮＭＲ法によって認められるメチル分岐と末端イソプロピル型メチル分岐の合計数が含まれる。
重要な点として、本発明者らは、エチル分岐数において、ＮＥＯＤＯＬアルコール類で認められるものと比較して大幅な増加を常に認めている。エチル分岐数は、ＮＭＲ法によって検出される全種類の分岐に基づいて、５％〜３０％、最も代表的には１０％〜２０％の範囲を取り得る。従って、オレフィンの骨格異性化によって、メチル分岐とエチル分岐の両方が生成し、そのアルコールは、硫酸エステル化、アルコキシ化またはその両方を受けた場合、生物分解性試験および洗浄力試験において非常に良好な成績を与えた。従って、骨格異性化を行うのに使用できる触媒の種類は、メチル分岐のみを生成するものに限定されない。各種分岐が存在することで、性質の良好な全体的バランスが高まると考えられる。
骨格異性化用のオレフィン供給原料で使用されるオレフィンは、Ｃ10以上のモノオレフィンである。好ましい範囲では、オレフィン供給原料は、Ｃ10〜Ｃ35のモノオレフィンを含有する。本発明で使用して、洗剤用途で最も一般的であるＣ12〜Ｃ20の範囲の一級アルコール組成物を製造するには、Ｃ11〜Ｃ19の範囲のオレフィンが最も好ましいと考えられる。概して、界面活性剤誘導体の炭素数が大きいほど、物性および製剤性の向上が顕著になる。
オレフィン供給原料組成物中のオレフィンは主として直鎖である。４級炭素原子または極端に高い分岐長さを有する、主として分岐のオレフィン供給原料を処理しようとすると、オレフィン流が触媒床を通過した後に分離法を行って、それらの化学種を所望の分岐オレフィンから分離する必要が生じる。オレフィン供給原料は少量の分岐オレフィンを含み得るが、骨格異性化向けに処理されるオレフィン供給原料においては好ましくは、直鎖オレフィン分子の含有率は、約５０％超、より好ましくは約７０％超、最も好ましくは約８０モル％超もしくはそれ以上である。
オレフィン供給原料は通常、１００％という高純度では市販されていないことから、指定された炭素数範囲内のオレフィンが１００％ということはない。オレフィン供給原料は通常、各種炭素鎖長を有するモノオレフィンが分布したものであり、オレフィンの５０重量％以上が指定の炭素鎖範囲または炭素鎖数値（いずれの記載であっても）内にあるものである。好ましくは、オレフィン供給原料には、指定炭素数範囲のモノオレフィンが約８０重量％以上含まれ（例：Ｃ7〜Ｃ9、Ｃ10〜Ｃ12、Ｃ11〜Ｃ15、Ｃ12〜Ｃ13、Ｃ15〜Ｃ18など）、その製品の残りの部分は、それ以外の炭素数または炭素構造のオレフィン、ジオレフィン、パラフィン、芳香族ならびに合成工程から生じる他の不純物である。二重結合の位置は限定されない。オレフィン供給原料組成物は、α−オレフィン、内部オレフィンまたはそれらの混合物を含有することができる。
シェブロン・アルファ・オレフィン（Chevron Alpha Olefin）製品シリーズ（Chevron Chemical Co.の商標であり、該社が販売）は、パラフィンロウのクラッキングによって主として直鎖のオレフィンを製造したものである。エチレンのオリゴマー化によって製造される市販のオレフィン製品は、ＮＥＯＤＥＮＥという商標下にシェルケミカル社により、さらにはエチル・アルファ−オレフィン類（Ethyl Alpha-Olefins）としてエチル社（Ethyl Corporation）によって米国で販売されている。エチレンから好適な直鎖オレフィンを製造する具体的な方法は、米国特許３６７６５２３号、同３６８６３５１号、３７３７４７５号、３８２５６１５号および４０２０１２１号に記載されている。そのようなオレフィン製品のほとんどがα−オレフィン類をかなりの割合で含有するが、さらに直線性の高い内部オレフィンも、例えばパラフィン類の塩素化−脱塩化水素、パラフィンの脱水素化、ならびにα−オレフィン類の異性化によって商業的に生産されている。Ｃ8〜Ｃ22の範囲の直鎖内部オレフィン製品は、シェルケミカル社およびリキケミカ社（Liquichemica Company）によって販売されている。
骨格異性化に使用される触媒は好ましくは、室温で測定して、結晶学的に空隙の流路径が０．４２〜０．７０ｎｍである１以上の流路を有し、空隙流路径が０．７０ｎｍより大きい流路は実質的に存在しないゼオライトを含む。
骨格異性化触媒は、流路入口に、上記の範囲の結晶学的空隙径を有する１以上の流路を持たなければならない。その触媒は、上記範囲の上限である０．７０ｎｍを超える径を流路入口で持ってはならない。０．７ｎｍより大きい流路径を有するゼオライトは、望ましくない芳香族化、オリゴマー化、アルキル化、コークス化および副産物生成を起こしやすい。他方、ｘ面とｙ面のいずれの方向にも空隙径が０．４２ｎｍ以上である流路を持たない場合は、流路径が小さすぎて、オレフィンが分岐オレフィンになると、流路孔を出入りしてオレフィンが拡散できなくなる。従って、ゼオライトは、流路の空隙径が０．４２〜０．７０ｎｍの範囲内にある１以上の流路を持たなければならない。他の規格は全て、適宜選択される。
理論は別として、オレフィン分子は、炭素鎖長が大きいために、ゼオライト流路中に進入したり、それを通って拡散したり、流路の他方の端に存在することはないと考えられる。オレフィン供給原料をゼオライトに通した時に認められる分岐率は、各オレフィン分子が流路を通過したと仮定した場合の理論的分岐率と一致しない。むしろ、オレフィンのほとんどが流路内の鎖位置に分岐を行い、その後異性化したら、流路から抜け出るのに有効な距離で、流路に部分的に進入すると考えられる。その場合、組成物中のオレフィン分子は主として、オレフィン炭素骨格の末端で分岐してており、分子の中心に向かって実質的に直線である、すなわち中央の炭素の２５％以上が未分岐である構造を有すると考えられる。しかしながら、本発明の範囲には、分子構造に関して前述のパラメータの範囲内であれば炭素骨格方向のいかなる場所での分岐も含まれる。
ゼオライト構造の好ましい実施態様は、米国特許５５１０３０６号に記載されている。ゼオライト構造はさらに、マイヤーらの著作にも記載されている（W.M.Meier and D.H.Olson,the Atlas of Zeolite Structure Types）。構造に関して、ある好ましい実施態様では、触媒は、［００１］方向のｘ面およびｙ面の両方で、０．４２ｎｍ超から０．７０ｎｍ未満の範囲内の空隙径を有する流路を有する。この指定の流路径を有するゼオライトは代表的には、中等度または中間流路ゼオライトと称され、代表的には、ある方向に１０−Ｔ員（または充填された１２−Ｔ員）環状流路構造を有し、存在する場合は別の方向で９−Ｔ員以下の構造（小孔）を有する。ゼオライトにおける流路数やその配置（平行、非相互接続交差、またはいずれかの角度での相互接続）に制限はない。さらに、ｘ面とｙ面の両方において上記の範囲外である流路の径についても、それらの他の流路がｘ面もしくはｙ面のいずれかで０．７０ｎｍを超える空隙径を持たない限り制限はない。例えば、ｘまたはｙのいずれかもしくはその両方において０．４２ｎｍ以下の空隙径を有する他の流路は、本発明の範囲に含まれる。
さらに、流路系が有し得る次元数についても制限はなく、１、２または３があり得る。本発明の範囲には、径が０．７０ｎｍ未満である相互接続流路を有する２次元もしくは３次元のゼオライトも含まれ、上記の範囲内の１以上の流路も含まれるが、特にオレフィンの大きさ、相互接続交差部の流路入口への近さ、相互接続交差部の大きさ、温度、流量という因子に応じて、相互接続する流路の交差部でα−オレフィンが出会って、二量化もしくはオリゴマー化するという限られた状況が存在し得る。そのような二量体が拡散して、ゼオライトから逆に出てくる可能性は低いが、二量体が触媒をコークス化したり、流路構造内で分解して、４級炭素分岐を有する副産物のオレフィンを形成する可能性がある。そこで、２次元もしくは３次元ゼオライトにおける相互接続流路系は、所定の処理条件下で、分解した時に４級分岐副産物を生成し得る二量体、三量体またはオリゴマーの生成を防止するのに有効な空隙径を有するものでなければならない。ある好ましい実施態様では、上記の範囲内で流路に相互接続する全ての流路が、ｘ面とｙ面の両方で０．４２ｎｍ以下の空隙径を有することで、ゼオライト内で２個のオレフィンが互いに接触して、二量化もしくはオリゴマー化する可能性をなくしている。しかしながら、そのような優先性は、相互接続流路にのみ当てはまるものである。１次元、２次元もしくは３次元のいずれでも、あるいは異なる面で交差していても良いが、複数の流路を有するがそれのいずれも相互接続していないゼオライトは、流路がつながっていないことから、二量化や三量化を起こす可能性はない。従って、上記の基本的要件が守られている限りにおいて、これらの種類の構造に関して、どれが優先するということはない。
流路径が０．４２〜０．７０ｎｍである、本発明の方法で使用可能なモレキュラーシーブスを含むゼオライトの例としては、フェリエライト、ＡｌＰＯ−３１、ＳＡＰＯ−１１、ＳＡＰＯ−３１、ＳＡＰＯ−４１、ＦＵ−９、ＮＵ−１０、ＮＵ−２３、ＺＳＭ−１２、ＺＳＭ−２２、ＺＳＭ−２３、ＺＳＭ−３５、ＺＳＭ−４８、ＺＳＭ−５０、ＺＳＭ−５７、ＳＵＺ−４Ａ、ＭｅＡＰＯ−１１、ＭｅＡＰＯ−３１、ＭｅＡＰＯ−４１、ＭｅＡＰＳＯ−１１、ＭｅＡＰＳＯ−３１およびＭｅＡＰＳＯ−４１、ＭｅＡＰＳＯ−４６、ＥＬＡＰＯ−１１、ＥＬＡＰＯ−３１、ＥＬＡＰＯ−４１、ＥＬＡＰＳＯ−１１、ＥＬＡＰＳＯ−３１およびＥＬＡＰＳＯ−４１、ラウモンタイト（laumontite）、カンクリナイト、オフレタイト、水素型の束沸石、マグネシウム型もしくはカルシウム型のモルデナイトならびにパルタイト（partheite）などがある。他の名称で知られるこれら骨格のアイソタイプ構造は、等価であると考えられる。これらゼオライトの多くの骨格組成について記載した概論が、フラニゲンらの著作にある（Flanigen et al.,New Developments in Zeolite Science Technology,”Aluminophosphate Molecular Sieves and the Periodic Table,”（Kodansha Ltd.,Tokyo,Japan 1986）。
フェリエライト、ヒューランダイトおよび束沸石などの多くの天然ゼオライトは、口径が約０．４２ｎｍ径またはそれよりわずかに小さい１次元孔構造を特徴としている。アンモニウムイオン交換などの当業界で公知の方法と、適宜にその後焼成を行うことにより、会合しているアルカリ金属またはアルカリ土類金属を除去することで、実質的に水素型のゼオライトを生成することによって、これらの同じゼオライトを、所望のより大きい流路径を有するゼオライトに変換することができる（例えば、米国特許４７９５６２３号および４９４２０２７号参照）。会合しているアルカリ金属またはアルカリ土類金属を水素型に代えることで、それに応じて流路径が広がる。流路の径または「大きさ」とは、拡散に有効な流路径または大きさを意味することは明らかである。別法として、一部の型のモルデナイトなどの流路径が大きすぎる天然ゼオライトは、アルカリ金属を、相対的に大きいアルカリ土類金属のようなそれより大きいイオンと交換することで、流路の大きさを小さくし、従って本発明の方法に有用なものとすることができる。
特に好ましいゼオライトとしては、フェリエライトアイソタイプの骨格構造（または同型）を有するものである（W.M.Meier and D.H.Olson,the Atlas of Zeolite Structure Types,published by Butterworth-Heinemann,3rd ed.,p.98（1992）参照）。ｘ線結晶撮影によって認められるフェリエライトの顕著な構造的特徴は、断面がほぼ楕円であるアルミノケイ酸塩骨格における平行な流路である。フェリエライトアイソタイプ的骨格構造を有するそのようなゼオライトの例としては、天然および合成のフェリエライト（斜方晶系でも単斜晶系であっても良い）、Ｓｒ−Ｄ、ＦＵ−９（ＥＰ Ｂ−５５５２９）、ＩＳＩ−６（米国特許４５７８２５９号）、ＮＵ−２３（Ｅ．Ｐ．Ａ−１０３９８１）、ＺＳＭ−３５（米国特許４０１６２４５号）およびＺＳＭ−３８（米国特許４３７５５７３号）などがある。水素型のフェリエライト（Ｈ−フェリエライト）が最も好ましく、実質的に１次元であり、平行に走る流路を有し、楕円形の流路が［００１］方向でｘ面およびｙ面方向に０．４２×０．５４ｎｍの空隙径を有するものであり、それは直鎖オレフィンの進入とメチル分岐イソオレフィンの流路からの出入りを可能とするだけの大きさであり、コークス形成を防止するだけの小ささである。各種Ｈ−フェリエライトの製造方法は、米国特許４２５１４９９号、同４７９５６２３号および４９４２０２７号に記載されている。
本発明の異性化方法で使用される骨格異性化触媒は、結合剤材料として役立つ耐火性酸化物と組み合わせることができる。好適な耐火性酸化物には、ベントナイト、モンモリロナイト、アタパルジャイトおよびカオリンなどの天然クレー；アルミナ；シリカ；シリカ−アルミナ；水和アルミナ；チタニア；ジルコニアおよびそれらの混合物などがある。ゼオライトの結合材料に対する重量比は、好適には約１０：９０〜約９９．５：０．５、好ましくは約７５：２５〜約９９：１、より好ましくは約８０：２０〜約９８：２、最も好ましくは約８５：１５〜約９５：５の範囲である（無水物基準）。
好ましくは結合剤は、例えば、シリカ類、アルミナ類、シリカ−アルミナ類およびクレー類から選択される。より好ましい結合剤は、シュードベーマイト（pseudoboehmite）、γ−アルミナおよびバイエライトアルミナなどのアルミナ類である。これらの結合剤は市販されていて容易に入手でき、アルミナに基づく触媒の製造に使用される。ラロッシュケミカルズ（LaRoche Chemicals）がそのＶＥＲＳＡＬ系アルミナにより、ビスタケミカル社（Vista Chemical Company）がそのＣＡＴＡＰＡＬアルミナにより、本発明の触媒を製造する上で結合剤として使用可能な好適なアルミナ粉末を提供している（ＶＥＲＳＡＬおよびＣＡＴＡＰＡＬは商標である）。特に押出を利用する場合、触媒の製造に使用される好ましいアルミナ結合剤は、高分散性アルミナ粉末である。そのような高分散性アルミナは、酸含有量が酸（酢酸）０．４ｍｇ当量／ｇ Ａｌ2Ｏ3である水系酸分散液で、５０％を超える分散性を有する。そのような高分散性アルミナの例としては、ビスタ社のＣＡＴＡＰＡＬ Ｄアルミナがある。
好ましくは、さらに、モノカルボン酸および無機酸から選択される１以上の酸と２以上のカルボン酸基を有する１以上の有機酸（「ポリカルボン酸」）によって骨格異性化触媒を製造する。好ましいモノカルボン酸には、炭素数１〜２０の置換もしくは未置換のヒドロカルビル基を有するモノカルボン酸があり、それは脂肪族、環状または芳香族であることができる。例を挙げると、酢酸、ギ酸、プロピオン酸、酪酸、カプロン酸、グリコール酸、乳酸、ヒドロキシル酪酸、ヒドロキシシクロペンタン酸、サリチル酸、マンデル酸、安息香酸および脂肪酸などがある。好ましい無機酸には、硝酸、リン酸、硫酸および塩酸などの鉱酸がある。
好ましいポリカルボン酸は、炭素−炭素結合連結によってヒドロカルビル部分に結合した２以上のカルボン酸基を有する有機酸である。その連結は、ヒドロカルビル部分のいかなる部位であっても良い。ポリカルボン酸は好ましくは、炭素数０〜１０のヒドロカルビル部分を有し、それは脂肪族、環状または芳香族であることができる。ヒドロカルビル部分の炭素数がゼロであると、炭素−炭素結合によって結合した２個のカルボン酸基を有するシュウ酸となる。ポリカルボン酸の例としては、例えば、酒石酸、クエン酸、リンゴ酸、シュウ酸、アジピン酸、マロン酸、ガラクタル酸、１，２−シクロペンタンジカルボン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、フタル酸、テレフタル酸、フェニルマロン酸、ヒドロキシフタル酸、ジヒドロキシフマル酸、トリカルバリル酸、ベンゼン−１，３，５−トリカルボン酸、インクエン酸、粘液酸およびグルカル酸などがある。ポリカルボン酸は、上記の酸の異性体または上記の酸の立体異性体であっても良い。２以上のカルボン酸基と１以上の水酸基を有するポリカルボン酸がより好ましい。最も好ましい第２の酸（すなわち、ポリカルボン酸）はクエン酸、酒石酸およびリンゴ酸である。
適宜に、コークス酸化促進金属を本発明の触媒に組み込んで、約２５０℃を超える温度で、酸素存在下にコークスの酸化を促進することができる。本明細書において「金属」という用語は、酸化触媒を指すのに使用されるが、その金属は必ずしもゼロ価酸化状態のものとは限らず、多くの場合、それより高い酸化状態のものである。従って、「金属」は、酸化物と金属自体を含むものである。好ましくは、使用されるコークス酸化促進金属は遷移金属および希土金属である。より好ましくは、コークス酸化促進金属は、周期律表のＩＢ、ＶＢ、ＶＩＢ、ＶＩＩＢおよびＶＩＩＩ族の遷移金属群から選択される。具体的には、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、ＡｇおよびＣｒが好ましい。最も好ましくは、ＶＩＩＩ金属であるパラジウムおよび／または白金である。導入される金属の量は、金属／触媒総重量として求めた場合に、約２重量％以下とすることができる。白金および／またはパラジウムを用いた場合、ゼオライト／結合剤中に組み込む金属の量は、多めではなく少なめとするのが好ましい。好ましくは、白金および／またはパラジウムの量は、金属基準で最終触媒の５〜３０００重量ｐｐｍの範囲である。
好ましい方法において本発明の触媒は、本明細書で定義の１以上のゼオライト、含アルミナ結合剤、水、１以上のモノカルボン酸もしくは無機酸ならびに１以上のポリカルボン酸の混合物を、反応容器もしくは容器中で混和し、その混和した混合物のペレットを成形し、ペレットを高温で焼成することで得ることができる。一つの好ましい実施態様では、ゼオライト粉末と含アルミナ粉末を、水および１以上のモノカルボン酸もしくは無機酸（第１の酸）ならびに適宜に１以上のコークス酸化促進金属の化合物と混和し、得られた混合物（ペースト）を成形してペレットとする。別法として、コークス酸化促進金属を含浸させることができる。
好ましくはペレットは押出によって成形するが、流体静力学的に加圧することで触媒的に有用な形状に成形するか、あるいは機械的に加圧してダイスもしくは鋳型に成形することもできる。押出を用いる場合、適宜に、ＭＥＴＨＯＣＥＬ Ｆ４Ｍヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＭＥＴＨＯＣＥＬは商標である）のようなセルロース誘導体などの押出助剤を使用することができる（The Dow Chemical Company製）。本明細書で使用する場合の「ペレット」という用語は、材料が固まっている限りにおいて、いかなる形状のものであっても良い。成形されたペレットは、下限が２００℃、好ましくは３００℃、より好ましくは４５０℃であって、上限が７００℃、好ましくは６００℃、より好ましくは５２５℃である範囲の温度で焼成する。
第１の酸の第２の酸に対する比は、好ましくは１：６０〜６０：１、より好ましくは１：１０〜１０：１の範囲である。使用する第１の酸の量は、混合物を解膠するのに有効な量である。好ましくは、使用される第１の酸の量は、ゼオライトおよび含アルミナ結合剤を合わせた重量に基づいて０．１〜６重量％、より好ましくは０．５〜約４重量％である（無水固体基準）。ビスタ社のＣＡＴＡＰＡＬ Ｄより分散性の低いアルミナでは、解膠を行うには相対的に多量の酸が必要な場合がある。使用される第２の酸の量は、触媒の触媒活性を促進する上で有効な量であり、ゼオライトおよび含アルミナ結合剤の合計重量に基づいて、０．１〜６、好ましくは０．２〜４重量％である（無水固体基準）。
その混合物は、混合物が均一に見えるようになるまで、十分にまたは激しく混和する。混和は、混合物の全成分を一時に混合するか、あるいは混合物の成分を異なる混和段階で混合することで行うことができる。混和は、混練によって行うことができる。本明細書で使用する場合の「混練」という用語は、十分な量の水を予め加えて濃厚ペーストを形成しておいた粉末を混和することを意味し、その場合、混和はペーストを剪断することで行う。市販の粉砕器（例：Lancaster Mix MullerおよびSimpson Mix Muller）を用いて、混和を行うことができる。リボン混合機および／またはパワーミル（power mill）などの市販の混合機を用いて、混和を行うこともできる。
適宜に、コークス酸化促進金属を、ペースト混合物に混和するのではなく、金属を含む溶液で成形されたペレットに含浸させることができる。
骨格異性化を行うことができる温度は、２００℃〜５００℃の範囲とすることができる。温度は、オレフィンが分解する温度を超えてはならない。異性化反応時に維持する好適な圧力は、オレフィン分圧で１０〜１０００ｋＰａ、より好ましくは５０超〜５００ｋＰａ、最も好ましくは５０超〜２００ｋＰａである。
本発明の方法によって、高変換率、高選択性および高収率が得られる。炭素数７以上の直鎖オレフィンを含むオレフィン供給原料を、該直鎖オレフィンを単回通過で４０％以上の変換率にて骨格異性化するのに有効な触媒と接触させる。しかしながら、本発明の方法によって、さらに高い変換率で直鎖オレフィンの骨格異性化を行うことができる。本発明の方法では、単回通過で、７０％以上、好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上、最も好ましくは９５％以上の変換率が得られる。有利には、それらの変換パーセントは、２００℃〜５００℃、好ましくは２００℃〜３５０℃の範囲の温度で得られる。
骨格異性化方法で使用される触媒も、骨格異性化分岐オレフィンの製造に対して非常に選択的である。その骨格異性化方法によれば、高い選択性が得られるが、直鎖のＣ7またはそれ以上の直鎖オレフィン流からＣ7以上の分岐オレフィンを製造する方向への触媒の選択性は、相対的に選択性の低い触媒を用いた方法が、有効性でも経済的妥当性でも不十分であると考えられていることから、単回通過で３０％以上である。本発明の方法では、１回の通過で、７０％以上、より好ましくは８０％以上、最も好ましくは９０％以上、さらには９５％以上という相対的に高い選択性が得られる。
本発明の方法によるＣ7以上の直鎖オレフィン流の骨格異性化によって認められる別の利点は、直鎖オレフィン流の高い変換率が、骨格異性化分岐オレフィンに対する高い選択性を伴って得られるという点である。オレフィン流は、好ましくは７０％以上というパーセントで変換され、骨格異性化分岐オレフィンへの選択性は７０％以上、より好ましくは８０％以上、最も好ましくは９０％以上である。別の実施態様では、オレフィン流の８０％以上が変換され、骨格異性化分岐オレフィンへの選択性は、８０％以上、好ましくは９０％以上、最も好ましくは９５％以上である。さらに別の実施態様では、オレフィンの９０％以上が変換され、骨格異性化分岐オレフィンへの選択性は９０％以上、より好ましくは９５％以上である。
骨格異性化方法はさらに、骨格異性化分岐オレフィンを高い収率で与える。骨格異性化分岐オレフィンの収率は約１０％以上でなければならないが、実際には、約５０％以上、より好ましくは約６５％以上、最も好ましくは約８０％以上、さらには約９０％以上という高さの収率を得ることができる。得られる骨格異性化分岐オレフィンの最高収率は、骨格異性化温度での分岐オレフィンの平衡濃度によって限定される。
本発明の骨格異性化方法は、広い範囲の条件で行うことができる。オレフィンのオレフィン重時空間速度は、０．１〜１００／時の範囲とすることができる。好ましくはＷＨＳＶは、０．５〜５０、より好ましくは１〜４０、最も好ましくは２〜３０／時である。それより低いＷＨＳＶでは、相対的に低い温度で実施可能であるが、骨格異性化分岐オレフィンを高収率で得ることができる。それより高いＷＨＳＶでは、温度を上げて、骨格異性化分岐オレフィンへの所望の変換率および選択性を維持する。さらに、上記の相対的に低いオレフィン分圧で、至適な選択性が得られる。従って、供給原料流を窒素もしくは水素などの希釈ガスで希釈することが有利な場合が多い。希釈剤によってオレフィンの分圧を低下させることは、該方法の選択性を向上させる上で有効な場合があるが、オレフィン流を希釈剤で希釈する必要はない。
希釈剤を使用する場合は、オレフィンの希釈剤に対するモル比は、０．０１：１〜１００：１の範囲とすることができ、通常は０．１：１〜５：１の範囲内である。
二量化によって分岐が得られた場合、本発明の一級アルコール組成物では、分岐点は水酸基のある炭素に対してＣ1〜Ｃ3の炭素位置にある場合は相対的に少なく、イソプロピル末端はほとんどない。すなわち、水酸基のある炭素に対してアルコール分子骨格方向に２位以降の炭素原子にはほとんど分岐がない。詳細には、この場合の代表的なアルコール分子は、Ｃ2位およびＣ3位の分岐が２５％未満であり、イソプロピル末端が５％未満であり、通常はイソプロピル基は検出されない。
これらの炭素位置からすると、二量化オレフィンから得られるアルコール分子は、ＮＥＯＤＯＬアルコール類と類似しているように見える。しかしながら、主として直鎖であるＮＥＯＤＯＬアルコール類とは異なり、本発明の一級アルコール組成物は、１分子当たりの平均分岐数が非常に大きい。本発明の一級アルコール組成物で認められる分岐数が大きく、Ｃ2、Ｃ3およびイソプロピル末端炭素位置での分岐のパーセントが相対的に低いことから、大半の分岐が分子の中心方向にあり、かなりの数の分岐が二量化炭素原子の一方もしくは両方にある。ＮＭＲスペクトルデータは、分岐が化学反応式に基づいた位置にあると考えられることを支持するものである。
本発明の一級アルコール組成物で認められる分岐の種類は多様で、メチル、エチル、プロピルおよびブチルまたはそれ以上にわたる。ＮＭＲによって検出されるかなりの数の分岐がエチル基である。ただし、それは供給原料の組成および反応条件によって変動し得る。しかしながら、１実施態様では、本発明の一級アルコール組成物中のエチル基の数は、好ましくは１０％〜３０％の範囲であり、それはＮＥＯＤＯＬアルコール類で検出されるエチル基の量からするとかなり高い値である。ＮＭＲによって検出されるメチル基の数も、同様の理由によってかなり変動し得る。しかしながら代表的には、メチル基の数は、ＮＭＲによる検出で、１０％〜５０％の範囲である。
概して、一級アルコール組成物は、二量化条件下で二量化触媒の存在下に、Ｃ6〜Ｃ10直鎖オレフィンを含むオレフィン供給原料を二量化してＣ12〜Ｃ20オレフィンとすることで得られる。
１実施態様では、オレフィン供給原料は、８５モル％以上、好ましくは９０モル％以上、より好ましくは９５モル％以上で直鎖オレフィンを含む。残りのオレフィン供給原料は、ごく少量の分岐オレフィン、好ましくは３モル％未満のオレフィンを含むものである。
オレフィン供給原料は、それより短いオレフィンまたは長いオレフィンを含むことができる。しかしながら好ましい実施態様では、オレフィン流はまた、Ｃ6〜Ｃ10オレフィンを８５重量％以上、より好ましくは９０重量％以上、最も好ましくは９５重量％以上で含む。本発明の方法の別の利点は、Ｃ3もしくはＣ4オレフィンのオリゴマー化による高次オレフィンの形成によって決まる方法とは異なり、供給原料に奇数および偶数の両方の炭素数のオレフィンの混合物を入れることで、奇数と偶数の両方の炭素数の二量化オレフィンの混合物が得られるという点である。
オレフィン供給原料は、内部オレフィンもしくはα−オレフィンまたはそれらの混合物から構成することができる。オレフィンの二量化によって、各種分岐、すなわちメチル、エチルおよびプロピル分岐、さらにはブチル分岐すら生じる傾向があることから、好ましくは、供給原料中に存在するオレフィンの大半を内部オレフィンとする。大半とは、オレフィン供給原料の５０重量％を超える量が内部オレフィンからなることを意味する。より好ましくは、オレフィン供給原料の７５％以上が内部オレフィンから成るものとする。
本発明の１実施態様では、１段階二量化方法が提供される。
１段階二量化方法とは、オレフィン供給原料が二量化すると、それ以上の二量化を起こさないことを意味するものである。しかしながら、未反応のオレフィンは二量化していないものであることから、１段階方法には、未反応のオレフィン供給原料を二量化領域に循環させることも含まれる。該方法はさらに、一つの二量化オレフィン流がその後の二量化反応領域に送られて２回目以降の二量化に使用されない限り、連続工程またはいくつかのバッチリアクタでの並列運転も含むものである。この１段階方法は、高純度の直鎖オレフィンを得るために高価で複雑な抽出工程および分離工程を行う必要なく、従来のオレフィン流を使用できるという利点を提供するものである。オレフィン供給原料は、従来のエチレンのオリゴマー化の後に不均化することで得ることができるか、あるいはフィッシャー−トロプシュ法によってＣＯとＨ2を鉄もしくはコバルト触媒に通すことで１炭素オリゴマー化することで得ることができる。それは、オレフィン供給原料で高い直線性を得るために非常に分岐しているかまたは特殊な抽出段階を必要とするＣ3もしくはＣ4オレフィンの三量体もしくは四量体供給原料とは異なるものである。
代表的には二量化は、約−１０℃〜１００℃、好ましくは２０℃〜５０℃の範囲の温度で、１／２〜８時間、好ましくは１〜５時間の期間、オレフィン／触媒のモル比を２００〜２００００、好ましくは１０００〜１００００として行う。二量化は通常、０〜３００ｋＰａ、好ましくは１００〜２００ｋＰａの範囲の圧力で、液相反応として行う。二量化をバッチ工程として行う場合は、簡便には、触媒をリアクタ中でin situにて調製することができる。二量化はさらに、連続工程、半バッチ工程または多段階工程として行うこともできる。代表的もしくは好適な工程条件（例：温度、時間、触媒比など）が得られたら、他の工程条件を使うことも可能であることは理解しておくべきである。至適な反応条件（例：温度、反応時間、反応物比、触媒比、溶媒など）は、使用する特定の反応物、触媒もしくは溶媒によって変動し得るが、通常の至適化法によって決めることができる。
本発明の二量化触媒は、二量化すべきオレフィン中で触媒の適切な成分を接触させることで調製することができる。触媒の分解を起こし得ることから、好ましくは触媒の成分は、オレフィン供給原料に加えるに前に互いに混合しない。クロロベンゼンもしくはシクロヘキサンなどの添加溶媒を用いることができるが、触媒の性能に悪影響は与えない。
二量化用触媒の選択は、分子当たりの平均分岐数が０．７〜３．０、好ましくは０．９〜２．０である二量化オレフィンを高収率で製造する方向に選択性があるように行う。その触媒は好ましくは、炭化水素媒体、例えばオレフィン供給原料流に可溶とする。炭化水素に可溶である二量化触媒の例としては、金属、好ましくはニッケルが１以上の炭化水素基に結合した錯体、例えばビスニッケル、ニッケルハライドまたはハロゲン化アルミニウム化合物と会合したビスシクロオクタジエンニッケルなどがある。別の種類の触媒は、１以上のニッケル化合物を１以上のアルキルアルミニウム化合物および適宜にホスフィンなどの配位子と混合することで形成される錯体から成る。そのような触媒は、当業界では公知である。この種類の方法で使用可能な触媒の例は、米国特許４３６６０８７号、同４３２６６５０号および同４３８９０４９号に記載されている。
この方法で使用される好ましい種類の触媒は、カルボン酸ニッケルもしくはニッケルキレートと、それぞれハロゲン化アルミニウムもしくはアルキルアルミニウムアルコキシドとの組み合わせを含む均一触媒である。Ａｌ／Ｎｉのモル比は好適には、１．０〜２０．０である。
そのようなニッケル化合物は、カルボン酸ニッケルもしくはニッケルキレートを含むものである。カルボン酸ニッケルのカルボン酸化合物は、式（ＲＣＯＯ）2Ｎｉによって表すことができ、式中、Ｒは分岐もしくは未分岐のヒドロカルビル基であって、例えば炭素数２以上、好ましくは炭化水素媒体と相溶性となるだけの数の炭素数を有するアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アリール、アラルキルもしくはアルカリル基であり、例えば水酸基などで置換されていても良い炭素数５〜２０のヒドロカルビル基である。上記の二価ニッケルカルボキシレートのＲＣＯＯ−基の一方は、Ｒ1ＣＯＯ−によって表される基で置換されていても良く、式中Ｒ1は、米国特許４３６６０８７号に記載のような炭素数１〜３のハロゲノアルキル基である。
カルボン酸ニッケルの例としては、ビス−（２−エチルヘキサン酸）ニッケル；２−エチル−ヘキサン酸・トリクロロ（またはトリフルオロ）酢酸ニッケル；２−エチルヘキサン酸・ｏ−クロロ安息香酸ニッケル；ならびに２−エチルヘキサン酸・アセチルアセトン酸ニッケル、２−エチル酪酸・トリフルオロ酢酸ニッケル、２−エチル酪酸・トリクロロ酢酸ニッケル、３，３−ジメチル酪酸・トリフルオロ酢酸ニッケル、３，３−ジメチル酪酸トリクロロ酢酸ニッケル、４−メチル吉草酸・トリフルオロ酢酸ニッケル、ヘプタン酸・トリフルオロ酢酸ニッケル、ヘプタン酸・トリクロロ酢酸ニッケル、ヘプタン酸・トリブロモ酢酸ニッケル、ヘプタン酸・トリヨード酢酸ニッケル、２−エチルヘキサン酸・モノフルオロ酢酸ニッケル、２−エチルヘキサン酸・トリクロロ酢酸ニッケル、２−エチルヘキサン酸・ジクロロ酢酸ニッケル、２−エチルヘキサン酸・モノクロロ酢酸ニッケル、２−エチルヘキサン酸・トリブロモ酢酸ニッケル、２−エチルヘキサン酸・トリヨード酢酸ニッケル、オクタン酸トリフルオロ酢酸ニッケル、オクタン酸トリクロロ酢酸ニッケル、デカン酸トリフルオロ酢酸ニッケル、デカン酸トリクロロ酢酸ニッケル、ミリスチン酸トリフルオロ酢酸ニッケル、パルミチン酸トリフルオロ酢酸ニッケル、ドデシル安息香酸トリフルオロ酢酸ニッケル、ジイソプロピルサリチル酸トリクロロ酢酸ニッケル、ミリスチン酸ペンタフルオロプロピオン酸ニッケルおよび２−エチルヘキサン酸ヘプタフルオロ酪酸ニッケルなどがあるが、これらに限定されるものではない。
アルキルアルミニウムアルコキシドと反応するニッケルキレート化合物は、米国特許３４２４８１５号および同４９５９４９１号に記載されている。ニッケルキレートには、下記式の構造を有するものなどがある。
0004118960.tif 000003
式中、ＲおよびＲ’は独立に、水素、炭素数１０以下のアルキルもしくはアリール、または炭素数１０以下のハロアルキルもしくはハロアリールである。ただし、各キレート配位子の２個のＲ’基が、それらが結合している隣接炭素原子とともに、４個以下のハロゲン置換基を有する６員の炭素環式芳香環を形成していても良い。ハロゲン化キレート形成配位子は好ましくは、炭素数１５以下であって、ハロゲン置換基が２〜８個であるが、より好ましくは素数１０以下であって、ハロゲン置換基が３〜６個である。キレート配位子のハロゲン置換基は好適には、フッ素、塩素、臭素もしくはヨウ素であり、その場合、Ｒ’基が一体となって、芳香環の一部としてモノエノール構造が維持される二価の基を形成する。
アルミニウム化合物は、ヒドロカルビルアルミニウムハライドまたはヒドロカルビルアルミニウムアルコキシドを含む。ヒドロカルビル基は通常、それぞれ炭素数１〜２０、通常は１〜１２である０個、１個もしくは２個のヒドロカルビル基を含むものであり、その基の例としてはアルキル、アリール、アラルキル、アルカリルおよびシクロアルキルなどがある。ハライドは１〜６個のハライドを含むものであり、それにはフッ化物、ヨウ化物、塩化物もしくは臭化物があるが、好ましくは塩化物のようないずれか容易に入手できるものである。ヒドロカルビルアルミニウムハライドの例としては、ＡｌＣｌ3、エチルアルミニウムジクロライド、エチルアルミニウムセスキクロライド、ジクロロエチルアルミニウム、ジクロロイソブチルアルミニウム、クロロジエチルアルミニウムまたはこれらの混合物がある。
好適なアルコキシドは、アルキル部分がアルミニウムに結合したアルキル基に関して前記で定義した通りである１個もしくは２個のアルコキシド基であることができる。
適宜に、触媒には、接触二量化の速度を高める効果を有する水を少量含有させることもできる。通常、使用する水の量は、接触二量化の速度を高めるだけの量とする。
リアクタの出口では、例えばアンモニアおよび／または水酸化ナトリウム水溶液および／または硫酸水溶液、あるいは有機酸／重炭酸塩溶液を用いる公知の方法で、触媒を失活させることができる。未変換のオレフィンおよびアルカン類がある場合は、その後、蒸留によってまたは抽出などの他の好適な方法によって、オリゴマーから分離する。未反応の供給原料は、最初の供給原料に戻して循環させることができる。
分岐（骨格異性化もしくは二量化）オレフィンは次に、アルコールならびにノニオン系、アニオン系、カチオン系および両性界面活性剤などの広範囲の界面活性剤に変換する。分岐オレフィンは、界面活性剤中間体として役立つ。具体的には、分岐オレフィンは、界面活性剤分子の疎水性部分として役立ち、変換工程中にオレフィンに加えられた部分は親水性部分として役立つ。副生成物が生物分解されなくなる程度までオレフィンの骨格構造の再配列を起こさず、０．７未満まで分岐度を低下させないのであれば、特定の界面活性剤ならびに分岐オレフィンをアルコールもしくは界面活性剤に変換するのに使用する手段のいずれも、本発明に必須であるとは考えられない。
分岐オレフィンの一級アルコール組成物への変換は、簡便には、ヒドロホルミル化、酸化と加水分解、硫酸化と水和、エポキシ化と水和などによって行う。ヒドロホルミル化では、骨格異性化オレフィンを、オキソ法に従って、一酸化炭素および水素との反応によってアルカノールに変換する。最も一般的には、米国特許３２３１６２１号、同３２３９５６６号、同３２３９５６９号、同３２３９５７０号、同３２３９５７１号、同３４２０８９８号、同３４４０２９１号、同３４４８１５８号、同３４４８１５７号、同３４９６２０３号、同３４９６２０４号、同３５０１５１５号および同３５２７８１８号に記載の方法に従って、ホスフィン、ホスファイト、アルシンもしくはピリジン配位子修飾コバルトもしくはロジウム触媒を用いる「オキソ法変法」を用いる。製造方法は、カークオスマーの著作およびウィクソンの報告にも記載されている（Kirk Othmer,”Encyclopedia of Chemical Technology”,3rd Ed.vol.16,pp.637-653;”Monohydric Alcohols:Manufacture,Applications and Chemistry”,E.J.Wickson,Ed.Am.Chem.Soc.1981）。
ヒドロホルミル化は、オレフィンとＣＯおよびＨ2とを反応させて、反応物のオレフィンより炭素数が１個多いアルデヒド／アルコールを生成する方法を指す、当業界で使用される用語である。非常に多くの場合、当業界では、ヒドロホルミル化という用語は、アルデヒド生成とアルコールへの還元の段階全体を含めて使われる。すなわち、ヒドロホルミル化とは、カルボニル化とアルデヒド還元の工程を介してアルコールを製造することを指す。本明細書で使用する場合、ヒドロホルミル化とは、最終的にアルコールを製造することを指す。
触媒の例としては、コバルトヒドロカルボニル触媒、コバルト−ホスフィン配位子触媒およびロジウム−ホスフィン配位子触媒などがある。触媒の選択は、加えられる各種反応条件を決定するものである。その条件は、特定の触媒に応じて、大きく変動し得る。例えば温度は、ほぼ室温から３００℃までの範囲を取り得る。やはり使用される代表的な触媒であるコバルトカルボニル触媒を使用する場合は、温度範囲は１５０℃〜２５０℃である。当業者であれば、上記引用文献またはオキソアルコールに関する公知の文献を参照することで、二量化オレフィンをヒドロホルミル化するのに必要な温度および圧力の条件を容易に決定することができる。
しかしながら、代表的な反応条件は中等度なものである。１２５℃〜２００℃の温度範囲が望ましい。２１７０〜１０４４０ｋＰａの圧力範囲が望ましいが、それより低いかもしくは高い圧力を選択することもできる。触媒のオレフィンに対する比は、１：１０００〜１：１の範囲とするのが好適である。水素の一酸化炭素に対する比は大きく変動し得るものであるが、通常は、１〜１０の範囲、好ましくは一酸化炭素１モルに対して水素約２モルとすることで、アルコール生成物の生成が促進される。
ヒドロホルミル化工程は、不活性溶媒の存在下に行うことができる。ただし、それは必須ではない。各種溶媒が使用可能であり、それには例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトフェノンおよびシクロヘキサノンなどのケトン類；ベンゼン、トルエンおよびキシレンなどの芳香族化合物；クロロベンゼンおよびオルトジクロロベンゼンなどのハロゲン化芳香族化合物；塩化メチレンおよび四塩化炭素などのハロゲン化パラフィン系炭化水素；ヘキサン、ヘプタン、メチルシクロヘキサンおよびイソオクタンなどのパラフィン類；ならびにベンゾニトリルおよびアセトニトリルなどのニトリル類などがある。
触媒配位子に関しては、トリアルキルホスフィン類、トリアミルホスフィン、トリヘキシルホスフィン、ジメチルエチルホスフィン、ジアミルエチルホスフィン、トリシクロペンチル（またはヘキシル）ホスフィン、ジフェニルブチルホスフィン、ジペンチルベンジルホスフィン、トリエトキシホスフィン、ブチルジエトキシホスフィン、トリフェニルホスフィン、ジメチルフェニルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、ジメチルプロピルホスフィン、トリトリルホスフィン類などの３級有機ホスフィン類、ならびに相当するアルシン類およびスチビン類などがあり得る。二座配位型配位子としては、テトラメチルジホスフィノエタン、テトラメチルジホスフィノプロパン、テトラエチルジホスフィノエタン、テトラブチルジホスフィノエタン、ジメチルジエチルジホスフィノエタン、テトラフェニルジホスフィノエタン、テトラパーフルオロフェニルジホスフィノエタン、テトラフェニルジホスフィノプロパン、テトラフェニルジホスフィノブタン、ジメチルジフェニルジホスフィノエタン、ジエチルジフェニルジホスフィノプロパンおよびテトラトルイル（trolyl）ジホスフィノエタンなどがある。
他の好適な配位子の例としては、最も小さい含Ｐ環が５個以上の炭素を有する９−ヒドロカルビル−９−ホスファビシクロノナンなどのホスファビシクロ炭化水素がある。いくつか例を挙げると、９−アリール−９−ホスファビシクロ［４．２．１］ノナン、（ジ）アルキル−９−アリール−９−ホスファビシクロ［４．２．１］ノナン、９−アルキル−９−ホスファビシクロ［４．２．１］ノナン、９−シクロアルキル−９−ホスファビシクロ［４．２．１］ノナン、９−シクロアルケニル−９−ホスファビシクロ［４．２．１］ノナンならびにそれらの［３．３．１］および［３．２．１］相当物、更にはそれらのトリエン相当物などがある。
本発明の分岐一級アルコール組成物は、アニオン系、ノニオン系およびカチオン系界面活性剤、好ましくは前者２種類、より好ましくはアニオン系界面活性剤の製造に好適である。具体的には、本発明の分岐一級アルコール組成物は、アルコール硫酸エステルおよびオキシアルキル化アルコール硫酸エステルなどのアニオン性硫酸エステルならびにノニオン性オキシアルキル化アルコールの製造用の前駆体として使用することができる。
この場合、アルコールの硫酸化で公知の方法を用いることができる。一級アルコール組成物は、直接硫酸化することができるか、あるいはオキシアルキル化してから硫酸化することができる。好ましい種類の組成物は、Ｃ8〜Ｃ36、特にはＣ11〜Ｃ19の分岐一級アルコール組成物とエチレンオキサイドおよび／またはプロピレンオキサイドとのあるいはそれらを用いずに得られる縮合生成物であって、エトキシ基数が３〜１２の範囲であり、エトキシ／プロポキシの比が４〜１２である縮合物を得てから硫酸化したものを含む１以上のアニオン系界面活性剤を含むものである。
一般的な種類のアニオン系界面活性剤またはアルコールエトキシ硫酸エステルは、以下の化学式によって特徴づけることができる。
0004118960.tif 000004
式中、Ｒ’は分岐オレフィン疎水性部分を表し；ｘは１分子当たりの平均オキシエチレン基数を表し、０〜１２の範囲であり；Ｍはアルカリ金属イオン、アンモニウムイオンおよびそれらの混合物から選択されるカチオンである。当然のことながら、その界面活性剤は、エチレンオキサイド以外の含オキシラン化合物、エチレンオキサイドと該化合物との混合物、または該化合物とその次にエチレンオキサイドによってオキシアルキル化することができる。
スルホン化方法については例えば、米国特許３４６２５２５号（１９６９年８月１９日にLevinskyらに発行）、同３４２８６５４号（１９６９年２月１８日にRubinfeldらに発行）、同３４２０８７５号（１９６９年１月７日にDiSalvoらに発行）、同３５０６５８０号（１９７０年４月１４日にRubinfeldらに発行）、同３５７９５３７号（１９７１年５月１８日にRubinfeldらに発行）および同３５２４８６４号（１９７０年８月１８日にRubinfeldに発行）に記載されている。好適な硫酸化法には、三酸化硫黄（ＳＯ3）硫酸化、クロロスルホン酸（ＣｌＳＯ3Ｈ）硫酸化およびスルファミン酸（ＮＨ2ＳＯ3Ｈ）硫酸化などがある。濃硫酸を使用してアルコールを硫酸化する場合、濃硫酸は水中で、代表的には７５〜１００重量％、好ましくは８５〜９８重量％である。好適な硫酸の量は、アルコール１モル当たり、０．３〜１．３モル、好ましくは０．４〜１．０モルである。
代表的な三酸化硫黄硫酸化法では、液体のアルコールもしくはそれのエトキシ化物と気体の三酸化硫黄とを、水冷によって２５℃〜７０℃の温度範囲とした流下薄膜型硫酸化装置の反応領域で、ほぼ大気圧にて接触させて、アルコールもしくはそれのエトキシ化物の硫酸エステルを得る。得られたアルコールもしくはそれのエトキシ化物の硫酸エステルは流下薄膜カラムにあり、水酸化ナトリウムもしくは水酸化カリウムなどのアルカリ金属溶液で中和されて、アルコール硫酸エステルの塩またはアルコールエトキシ硫酸エステルの塩を形成する。
好適なオキシアルキル化アルコールは、オキシアルキル化されるアルコールもしくはアルコール混合物に、アルコール総量に基づいて例えば０．１〜０．６重量％、好ましくは０．１〜０．４重量％という計算された量のオキシアルキル化用の触媒として役立つ強塩基、代表的には水酸化ナトリウムもしくは水酸化カリウムなどの水酸化アルカリ金属もしくは水酸化アルカリ土類金属を加えることで製造することができる。得られる混合物を、存在する水の気相除去のような方法で脱水し、アルコール１モル当たり約１モル〜約１２モルのアルキレンオキサイドを与えるよう計算された量のアルキレンオキサイドを導入し、得られた混合物を、反応経過を反応圧低下によって追跡しながら、アルキレンオキサイドが消費されるまで反応させる。
そのオキシアルキル化は代表的には、高温高圧で行う。好適な反応温度は１２０℃〜２２０℃であり、好ましくは１４０℃〜１６０℃の範囲である。好適な反応圧は、所望の反応温度で高い蒸気圧を有する必要量のアルキレンオキサイドを反応容器に導入することで得られる。工程の安全性を考慮すると、アルキレンオキサイド反応物の分圧を好ましくは、例えば５１２ｋＰａ未満に制限するか、ないしは反応物を好ましくは窒素などの不活性ガスで希釈して、例えば気相濃度を約５０％以下とする。しかしながらその反応は、当業界で公知の好適な注意を払って爆発の危険を管理するのであれば、それより高いアルキレンオキサイド濃度、それより高い総圧力およびそれより高いアルキレンオキサイド分圧で安全に行うことができる。エチレンオキサイドに関しては、総圧力を約３７６〜８５８ｋＰａとし、エチレンオキサイド分圧を３４５〜６２１ｋＰａとすることが特に好ましく、総圧力を約５０〜９０ｐｓｉｇとし、エチレンオキサイド分圧を２３８〜４４５ｋＰａとすることがより好ましいと考えられる。圧力は、反応進行度の指標として役立つものであり、時間が経過しても圧力が低下しなくなったら、反応は実質的に完了していると考えられる。
前記オキシアルキル化法は、アルコールオキシアルキル化物１モル当たり所望の平均アルキレンオキサイド単位数を導入するのに役立つことは理解しておくべき点である。例えば、アルコール混合物をアルコール１モル当たり３モルのエチレンオキサイドで処理すると、各アルコール分子に対してエトキシ化が起こり、アルコール部分１モル当たり平均３モルのエチレンオキサイド部分とすることができる。ただし、かなりの割合のアルコール部分が、３個を超えるエチレンオキサイド部分と結合するようになり、ほぼ同じ割合で、３個未満との結合が起こる。代表的なエトキシ化生成物混合物では、小さい割合ではあるが、未反応アルコールもある。
プロピレンオキサイドおよびブチレンオキサイドなどの他のアルキレンオキサイドを使用することもできる。それらは、アルコールにヘテリック（heteric）混合物として加えるか、あるいは順次加えて、ブロック構造を形成することができる。
本発明の硫酸化一級アルコール組成物は、顆粒状洗濯洗剤、液体洗濯洗剤、液体食器用洗剤などの洗剤のような非常に多様な用途で、さらには汎用清浄剤、液体石鹸、シャンプーおよび液体精練剤などの多様な製剤での界面活性剤として使用することができる。
本発明の硫酸化一級アルコール組成物は特に、洗剤、具体的には洗濯洗剤で使用される。そのような洗剤は通常、本発明の硫酸化一級アルコール組成物以外に、以下のような多くの成分を含むものである。
・イオン型、ノニオン型、両性型もしくはカチオン型の他の界面活性剤
・ビルダー（リン酸塩、ゼオライト）、共ビルダー（ポリカーボネート類）
・漂白剤およびそれの活性化剤
・発泡抑制剤
・酵素
・灰色化防止剤
・蛍光増白剤
・安定化剤
液体洗濯洗剤は通常、顆粒状洗濯洗剤と同じ成分を含むが、無機ビルダー成分の含有量が少ない。液体洗剤製剤には、ヒドロトロープが存在する場合が多い。汎用清浄剤は、他の界面活性剤、ビルダー、発泡抑制剤、ヒドロトロープおよび安定化剤アルコールを含むことができる。
界面活性剤以外に、洗浄剤および清浄剤には、９０重量％以下、好ましくは５〜３５重量％の量で多量のビルダー塩を含有させて、清浄作用を強化させることができる。一般的な無機ビルダーの例としては、リン酸塩、ポリリン酸塩、アルカリ金属炭酸塩、ケイ酸塩および硫酸塩などがある。有機ビルダーの例としては、ポリカルボン酸塩、エチレンジアミノテトラ酢酸塩などのアミノカルボン酸塩、ニトリロトリ酢酸塩、ヒドロキシカルボン酸塩、クエン酸塩、コハク酸塩ならびに置換および未置換のアルカン二カルボン酸およびポリカルボン酸などがある。顆粒状洗濯剤およびビルダー入り液体洗濯剤で有用な別の種類のビルダーには、例えばイオン交換プロセスによって水の硬度を低下させることができる各種の実質的に水に不溶の材料などがある。詳細には、Ａ型ゼオライトとして知られる錯体のアルミノケイ酸ナトリウムが、その目的には非常に有用である。
その製剤はさらに、過ホウ酸塩、過炭酸塩、過硫酸塩および有機過酸などの漂白作用を有する過酸化化合物を含有することができる。過酸化化合物を含有する製剤はさらに、ケイ酸マグネシウム、エチレンジアミン四酢酸ナトリウムまたはホスホン酸類のナトリウム塩などの安定化剤を含有することができる。さらに、漂白活性化剤を用いて、相対的に低い洗浄温度での無機過酸塩の効率を高めることができる。それに関して特に有用なものとしては、テトラアセチルエチレンジアミンなどの置換カルボン酸アミド、イソノニルオキシベンゼンスルホン酸塩などの置換カルボン酸、ナトリウムシアナミドがある。
好適なヒドロトロープ性物質の例としては、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸およびキシレンスルホン酸のアルカリ金属塩；ギ酸、クエン酸およびコハク酸のアルカリ金属塩；アルカリ金属塩化物；尿素；モノ、ジおよびトリエタノールアミンなどがある。可溶化剤アルコールの例としては、エタノール、イソプロパノール、モノもしくはポリエチレングリコール類、モノプロピレングリコールおよびエーテルアルコール類がある。
発泡抑制剤の例としては、高分子量脂肪酸石鹸、パラフィン系炭化水素および含シリコン消泡剤がある。詳細には、疎水性シリカ粒子は、それらの洗濯洗剤製剤で有効な発泡抑制剤である。
洗濯洗剤で有効な公知の酵素の例としては、プロテアーゼ、アミラーゼおよびリパーゼがある。洗浄剤および清浄剤の設計条件で最適な性能を有する酵素が好ましい。
文献には、多数の蛍光増白剤が記載されている。洗濯洗浄製剤では、ジスルホン酸ジアミノスチルベンの誘導体および置換ジスチリルビフェニルが特に好適である。
灰色化防止剤としては、好ましくは有機性の水溶性コロイドが使用される。例としては、アクリル酸とマレイン酸の重合体および共重合体などの水溶性ポリアニオン性ポリマー、ならびにカルボキシメチルセルロース、メチルおよびヒドロキシエチルセルロースなどのセルロース誘導体などがある。
１以上の前述した他の界面活性剤および他の洗剤組成物成分に加えて、本発明の組成物は代表的には、１以上の不活性成分を含有する。例えば、液体洗剤組成物の増量剤としては、不活性な溶媒または希釈剤が代表的であり、最も一般的には水である。粉末または顆粒状の洗剤組成物は代表的には、多量の不活性充填剤または担体材料を含むものである。
以下、実施例によって本発明の性質を説明する。
実施例１
本実施例は、骨格異性化したＣ16オレフィンの製造と、その後の本発明による骨格異性化Ｃ17一級アルコール組成物への変換を示すものである。
シェルケミカル社から市販のＣ16直鎖オレフィンであるＮＥＯＤＥＮＥ１６オレフィン１リットルを最初に、アルミナを通過させて脱水・精製した。次に、そのオレフィンを供給速度約１．０ｍＬ／分に設定し、約９１ｍＬ／分で流れる窒素パッド（pad）を用いて約２５０℃にて管状炉に通した。頂部から、管状炉にグラスウール、次に炭化ケイ素１０ｍＬ、次に触媒、次に炭化ケイ素５ｍＬそして底部に別のグラスウールを充填した。管状炉の体積は６６ｍＬであった。リアクタの管状炉は３つの温度領域を有し、管状リアクタには多重点熱電対が挿入して、触媒床の３つの異なる場所の上、下およびその場所の温度をモニタリングできるように配置した。触媒領域を含む３つの領域全てを反応中約２５０℃に維持し、リアクタでの圧力を１１４ｋＰａに維持した。
使用した触媒の量は２３．１ｇであり、体積では５３ｍＬとした。ＮＥＯＤＥＮＥ１６オレフィンを構造的に異性化するのに使用される触媒の種類は、パラジウム金属を１００ｐｐｍで含有する１．５９ｍｍの押出・焼成Ｈ−フェリエライトとした。
この触媒は、ＵＳＰ５５１０３０６の例Ｃに従って製造した。それについては簡便のために、本明細書で一部再現する。シリカ：アルミナのモル比が６２：１であり、１ｇ当たりの表面積が３６９ｍ2（Ｐ／Ｐｏ＝０．０３）であり、ソーダ含有量が４８０ｐｐｍであり、ｎ−ヘキサン吸着能力がゼオライト１００ｇ当たり７．３ｇであるアンモニウム−フェリエライトを原料ゼオライトとして用いた。触媒成分を、ランカスター混和混練機を用いて混練した。混練触媒材料を、２５．４ｍｍまたは５７．２ｍｍのボノ（Bonnot）ピンバレル押出機を用いて押し出した。
１重量％酢酸および１重量％クエン酸を用いて触媒を調製した。ランカスター混和混練機に、アンモニウム−フェリエライト６４５ｇ（燃焼損失（ＬＯＩ）５．４％）およびＣＡＴＡＰＡＬ Ｄアルミナ（ＬＯＩ２５．７％）を入れた。アルミナをフェリエライトと５分間混合し、その間に脱イオン水１５２ｍＬを加えた。氷酢酸６．８ｇ、クエン酸７．０ｇおよび脱イオン水１５２ｍＬの混合物をゆっくり混練機に加えて、アルミナを解膠した。混合物を１０分間混練した。混合物をさらに５分間混練しながら、硝酸パラジウムテトラアミン０．２０ｇの脱イオン水（１５３ｇ）溶液をゆっくり加えた。ＭＥＴＨＯＣＥＬ Ｆ４Ｍヒドロキシプロピルメチルセルロース１０ｇを加え、そのゼオライト／アルミナ混合物をさらに１５分間混練した。得られた押出混合物はＬＯＩが４３．５％であった。その９０：１０ゼオライト／アルミナ混合物を、２．２５インチのボノ押出機に移し入れ、１．５９ｍｍの孔を有するダイプレートを用いて押し出した。
湿潤押出物を、１５０℃まで加熱した乾燥機中のトレーで２時間乾燥させ、次に１７５℃まで昇温して４時間乾燥した。乾燥後、押出物を手で折った。押出物を流動空気中、５００℃で２時間焼成した。
オレフィンを５時間にわたってリアクタである炉に通した。約１時間および５時間の時点で、サンプル３６．９９ｇおよび１８５．３８ｇを回収し、合わせて計約２２２ｇを得た。このサンプルの一部を０．５３３ｋＰａで減圧蒸留し、ポット温度１６０℃およびヘッド温度８５℃で留出した留分とポット温度１８２℃およびヘッド温度７５℃で留出した留分を回収して、かなりの量のＣ16骨格異性化オレフィンを得た。
次に、骨格異性化オレフィン１１０．９３ｇのうちの９０ｇサンプルを、オキソ法の変法を用いてヒドロホルミル化した。骨格異性化オレフィン９０ｇを、約１８５℃以下の温度および約７６８４ｋＰａの圧力で、窒素パージした３００ｃｃオートクレーブ中、４．５時間にわたって、ホスフィン修飾コバルト触媒の存在下に、モル比約１．７：１の水素および一酸化炭素と反応させた。反応完了後、生成物を冷却して６０℃とした。
ヒドロホルミル化生成物４０ｇを１００ｍＬフラスコに注ぎ込み、初期温度８９℃から最終温度１６５℃まで昇温させながら、０．５３３ｋＰａで４時間にわたって減圧蒸留した。１５５℃および１６５℃でそれぞれ２０．１４ｇおよび４．１２ｇの留分を取り、それを１００ｍＬフラスコ中で合わせた。
フラスコ中の留分に、水素化ホウ素ナトリウム０．２ｇを加え、攪拌し、８時間かけて９０℃まで昇温して、ヒドロホルミル化触媒を失活させ、アルコールを安定化させた。蒸留アルコールを９０℃の水で３回洗浄し、硫酸ナトリウムで脱水し、１００ｍＬフラスコ中に濾過して入れた。次に、アルコールをさらに１時間減圧蒸留して、残留水分を留去した。次に、生成物についてＮＭＲ分析および硫酸化を行って、冷水溶解度、洗浄力および生物分解性を調べた。
実施例２
本実施例では、骨格異性化したＣ13-14オレフィンの製造と、その後の本発明による骨格異性化Ｃ14-15一級アルコール組成物への変換を示すものである。
直鎖Ｃ13オレフィン５３．３８％、直鎖Ｃ14オレフィン４５．２４％、分岐Ｃ13オレフィン０．９６％、分岐Ｃ14オレフィン０．２９％という組成のＣ13-14直鎖内部オレフィンについて、実施例１で前述したものと同じ手順および同じ種類の装置を用いて骨格異性化を行った。オレフィンを管状炉に２６時間通過させた。ただし、８時間後に管状炉の温度を全ての領域で上昇させて２７５℃とした。１３時間目、１８時間目、２０時間目および２６時間目に、骨格異性化オレフィンのサンプリングを行い、合わせて計７７４ｇを得た。
４．５時間後（２５０℃）および１５．５時間後（２７５℃）に生成物流で回収した気体および液体の生成物サンプルを分析して、その組成を求めた。２５０℃ではＣ13オレフィン供給原料の７０．１％およびＣ14オレフィン供給原料の７５．６％が変換された。これらの変換レベルでは、分岐Ｃ13およびＣ14オレフィンに対する選択性は、それぞれ９６．３％および９７．８％であった。Ｃ13オレフィン供給原料の６７．４％が骨格異性化Ｃ13分岐オレフィンとして回収された。Ｃ14オレフィン供給原料の７４．０％が骨格異性化Ｃ14分岐オレフィンとして回収された。
２７５℃ではＣ13オレフィン供給原料の７９．４％およびＣ14オレフィン供給原料の８２．２％が変換された。これらの変換レベルでは、分岐Ｃ13およびＣ14オレフィンに対する選択性は、それぞれ９１．５％および９２．１％であった。Ｃ13オレフィン供給原料の７２．６％が骨格異性化Ｃ13分岐オレフィンとして回収された。Ｃ14オレフィン供給原料の７５．６％が骨格異性化Ｃ14分岐オレフィンとして回収された。
次に、骨格異性化オレフィンを０．５３３ｋＰａで減圧蒸留した。ポット温度１３５℃〜１４５℃およびヘッド温度１０８℃〜１３８℃で留出した留分と６３６ｇを回収した。
次に、３．７８５リットルのオートクレーブ中、一酸化炭素／水素のモル％比を３７／６３とし、４８２６〜５５１６ｋＰａおよび１７５℃で１２〜１３時間とした以外、上記の手順と同様にして、骨格異性化蒸留オレフィン６０６ｇをヒドロホルミル化した。アルコール６９３ｇを回収した。
次に、アルコールを０．５３３ｋＰａでフラッシュ蒸留してＣ14-15アルコールを回収したところ、ポット温度１８５℃およびヘッド温度１４０℃で留出する留分約６５０ｇを回収した。この留分を、水素化ホウ素ナトリウム５．０ｇで処理し、約１００℃まで加熱し、次に、追加の水素化ホウ素ナトリウム５．０ｇで処理して、計９時間加熱した。そのアルコールを９０℃の水で３回洗浄し、硫酸ナトリウムで脱水し、濾過し、０．５３３ｋＰａで減圧蒸留した。ヘッド温度１２８℃〜１４２℃で留出した留分を回収し、ＮＭＲ分析を行い、その後硫酸化して、冷水溶解度、洗浄力および生物分解性を調べた。
実施例３
実施例１で用いたものと同じ手順を行って、Ｃ14α−オレフィンであるシェルケミカル社から市販のＮＥＯＤＥＮＥ１４オレフィンの骨格異性化を行い、次にそれを、骨格異性化Ｃ15一級アルコール組成物に変換した。管状炉を２５０℃に維持した。ポット温度１３３℃およびヘッド温度６４℃で留出した骨格異性化留分を回収し、実施例１の装置を用いて、Ｈ2／ＣＯのモル比１．７：１で５時間にわたり、８９６３〜９６５３ｋＰａでヒドロホルミル化した。
実施例４
実施例１で使用したものと同じ手順を行って、Ｃ12α−オレフィンであるＮＥＯＤＥＮＥ１２オレフィンの骨格異性化を行い、次にそれを、骨格異性化Ｃ13一級アルコール組成物に変換した。得られた骨格異性化オレフィンを２．６６５ｋＰａで減圧蒸留し、ポット温度１７２℃およびヘッド温度１０５℃で留出した留分を回収し、ヒドロホルミル化してアルコールとした。ヒドロホルミル化装置は実施例２と同様のものを用い、ＣＯ／Ｈガス混合物のモル％を３７／６３として、８時間にわたり、２０３２ｋＰａで反応を行った。得られたアルコールを１．３３３ｋＰａで減圧蒸留し、ポット温度１４１〜１５２℃およびヘッド温度１２７〜１３２℃で留出した留分を回収した。
実施例５
実施例２で使用したものと同じオレフィン、手順および装置を用いた。Ｃ13-14内部オレフィンを２５０℃で骨格異性化した。得られた異性化オレフィンを０．５３３ｋＰａで減圧蒸留し、ヘッド温度９５℃および７７℃で留出した留分を回収し、さらにはポット温度１２０℃〜１７５℃およびヘッド温度７３℃〜１０６℃で留出した留分を２．６６５ｋＰａで回収した。オートクレーブ中、ＣＯ／Ｈガス比を３７／６３モル％として、約９時間にわたり、８０３２ｋＰａでヒドロホルミル化を行った。その後、ポット温度１７３℃およびヘッド温度１２５℃で留出した留分を回収し、実施例２と同様の方法によって水素化ホウ素ナトリウムで処理した。
実施例６
実施例１〜６に記載の各一級アルコール組成物にクロロスルホン酸を滴下することで、その一級アルコール組成物を硫酸化した。具体的には、一級アルコール組成物にフラスコ中で、２〜３時間にわたり窒素を吹き込み、その後、一級アルコール組成物１ｇ当たり１ｍＬの塩化メチレンを加えた。温度を約３０〜３５℃に維持しながら、フラスコ中で約２５分間、一級アルコール組成物にクロロスルホン酸を滴下した。溶液が粘稠になったら、さらに塩化メチレンを追加した。次に、溶液に窒素を２〜３分間吹き込んで、ＨＣｌの除去を促進し、その後、それを５０％水酸化ナトリウムの３Ａアルコール溶液を冷却したものにゆっくり加えて、一級アルコール組成物を中和した。ｐＨが８以下の場合には、追加の塩基溶液を加えて、ｐＨを８〜９に調節した。酸性が強すぎる場合は、５０％Ｈ2ＳＯ4溶液を加えてｐＨを調節した。溶液をさらに１時間攪拌し、ｐＨを前記範囲内になるよう調節した。窒素気流下、約４０℃で減圧下にロータリーエバポレータによって塩化メチレンを除去した。
次に、一級アルコール組成物について、本明細書に記載のＪＳＭＥ ＮＭＲ法を用いて、分岐の量、種類および位置を調べた。４級炭素原子の測定には、本明細書に記載した４級限定ＪＳＭＥ ＮＭＲ法を用いた。その結果は、下記の表Ｉに示してある。硫酸化一級アルコールサンプルについても、生物分解性を調べ、その結果は表ＩＩに示してあり、さらに洗浄力についても調べ、その結果は表ＩＩＩに示してある。表に示した例は、見やすくするために、鎖長順に並べてあり、「６−」と表記して相当する実施例番号の硫酸エステルを示している。これらの各試験は、上記で説明した方法に従って実施した。比較例として、ＮＥＯＤＯＬ ４５−硫酸エステルについて、分岐、生物分解性および洗浄力を調べた。ＮＥＯＤＯＬ ４５−Ｓは現在市販されている一級アルコール組成物であって、硫酸化したものが現在洗剤で使用されており、容易に生物分解し得ることが知られていることから、比較品として用いた。
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上記の結果は、本発明による骨格異性化分岐アルコールが、０．７を十分に超える非常に高い分子鎖当たり平均分岐数を有し、市販のＮＥＯＤＯＬ ４５が０．３程度の非常に低い平均分岐数を有することを示している。分岐のパターンについては、興味深いことに分岐Ｃ17においてイソプロピル末端が少ない以外、本発明による各種アルコールにおいては驚くほど類似している。結果からはさらに、ＮＥＯＤＯＬ ４５アルコールではＣ3位に分岐がないのに対して、Ｃ3位に生じた分岐数が大きく増加していることがわかる。検出された分岐の種類のうち、ほとんどの分岐が、骨格異性化アルコール類とＮＥＯＤＯＬアルコールのいずれにおいてもメチル基である。しかしながら、骨格異性化アルコールのメチル基は、ＮＥＯＤＯＬ ４５および他の従来の洗剤範囲のアルコールの場合のように、Ｃ2位に集中していない。骨格異性化アルコールのさらに別の顕著な特徴は、それがＮＥＯＤＯＬ ４５より大きい割合でエチル型の分岐を有するという点である。さらに、Ｃ17分岐アルコールを除き、上記実施態様のほとんどが、末端イソプロピル形成のパーセントが高いことで示されるように、疎水性部の末端部分で骨格異性化したが、対照的にＮＥＯＤＯＬ ４５ではそれは全く認められていない。
結果からはさらに、骨格異性化アルコールにおけるかなりの数の分岐が、分子鎖の中央側ではなく、分子鎖の末端側、すなわちＣ2およびＣ3およびイソプロピル末端位に集中しているという結論が裏付けられる。分岐が主として鎖の中央側、すなわち鎖の両端の４番目の炭素から内側にある化合物についてメチル、エチルおよびイソプロピル分岐のパーセントが高いことを示すＮＭＲデータでは、代表的には、Ｃ2位およびＣ3位での分岐パーセントが非常に低い。しかしながら、上記のデータは、メチル型、エチル型およびイソプロピル型の分岐のパーセントが高く、しかもＣ2位およびＣ3位にある分岐の量が多いことを示しており、その分子が、分子の両末端から内側の中央の方に進んでＣ4以上の位置で認められる分岐数より、炭素鎖の両端のＣ2およびＣ3炭素位の方に多くの分岐が集中していることを示すものである。
最後に、分子鎖当たりの分岐数が大きいにもかかわらず、ＮＭＲ ＪＳＭＥ変法によっては４級炭素原子は検出されなかった。それは、これらの化合物が容易に生物分解するはずであることを示唆するものと考えられる。
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ＯＥＣＤ ３０１Ｄ生物分解結果は、本発明の各硫酸化一級アルコール組成物が容易に生物分解したことを示している。本発明の硫酸化一級アルコール組成物の一部は、第２８日で１００％の生物分解をも示している。
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ＬＳＤ95（確率９５％での最小有意差）は、いずれの温度でも５．０である。
洗浄力結果からは、本発明のアルコール硫酸エステル組成物が、極めて良好な冷水洗浄力を示したことがわかる。例えば、６−２は、硫酸化ＮＥＯＤＯＬアルコールと比較して（いずれも鎖長が等しい）、冷水洗浄力と温水洗浄力のいずれにおいてもかなり勝っている。良好な冷水洗浄力を有する組成物は、同じ鎖長の硫酸化ＮＥＯＤＯＬアルコールより優れた冷水洗浄力を有するものである。しかしながら、２２％以上の冷水洗浄力を有するアルコール硫酸エステルが好ましく、最も好ましくは２８％以上のものである。
実施例７
本実施例は、ニッケルキレート触媒を用いての内部オレフィンからの二量化単分岐Ｃ12〜Ｃ15アルコールの製造を示すものである。
フラスコに、炭素数４、５、９および１０のオレフィンを少量含むＣ6〜Ｃ8内部オレフィンの組成物２２６８．７ｇを入れ、揺動バケット還流スプリッタ冷却器、ドライアイス冷却トラップおよび窒素ブランケットを取り付けた１１プレートのオルダーショー（Oldershaw）蒸留カラムを用いて蒸留した。３７時間蒸留後、ポット温度１３８℃およびヘッド温度１２５℃で留出した留分を回収して、総量約１２００ｇを得た。この留分は、オレフィンの軽質留分Ｃ4-8を表すものである。
Ｃ4-8オレフィン供給原料１２００ｇを、以下の方法によって二量化した。オレフィン１２００ｇを、冷却器、ドライアイス冷却器、熱電対、水浴および窒素ブランケットを取り付けた５リットル丸底フラスコに注いだ。乾燥したヘキサフルオロアセトアセチルアセトン酸ニッケル（ニッケル触媒）１９．７４ｇおよびジエチルアルミニウムエトキシドの１１／８９重量％シクロヘキサン溶液（アルミニウム溶液）５３．７６ｇをその順でオレフィンに加え、攪拌した。反応混合物を３５℃で６．５時間加熱し、その後追加のアルミニウム溶液１４．３８ｇを加え、３７℃でさらに２時間加熱し、次に追加のニッケル触媒４．０ｇおよびアルミニウム溶液１３．７５ｇを加え、さらに１０時間３５〜３７℃で加熱し、その後追加のアルミニウム溶液１５．５５ｇを加え、さらに４時間加熱し、その後追加のニッケル触媒４ｇおよびアルミニウム溶液１４．４ｇを加え、さらに５時間加熱し、その後追加のアルミニウム溶液２１．０ｇおよびニッケル触媒５．０ｇを加え、さらに３時間加熱し、その後追加のニッケル触媒４．１８ｇおよびアルミニウム溶液２０．１ｇを加えた。
その後、フラスコ中の反応生成物について、クエン酸１００ｇおよび重炭酸ナトリウム（２２ｇ）の水溶液（水０．９４６リットル（クォート）によって反応停止し、濾過した。
二量化Ｃ4-8オレフィンについてさらに蒸留を行って、主としてＣ13-14オレフィン類を含む留分を得た。１０プレートオダショウ（Oddershaw）カラムを用いた以外は上記の方法に従って蒸留を行い、６．３〜６．４ｋＰａの減圧で、ポット温度１６９℃〜１９４℃およびヘッド温度１２９℃〜１５５℃で留出した留分を回収して、総量１８８．０５ｇを得た。
このバッチ１５０ｇについて、オキソ法変法を用いて、５００ｍＬオートクレーブでヒドロホルミル化した。この二量化オレフィン１５０ｇを、温度１８０℃以下、攪拌速度１２５０ｒｐｍおよび圧力６８９４ｋＰａで、２０時間にわたり、エタノール中ホスフィン修飾コバルト触媒および水酸化カリウムの存在下に、Ｈ2／ＣＯ比が２の水素および一酸化炭素と反応させた。反応終了後、生成物を冷却して６０℃とした。
ヒドロホルミル化二量化アルコールについて、さらにフラッシュ揮発を行って、未変換のオレフィンおよびパラフィン類を分離した。ポット温度１８２℃〜２５０℃およびヘッド温度９９℃〜１１２℃の留分を回収し、水素化ホウ素ナトリウムで中和した。計３００ｍＬの留分を、丸底フラスコに入れ、５０℃で加熱攪拌し、それに水素化ホウ素ナトリウム０．６ｇを加え、約２時間反応させ、その後追加の水素化ホウ素ナトリウム０．６ｇを加え、７５〜８０℃でさらに１．５時間反応させ、次に９８〜１００℃でさらに２．５時間反応させた。溶液を放冷し、５００ｍＬフラスコに移し入れ、換気下に７０℃の脱イオン水と振盪することで洗浄し、放置し、それにエチルエーテル２０ｍＬを加え、振盪し、分液した。水相を廃棄し、上記の工程をエチルエーテルを用いてさらに２回繰り返した。洗浄後、アルコールに硫酸ナトリウム１０ｇを加え、振盪し、放置した。生成物を濾過し、その液を２５０ｍＬフラスコに移し入れ、さらに蒸留を行って、軽質留分の溶液を除去した。ポット温度１０２℃以下およびヘッド温度１６３℃で得られた留分を廃棄し、ポット中の内容物８２．９１ｍＬを回収した。この内容物は、単分岐Ｃ12-16アルコール類であり、ＧＣＭＳによる測定で、Ｃ14アルコールが４２％、Ｃ15アルコールが４４％、Ｃ16アルコールが８％であった。それについて分析試験を行い、さらに反応を行って硫酸エステルを製造した。
実施例８
本実施例は、カルボン酸ニッケル触媒を用いた、内部オレフィンからのＣ13-17二量化単分岐アルコールの製造を示すものである。
以下に示す点を除き、実施例１で行ったものと同じ手順を行った。蒸留されたＣ4-10内部オレフィンの量は２４２７．７ｇであった。ポット温度１２０〜１５４℃およびヘッド温度８９℃〜１２９℃の留分７１２．５ｇを回収した。還流を５秒間オン、７秒間オフに設定した。留分は主としてＣ6-9炭素鎖内部オレフィンであった。オレフィン中に注入する二量化触媒として、２−エチルヘキサン酸−トリフルオロ酢酸ニッケル０．４９３ｇのシクロヘキサン（５ｍＬ）液および二塩化エチルアルミニウムの１モルヘキサン溶液１２ｍＬ（第１バッチの触媒）を用いて、２リットルフラスコ中で、それらオレフィン７０２．６ｇを二量化させた。フラスコの内容物は、反応を通じて平均で３５〜３８℃に加熱した。さらに３時間加熱した後、同量の第２バッチの触媒を加えた。さらに１時間加熱した後、同量の第３バッチの触媒を加え、さらに１時間１５分後、同量の第４バッチの触媒を加えた。６．５時間後、同量の第５バッチの触媒を加え、さらに７時間加熱した後、同量の別の触媒バッチを加え、最後にさらに１．５時間後、同量の最終触媒バッチを加えた。フラスコ中に内容物をさらに１時間加熱した。
二量化触媒の中和には、重炭酸ナトリウム（２２ｇ）の脱イオン水溶液（水２５０ｇ）を、クエン酸（１００ｇ）の脱イオン水溶液（水１００ｇ）に加え、それに追加の水を加えて１リットルのバッチとした。クエン酸／重炭酸塩溶液１／２リットルの入った２リットル分液漏斗に二量化オレフィンを注ぎ込み、振盪および通気し、分液し、それを繰り返した。中和した二量化溶液を上記のように硫酸ナトリウムによって脱水した。
実施例１と同様に、オレフィンをさらに蒸留して、Ｃ6-9オレフィンを得た。５．５ｋＰａでポット温度１５７℃およびヘッド温度１２５℃の留分、１．８６６ｋＰａでポット温度１３９℃〜１６４℃の留分、１．９ｋＰａでポット温度１７９℃〜２４０℃の留分を回収し、計２３１．９５の蒸留物を得た。
二量化蒸留物を上記のようにヒドロホルミル化し、約０．５〜０．７ｋＰａでフラッシュ蒸留した。蒸留したアルコール２１１．４８ｇに水素化ホウ素ナトリウム１．３９ｇを加え、５０℃で１時間加熱し、その後追加の水素化ホウ素ナトリウム１．３ｇを加え、９０℃で４時間加熱し、冷却した。
生成物を上記のように洗浄し、再度蒸留を行って、０．４ｋＰａでポット温度１４１．５℃〜２４０℃およびヘッド温度１００℃〜１０４℃の留分を回収した。ＧＣＭＳによる測定でＣ14アルコールが２５％、Ｃ15アルコールが４０％およびＣ16アルコールが２５％の単分岐Ｃ13-17アルコールを回収し、それについて以下に記載のように分析試験および硫酸化を行った。
実施例９
本実施例は、α−オレフィン類からのＣ13,15,17二量化単分岐アルコールの製造を示すものである。
本実施例では、二塩化エチルアルミニウム５．３２ｇを含むＣ6オレフィンであるＮＥＯＤＥＮＥ６α−オレフィン６００ｇとＣ8オレフィンであるＮＥＯＤＥＮＥ８α−オレフィン８００ｇの混合物を５リットルフラスコに入れた。実施例１で用いたものと同じ手順を、以下の点を変えて行った。２−エチルヘキサン酸−トリフルオロ酢酸ニッケル７．９ｇのシクロヘキサン（６．３５ｇ）溶液（ニッケル溶液）を加え、加熱した。反応を通じて、フラスコは３３℃〜３８℃に維持した。約８時間加熱した後、実施例２で調製したアルミニウム溶液７．６ｍＬおよびニッケル溶液５ｍＬをさらに、反応フラスコに注入した。
クエン酸ナトリウム中和溶液１．５リットルを用いて、二量化オレフィンを中和し、分液し、再度それを繰り返した。二量化生成物を蒸留し、８．０ｋＰａでポット温度１４９℃〜１６０℃およびヘッド温度１３７℃〜１４８℃の留分、１．２ｋＰａでポット温度１２０℃〜１３３℃およびヘッド温度１１０℃〜１２２℃の留分、１．３ｋＰａでポット温度１２７℃〜１４９℃およびヘッド温度１１８℃〜１４５℃の留分を回収し、総量７８６．４ｇを得た。
これら二量化オレフィン７３０ｇを３．７８５リットルオートクレーブでヒドロホルミル化し、７８９４ｋＰａ以下の圧にて、２４０℃以下の温度で反応を行った。
ヒドロホルミル化オレフィン８０９ｇを上記のように水素化ホウ素ナトリウム６．５ｇで処理し、次に追加の水素化ホウ素ナトリウム６．５ｇを加え、加熱し、第３の追加４．９５ｇを加えた後、９９℃以下で６時間加熱した。
処理したヒドロホルミル化オレフィンを実施例１と同様にして洗浄し、濾過し、蒸留して、０．８ｋＰａでポット温度１５２〜１８１℃およびヘッド温度１３７〜１７２℃の留分を計４９５ｇ得た。それはＣ13、Ｃ15およびＣ17の単分岐アルコールであった。そのサンプルについて、以下に記載のように分析試験および硫酸化を行った。
実施例１０
実施例７〜９に記載の各単分岐アルコール組成物を、アルコール組成物にクロロスルホン酸を滴下することで硫酸化した。具体的には、アルコール組成物にフラスコ中で、２〜３時間にわたり窒素を吹き込み、その後、アルコール組成物１ｇ当たり１ｍＬの塩化メチレンを加えた。温度を約３０〜３５℃に維持しながら、フラスコ中で約２５分間、アルコール組成物にクロロスルホン酸を滴下した。溶液が粘稠になったら、さらに塩化メチレンを追加した。次に、溶液に窒素を２〜３分間吹き込んで、ＨＣｌの除去を促進し、その後、それを５０％水酸化ナトリウムの３Ａアルコール溶液を冷却したものにゆっくり加えて、アルコール組成物を中和した。ｐＨが８以下の場合には、追加の塩基溶液を加えて、ｐＨを８〜９に調節した。酸性が強すぎる場合は、５０％Ｈ2ＳＯ4溶液を加えてｐＨを調節した。溶液をさらに１時間攪拌し、ｐＨを前記範囲内になるよう調節した。窒素気流下、約４０℃で減圧下にロータリーエバポレータによって塩化メチレンを除去した。
次に、実施例１〜３のアルコール組成物について、本明細書に記載のＪＳＭＥ ＮＭＲ法を用いて、分岐の量、種類および位置を調べた。４級炭素原子の測定には、本明細書に記載した４級限定ＪＳＭＥ ＮＭＲ法を用いた。その結果は、下記の表Ｉに示してある。平均炭素数はＧＣＭＳによって求めたものである。硫酸化一級アルコールサンプルについても、生物分解性を調べ、その結果は表ＩＩに示してあり、さらに洗浄力についても調べ、その結果は表ＩＩＩに示してある。表に示した例は、見やすくするために、鎖長順に並べてあり、「１０−」と表記して相当する実施例番号の硫酸エステルを示している。これらの各試験は、上記で説明した方法に従って実施した。比較例として、ＮＥＯＤＬ ４５−硫酸エステルについて、分岐、生物分解性および洗浄力を調べた。ＮＥＯＤＯＬ ４５−Ｓは現在市販されている一級アルコール組成物であって、硫酸化したものが現在洗剤で使用されており、容易に生物分解し得ることが知られていることから、比較品として用いた。さらに比較品として、主成分がＣ13アルコール類であると考えられ、酸触媒によるプロピレンのオリゴマー化とそれに続くオキソ法を用いたヒドロホルミル化によって得られるＥＸＸＡＬ−１３Ｓアルコールについて、生物分解試験を行った。ＥＸＸＡＬ １３は、トリデシルアルコール分子当たり約３〜４個のメチル分岐を有することが報告されている。
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上記の結果は、ＮＭＲ分析によれば、本発明による二量化アルコールが、分岐位置に関してＮＥＯＤＯＬアルコール類と非常に類似しているように見えることを示している。具体的には、Ｃ2-4炭素位置には、分岐はほとんどない。二量化アルコールの平均分枝数はＮＥＯＤＯＬアルコールの場合を大きく超えていることから、分子の炭素骨格の中心に、分岐の大半、すなわち８０％を超える量が存在するはずである。この場合中心とは、分子の各末端からＣ4の位置の内側を意味する。
さらに注目すべき点としては、本発明の二量化アルコールではエチル分枝のパーセントが相対的に高いのに対して、ＮＥＯＤＯＬアルコールでのエチル分岐は相対的に少ないという点である。
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ＯＥＣＤ ３０１Ｄ生物分解結果は、本発明の各硫酸化一級アルコール組成物が、ＮＥＯＤＯＬ硫酸化アルコールと同様に、容易に生物分解したことを示している。硫酸化ＥＸＸＡＬアルコールはごくわずかしか生物分解しなかった。
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ＬＳＤ95（確率９５％での最小有意差）は、いずれの温度でも５．０である。
洗浄力評価結果は、本発明の二量化アルコールが、従来のＮＥＯＤＯＬ硫酸化アルコールと比較して、同等以上の冷水洗浄力を有することを示している。