高纯度含单烯基甘油衍生物及其制造方法_2

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c彡L 5。
[0107] (3)具有R2所示的基团和L1所示的基团两者的情况:0.001彡b彡1.5,且 0. 001 彡 C 彡 1. 5。
[0108] 作为通式(1)的R1的一价有机基团可以相互相同或不同,只要不为相当于R 2I1及 Q的官能团就没有特别限定,但优选为碳原子数1~8的取代或非取代的直链状或支链状的 一价烃基、-R5O (AO) nR6 (式中,AO表示碳原子数2~4的氧亚烷基,R5表示碳原子数3~5 的取代或非取代的直链状或支链状的二价烃基,R6表示氢原子、碳原子数1~24的取代或 非取代的直链状或支链状的一价烃基、或碳原子数2~24的取代或非取代的直链状或支链 状的酰基,η = 1~100)所示的聚氧亚烷基、烷氧基、(甲基)丙烯基、酰胺基、甲醇基或苯 酚基。其中,R1不全部为羟基、氢原子、上述烷氧基或上述聚氧亚烷基。
[0109] 作为碳原子数1~8的一价烃基,可列举例如:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、 庚基、辛基等烷基;环戊基、环己基等环烷基;乙烯基、烯丙基、丁烯基等烯基;苯基、甲苯基 等芳基;苄基等芳烷基;及键合于这些基团的碳原子的氢原子至少部分地被包含氟等卤原 子、或环氧基、缩水甘油基、酰基、羧基、氨基、甲基丙烯基、巯基等的有机基团取代的基团 (其中,总碳原子数为1~8)。一价烃基优选为烯基以外的基团,特别优选甲基、乙基、或苯 基。另外,烷氧基可例不:甲氧基、乙氧基、异丙氧基、丁氧基等低级烷氧基、或月桂基烧氧 基、十四烷基烷氧基、十八烷基烷氧基、油基烷氧基、硬脂基烷氧基、^?十^烷基烷氧基等尚 级烷氧基等。
[0110] 特别优选R1为不具有脂肪族不饱和键的碳原子数1~8的一价烃基或一价氟化 烃基。作为不具有属于R1的脂肪族不饱和键的一价烃基,可例示:甲基、乙基、丙基、丁基、 戊基、己基等烷基;苯基、甲苯基、二甲苯基等芳基;苄基之类的芳烷基,一价氟化烃基可例 示三氟丙基、五氟乙基等全氟烷基。工业上,优选R1为甲基、乙基、或苯基,特别优选全部的 R1的90摩尔%~100摩尔%为选自甲基、乙基、或苯基中的基团。
[0111] 上述甘油衍生物改性硅酮以赋予进一步的功能性为目的,可以将亲水性基团(-Q) 以外的改性基、特别是短链或中链烃基础的基团作为R1导入、或进行设计。即,R1为取代的 一价烃基的情况下,可以根据要赋予的特性及用途而适当选择取代基。例如,在作为化妆料 或纤维处理剂原料使用的情况下,可以以使用感、触感或持续性的提高等为目的,将氨基、 酰胺基、氨基乙基氨基丙基、羧基等作为一价烃基的取代基导入。
[0112] 通式(1)的R2的碳原子数9~60的取代或非取代的直链状或支链状的一价烃基 为长链烃基或上述通式(2-1)或(2-2)所示的链状的有机硅氧烷基,通过导入于聚硅氧烷 的主链和/或侧链,可以进一步改善相对于外用剂或化妆料中所配合的油剂、粉体等各种 成分的亲和性、乳化性及分散性、以及使用感。进而,由于上述一价长链烃基或链状的有机 聚硅氧烷基为疏水性官能团,因此,可进一步改善相对于烷基的含量多的有机油的相溶性、 配合稳定性。R2全部可以为上述一价长链烃基或链状的有机聚硅氧烷基,也可以为它们两 者的官能团。在上述甘油衍生物改性硅酮中,特别优选R2的一部分或全部为一价长链烃基, 通过分子中具有上述的一价长链烃基,上述甘油衍生物改性硅酮不仅相对于硅油、而且相 对于烷基含量多的非硅油也显示更优异的相溶性,例如,可以得到由非硅油构成的热稳定 性、经时稳定性优异的乳化物、分散物。
[0113] 通式(1)的R2所示的键合于硅原子的碳原子数9~60的取代或非取代的直链状 或支链状的一价烃基可以相同或不同,进而,其结构可从直链状、支链状、部分支链状中选 择。在本发明中,可特别优选使用非取代且直链状的一价烃基。作为非取代一价烃基,可列 举例如碳原子数9~60、优选碳原子数9~30、更优选碳原子数10~25的烷基、芳基或芳 烷基。另一方面,作为取代一价烃基,可列举例如碳原子数9~30、优选碳原子数9~30、 更优选碳原子数10~24的全氟烷基、氨基烷基、酰胺烷基、甲醇基。另外,所述一价烃基的 碳原子的一部分可以被烷氧基取代,作为烷氧基,可例示甲氧基、乙氧基、丙氧基。这种一价 烃基特别优选为碳原子数9~30的烷基,可例示通式:-(CH2) v-CH3(v为8~29的范围的 数)所示的基团。特别优选碳原子数10~24的烷基。
[0114] 通式(2-1)或(2-2)所示的链状的有机硅氧烷基与具有硅氧烷树枝状大分子结构 的甲硅烷基烷基不同,具有直链状的聚硅氧烷链结构。在通式(2-1)或(2-2)中,R11各自 独立地为取代或非取代的碳原子数1~30的一价烃基、羟基或氢原子。取代或非取代的碳 原子数1~30的一价烃基优选为碳原子数1~30的烷基、碳原子数6~30的芳基、碳原 子数6~30的芳烷基、碳原子数6~30的环烷基,可例示:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己 基、庚基、辛基、癸基等烷基;环戊基、环己基等环烷基;苯基、甲苯基等芳基,键合于这些基 团的碳原子的氢原子可以至少部分地被包含氟等卤原子、或环氧基、酰基、羧基、氨基、甲基 丙烯基、巯基等有机基团取代。作为R11,可特别优选列举甲基,苯基或羟基,也优选Rn的一 部分为甲基、一部分为碳原子数8~30的长链烷基的形态。
[0115] 在通式(2-1)或(2-2)中,t为2~10的范围的数,r为1~500的范围的数,优 选r为2~500的范围的数。从所述的直链状的有机硅氧烷基为疏水性、且与各种油剂的 相溶性的观点出发,r优选为1~100的范围的数,特别优选为2~30的范围的数。
[0116] 通式(3)所不的具有硅氧烷树枝状大分子结构的甲娃烷基烷基包含碳硅氧烷单 元以树状聚合物状扩展的结构,为呈现高防水性的官能团,与亲水性基团的组合的平衡优 异,在使用配合有上述甘油衍生物改性硅酮的外用剂或化妆料时,可以赋予抑制不愉快的 发粘感、清爽的自然的触感。进而,上述具有硅氧烷树枝状大分子结构的甲硅烷基烷基由于 化学上稳定,因此,为赋予可以与广泛的成分组合使用的有利的特性的官能团。
[0117] 作为通式⑶的R3所示的碳原子数1~30的取代或非取代的直链状或支链状的 一价烃基,可列举例如:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基等烷基;环戊基、环 己基等环烷基;乙烯基、稀丙基、丁烯基等烯基;苯基、甲苯基等芳基;苄基等芳烷基;及键 合于这些基团的碳原子的氢原子至少部分地被包含氟等卤原子、或环氧基、缩水甘油基、酰 基、羧基、氨基、甲基丙烯基、巯基等的有机基团取代的基团(其中,总碳原子数为1~30)。
[0118] 通式⑶的R4所示的碳原子数1~6的烷基或苯基中,作为碳原子数1~6的烷 基,可列举:甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、戊基、新戊基、环戊基、己 基等直链状、支链状或环状的烷基。
[0119] 通式(3)中,i = k时,R4优选为甲基或苯基。特别是i = k时,优选为甲基。
[0120] 阶层数k工业上优选为1~3的整数,更优选为1或2。在各阶层数中,L1所示的 基团如下表示。式中,R3、R4及Z为与上述R3、R4及Z同样的基团。
[0121] 阶层数k = 1的情况下,L1用下述通式(3-1)表示。
[0122] [化学式 10]
[0124] 阶层数k = 2的情况下,L1用下述通式(3-2)表示。
[0125] [化学式 11]
[0127] 阶层数k = 3的情况下,L1用下述通式(3-3)表示。
[0128] [化学式 12]
[0130] 在阶层数为1~3时的通式(3-1)~(3-3)所示的结构中,h1、h2及h 3各自独立 地为0~3的范围的数。这些h1特别优选为0~1的范围的数,特别优选h 1为0。
[0131] 在通式(3)及(3-1)~(3-3)中,Z各自独立地为二价有机基团,具体而言,可列 举通过使硅键合氢原子和末端具有烯基、丙烯氧基、甲基丙烯氧基等不饱和烃基的官能团 进行加成反应而形成的二价的有机基团,但根据具有硅氧烷树枝状大分子结构的甲硅烷基 烷基的导入法,不限于这些官能团,可以适当选择。优选Z各自独立地为选自下述通式:
[0132] [化学式 13]
[0133] -R7-
[0134] -R7-CO-
[0135] -R7-COO-R8-
[0136] -CO-R7-
[0137] -R7-OCO-R8-
[0138] -R7-CONH-R8-
[0139] -R7-R8-
[0140] 所示的二价的有机基团中的基团。特别是L1中的Z优选为通过硅键合氢原子和 烯基的反应而导入的通式-R7-所示的2价的有机基团。同样地,Z优选通过硅键合氢原子 和不饱和羧酸酯基的反应而导入的-R7-COO-Rs-所示的2价的有机基团。
[0141] 另一方面,在阶层数k为2以上、且作为L2~L ^勺L 1所示的甲硅烷基烷基中,优 选Z为碳原子数2~10的亚烷基,特别优选为选自亚乙基、亚丙基、甲基亚乙基或亚己基中 的基团,最优选为亚乙基。
[0142] 上述通式中,R7各自独立地表示取代或非取代的直链状或支链状的碳原子数2~ 22的亚烷基或亚烯基、或碳原子数6~22的亚芳基。更具体而言,R7可例示亚乙基、亚丙 基、亚丁基、亚己基等直链状亚烷基;甲基亚甲基、甲基亚乙基、1-甲基亚戊基、1,4-二甲基 亚丁基等支链状亚烷基,R7优选为选自亚乙基、亚丙基、甲基亚乙基或亚己基中的基团。
[0143] 上述通式中,R8为选自下述式所示的二价的有机基团中的基团。
[0144] [化学式 14]
[0145] CN 105189430 A 说明书 12/44 页
[0146] 通式(1)中,Q为甘油衍生物基团,构成上述甘油衍生物改性硅酮的亲水性部位。 Q只要具有甘油衍生物部位,则其结构没有限定,但优选甘油衍生物残基经由二价有机基团 键合于娃原子。
[0147] 在此,甘油衍生物残基为具有(聚)甘油结构的亲水基团,优选具有单甘油、二甘 油、三甘油、四甘油及5聚物以上的聚甘油结构的亲水基团。更优选单甘油、二甘油、三甘 油,特别更优选二甘油。另外,其末端羟基的一部分可以由烷基封端。进而,(聚)甘油结 构可以为直链状,也可以为支链状,还可以为树状分支的结构。
[0148] 这样的甘油衍生物基团(Q)优选为经由二价以上的连结基而键合于硅原子、且含 有选自下述结构式(3-3)~(3-6)所示的亲水性单元中的至少1种以上的亲水性单元而成 的甘油衍生物基团。其中,构成Q的亲水性单元并非仅由下述结构式(3-6)构成。
[0149] [化学式 15]
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[0155] [化学式 18]
[0156] -CrH2r-O- (3-6)
[0157] (r为1~6的范闱的数)
[0158] 式(3-3)~(3-5)中,W为氢原子或碳原子数1~20的烷基,优选为氢原子。特 别是在W为氢原子的情况下,由于在空气下不易被氧化、在保存中不易经时地生成甲醛等 醛类、甲酸酯类等过敏抗原性化合物,因此,具有环境适合性高的优点。
[0159] 上述结构式(3-3)~(3-5)所示的亲水性单元为由选自主要含有甘油的多元醇 类、聚甘油类(也称为聚甘油类)、聚缩水甘油醚类或将这些末端羟基部分地利用烃基进行 了封端的化合物中的亲水性化合物衍生的亲水性基团中所含的亲水性单元。予以说明,本 发明所述的甘油衍生物基团(Q)可以为进一步任意含有由上述结构式(3-6)所示的氧亚烷 基单元(例如氧乙烯单元或氧丙烯单元)构成的亲水性结构(聚醚结构)的亲水基团。
[0160] 通式(1)中,Q可以为不具有例如单甘油改性基或二甘油改性基那样的支链结构 的亲水性基团,但也可以为如聚甘油基或聚缩水甘油醚基那样在该官能团中的一部分中具 有支链结构的亲水性基团。
[0161] 更详细而言,Q可以为经由二价以上的连结基而键合于硅原子,且选自上述结构式 (3-3)~(3-6)所示的亲水性单元中的至少1种以上的亲水性单元直链状地键合而成的甘 油衍生物基团{其中,构成Q的亲水性单元并非仅由上述结构式(3-6)构成}。同样地,Q 可以为经由二价以上的连结基而键合于硅原子、且含有2个以上选自上述结构式(3-3)~ (3-6)所示的亲水性单元中的至少1种以上的亲水性单元而成、且具有选自下述结构式 (3-7)~(3-9)所示的基团中的支链单元的甘油衍生物。
[0162] [化学式 19]
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[0168] 在上述结构式(3-7)~(3-9)的2个氧原子中,各自独立地键合选自上述通式 (3-3)~(3-6)所示的亲水性单元中的至少1种以上的亲水性单元。该亲水性单元可以进 一步键合于选自结构式(3-7)~(3-9)所示的基团中的支链单元,也可以形成亲水性单元 分支为多阶层而成的树状的聚醚结构、聚甘油结构或聚缩水甘油醚结构。作为一例,以下示 出具有结构式(3-7)所示的一个支链单元及结构式(3-9)所示的两个支链单元、且树状地 分支而成的亲水基团Q的结构,不用说,树状的聚甘油结构并不限定于此。
[0169] [化学式 22]
[0171] (式中,m为0~50的范围的数,但并非全部的m为0。)
[0172] 二价以上的连结基为作为Q的亲水性基团中所含的向硅原子的键合部位,其结构 没有特别限定,可例示:亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚己基等亚烷基;亚乙基亚苯基、亚丙基 亚苯基等亚烷基亚苯基、亚乙基亚苄基等亚烷基亚芳烷基;乙烯氧基亚苯基、丙烯氧基亚苯 基等亚烷氧基亚苯基;亚甲基氧基亚苄基、乙烯氧基亚苄基、丙烯氧基亚苄基等亚烷氧基亚 苄基、以及以下所示的基团。予以说明,二价以上的连结基中的醚键优选O~3个,更优选 O或1个。
[0173][化学式 23]
[0175] Q更优选为下述结构式(4-1)~(4-4)所示的亲水性基团,这些基团一般为由聚甘 油系的化合物衍生而成的亲水性基团。
[0176] [化学式 24]
[0177] CN 105189430 A 说明干ι 16/44 页
[0178] 式(4-1)~(4-4)中,R9为(ρ+l)价的有机基团,p为1以上且3以下的数。作为 所述的R9,可以例示与上述的二价以上的连结基相同的基团。
[0179] 特别优选p为1,作为优选的R9,可以例示选自下述通式所示的2价的有机基团中 的基团。
[0180] [化学式 25]
[0182] (式中,R12各自独立地为可以具有取代基的碳原子数2~22的直链状或支链状的 亚烷基、亚烯基或碳原子数6~22的亚芳基。)
[0183] X1各自独立地为选自下述通式(3-3-1)~(3-5-1)所示的亲水性单元中的至少1 种以上的亲水性单元,m为1~5的范围的数,特别优选为1~4。
[0184][化学式洲]
[0190] X2为Q可以含有的任意的(聚)氧乙烯单元,q为0~500的范围的数。本发明 中,Q为甘油衍生物基团,q的数优选为1~500的范围的数,优选为2~300的范围的数, 优选为2~100。予以说明,X2也可以与(聚)氧乙烯单元同时含有(聚)氧丙烯单元和 /或(聚)氧丁烯单元。该情况下,X2也可以作为式:-(C2H40) tl(C3H60)t2(C4H s0)t3-所示的 单元(式中,tl、t2及t3为1彡tl彡500、0彡t2彡100及0彡t3彡10的数,优选为 2彡tl彡300、0彡t2彡50、及0彡t3彡5的数,更优选为2彡tl彡100、0彡t2彡10及 0彡t3彡3的数)所示的(聚)氧亚烷基单元包含在Q中。
[0191] 在此,X1及X 2的键合的形式可以为嵌段状,也可以为无规状。即,作为Q的亲水基 团可以为上述通式(3-3-1)~(3-5-1)所示的亲水性单元以嵌段状键合而成的亲水性链段 和由聚氧亚烷基单元构成的亲水性链段键合而成的亲水性基团,也可以为构成它们的单元 无规地键合而成的亲水性基团。可以例示例如-(X2)nil-X1-(X 2)ni2-X1-这样的键合形式。
[0192] Rw为选自由氢原子、碳原子数1~20的烷基、酰基及缩水甘油基构成的组中的基 团。
[0193] 从相对于本发明所述的甘油衍生物改性硅酮的油剂成分的增粘效果?凝胶化能力 方面、及乳化?分散稳定性等表面活性能力方面考虑,优选的亲水性基团Q为由下述结构式 (4-1-1)所示的(聚)甘油衍生而成的亲水性基团。
[0194] [化学式 29]
[0195] -Rs,-O-X1ni-R10 (4-1-1)
[0196] 式中,R9'为2价的有机基团,可以例示上述同样的基团。X1及R w为上述同样的基 团,m为1~5的范围的数。
[0197] 在本发明所述的甘油衍生物改性硅酮中,从相对于油剂成分的增粘效果及凝胶化 能力、作为表面活性剂(乳化剂)、保湿剂、各种处理剂(粉体分散剂或表面处理剂)的使 用、特别是作为粉体处理剂的使用及作为化妆料原料的使用的观点出发,亲水性基团Q为 源自本发明的含单烯基甘油衍生物的亲水性基团,最优选为由(聚)甘油衍生而成的亲水 性基团。具体而言,优选为由(聚)甘油单烯丙基醚、(聚)甘油基丁子香酚、即具有单甘 油、二甘油、三甘油或四甘油结构的(聚)甘油系化合物衍生而成的亲水性基团。
[0198] 特别优选的亲水性基团Q为将所述结构式(4-1-1)中的甘油单元的重复数m进行 平均而成为1.5~2. 4的范围的数的二甘油衍生物基团。此时,式中,R9'为2价的有机基 团,可以例示上述同样的基团。X1及Rw也为上述同样的基团。
[0199] 最优选二甘油衍生物基团为下述通式(5-1):
[0200] [化学式 30]
[0202] (式中,R5表示不具有氧亚烷基单元的重复数的平均值为2以上的氧亚烷基结构 的二价有机基团)、或下述通式(5-2):
[0203] [化学式 3I]
[0205] (式中,R5如上所述)、或下述通式(5-3):
[0206] [化学式 32]
[0208] (式中,R5如上所述)、或下述通式(5-4):
[0209] [化学式 33]
[0210] CN 105189430 A 说明干ι 19/44 页
[0211] (式中,R5如上所述)所示的二甘油衍生物基团。
[0212] 所述甘油衍生物基团(-Q)的键合位置可以为作为主链的聚硅氧烷的侧链或末端 的任一种,也可以为在甘油衍生物改性硅酮1分子中具有2个以上的甘油衍生物基团的结 构。进而,这些2个以上的甘油衍生物基团可以为相同或不同种类的甘油衍生物基团。这 些2个以上的甘油衍生物基团可以为键合于作为主链的聚硅氧烷的仅侧链、仅末端或侧链 及末端的结构。
[0213]
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