(57)【要約】  本発明は、高い快適度を保持しながら織物の湿気管理特性を改善するための戦略を提供する。この処理はまた、微生物増殖から織物を保護するのにも役立つ。本発明の処理戦略は、カチオン性ビス−イミダゾリン（複数可）及びそれらの塩の使用に少なくとも部分的に基づく。４級化ビス−イミダゾリンカチオン及びそれらの塩が、特に好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
布を処理する方法であって、
ａ）布を提供するステップと、
ｂ）前記布の少なくとも一部分を、第４級アンモニウムビス−イミダゾリンカチオンまたはその塩を含む組成物と接触させるステップであって、前記カチオンまたはその塩は、以下の式を有する少なくとも１つのビス−イミダゾリンを含む１つ以上の成分に由来し、
【化１】
2017502178.tif 000034
式中、各Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、及びＺ６は、独立して、一価部分であるか、または前記Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、及びＺ６部分の少なくとも第１番目及び第２番目は、２つの結合部位において対応するイミダゾリン環（単数または複数）に結合する二価部分を形成するのに効果的な様式で互いに連結され、各ＲＨは、独立して、６〜５０個の炭素原子を含む疎水性一価部分である、ステップと、を含む、前記方法。
【請求項２】
Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、及びＺ６の各々は、Ｈである、請求項１に記載の前記方法。
【請求項３】
ＲＨは、不飽和である、請求項１に記載の前記方法。
【請求項４】
ＲＨは、直鎖状不飽和であり、１０〜２０個の炭素原子を含む、請求項１に記載の前記方法。
【請求項５】
前記ビス−イミダゾリンは、以下の構造を有する、請求項１に記載の前記方法
【化２】
2017502178.tif 000035
【請求項６】
前記ビス−イミダゾリンカチオンは、式ＩＢ−１、ＩＢ−２、ＩＣ−１、及び．またはＩＣ−２のうちの１つ以上に従う構造を有する、請求項１に記載の前記方法。
【請求項７】
衣服を作製する方法であって、
ａ）布を提供するステップであって、前記布またはその構成成分は、第４級アンモニウムビス−イミドゾリン（ｉｍｉｄｚｏｌｉｎｅ）カチオンまたはその塩を含む組成物と接触されたものであり、前記カチオンまたは塩は、以下の式を有する少なくとも１つのビス−イミダゾリンを含む１つ以上の成分に由来し、
【化３】
2017502178.tif 000036
式中、各Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、及びＺ６は、独立して、一価部分であるか、または前記Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、及びＺ６部分の少なくとも第１番目及び第２番目は、２つの結合部位において対応するイミダゾリン環（単数または複数）に結合する二価部分を形成するのに効果的な様式で互いに連結され、各ＲＨは、独立して、６〜５０個の炭素原子を含む疎水性一価部分である、ステップと、
ｂ）前記布を使用して、前記衣服を作製するステップと、を含む、前記方法。
【請求項８】
処理された布を作製する方法であって、
ａ）ポリマーを提供するステップと、
ｂ）前記ポリマーの少なくとも一部分を、第４級ビス−イミダゾリンカチオンまたはその塩を含む組成物と接触させるステップであって、前記カチオンまたは塩は、以下の式を有する少なくとも１つのビス−イミダゾリンを含む１つ以上の成分に由来し、
【化４】
2017502178.tif 000037
式中、各Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、及びＺ６は、独立して、一価部分であるか、または前記Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、及びＺ６部分の少なくとも第１番目及び第２番目は、２つの結合部位において対応するイミダゾリン環（単数または複数）に結合する二価部分を形成するのに効果的な様式で互いに連結され、各ＲＨは、独立して、６〜５０個の炭素原子を含む疎水性一価部分である、ステップと、
ｃ）前記ポリマーを布に組み込むステップと、を含む、前記方法。
【請求項９】
処理された衣服であって、処理された布の少なくとも一部分を、第４級ビス−イミダゾリンカチオンまたはその塩を含む組成物と接触させることによって調製される、前記処理された布を含み、前記カチオンまたは塩は、以下の式を有する少なくとも１つのビス−イミダゾリンを含む１つ以上の成分に由来し、
【化５】
2017502178.tif 000038
式中、各Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、及びＺ６は、独立して、一価部分であるか、または前記Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、及びＺ６部分のうちの２つは、２つの結合部位において対応するイミダゾリン環（単数または複数）に結合する二価部分を形成するのに効果的な様式で互いに連結され、各ＲＨは、独立して、６〜５０個の炭素原子を含む疎水性一価部分である、前記処理された衣服。
【請求項１０】
４級化ビス−イミダゾリンを作製する方法であって、
ａ）以下の式に従うビス−アミドを提供するステップであって、
【化６】
2017502178.tif 000039
式中、各Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、及びＺ６は、独立して、一価部分であるか、または前記Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、及びＺ６部分の少なくとも第１番目及び第２番目は、２つの結合部位において対応するイミダゾリン環（単数または複数）に結合する二価部分を形成するのに効果的な様式で互いに連結され、各ＲＨは、独立して、６〜５０個の炭素原子を含む疎水性一価部分である、ステップと、
ｂ）少なくとも前記ビス−アミドを含む成分に、以下の式に従うビス−イミダゾリンを形成させるステップであって、
【化７】
2017502178.tif 000040
式中、前記ビス−イミダゾリンを形成する少なくとも一部分は、３２５℃未満の温度にて真空で発生する、ステップと、
ｃ）前記ビス−イミダゾリンを含む成分を使用して、第４級アンモニウムビス−イミダゾリンカチオンまたはその塩を形成するステップと、を含む、前記方法。
【請求項１１】
ステップ（ｂ）は、周囲温度を下回る圧力において１８０℃〜２５０℃の範囲の温度で発生する、請求項１０に記載の前記方法。
【請求項１２】
ステップ（ｂ）は、５００ミリバールを下回る圧力において１８０℃〜２５０℃の範囲の温度で発生する、請求項１０に記載の前記方法。
【請求項１３】
ステップ（ｂ）は、１００ミリバールを下回る圧力において１８０℃〜２５０℃の範囲の温度で発生する、請求項１０に記載の前記方法。
【請求項１４】
ステップ（ｂ）は、触媒の不在下で発生する、請求項１０に記載の前記方法。
【請求項１５】
ステップ（ｃ）は、前記ビス−イミダゾリンをアルキル化剤と反応させることを含む、請求項１０に記載の前記方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１３年１２月２７日に出願されたインド特許出願第６１３４／ＣＨＥ／２０１３号に対する優先権を主張するものであり、この特許の内容全体は参照によりその全体が本明細書に援用される。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、天然及び／または合成材料を組み込む織物における湿気管理を改善するのに役立ち、また抗菌保護を提供するのに役立つような、織物処理組成物及びそれらの使用に関し、該組成物は、ビス−イミダゾリンの両イミダゾリン環上において疎水性部分で官能化された１つ以上のビス−イミダゾリンカチオン及び／またはその塩を含む。より具体的には、本発明は、１つ以上の直鎖状テトラミンを含むテトラミン混和物を使用してビス−イミダゾリン材料（単数または複数）が調製される、かかる処理組成物及びそれらの使用に関する。
【０００３】
織物は、合成及び／または天然繊維のネットワークを含む材料である。繊維は、いくつかの用途では糸またはより糸と称されることもある。多くの場合、織物は、織布もしくは不織布、柔軟性布、または生地の形態で提供される。絨毯などのいくつかの用途では、織物は、好適な裏地に結合された繊維を含む。
【０００４】
織物は、広範な材料から形成され得る。織物を作製するために使用される材料は、動物、植物、鉱物、及び／または合成材料から供給され得る。かかる材料の例としては、毛髪、毛皮、皮、絹、草、イグサ、麻、サイザル麻、わら、干し草、竹、パルプ材、綿、イネ、イラクサ、亜麻、ジュート、モダール、ピーニャ（ｐｉｎａ）、海藻、玄武岩、ガラス繊維、金属繊維及び箔、ポリエステル、ポリアラミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリアクリロニトリル、ゴム、炭素、タンパク質、これらの組み合わせなどが挙げられる。
【０００５】
織物材料は、多様な完成品を形成するために使用され得る。これらとしては、例えば、皮革物品、ラグ、絨毯、布、裏張り、より糸、衣服、タープ、袋、籠、鞄、医療用被覆剤、寝具、タオル、美術品表面剤（ａｒｔ  ｓｕｒｆａｃｅ）、壁紙、旗、テント、ハンカチ、風船、凧、帆、パラシュート、ブラシ、マットレス、サック、ハンモック、天幕などが挙げられる。
【０００６】
衣類品などのための織物用途の関連における湿気管理は、湿気（汗）をその下にある基材、例えば皮膚表面などから、外部環境へ効果的に運び去る織物の能力（例えば、皮膚からの吸収、毛管作用または他の作用による布の通過、及び表面からの蒸発または他の輸送を含む）に関する。高温条件では、捕捉された湿気は熱くなり、疲労または能力の低下を導き得る。低温条件では、捕捉された湿気は、温度が下がり、冷え及び低体温を引き起こし得る。また、過剰な湿気は、衣服を重くさせ、また、擦傷により皮膚に損傷を引き起こし得る。これらの全ての影響は、ポリエステル及びそのブレンド形態などの合成布の場合により顕著である。効率的な湿気管理は、異なる気象条件下で布の快適度を維持するために重要である。湿気管理は、スポーツウエア、高級下着、及び他の高性能衣料に関わる用途において特に関心事である。
【０００７】
織物が湿気に曝露されるときに生じる別の問題は、微生物増殖の可能性である。微生物増殖の危険性は、湿気が捕捉され、周囲の環境へ逃げることができないときに増加する。
【０００８】
湿気管理は、天然繊維及び合成繊維の両方における関心事である。合成繊維は概して、天然繊維よりも遥かに親水性が低い。したがって、織物が合成の疎水性繊維から全体的または部分的に作製されている場合、湿気管理はより困難である。
【０００９】
これらの問題に対処するために、先行技術において多くの試みが成され、実践されてきた。１つの戦略は、湿気が逃げ得、織物が適当な時間内に乾燥し得るように、織物の親水性を増加させることに関わる。例えば、合成繊維の不良な水吸収の問題は、より親水性の天然繊維との混紡または交織によって軽減され得る。この方法の有効性は、限定されている。十分な親水性を達成するのに多過ぎる天然繊維が合成繊維と組み合わせられると、合成繊維によって提供される利点は低減され過ぎる場合がある。
【００１０】
代替的な戦略は、湿気管理及び／または抗菌特性を改善する１つ以上の添加剤を含む組成物で織物を処理することに関わる。これらの処理のいくつかは効果的であり得るが、短時間だけである。布が新しいときには改善された性能が生じ得るが、処理は、織物が洗濯または使用された後に実質的な有効性をかなり急速に失い得る。いくつかの処理剤は、高濃度でのみ効果的な場合がある。これは、衣服の手触りまたは快適性を変更し得、処理された布を消費者にとってあまり魅力的でないものにする。
【００１１】
湿気管理及び抗菌保護に対処するために、実質的な研究が織物分野において成されているが、衣服用途における手触りまたは快適性を不当に妥協することなく、湿気管理を強化し微生物から保護する長期的な戦略への強い需要が未だ存在する。
【発明の概要】
【００１２】
本発明は、高い快適度を保持しながら織物の湿気管理特性を改善するための戦略を提供する。湿気管理特性は、処理された布が改善された水分吸上（ｗｉｃｋｉｎｇ）特徴及び安定した乾燥時間を有することを示すデータによって実証される。この処理はまた、微生物増殖から織物を保護するのにも役立つ。抗菌特性は、本発明による処理が、周知の市販の抗菌処理によって提供されるものと同等な抗菌保護を提供したことを示すデータによって実証される。この処理は、所望により他の湿気管理及び／または抗菌システムと組み合わせて使用され得る。
【００１３】
この処理は、長期持続性であり耐久性がある。例証的な実施形態は、処理された試料が何回も（例えば、１０回の洗濯周期）洗濯された後でさえも、湿気を管理し抗菌保護を提供するのに役立つ。
【００１４】
本発明の処理戦略は、カチオン性ビス−イミダゾリン（単数または複数）及びそれらの塩の使用に少なくとも部分的に基づく。４級化ビス−イミダゾリンカチオン及びそれらの塩が、特に好ましい。拘束されることを望むものではないが、複数のイミダゾリン環及び親水性特性と疎水性特性との間の卓越したバランスは、改善された湿気管理性能を提供するのに役立ち、また同時に織物との強い結び付きを示し、その結果、改善が長期間持続すると考えられる。
【００１５】
多くの実践形態では、これらの材料は、直鎖状テトラミンを他のテトラミン及び／または他のアミンと任意選択的に組み合わせて含むアミン混和物に由来する。材料は、低圧及び適度な高温の組み合わせを伴う改善された合成を使用して、効率的及び高収率で作製される。これらの条件は、触媒系の使用の必要を回避するが、所望により触媒は依然使用されてもよい。合成戦略は、様々な組成の原材料で機能するのに十分に堅固であり、より短い反応時間での生成物の等モル変換及び定量的収率をもたらす。
【００１６】
一態様では、本発明は、４級化ビス−イミダゾリンを作製する方法であって、
ａ）以下の式に従うビス−アミドを提供するステップであって、
【００１７】
【化１】
2017502178.tif 000002
【００１８】
式中、各Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、及びＺ６は、独立して、一価部分であるか、または別のＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、及びＺ６を有する環構造の共同構成員であり、各ＲＨは、独立して、６〜５０個の炭素原子を含む疎水性一価部分である、ステップと、
ｂ）少なくとも該ビス−アミドを含む成分に、以下の式に従うビス−イミダゾリンを形成させるステップであって、
【００１９】
【化２】
2017502178.tif 000003
【００２０】
式中、該ビス−イミダゾリンの形成の少なくとも一部分は、３２５℃未満の温度にて真空で発生する、ステップと、
ｃ）該ビス−イミダゾリンを含む成分を使用して、第４級アンモニウムカチオンまたはその塩を形成するステップと、を含む方法に関する。
【００２１】
別の態様では、本発明は、布を処理する方法であって、
ａ）布を提供するステップと、
ｂ）該布の少なくとも一部分を、第４級アンモニウムビス−イミダゾリンカチオンまたはその塩を含む組成物と接触させるステップであって、該カチオンまたは塩は、以下の式を有する少なくとも１つのビス−イミダゾリンを含む１つ以上の成分に由来し、
【００２２】
【化３】
2017502178.tif 000004
【００２３】
式中、各Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、及びＺ６は、独立して、一価部分であるか、または別のＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、及びＺ６を有する環構造の共同構成員であり、各ＲＨは、独立して、６〜５０個の炭素原子を含む疎水性一価部分である、ステップと、を含む方法に関する。
【００２４】
別の態様では、本発明は、衣服を作製する方法であって、
ａ）布を提供するステップであって、該布またはその構成成分は、第４級アンモニウムビス−イミダゾリンカチオンまたはその塩を含む組成物と接触されたものであり、該カチオンまたは塩は、以下の式を有する少なくとも１つのビス−イミダゾリンを含む１つ以上の成分に由来し、
【００２５】
【化４】
2017502178.tif 000005
【００２６】
式中、各Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、及びＺ６は、独立して、一価部分であるか、または別のＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、及びＺ６を有する環構造の共同構成員であり、各ＲＨは、独立して、６〜５０個の炭素原子を含む疎水性一価部分である、ステップと、
ｂ）該布を使用して、該衣服を作製するステップと、を含む方法に関する。
【００２７】
別の態様では、本発明は、処理された布を作製する方法であって、
ａ）ポリマーを提供するステップと、
ｂ）該ポリマーの少なくとも一部分を、第４級ビス−イミダゾリンカチオンまたはその塩を含む組成物と接触させるステップであって、該カチオンまたは塩は、以下の式を有する少なくとも１つのビス−イミダゾリンを含む１つ以上の成分に由来し、
【００２８】
【化５】
2017502178.tif 000006
【００２９】
式中、各Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、及びＺ６は、独立して、一価部分であるか、または別のＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、及びＺ６を有する環構造の共同構成員であり、各ＲＨは、独立して、６〜５０個の炭素原子を含む疎水性一価部分である、ステップと、
ｃ）該ポリマーを布に組み込むステップと、を含む方法に関する。
【００３０】
別の態様では、本発明は、処理された衣服であって、処理された布の少なくとも一部分を、第４級ビス−イミダゾリンカチオンまたはその塩を含む組成物と接触させることによって調製される、処理された布を含み、該カチオンまたは塩は、以下の式を有する少なくとも１つのビス−イミダゾリンを含む１つ以上の成分に由来し、
【００３１】
【化６】
2017502178.tif 000007
【００３２】
式中、各Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、及びＺ６は、独立して、一価部分であるか、または別のＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、及びＺ６を有する環構造の共同構成員であり、各ＲＨは、独立して、６〜５０個の炭素原子を含む疎水性一価部分である、処理された衣服に関する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】ビス−イミダゾリン化合物が直鎖状トリエチレンテトラミン（Ｌ−ＴＥＴＡ）及びオレイン酸からどのように調製されるかを概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
下記に説明される本発明の実施形態は、網羅的であることも、本発明を以下の詳細な説明に開示される明確な形態に限定することも意図するものではない。むしろ、選択及び説明される実施形態の目的は、当該技術分野における他の技術者による本発明の原理及び実践の認識及び理解が促進され得るようにするためである。
【００３５】
一態様では、本発明は、織物処理、特に、衣服（例えば、衣類、ヘッドギヤ、ハンドギヤなど）を作製するために使用される布の処理に有用である、カチオン性ビス−イミダゾリン及びその塩の調製に関わる。この処理は、湿気の管理及び／または微生物からの保護に役立つ。拘束されることを望むものではないが、この処理は、織物に静電気防止特性を提供するのに役立ち得、またある程度の殺真菌、殺細菌、及び／または防かび特性によって織物をさらに保護し得るとも考えられる。第４級ビス−イミダゾリンカチオン及びその塩が、本発明の実践に特に有用である。
【００３６】
本発明の実践に有用な４級化ビス−イミダゾリンカチオン及びそれらの塩は、式Ｉ：
【００３７】
【化７】
2017502178.tif 000008
【００３８】
に従う１つ以上のビス−イミダゾリン化合物に由来し、式中、各Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、及びＺ６は、独立して、例えば、Ｈ、１〜１０個、好ましくは１〜４個、また最も好ましくは１〜２個の炭素原子のヒドロカルビルなどの一価部分であり、かつ／またはＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、及びＺ６部分のうちの２つは、例えば、ヒドロカルビレン部分などの、２つの結合部位において対応するイミダゾリン環（単数または複数）に結合する二価部分を形成するのに効果的な様式で互いに連結される。多くの実施形態では、各Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、及びＺ６は、独立して、Ｈ、メチル、及び／またはエチルである。ヒドロカルビレン部分は、二価飽和炭化水素、例えば、−ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２Ｃ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２−、−ＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２ＣＨ２−などである。
【００３９】
各ＲＨは、独立して、６〜５０個、好ましくは８〜３０個、より好ましくは１０〜２０個の炭素原子を含む疎水性脂肪族一価部分である。ＲＨは、直鎖状、分岐状、または環状であってもよい。ＲＨは、飽和または不飽和であってもよい。任意選択的に、ＲＨは、Ｏ、Ｐ、Ｓ、Ｎなどの１つ以上のヘテロ原子を、ＲＨ部分が疎水性であるようにそのヘテロ原子含量が制限される限り、含んでもよい。各ＲＨ部分に関して使用されるとき、疎水性という用語は、炭素及び水素以外で、その部分が、６個以上、好ましくは８個以上、より好ましくは１０個以上の炭素原子毎に１個以下の他の種類の原子を含むことを意味する。例えば、式Ａ及び式Ｂ：
【００４０】
【化８】
2017502178.tif 000009
【００４１】
に従う一価部分は、疎水性である。式Ａは、酸素原子１個当たり１０個の炭素原子を含む（１０：１の比）。式Ｂは、酸素原子１個当たり１１個の炭素原子を含む（１１：１の比）。
【００４２】
対照的に、式Ｃ及び式Ｄに従う一価部分
【００４３】
【化９】
2017502178.tif 000010
【００４４】
は、疎水性ではない。式Ｃは、酸素原子１個当たり４個の炭素原子を含む（４：１の比）。式Ｄは、酸素原子１個当たり２個の炭素原子を含む（２：１の比）。
【００４５】
ＲＨの不飽和の実施形態は、対応するＲＨ源（例えば、下記に述べられる通りの脂肪酸）及び結果として得られるビス−イミダゾリンが室温で液体になる傾向があり得るため、いくつかの実施形態において有用である。ＲＨの例示的な不飽和の実施形態としては、以下のうちの１つ以上のシス及び／またはトランス型のうちの１つ以上が挙げられる：
ＣＨ３（ＣＨ２）３ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）７−
ＣＨ３（ＣＨ２）５ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）７−
ＣＨ３（ＣＨ２）８ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）４−
ＣＨ３（ＣＨ２）７ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）７−
ＣＨ３（ＣＨ２）７ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）７−
ＣＨ３（ＣＨ２）５ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）９−
ＣＨ３（ＣＨ２）４ＣＨ＝ＣＨＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）７−
ＣＨ３（ＣＨ２）４ＣＨ＝ＣＨＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）７−
ＣＨ３ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）７−
ＣＨ３（ＣＨ２）４ＣＨ＝ＣＨＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）３−
ＣＨ３ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）３−
ＣＨ３（ＣＨ２）７ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）１１−
ＣＨ３ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ２ＣＨ＝ＣＨＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ２）２−
【００４６】
ＲＨの飽和の実施形態もまた有用であり得る。ＲＨの例示的な飽和の実施形態としては、以下のうちの１つ以上が挙げられる
ＣＨ３（ＣＨ２）６−
ＣＨ３（ＣＨ２）８−
ＣＨ３（ＣＨ２）１０−
ＣＨ３（ＣＨ２）１２−
ＣＨ３（ＣＨ２）１４−
ＣＨ３（ＣＨ２）１６−
ＣＨ３（ＣＨ２）１８−
ＣＨ３（ＣＨ２）２０−
ＣＨ３（ＣＨ２）２２−
ＣＨ３（ＣＨ２）２４−
【００４７】
１つ以上のヘテロ原子を含むＲＨの例示的な実施形態は、ペンダントヒドロキシル官能基が挙げられ得る。この種類のＲＨ部分の例は、鎖の第１２番目の炭素原子からのＯＨペンダントを含み、第８番目の炭素と第９番目の炭素との間に二重結合を含む、１７個の炭素原子の一価不飽和炭化水素鎖である（鎖の第１番目の炭素は上記の式Ｉまたは下記のＩＡ中のイミダゾリン環の窒素に結合されている）。
【００４８】
上記に説明されるＲＨの実施形態の各々は、下記に定義される式ＲＨ−ＣＯＯＭに従う対応する脂肪酸（単数または複数）から供給され得る。概略的に、ＲＨ部分は、脂肪酸の「テール」として見られ得る。脂肪酸は、下記に説明される合成スキームに従ってビス−イミダゾリン（単数または複数）を調製するために使用され得る。かかるスキームでは、ＣＯＯＨ基の炭素はイミダゾリン環の一部となり、テール部分は式Ｉに従う環のＲＨ置換基となる。
【００４９】
式Ｉに従う例示的な化合物は、式ＩＡに示される構造を有する：
【００５０】
【化１０】
2017502178.tif 000011
【００５１】
式ＩＡに従う化合物の好ましい実施形態では、ＲＨは、以下の通りのシス及び／またはトランス、好ましくはシスの構造を有する：
−（ＣＨ２）７Ｃ＝Ｃ（ＣＨ２）７ＣＨ３
【００５２】
多くの実践形態では、１つ以上のビス−イミダゾリンカチオン及びその塩は、式Ｉに従う１つ以上のビス−イミダゾリン化合物を４級化することによって得られる。式Ｉによると、ビス−イミダゾリンは、４個の窒素を含み、２個の窒素は、イミダゾリン環の各々とそれぞれ関連付けられる。各環中、窒素のうちの一方は第３級窒素であり、他方はイミン窒素である。理論によって拘束されることを望むものではないが、平均して少なくとも１個、また場合により両方の第３級窒素が４級化されると考えられる。理論によって拘束されることを望むものではないが、いくつかの実施形態では、イミダゾリン環の４級化から得られる正電荷は、第３級アミン窒素とイミン窒素との間で共鳴し得るとも考えられる。本明細書で使用されるとき、イミン窒素は、炭素原子と二重結合を形成する窒素である。
【００５３】
１個の第３級窒素が４級化されている４級化ビス−イミダゾリンカチオンは、式ＩＢ−１：
【００５４】
【化１１】
2017502178.tif 000012
【００５５】
に従う以下の構造によって表すことができ、式中、各Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、及びＺ６は、上記に定義される通りであり、各ＲＨは、上記に定義される通りであり、Ｒ１は、Ｈ以外の一価部分である。多くの実施形態では、Ｒ１は、芳香族または脂肪族であってもよい。脂肪族の実施形態が、目下好ましい。Ｒ１は、直鎖状、分岐状、または環状であってもよい。Ｒ１は、飽和または不飽和であってもよい。好ましくは、Ｒ１は、飽和である。任意選択的に、Ｒ１は、Ｏ、Ｐ、Ｓ、Ｎなどの１つ以上のヘテロ原子を含んでもよい。好ましくは、Ｒ１は、１〜２０個、好ましくは１〜４個、より好ましくは１〜３個の炭素原子の一価ヒドロカルビル部分である。Ｒ１の例示的なヒドロカルビルの実施形態としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ｔ−ブチル、ｉ−ブチルなどが挙げられる。
【００５６】
いくつかの実践形態では、イミダゾリン環の４級化から得られる正電荷は、その環の第３級アミン窒素とイミン窒素との間で共鳴し得る。かかる４級化生成物は、式ＩＢ−２：
【００５７】
【化１２】
2017502178.tif 000013
【００５８】
の構造によって表すことができ、式中、各Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、及びＺ６、各ＲＨ、ならびにＲ１は、上記に定義される通りである。
【００５９】
両方の第３級窒素が４級化されている４級化ビス−イミダゾリンカチオンは、式ＩＣ−１：
【００６０】
【化１３】
2017502178.tif 000014
【００６１】
に従う以下の構造によって表すことができ、式中、各Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、Ｚ６、ＲＨ、及びＲ１は、上記に定義される通りであり、Ｒ２は、独立して、Ｒ１と同一の定義を有する一価部分であってもよいが、Ｒ１及びＲ２は、必ずしも同一でなくてもよい。
【００６２】
いくつかの実践形態では、２つのイミダゾリン環の４級化から得られる正電荷は、その環の第３級アミン窒素とイミン窒素との間で、各環上で共鳴し得る。かかる４級化生成物は、式ＩＣ−２：
【００６３】
【化１４】
2017502178.tif 000015
【００６４】
の構造によって表すことができ、式中、各Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、及びＺ６、各ＲＨ、Ｒ１、ならびにＲ２は、上記に定義される通りである。
【００６５】
いくつかの実践形態では、４級化ビス−イミダゾリンは、式ＩＢ−１、ＩＢ−２、ＩＣ−１、及び／またはＩＣ−２に従う化合物の混合物を含み得る。かかる混合物においては、式ＩＣ−１に従う化合物は、大部分を占める種であり、他のものはより少ない量で存在すると考えられる。したがって、かかる混合物の例証的な実施形態は、独立して、１〜１０００、さらには１〜１００、またさらには１〜１０重量部の式ＩＣ−１に従う化合物（単数または複数）当たり、１〜１０００、さらには１〜１００、またさらには１〜１０重量部の式ＩＢ−１、ＩＢ−２、及び／またはＩＣ−２に従う化合物のうちの１つ以上を含み得る。
【００６６】
４級化カチオン（単数または複数）の塩は概して、中和量の１つ以上のアニオンを組み込み、かかるアニオンはまた、本明細書においてＸ−という記号によって示される。例示的なアニオンとしては、例えば、Ｉ−、Ｃｌ−、またはＦ−などのハロゲン化物、硫酸塩、アリール硫酸塩、アルキル硫酸塩、スルホン酸塩、アリールスルホン酸塩、アルキルスルホン酸塩、ホスホン酸塩、アリールホスホン酸塩、アルキルホスホン酸塩、リン酸塩、アリールリン酸塩、アルキルリン酸塩、硫化物、ヒ酸塩、水素リン酸塩、二水素リン酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、硫酸水素塩、チオ硫酸塩、過塩素酸塩、ヨウ素酸塩、塩素酸塩、臭素酸塩、亜塩素酸塩、次亜塩素酸塩、次亜臭素酸塩、炭素塩、クロム酸塩、炭酸水素塩、ジクロム酸塩、酢酸塩、ギ酸塩、アミド、シアン化物、シアン酸塩、過酸化物、チオシアン酸塩、シュウ酸塩、水酸化物、過マンガン酸塩、これらの組み合わせなどが挙げられる。例えば、１つの好適なアニオンは、Ｒ３ＯＳＯ３−であり、式中、Ｒ３は、一価部分、多くの場合は、アリールまたは脂肪族一価部分、例えば、フェニルもしくは置換フェニル、トリルなど、またはヒドロカルビル、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ｔ−ブチル、ｉ−ブチル、ヘキシル、これらの組み合わせなどである。
【００６７】
４級化ビス−イミダゾリンカチオンの例示的な塩及びかかるアニオン（Ｘ−）は、式ＩＤ：
【００６８】
【化１５】
2017502178.tif 000016
【００６９】
式ＩＥ：
【００７０】
【化１６】
2017502178.tif 000017
【００７１】
式ＩＦ：
【００７２】
【化１７】
2017502178.tif 000018
【００７３】
及び式ＩＧ：
【００７４】
【化１８】
2017502178.tif 000019
【００７５】
によって表すことができ、式中、各Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、Ｚ６、各ＲＨ、Ｒ１、Ｒ２、及びＸ−は、上記に定義される通りである。
【００７６】
本発明は、任意選択的に触媒、活性剤、及び／または溶媒を使用することなく実践され得る、４級化ビス−イミダゾリン塩を調製するための有利な方法を提供する。第１のステップでは、式ＩＩ（下記参照）に従う１つ以上の直鎖状テトラミンを含む１つ以上のアミン混和物が提供され：
【００７７】
【化１９】
2017502178.tif 000020
【００７８】
式中、各Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、及びＺ６は、独立して、上記に定義される通りである。例示的な実施形態では、式ＩＩに従う直鎖状脂肪族テトラミンは、式ＩＩＡに従う直鎖状トリエチレンテトラミン（Ｌ−ＴＥＴＡ）である：
【００７９】
【化２０】
2017502178.tif 000021
【００８０】
式ＩＩに従うテトラミンは、第１及び第２の第１級アミン部分、ならびに第１及び第２の第２級アミン部分を有することに留意されたい。それに加えて、各第１級アミンは、２個の炭素原子を含む炭素骨格によって、対応する第２級アミンから離間される。この構造は、下記に説明される通り環形成を促進する。任意選択的に、本発明の実践に有用なアミン混和物は、１つ以上の他のテトラミンを任意選択的に含んでもよい。本明細書で使用するとき、テトラミンは、４つのアミン基を含む任意の化合物である。多くの場合、テトラミン反応物質が、複数の異なるテトラミンと他の種類のアミンとを含む混和物として提供される。テトラミン及び他のアミン中のアミン基は、第１級、第２級、及び／または第３級であってもよいが、但し、混和物は式ＩＩに従う１つ以上の直鎖状テトラミンを含むことが条件である。
【００８１】
アミン混和物（単数または複数）は、反応物質（単数または複数）として使用されて、まず１つ以上のビス−イミダゾリンを合成する。ビス−イミダゾリンは次に、４級化される。この反応スキームは、下記により詳細に説明される。
【００８２】
提供されるテトラミン（単数または複数）のうちの１つ以上は、室温で液体であり得る。例えば、Ｌ−ＴＥＴＡ（直鎖状Ｎ，Ｎ’−ビス（２−アミノエチル）−１，２−エタンジアミン、直鎖状トリエチレンテトラミンとしても知られる）は、室温で液体である。テトラミン反応物質として働くことに加えて、かかる液体テトラミンはまた、反応のための溶媒としても機能し得、他の溶媒の必要を低減またはさらには排除する。
【００８３】
アミン混和物中に含まれる式ＩＩの直鎖状テトラミン（単数または複数）の量は、広範囲にわたって変動し得る。例えば、アミン混和物は、混和物中に含まれるアミンの総重量に基づいて、０．１〜１００重量％、好ましくは２０〜１００重量％、より好ましくは５０〜１００重量％の式ＩＩに従う１つ以上の直鎖状テトラミンを含み得る。本発明の実践において、比較的純粋な形態で式ＩＩに従う１つ以上の直鎖状テトラミンを含むように調製または加工されたテトラミン混和物を使用することは、任意選択的である。例えば、いくつかの実践形態では、混和物中に含まれるアミンの少なくとも７５重量％、好ましくは少なくとも８５重量％、より好ましくは少なくとも９５重量％、またさらにより好ましくは少なくとも９９重量％は、式ＩＩに従う１つ以上の直鎖状脂肪族テトラミンを含む。
【００８４】
少なくとも７０重量％、好ましくは少なくとも８５重量％、より好ましくは少なくとも９５重量％、またさらにより好ましくは少なくとも９９重量％の式ＩＩに従う直鎖状脂肪族テトラミン（単数または複数）を含むアミン混和物は、本明細書において、強化されていると言及される。強化されたアミン混和物の使用は、任意選択的である。強化されたテトラミン（単数または複数）は、１つ以上の供給源（単数または複数）から得られ得る。１つの選択肢として、強化されたテトラミン生成物は、商業的供給源から得られた後、直鎖状テトラミン（単数または複数）に関して強化された混和物を提供するように精製ないしは別の方法で加工されてもよい。例えば、１つの供給源は、Ｔｈｅ  Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．からＡｍｉｎｅ  Ｍｕｌｔｉ−Ｕｓｅ  Ｅｍｕｌｓｉｆｉｅｒの商品名で市販されている。この生成物は概して、６５重量％以下の直鎖状テトラミンを含有するが、強化されるように精製ないしは別の方法で加工され得る。強化されたアミン混和物の使用は任意選択的であるため、この生成物はまた、強化されることなく好適なアミン混和物として供給される通りに使用されてもよい。本明細書で使用するとき、式ＩＩに従う直鎖状テトラミンに関して強化された含量未満を有するテトラミン混和物は、「低含有率（ｌｅａｎ）」であると言及される。低含有率のテトラミン源を精製して強化されたテトラミン材料を生成するための技術は、米国特許公開第２０１３／０２０４０４４号に説明されている。
【００８５】
強化されたテトラミンはまた、多様な異なる技術を使用して製造され得る。１つの製造の選択肢として、二塩化エチレン（ＥＤＣ）が、多くの場合は式ＩＩに従う直鎖状テトラミンが約６５重量％以下のテトラミン含量の構成するアミンの混合物である生成物混合物を形成するために使用される。したがって、ＥＤＣ系プロセスから得られる低含有率の生成物混合物は、典型的には、本発明の実践に有用な強化されたテトラミン材料を得るためにさらに精製される。ＥＤＣ技術は、米国特許公開第２０１３／０２０４０４４号に説明されている。
【００８６】
強化されたテトラミン材料を提供するための別の有用な選択肢は、アミノ基転移技術を使用して、多くの場合、式ＩＩに従う直鎖状テトラミンが約６５重量％超のテトラミン含量を構成するアミンの混合物である生成物混和物を形成することに関わる。アミノ基転移技術を使用する利点は、アミノ基転移は本発明の実践に有用な強化されたテトラミン生成物を直接提供し得るということである。いくつかの実践形態では、アミノ基転移は、強化されたテトラミン材料を提供するが、米国特許公開第２０１３／０２０４０４４号に説明されるものなどの技術が、直鎖状テトラミン含量に関して材料をまたさらに強化するために実践され得る。強化された直鎖状テトラミンを形成するのに有用なアミノ基転移技術は、米国特許公開第２０１０−００９４００７−Ａ１号、ならびに米国特許第８，１８８，３１８号、同第８，２９３，６７６号、及び同第８，１８７，９９７号に説明されている。
【００８７】
強化されたテトラミン組成物を提供するために別の選択肢によると、米国特許公開第２０１３／００９０４５３号は、水素を用いて加圧した反応器内でエチレンジアミンジアセトニトリル（ＥＤＤＮ）をテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）中で水素化することによってＬ−ＴＥＴＡが調製されるプロセスを説明している。ラネーコバルトが触媒として使用された。７６．７％のＴＥＴＡを含むアミンの混合物を含む生成物。
【００８８】
任意の量の式ＩＩに従う直鎖状テトラミン（式ＩＩに従う直鎖状テトラミン含量が強化されている実施形態を含むがこれらに限定されない）を含むことに加えて、第１のステップで提供されるテトラミン（単数または複数）は、任意選択的に、１つ以上の他の直鎖状、分岐状、または環状テトラミンを含んでもよい。かかる他のテトラミンの例としては、Ｎ，Ｎ’−ビス−（２−アミノエチル）ピペラジン（ＤＡＥＰ）、Ｎ［（２−アミノエチル）２−アミノエチル］ピペラジン（ＰＥＥＤＡ）、トリス−（２−アミノエチル）アミン（ＴＡＥＡ）、これらの組み合わせなどのうちの１つ以上が挙げられる。
【００８９】
テトラミンに加えて、テトラミンよりも多いまたは少ない数のアミン基を有する１つ以上の他のアミン官能性化合物も、第１のステップで提供され得る。存在する場合、テトラミン（単数または複数）対かかる他のアミンの重量比は、１００：０．０００１〜１００：５０、好ましくは１００：０．０００１〜１００：１の範囲であり得る。いくつかの実践形態では、これらの他のアミンは、モノマー、オリゴマー、及び／またはポリマーであり得る。モノマーは、化合物が、同一であっても異なっていてもよい２つ以上の共反応性種と結合することを可能にして、オリゴマー及びポリマーを形成する、少なくとも１つの官能基を含む化合物である。本明細書で使用するとき、オリゴマーは、２つ以上のモノマー（同一であっても異なっていてもよい）を組み込み、最大３０個の炭素原子、多くの場合は４〜３０個の炭素原子を含む化合物を指す。ポリマーは、２つ以上のモノマー（同一であっても異なっていてもよい）及び／またはオリゴマー（同一であっても異なっていてもよい）を組み込み、３０個超の炭素原子を含む化合物を指す。例示的なアミン官能性ポリマーは、５００〜５００，０００、場合により２０００〜２５０，０００、または場合により２０００〜１００，０００の数平均重量を有し得る。ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）技術は、本発明の実践において数平均分子量を決定するために有用である。
【００９０】
第２のステップでは、式ＩＩに従う１つ以上の直鎖状テトラミンを含む１つ以上のアミン混和物が、式ＩＩＩに従う少なくとも１つの共反応性反応物質と反応させられ、
【００９１】
【化２１】
2017502178.tif 000022
【００９２】
式中、ＲＨは、上記に定義される通りであり、Ｍは、−ＣＯＯＭ官能基が強化されたテトラミン反応物質（単数または複数）の第１級アミン官能基と共反応性であり、アミド結合を形成するような任意の部分である。多くの実施形態では、Ｍは、Ｈ、メチル、エチル、これらの組み合わせなどである。好ましくは、Ｍは、Ｈである。ＭがＨである式ＩＩＩに従う化合物は、脂肪酸である。したがって、多くの有用な実践形態は、式ＩＩに従う１つ以上の直鎖状テトラミンを式ＩＩＩＡに従う１つ以上の脂肪酸と反応させることに関わり、
【００９３】
【化２２】
2017502178.tif 000023
【００９４】
式中、ＲＨは、上記に定義される通りである。
【００９５】
式ＩＩに従う直鎖状テトラミンと式ＩＩＩに従う共反応性反応物質との間の反応は、式ＩＶに従うビス−アミドを形成し、
【００９６】
【化２３】
2017502178.tif 000024
【００９７】
式中、各ＲＨならびに各Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、及びＺ６は、独立して、上記に定義される通りである。反応は、多様な方法で発生し得る。１つの技術によると、１つ以上の直鎖状テトラミンが、化学量論量の１つ以上の脂肪酸（または直鎖状テトラミン材料と共反応性である脂肪酸の誘導体）と反応させられる。化学量論的反応は、テトラミンの各モルと反応する２モルの脂肪酸（またはその誘導体）に関わる。化学量論的に過剰な脂肪酸（またはその誘導体）が使用され得るが、反応は過剰分を用いずに完了まで進行するため、これは不必要であるか、または望ましくないことさえある。反応物質を全て一度に組み合わせるよりもむしろ、テトラミン材料を脂肪酸（またはその誘導体）に徐々に追加することが、有用である。これは、ビス−アミドの形成に好都合に働きながら、アミン塩などの副生成物の形成を回避する。
【００９８】
反応は、好適な期間の間、多様な圧力及び温度で発生し得る。好適な温度は、室温〜約１６０℃の範囲であり得る。１つの好適な温度は、１５０℃である。反応は、周囲圧力、真空下、または高圧で発生し得る。良好な撹拌を伴う周囲圧力は、多くの実践形態において好適である。所望により、反応は、任意選択的に、例えば、窒素などの保護雰囲気で発生してもよいが、これは必ずしも必要ではない。全ての脂肪酸（または誘導体）が反応混合物中に添加された後、混合物は、反応を所望の度合いまで進行させるのに十分な期間の間、１つ以上の反応温度で、望ましくは撹拌されながら保持され得る。代表的な実践形態では、これは、２分〜４８時間であり得る。例えば、反応混合物を反応条件下に４時間維持することは、１つの実施形態において好適であった。
【００９９】
第３のステップでは、式ＩＶに従うビス−アミドに、式Ｖに従うビス−イミダゾリンを形成させ、
【０１００】
【化２４】
2017502178.tif 000025
【０１０１】
式中、各ＲＨならびに各Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、及びＺ６は、独立して、上記に定義される通りである。概略的に、イミダゾリン環は、式ＩＶの化合物中の各−Ｃ（Ｏ）−部分の炭素が、以下の式ＩＶＡにおいて点線で概略的に示される通り対応する「５」位にて対応する窒素に共有結合するときに、形成する：
【０１０２】
【化２５】
2017502178.tif 000026
【０１０３】
環形成は、結果として得られる式Ｖの構造に、各イミダゾリン環中に第３級アミン及び各イミダゾリン環中にイミンを含ませる。
【０１０４】
ビス−イミダゾリン環の形成は、ビス−アミド中間体を初めに単離して、または単離せずに達成され得る。多くの実践形態では、ビス−アミドを初めに単離することなく環形成を進行することが好都合である。これは、ビス−アミドの形成に使用したものと同一の反応容器内で環形成が進行することを可能にする。
【０１０５】
ビス−イミダゾリンを形成するような環形成は、ビス−アミドが初めに単離されているか否かにかかわらず、同様の条件下で発生し得る。有利な技術によると、環形成は、水副生成物を除去して反応の駆動を助けながら、ビス−アミドの温度を減圧下で増加させることによって駆動される。高温及び減圧の組み合わせを使用することにより、環形成は、触媒の不在下でさえ発生する。好適な温度は、１８０℃〜２５０℃の範囲である。１つの実践形態では、２２０℃が好適であった。水の除去を助け、それによって反応の駆動を助けるために、圧力は、周囲圧力を下回る任意の圧力まで低減される。いくつかの実験形態では、５００ｍｂａｒ（ミリバール）下、好ましくは１００ｍｂａｒ下、より好ましくは１０ｍｂａｒ下、さらにより好ましくは１ｍｂａｒ下の真空の使用。反応混合物は望ましくは、環形成反応が進行する時間のうちの少なくとも一部の間、撹拌される。
【０１０６】
環形成反応は、反応が所望の度合いまで進行させるのに十分な期間の間、発生する。代表的な実践形態では、これは、２分〜４８時間であり得る。例えば、反応混合物を反応条件下で５時間維持することは、１つの実施形態において好適であった。
【０１０７】
環形成反応の進行は、任意の好適な技術を使用して観察され得る。例えば、ＩＲ分光法、ＮＭＲ、及び／または液体クロマトグラフィー質量分析（ＬＣＭＳまたはＨＰＬＣ−ＭＳと称される）は、アミド官能基が所望の度合いに低減されるまで観察するために使用され得る。１つの実践形態では、反応は、残留アミド官能基がＬＣＭＳ及びＮＭＲによって検出されなくなり、ビス−イミダゾリンへのビス−アミドの実質的に完全な変換を示すまで進行した。
【０１０８】
有利なことに、ビス−アミドまたはビス−イミダゾリンを形成するために、触媒または溶媒は必要ではない。しかしながら、触媒または溶媒は、所望により使用され得る。
【０１０９】
Ｌ−ＴＥＴＡ１２及びオレイン酸１４からビス−イミダゾリンを形成するための例示的な反応スキーム１０が、図１に示される。第１のステップ１００では、１モルのＬ−ＴＥＴＡ１２が、２ｍｏｌのオレイン酸１４と反応させられる。オレイン酸１４上のカルボン酸官能基は、Ｌ−ＴＥＴＡ１２上の第１級アミン官能基と反応して、ビス−アミド中間体生成物１６を形成する。化学量論によると、２モルの水がアミド形成の副生成物として生成される。次に、反応ステップ１０２において、ビスアミド生成物１６は、本発明のビス−イミダゾリン１８が形成されるような条件下で処理される。化学量論によると、２モルの水が、イミダゾリン形成の副生成物として生成される。
【０１１０】
次の反応ステップでは、ビス−イミダゾリンは、窒素のうちの１つ以上が４級化されるような条件下で４級化される。例証的な実践形態では、４級化は、イミダゾリン環の一方または両方に存在する第３級アミンのうちの少なくとも１つまたはイミンのうちの少なくとも１つのアルキル化によって達成される。アルキル化は概して、ある分子（ここではアルキル源）から別の化合物（ここではビス−イミダゾリン）へのアルキル基の移動に関わる。アルキル化は、１つ以上のアルキル化剤を使用して達成され得る。アルキル化剤の例としては、例えば、ヨウ化アルキルなどのアルキルハロゲン化物、例えば、ジメチル硫酸塩などのアルキル硫酸塩、スルホン酸エステル（例えば、メシレート、エシレート、トシレート、またはベシレート、エステル）、アルキル炭素塩、トリメチルシリルジアゾメタン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドのジアルキルアセタール、環状アミドのラクチムエーテル、チアジン（ｔｈｉａｚｙｎｅ）、これらの組み合わせなどが挙げられる。
【０１１１】
４級化を実行するために、少なくとも１つのアルキル化剤が、撹拌下でビス−イミダゾリンに徐々に添加される。ビス−イミダゾリンに添加されるアルキル化剤の総量は、広範囲にわたって変動し得る。概して、アルキル化剤対ビス−イミダゾリンのモル比は、１超、望ましくは１．１：１〜２５：１、より望ましくは２：１〜１０：１である。１つの実践形態では、４：１のモル比が好適であろう。より高いモル比のアルキル化剤（単数または複数）の使用は、材料取り扱いの利点（例えば、移動、ポンピングなど）を提供するようなより低粘度の生成物を提供するのに役立つ。
【０１１２】
アルキル化は、任意の好適な温度で実行され得る。反応媒体を加熱することは、反応の進行に役立つ。例証的な実践形態では、反応を実行するために、反応媒体は、還流下で８０℃〜１３０℃の範囲に維持され得る。
【０１１３】
アルキル化反応は、任意の好適な期間の間、実行され得る。例証的な実践形態では、反応は、５分〜４８時間、望ましくは１５分〜２４時間、より望ましくは１〜６時間発生する。
【０１１４】
反応媒体は、結果として得られる４級化された生成物を単離するか、ないしは別の方法で働きかけるために使用され得る。多くの場合、生成物は、１つ以上のビス−イミダゾリン塩として回収される。
【０１１５】
本発明のさらなる態様は、湿気の管理及び／または微生物からの保護に役立つために、多様な織物を処理するのに有用な織物処理組成物に関わる。この処理組成物は、１つ以上の本発明のカチオン性ビス−イミダゾリン化合物、特に１つ以上のその４級化された実施形態を有利に組み込む。
【０１１６】
多くの実施形態では、本発明の処理組成物は、水性である。水性組成物は、所望の量のビス−イミダゾリンカチオンと共に、また任意選択的に１つ以上の他の構成成分と共に予め形成され得る。予め混合された組成物は次に、湿気管理する織物の能力の改善に役立つか、または微生物からの織物の保護に役立つように、織物を処理するために使用され得る。いくつかの実施形態では、織物は、処理後に衣服を作成するためにその後に使用されるか、ないしは別の方法で衣服に組み込まれる織物である。他の実施形態では、処理は、既存の衣服上で実行され得る。１つの選択肢として、水性組成物は、濃縮物として形成された後、基材処理により好適な配合物を調製するために希釈され得る。他の態様では、所望の用量の水性組成物が、濃縮物または少なくとも１つのビス−イミダゾリンカチオンもしくはその塩をシステム中に既に存在する水に添加することによって、その場で発生されてもよい。
【０１１７】
非水性処理組成物もまた、本発明の範囲内である。これらにおいては、１つ以上の本発明のビス−イミダゾリンカチオンまたはその塩は、流体担体の実質的に全てがグリコールエーテル、アルコール、これらの組み合わせなどの有機溶媒である媒体中に組み込まれる。他の処理組成物は、水と１つ以上の有機液体との組み合わせを任意の他の好適な割合で含む溶媒を含み得る。例えば、いくつかの実施形態は、水１〜１００，０００重量部当たり、約０．００１〜１００重量部の１つ以上の有機液体を含み得る。
【０１１８】
処理組成物中の１つ以上のビス−イミダゾリンカチオンまたはその塩の量は、広範囲に選択され得る。処理が浸染（ｅｘｈａｕｓｔ）技術またはパッド技術（下記参照）を使用して適用される用途では、処理組成物は、処理組成物の総体積に基づいて、望ましくは１リットル当たり０．１〜１００グラム、望ましくは１リットル当たり１〜５０グラム、より望ましくは１リットル当たり１〜２０グラムの１つ以上のビス−イミダゾリンカチオンまたはその塩を含む。濃縮物は、これよりもより濃縮されて、例えば、２倍〜１０００倍さらに濃縮されて配合され、次に、使用時近くで所望の通りに希釈されてもよい。
【０１１９】
ビス−イミダゾリン化合物（単数または複数）に加えて、湿気管理付加組成物は、１つ以上の他の成分、例えば、殺生物剤、ポリマー分散剤、スケール抑制剤、緩衝剤を含むｐＨ調節剤、界面活性剤、他の腐食抑制剤、殺真菌剤、防かび剤、酸化防止剤、ＵＶ抑制剤、着色剤、微小細粒、ゲル化剤、エッチング液、滑り止め剤、消泡剤、これらの組み合わせなどから選択されるものなどを含み得る。本発明の４級化ビス−イミダゾリン化合物は、追加の界面活性剤材料の使用を不必要にさせる界面活性剤特徴を有するが、但し、所望により１つ以上の追加の界面活性剤が使用され得る。
【０１２０】
多くの実施形態では、本発明の処理組成物は、酸性ｐＨを有する。例えば、いくつかの実施形態は、４．０〜６．９、好ましくは５．０〜６．０の範囲のｐＨを有し得る。１つの実践形態では、５．５のｐＨにて処理組成物を配合することは、好適であろう。多様なｐＨ調節剤が、酸性ｐＨにて配合するのを助けるために使用され得る。例としては、酢酸、クエン酸、尿酸、乳酸、ギ酸、シュウ酸などの有機酸が挙げられる。無機酸も同様に使用され得る。酢酸が好ましい。ｐＨを安定させるのに役立つように、緩衝剤が任意選択的に使用され得る。好適な緩衝剤の例としては、酢酸ナトリウム、これらの組み合わせなどが挙げられる。
【０１２１】
処理組成物は、皮革、ラグ、絨毯、布、より糸、衣服、タープ、袋、籠、鞄、寝具、タオル、美術品表面剤、壁紙、旗、テント、ハンカチ、風船、凧、帆、パラシュート、ブラシ、マットレス、サック、ハンモック、天幕、及び他の織物、布、及び生地などを含む多様な基材を処理するために使用され得る。基材は、天然及び／または合成材料から形成され得る。基材は、織布及び／または不織布であってもよい。基材を作製するために使用される材料は、動物、植物、鉱物、または合成材料から供給され得る。かかる材料の例としては、毛髪、毛皮、皮、絹、草、イグサ、麻、サイザル麻、わら、干し草、竹、パルプ材、綿、イネ、イラクサ、亜麻、ジュート、モダール、ピーニャ（ｐｉｎａ）、海藻、玄武岩、ガラス繊維、金属繊維及び箔、ポリエステル、ポリアラミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリアクリロニトリル、ゴム、炭素、タンパク質、これらの組み合わせなどが挙げられる。例示的な実践形態では、処理組成物は、綿またはポリエステル／綿ブレンドを含む織布または不織布基材を処理するために使用される。基材が綿またはポリエステル／綿ブレンドを含む布である場合、本発明の処理は、染色及び石鹸による洗濯の後であるが基材が完成品に形成される前に、有利に適用される。
【０１２２】
基材が提供された後、処理は、基材の少なくとも一部分を処理組成物と接触させることによって実行される。かかる接触は、多様な技術を使用して達成され得る。例としては、ブラシがけ、噴霧、カーテンコーティング、蒸気コーティング、霧吹き、注入、スピンコーティング、グラビアコーティング、ナイフコーティング、分注、浸漬、流れているか、ないしは別の方法で入れ物、容器、またはパイプ内に保持されている流体内への組み込みが挙げられる。組成物は、単回または２回以上基材に適用され得る。組成物は、基材が冷却されているか、室温であるか、または加熱されている間に適用されてもよい。いくつかの実践形態では、組成物は、例えば、窒素雰囲気などの保護環境で適用される。組成物は、周囲圧力で、真空で、または高圧で適用されてもよい。場合により、処理された基材は、完成品である。他の実践形態では、処理された基材は、衣服などの完成品を作製するために処理後に使用される。
【０１２３】
染料を適用するために織物業界において一般的に使用される浸染プロセスは、本発明の処理組成物で基材を処理するための例示的な技術である。この技術を実行するために、処理組成物を含む液槽が調製される。処理は、１つ以上の染料が適用されるのと同時に適用されてもよい。代替として、処理は、染色前に適用されてもよい。別の代替として、処理は、染色後に別個のプロセスで適用されてもよい。場合により、処理は、染色前、中、及び／または後に複数回適用されてもよい。
【０１２４】
液槽が提供された後、基材は、所望により部分的または全体的に液槽中に浸漬される。浸漬は、好適な温度及び期間実行される。いくつかの実践形態では、処理は、液槽の氷点のすぐ上から最大で液槽の還流温度までの温度で実行され得る。より望ましくは、処理は、約周囲温度〜９０℃、より望ましくは３５℃〜５０℃の温度で発生する。１つの実践形態では、４０℃が好適であろう。浸漬は、広範な期間実行され得る。例示的な浸漬期間は、１０秒〜４８時間、望ましくは３分〜１０時間、より望ましくは１０分〜２時間の範囲である。１つの実践形態では、４０℃に維持された液槽に関して３０分が好適であろう。基材は、単回浸漬されてもよく、または複数回浸漬されてもよい。浸漬後、基材は望ましくは、任意の好適な技術を使用して乾燥される。
【０１２５】
布を染色するために織物業界において一般的に使用されるパッドプロセスは、本発明の処理組成物で基材を処理するための別の例示的な技術である。パッドプロセスは多くの場合、基材が高速で、例えば、５メートル／分以上、さらには５０メートル／分以上、またはさらには１２０メートル／分以上などでプロセスを通して輸送されるのに伴い、連続的に実行される。この技術を実行するために、処理組成物を含む液槽が調製される。処理は、１つ以上の染料が適用されるのと同時に適用されてもよい。代替として、処理は、染色前に適用されてもよい。別の代替として、処理は、染色後に別個のプロセスで適用されてもよい。場合により、処理は、染色前、中、及び／または後に複数回適用されてもよい。
【０１２６】
基材は、液槽を通して輸送される。輸送は、布がローラの間を通過して空気を追い出し、組成物を基材の中に押し込むのに伴い、継続する。液槽ステップは多くの場合、ディップステップと称される。ローラステップは多くの場合、ニップステップと称される。ディップニップ周期後に基材中に保持される流体の量は、乾燥した布に対する重量基準での％獲得（ｐｉｃｋ  ｕｐ）または％圧搾として知られる。したがって、４０％圧搾は、１００重量単位の重さである乾燥した布が、ディップニップ周期後に１４０重量単位の重さであることを意味する。本発明の実践では、広範な％圧搾条件が実践され得る。％圧搾は、ニップ圧を調節することによって制御され得る。増加した圧力は、より少ない圧搾をもたらすが、浸透率はより良好である。多くの実践形態では、６０％〜９０％圧搾に関してパッドを実行することが好適である。１つの実践形態では、７０％圧搾が好適であろう。ディップニップ周期は、所望により１回以上反復されてもよい。パッドプロセスなどの連続的プロセスでは、移動する基材を１２０℃で乾燥することが、１つの例として好適であろう。
【０１２７】
ここで、本発明を以下の例証的な実施例に関してさらに説明する。
【０１２８】
実施例１
ビス−イミダゾリン塩（ＬＴＢＩＳ）の合成
この実施例は、ビス−イミダゾリン塩（これらの実施例及び対応するデータ内では「ＬＴＢＩＳ」とも称される）の調製を説明する。精製オレイン酸を丸底フラスコ内に取り、撹拌下で加熱した。オレイン酸２モル当たり１モルのＬ−ＴＥＴＡの化学量論比で、直鎖状トリエチレンテトラミン（Ｌ−ＴＥＴＡ、純度＞９９％）を撹拌下で１５０℃及び大気圧においてフラスコに徐々に添加した。反応質量を、これらの条件下で最大４時間維持して、ビス−アミドを形成した。反応設定は、ビス−アミド形成中に発生した水（〜２モル／モルのＬ−ＴＥＴＡ）を回収するように、凝縮器及び受容器アセンブリに適合させた。ビス−アミドをビス−イミダゾリンに変換するために、圧力を低減しながら生成物混合物の温度を増加させた。具体的には、水副生成物（〜２モル／モルのｌ−ＴＥＴＡ）を除去しながら、ビス−アミドを真空下（好ましくは＜１ｍバール）において２２０℃でさらに維持し、最大５時間撹拌して、イミダゾリン環形成ステップを駆動した。反応の完了は、残留アミドが無いこと、及び完了したイミダゾリン変換に関する質量の分析（ＮＭＲ及びＬＣＭＳ）によって確認した。ビス−アミドまたはビス−イミダゾリンを形成するために、反応スキームにおいて触媒または溶媒は使用しなかった。
【０１２９】
次に、アルキル化剤を用いてビス−イミダゾリンを４級化する。ビス−イミダゾリンに、ジメチル硫酸塩（２〜４：１モル／モルのビス−イミダゾリン）を撹拌下で徐々に添加し、反応質量を還流下で３時間、８０℃〜１３０℃の範囲に維持した。カチオン性界面活性剤（４級化ビス−イミダゾリン塩）を分析し、３０〜４０ｍＮ／ｍの表面張力及び２〜８ｐｐｍの臨界ミセル濃度を有することを見出した。
【０１３０】
実施例２
処理濃縮物の調製
実施例１の４級化塩を使用して、濃縮物を調製した。５０重量部の４級化塩を、５０重量部の水に溶解させた。したがって、結果として得られた濃縮物は、５０重量パーセントの活性材料を含んだ。
【０１３１】
実施例３
配合処方１の調製
実施例２の濃縮物を、結果として得られる処理組成物が１リットル当たり１０グラム（ｇｐｌ）の濃縮物を含むように、十分な水と組み合わせた。
【０１３２】
実施例４
配合処方２の調製
実施例２の濃縮物を、結果として得られる処理組成物が１リットル当たり２０グラム（ｇｐｌ）の濃縮物を含むように、十分な水と組み合わせた。
【０１３３】
実施例５
１００％ポリエステルにおける乾燥速度
パッドプロセスを使用して、布試料（１００％ポリエステル）に配合処方１、配合処方２、及び対照配合処方（水のみ）を含浸した。乾燥重量、パッドした重量、ならびに３０分間、６０分間、及び９０分間の乾燥後の重量が、以下の表５Ａに報告される。全ての重量はグラムである。乾燥は、室温及び６５％の相対湿度において密室内で生じた。
【０１３４】
［表］
2017502178.tif 000027
【０１３５】
データは、処理されたポリエステル布が、処理されていないポリエステル布と比較して改善された乾燥速度を有することを示す。用量を１０ｇｐｌから２０ｇｐｌに増加させたことによる乾燥速度の僅かな改善は、１０ｇｐｌがポリエステルにおける湿気管理により最適で効率的な濃度であることを示唆する
【０１３６】
実施例６
１００％ポリエステルにおける水分吸上速度
パッドプロセスを使用して、布試料（１００％ポリエステル）に配合処方１、配合処方２、及び対照配合処方（水のみ）を含浸した。７０重量％の圧搾を提供するように試料をパッドし、次に１５０℃で５分間硬化させた。これは、パッドした布が１００重量部の布と７０重量部の含浸溶液とを含んだことを意味する。
【０１３７】
パッドした布試料の水分吸上速度を評価した。水分吸上は、縦糸及び横糸方向の毛管作用に関わる。ＩＳＯ  ９０７３の手順を使用する。結果が、表６Ａ（対照）、表６Ｂ（配合処方１）、及び表６Ｃ（配合処方２）に示される。
【０１３８】
【表６】
2017502178.tif 000028
【０１３９】
水分吸上速度データの統計的分析は、配合処方１及び２が水分吸上速度の顕著な改善を提供したことを示す。ポリエステルは、疎水性の性質である。ポリエステルは、水の吸収に抵抗する。表６Ａでは、処理されていないポリエステル布は、最小の水吸収を示した。しかしながら、布を配合処方１（表６Ｂ）または配合処方２（表６Ｃ）で処理すると、縦糸及び横糸方向の両方において水吸収の実質的な改善がある。
【０１４０】
実施例７
１００％綿における乾燥速度
パッドプロセスを使用して、布試料（１００％綿）に配合処方１、配合処方２、及び対照配合処方（水のみ）を含浸した。乾燥重量、パッドした重量、ならびに３０分間、６０分間、及び９０分間の乾燥後の重量が、以下の表７Ａに報告される。全ての重量はグラムである。乾燥は、室温及び６５％の相対湿度において密室内で生じた。以下の表内のデータは、処理されていない及び処理された綿試料は、綿などの親水性材料に期待されるものと同等の乾燥速度を示すことを示す。乾燥速度はしたがって、疎水性材料（単数または複数）を全体的または部分的に組み込む布に関して、より重要である。下記の実施例９により、綿の処理は、綿に抗菌保護を提供するのに依然役立つ。
【０１４１】
［表］
2017502178.tif 000029
【０１４２】
実施例８
１００％綿における水分吸上速度
パッドプロセスを使用して、布試料（１００％綿）に配合処方１、配合処方２、及び対照配合処方（水のみ）を含浸した。７０重量％の圧搾を提供するように試料をパッドし、次に１５０℃で５分間硬化させた。
【０１４３】
パッドした布試料の水分吸上速度を評価した。水分吸上は、縦糸及び横糸方向の毛管作用に関わる。ＩＳＯ  ９０７３の手順を使用する。結果が、表６Ａ（対照）、表６Ｂ（配合処方１）、及び表６Ｃ（配合処方２）に示される。
【０１４４】
【表８】
2017502178.tif 000030
【０１４５】
水分吸上速度データの統計的分析は、配合処方１及び２が水分吸上速度の顕著な改善を提供したことを示す。綿は、親水性の性質であり、水を容易に吸収する。表８Ａでは、処理されていない綿は、顕著な水吸収を示す。布を配合処方１（表８Ｂ）及び配合処方２（表８Ｃ）で処理すると、水吸収は、縦糸及び横糸方向の両方において維持される。処理は、綿の親水性の性質を維持する。
【０１４６】
実施例９
抗細菌活性
実施例２の濃縮物を、結果として得られる処理組成物が１リットル当たり３０グラム（ｇｐｌ）の濃縮物を含むように十分な水と組み合わせることによって、配合処方３を調製した。
【０１４７】
Ｓｉｌｖａｄｕｒ  ＡＱ抗菌性組成物を、結果として得られる処理組成物が１リットル当たり１０．５グラムの添加剤を含むように十分な水と組み合わせることによって、比較試料（比較配合処方４）を調製した。
【０１４８】
実施例２の濃縮物及びＳｉｌｖａｄｕｒ  ＡＱ抗菌性組成物を、結果として得られる処理組成物が３０ｇｐｌの濃縮物及び１０．５ｇｐｌのＳｉｌｖａｄｕｒ  ＡＱ抗菌性組成物を含むように十分な水と組み合わせることによって、配合処方５を調製した。
【０１４９】
配合処方３、比較配合処方４、及び配合処方５の各々を、パッドすることによって対応する１００％綿基材上に適用し、それぞれ、処理された試料３Ａ、比較４Ａ、及び５Ａを提供した。配合処方３、比較配合処方４、及び配合処方５の各々を、パッドすることによって対応する綿／ポリエステルブレンド基材上に適用し、それぞれ、処理された試料３Ｂ、比較４Ｂ、及び５Ｂを提供した。これは、以下の表９Ａにまとめられる：
【０１５０】
［表］
2017502178.tif 000031
【０１５１】
処理された試料の抗細菌活性を、ＡＳＴＭ  ２１４９を使用して評価した。結果が、以下の表９Ｂに示される：
【０１５２】
［表］
2017502178.tif 000032
【０１５３】
試験結果は、１時間後に、試料３Ｂ、試料４Ｂ、及び試料５Ｂに関して９９．９％超の抗細菌活性性能が観察されたことを示唆した。１時間後に、試料４Ａは約９２％の低減を提供し、試料５Ａは８９．５％の低減を提供した。
【０１５４】
本実験はまず、適当な用量の本発明の組成物が周知の市販のＳｉｌｖａｄｕｒ  ＡＱ抗菌性組成物と同等の抗菌作用を提供することを示す。本実験はさらに、本発明の組成物で希釈されたときに、Ｓｉｌｖａｄｕｒ  ＡＱ組成物の性能の低下がないことを示す。実際に、この組み合わせは性能の相乗的な改善を提供することを示すようなデータが観察された。
【０１５５】
実施例１０
吸水度及び乾燥時間
吸水度及び乾燥時間を、ＡＤＩＤＡＳ試験プロトコルを使用して評価した。これらは、湿気管理を決定するための業界基準であり、非常に厳密である。試料を調製するために、１００％綿及び１００％ポリエステルを、配合処方１を用いて７０％圧搾でパッドし、次に１５０℃で５分間硬化させる。次に、ＡＤＩＤＡＳ試験プロトコルを使用して、布を吸水度及び乾燥時間に関して試験した。結果が、以下の表に示される。
【表１０】
2017502178.tif 000033
【０１５６】
前述の詳細な説明は、理解の明確さのためにのみ付与されている。不必要な限定がそこから理解されるべきではない。本発明は、示され、説明される正確な詳細に限定されず、当業者に明らかな変形は、特許請求の範囲によって定義される本発明に含まれるであろう。
【図１】
2017502178.tif 000041
【国際調査報告】
2017502178.tif 000042
2017502178.tif 000043
2017502178.tif 000044
2017502178.tif 000045
2017502178.tif 000046