内铵盐酯及其制备方法和用图
【专利说明】内读盐醋及其制备方法和用途 发明领域
[0001 ] 本发明设及内锭盐醋(betaine esters)及其制备方法和用途。
[0002] 发明背景 对于制备减少或消除有机溶剂和刺激物的原料，使用其自身具有生物相容性的试剂和 优选使用衍生自自然来源或是"自然-等同物"的起始材料存在日益增长的工业和社会需 要。运在面向消费者的行业，例如个人和家居护理中受到迫切的关注。可WW"更绿色"的方 式获得的一类材料是表面活性剂。特别地，存在对W更加环境友好的方式制备的新型内锭 盐的需要。内锭盐是用于个人护理、家居护理和其它行业中的两性离子表面活性剂。将其按 照特性分类为补充主要表面活性剂的性能的助表面活性剂。运些助表面活性剂还通过降低 与纯离子表面活性剂相关的刺激性来提高制剂的溫和性。
[0003] 通常通过基于挪油或栋桐仁油的多步法生产内锭盐。例如，一种用于制备典型内 锭盐，脂肪酸酷胺基丙基内锭盐的方法设及在高溫（150-175°c)下用3-二甲基氨基丙胺 (DMAPA)将脂肪酸酷胺化。然后使中间产物脂肪氨基酷胺与氯乙酸钢反应W获得最终产物。 酷胺化需要高溫用于转化和蒸馈W去除未反应的起始材料。运些高反应溫度可W产生副产 物并赋予产品颜色，需要额外的步骤W去除副产物和颜色。DMAPA也是已知的敏化剂并且在 最终制剂中W痕量被发现。因此，在溫和条件下不使用DMAPA制备的内锭盐将受到极大关 注。
[0004] 人们非常期望在溫和条件下并W高收率生产内锭盐。运样的方法将在较低的溫度 下，W较少的处理步骤和副产物进行，并且其将减少环境影响。运些目标可W例如通过W下 公开的直接醋化法达到，其中由脂肪酸直接生产内锭盐。直接醋化法是相对于醋交换法的 显著改进，因为其避免了方法步骤且消除了醇的使用，例如甲醇和其所需的再循环。
[0005] 发明概述 根据本发明的一个方面，提供了用于制备由通式1表示的内锭盐的直接醋化法：
其包括： a)使簇酸 其中R选自C日-Ci7烷基、C日-Ci7筛基、C日-Ci7二筛基、C日-CnS締基及其混合物，且R6是C广Ce 烷基； 与二烷基氨基醇3: 在酶的存在下反应W形成中间f 其中Ri是甲基且R2选自Ci-Cs烷基；
A选自C3-C1日亚烷基和C3-C10亚締基（a化enylene);和 b)使中间产物4与氯乙酸钢反应W产生内锭盐。
[0006] 本发明的其它方面在W下和下文的权利要求书中阐述。
[0007] 详细描述 本发明的一个总体实施方案是用于制备由通式1表示的内锭盐的直接醋化法：
其包括： a) 使簇酸 其中R选自C日-Cl?烷基、C日-Cl?締基、C日-Cl?二締基、C日-CnS締基及其混合物，且R6是C广Ce 烷基；
与二烷基氨基醇3: 在酶的存在下反应W形成中间： 其中Ri是甲基且R2选自Ci-Cs烷基； A选自C3-C10亚烷基和C3-C10亚締基；和 b) 使中间产物4与氯乙酸钢反应W产生内锭盐。
[000引在直接醋化法的一个方面中，R选自Cs-Ci?烷基及其混合物;Ri是甲基且R2选自C广 Cs烷基，且A选自C3-C8亚烷基和C3-C8亚締基。已经通过实验发现当基团A具有多于2个碳原子 时，获得显著更好的转化率(参见实施例）。因此，基团A要求保护的范围是C3-C10亚烷基或亚 締基。
[0009] 在另一个方面中，R2是甲基，且A选自C3-C8亚烷基和C3-C8亚締基。在又一个方面中， R2是甲基且A是1,3-亚丙基。
[0010] 直接醋化法的第一步骤可W在没有溶剂的情况下或在选自W下的惰性溶剂中进 行:环酸或无环酸溶剂，例如二乙酸、二异丙酸、叔下基甲基酸或四氨巧喃，芳族控，例如苯、 甲苯或二甲苯，脂族或脂环族饱和或不饱和控，例如己烧、庚烧、环己烧或芋締，面代控，例 如二氯甲烧、二氯乙烧、二漠乙烧、四氯乙締或氯苯，极性非质子溶剂，例如乙腊、二甲基甲 酷胺或二甲基亚讽，或其混合物。
[0011] 在本发明的一个方面中，不使用溶剂，由此减少处理、供应和处置溶剂的需要。
[0012] 在本发明的一个优选方面中，将惰性溶剂，例如庚烧用于直接醋化法中。所述惰性 溶剂优选是共沸剂，其有利于从反应混合物中去除水并驱动反应至更高转化率。在本发明 的实施方案中，可能达到高于98%和高于99%的转化率(对此参见下文的实施例）。
[OOU]本发明允许所述方法在没有活性溶剂例如醇(通常是甲醇）的情况下进行，由此避 免了随后从产物中去除溶剂醇的需要。
[0014] 直接醋化法的第一步骤可W在约-100°c至约溶剂的沸点，约20°C至约80°C，或约 50°C至约70°C的溫度下进行。二烷基氨基醇3的量可W为基于簇酸的约0.85至约20当量，或 者可W为约1至约10当量，或者甚至为约1至约1.5当量。
[0015] 直接醋化法的第一步骤中使用的酶选自蛋白酶、脂肪酶或醋酶。此外，脂肪酶可W 为全细胞、分离的原生酶(native enzyme)或固定化在载体上的形式。运些脂肪酶的实例包 括但不限于脂肪酶PS(来自假单胞菌属(pseudomonas sp))、脂肪酶PS-C(来自固定化在陶 瓷上的假单胞菌属）、脂肪酶PS-D(来自固定化在娃藻±上的假单胞菌属XLipoprime 50T、 Lipozyme TL IM、Novozym 435(固定化在丙締酸类树脂上的南极假丝酵母脂肪酶B)或如美 国专利公开2012/0040395中所述的固定化在多孔含氣聚合物载体上的南极假丝酵母脂肪 酶B。
[0016] 水副产物的去除可W经由吸水剂(例如分子筛）W化学方式或通过水的物理去除 来完成。
[0017] 根据本发明的另一个方面，该副产物的去除可W通过蒸发，通过用惰性气体(例如 氮气、氣气或氮气）吹扫反应混合物或通过在减压下进行反应或通过运两者来完成。运些条 件可W提供簇酸至中间产物4的>98%的转化率。
[0018] 因此根据一个优选实施方案，反应压力为约1托至约环境压力，或约50托至约环境 压力。该方法中包括的任何有机溶剂可W或可W不与水一起去除。所用的有机溶剂可W通 过共沸蒸馈帮助去除水副产物。二烷基氨基醇3的优选实例包括二甲基氨基丙醇。
[0019] 产生最终产物1的直接醋化法的第二步骤包括中间产物4与氯乙酸钢的反应。直接 醋化法的第二步骤可W在没有溶剂的情况下或在选自W下的惰性溶剂中进行:水，环醇或 无环醇溶剂，例如甲醇、乙醇、1 -丙醇、2-丙醇、1 -下醇、2-下醇、异下醇、乙二醇、1，2-丙二醇 或1,3-丙二醇，环酸或无环酸溶剂，例如二乙酸、二异丙酸、叔下基甲基酸或四氨巧喃，芳族 控，例如苯、甲苯或二甲苯，脂族或脂环族饱和或不饱和控，例如己烧、庚烧、环己烧或芋締， 面代控，例如二氯甲烧、二氯乙烧、二漠乙烧、四氯乙締或氯苯，极性非质子溶剂，例如乙腊、 二甲基甲酯胺或二甲基亚讽，或其混合物。
[0020] 直接醋化法的第二步骤可W在约-100°C至约溶剂的沸点，约25°C至约150°C，或约 50°C至约100°C的溫度下进行。氯乙酸钢的量可W为基于中间产物4的量的约0.75至约20当 量，约1至约10当量，或者约1至约1.5当量。如果包括的话，碱选自金属氨氧化物或金属碳酸 盐。根据一个实施方案，碱可W是氨氧化钢和氨氧化钟。碱的量可W为基于中间产物4的约0 摩尔当量至约1摩尔当量，或者足够高W保持反应混合物为碱性，例如在约抑8-9下的量。
[0021] 可W使用本领域技术人员已知的方法，例如萃取、过滤或结晶来分离所述方法的 中间产物4和产物1。
[0022] 内锭盐醋是既具有亲水区，又具有疏水区的分子，使得它们在许多配制产品应用， 包括个人护理产品（例如皮肤护理产品、头发护理产品或其它化妆产品）、家居和工业表面 清洁剂、消毒剂、金属加工、防诱剂、润滑剂、农用化学品和染料分散体中用作表面活性剂。 内锭盐还可W在乳剂中用作乳化剂和增稠剂。经常将内锭盐作为第二表面活性剂配制到产 品中。尽管主要用途是作为湿润剂和发泡剂，但内锭盐也因其抗静电和粘度控制性质而得 到使用。
[0023] 运样的产品制剂可W包含约0.001 wt%至约20 wt%，约0.01 wt%至约15 wt%或甚 至约0.1 wt%至约10 wt%的内锭盐醋。
[0024] 除内锭盐醋之外，根据本发明的方法制备的产品制剂还可W包含其它表面活性 剂。运些表面活性剂可包括阴离子表面活性剂(例如醇酸硫酸盐、直链烷基苯横酸盐、酷基 径乙基横酸盐）、阳离子表面活性剂(例如季锭盐、脂肪胺氧化物和醋季锭盐)和非离子表面 活性剂(例如烷基多糖巧、醇乙氧基化物和脂肪醇酷胺）。运样的成分对于本领域技术人员 是已知的。
[0025] 除内锭盐醋之外，化妆品、皮肤和头发护理组合物还可W包含其它皮肤调理成分 或化妆品可接受的载体。
[0026] 运样的制剂也可W包含皮肤护理成分/载体，例如视黄醇、视黄醋、特窗酸、特窗酸 衍生物、氨酿、曲酸、没食子酸、熊果巧、Q-径基酸、烟酷胺、邮唉素、抗坏血酸、维生素巧口衍 生物、芦苔树脂(aloe)、水杨酸、过氧化苯甲酯、金缕梅、咖啡因、1-氧-2-琉基化晚锋(zinc pyr i th i one )和抗坏血酸的脂肪酸醋。运样的其它成分对于本领域技术人员是已知的。
[0027] 可W包含在运些制剂中的其它成分包括调理剂（例如聚季锭盐和泛醇）、珠光剂 (例如乙二醇二硬脂酸醋、二硬脂基酸和云母）、UV过滤剂(filter)(例如奥克立林、甲氧基 肉桂酸辛醋、二苯甲酬-4、二氧化铁和氧化锋）、剥落(exfoliation)添加剂(例如杏仁、胡桃 壳、聚合物珠粒和浮石）、聚硅氧烷(例如聚二甲基硅氧烷、环聚二甲基硅氧烷和氨端聚二甲 基硅氧烷）、保湿剂(例如凡±林、葵花油、脂肪醇和牛油树脂）、稳泡剂(例如挪油酷基单乙 醇胺和