作为表面活性剂的杂环两性化合物制造技术

公开了各种具有杂环季氮基的两性化合物。所述杂环包括吡啶类、哌啶类和吡咯烷类，并通过酰胺或酯键连接至疏水烃基。这些杂环两性化合物可以有利地通过两步化学酶法以高产率和纯度制备并具有优异的表面活性剂性质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】作为表面活性剂的杂环两性化合物专利
本专利技术一般涉及杂环两性化合物。更具体地，本专利技术涉及杂环季铵羧酸盐、此类化合物的组合物、此类化合物的用途和用于制备它们的方法。本文中公开或要求保护的专利技术依照EastmanChemicalCompany和Johnson&JohnsonConsumer&PersonalProductsWorldwide（Johnson&JohnsonConsumerCompaniesInc.的一个部门）之间的共同研究协议（JointResearchAgreement）完成。专利技术背景工业和社会上越来越需要更安全和更环保的配料和用于制备那些配料的方法。具体地，高度期望提供降低或减少使用刺激性或过敏性起始原料、使用生物相容性试剂和最佳地使用获自天然来源的起始原料或为“自然等价物”的方法。这是面对消费者的工业例如个人护理和居家护理急迫需求的。可能接近“更绿色”方式的一种类型的材料为表面活性剂。具体地，需要避免使用刺激性或过敏性起始原料并以更环保方式制备的新型两性表面活性剂。在整个个人和居家护理工业中使用两性（或两性离子）表面活性剂。将它们分类成补充初级表面活性剂(primarysurfactants)性能的专门的助表面活性剂。这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而提高制剂的温和性。最普通的两性离子表面活性剂为从椰子或棕榈仁油和N,N-二甲基氨基-3-丙胺(DMAPA)通过多步法制备的基于酰胺基-胺的材料。多个专利(US3,280,179;US4,259,191)和公开文件(Parris等人,J.Am.OilChem.Soc.,第54卷,第294-296页(1977))详述了用于这些类型材料的常用的制备方法。这些方法一般涉及在高温下(150-175℃)采用DMAPA酰胺化脂肪酸。然后，中间体脂肪氨基-酰胺与亲水物质例如氯乙酸钠反应以生产甜菜碱。这些方法具有一些缺陷。例如，典型的酰胺化方法需要用于转换和蒸馏的高温以除去未反应的起始原料。这些高反应温度可能产生副产物和赋予产品颜色，需要额外的步骤以除去副产物和颜色。此外，DMAPA为已知的敏化剂，如为相应的酰胺基-胺。两者都以痕量存在于最终的制剂中。因此，需要可以在更温和条件下而不使用DMAPA或DMAPA酰胺制备并且能够保持或改善传统两性离子表面活性剂性能的两性/两性离子表面活性剂。本专利技术提出了这个和其他的需要，这从下文的说明书和所附的权利要求书变得明显。专利技术概述本专利技术在所附的权利要求书中阐述。简言之，一方面，本专利技术提供具有式1的化合物：其中R为C3-C23烃基；R1为C1-C8烃基；HETN为选自哌啶、吡啶、吡咯烷、喹啉、四氢喹啉、吲哚、吲哚啉、八氢吲哚、吖啶、八氢吖啶和十四氢吖啶的杂环基团；X为O或NH；n为0或1；和m为0或1并选择其以提供季杂环氮。另一方面，本专利技术提供包含具有式1的至少两种化合物的混合物。所述至少两种化合物具有至少一种不同的R取代基。另一方面，本专利技术提供用于制备式1化合物的方法。所述方法包括：(a)使式2的酸或酯与式3的杂环醇或式4的杂环胺在有效形成式5的中间体的条件下在酶存在下接触：其中R、R1、X、HETN和n如上文定义，R4为氢或C1-C6烷基，和p为0或1并且选择其以提供叔杂环胺；(b)使式5的中间体与乙酸烷基化剂在有效形成式1化合物的条件下接触。另一方面，本专利技术提供用于制备包含具有式1的至少两种化合物的混合物的方法，其中所述至少两种化合物具有不同的R取代基。所述方法包括：(a)使包含式2的至少两种酸或酯的混合物与式3的杂环醇或式4的杂环胺在有效形成式5的至少两种中间体的条件下在酶的存在下接触：其中R、R1、X、HETN和n如上文定义，R4为氢或C1-C6烷基，和p为0或1并选择其以提供叔杂环胺，所述式2的至少两种酸或酯具有不同的R取代基，和所述式5的至少两种中间体具有不同的R取代基；和(b)使式5的中间体与乙酸烷基化剂在有效形成式1的至少两种化合物的混合物的条件下接触。专利技术的详细描述一方面，本专利技术提供一系列具有式1的杂环两性化合物：其中R为C3-C23烃基；R1为C1-C8烃基；HETN为选自哌啶、吡啶、吡咯烷、喹啉、四氢喹啉、吲哚、吲哚啉、八氢吲哚、吖啶、八氢吖啶和十四氢吖啶的杂环基团；X为O或NH；n为0或1；和m为0或1并选择其以提供季杂环氮。本文中所使用的术语“烃基”是指单价烃基。该术语包括基团例如烷基类、烯烃类、炔烃类、芳基类和环烷基类。R的烃基可以为被取代或未被取代的；支链或直链；和饱和的、单不饱和的、或多不饱和的。R的烃基也可以为被取代或未被取代的C3-C8环烷基。在优选的实施方案中，R选自被取代的或未被取代的、支链或直链、饱和的C5-C19烷基；被取代或未被取代的、支链或直链C5-C17烯基；被取代的或未被取代的、支链或直链C5-C17二烯基；和被取代的或未被取代的C3-C8环烷基。R的烃基可以被一至五个选自如下的取代基所取代：C1-C6烷氧基、C1-C6羧基、C1-C15氨基羰基、C1-C15酰胺基、氰基、C2-C6烷氧基羰基、C2-C6烷酰氧基、羟基、芳基、杂芳基、硫醚、C2-C10二烷基氨基、C3-C15三烷基铵、氯和溴。本文中使用的术语“C1-C6烷氧基”、“C2-C6烷氧基羰基”和“C2-C6烷酰氧基”用于表示分别对应于结构–OR2、–CO2R2和–OCOR2的基团，其中R2为被取代或未被取代的C1-C6烷基。本文中使用的术语“C1-C15氨基羰基”和“C1-C15酰胺基”用于表示分别对应于结构–NHCOR3和–CONHR3的基团，其中R3为被取代或未被取代的C1-C15烷基。本文中使用的术语“C3-C8环烷基”用于表示具有三至八个碳原子的饱和的碳环烃基。R1的烃基可以为支链或直链；被取代或未被取代的；和饱和的、单不饱和的或多不饱和的。在一个实施方案中，R1选自被取代的或未被取代的直链或支化C1-C6烷基或烯基。在另一实施方案中，R1选自被取代或未被取代的C3-C8环烷基。在优选的实施方案中，R1选自支链或直链C1-C6烷基。R1的烃基可以被一至三个选自如下的取代基所取代：C1-C6烷氧基、C1-C6羧基、C1-C15氨基羰基、C1-C15酰胺基、氰基、C2-C6烷氧基羰基、C2-C6烷酰氧基、羟基,芳基、杂芳基、硫醚、C2-C10二烷基氨基、C3-C15三烷基铵、氯和溴。HETN代表杂环氨基。HETN可以选自哌啶、吡啶、吡咯烷、喹啉、四氢喹啉、吲哚、吲哚啉、八氢吲哚、吖啶、八氢吖啶和十四氢吖啶。当HETN为芳族时，例如在吡啶的情况下，m为0，因为不需要R1来在HETN基团中提供季氮。相反地，当HETN为脂族时，例如在哌啶的情况下，m为1，因为需要R1来在HETN基团中提供季氮。优选的HETN基团包括哌啶、吡啶和吡咯烷。式1中的RC(O)X(CH2)n–基团可以连接于杂环基HETN上的任何碳原子。优选的位置包括杂环的3-或4-位。本专利技术的化合物的实例包括由式1表示的那些，其中R选自C5-C19烷基、C5-C17烯基、C5-C17二烯基和C3-C8环烷基；R1为C1-C6烷基；HETN选自哌啶、吡啶和吡咯烷；X为O或NH；n为0或1；本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有式1的化合物：

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.20 US 14/5185171.具有式1的化合物：其中R为C3-C23烃基；R1为C1-C8烃基；HETN为选自哌啶、吡啶、吡咯烷、喹啉、四氢喹啉、吲哚、吲哚啉、八氢吲哚、吖啶、八氢吖啶和十四氢吖啶的杂环基团；X为O或NH；n为0或1；和m为0或1并选择其以提供季杂环氮。2.根据权利要求1所述的化合物，其中R选自C5-C19烷基、C5-C17烯基、C5-C17二烯基和C3-C8环烷基；R1为C1-C6烷基；和HETN选自哌啶、吡啶和吡咯烷。3.根据权利要求1所述的化合物，其中RCO-为辛酰基、癸酰基、月桂酰基、肉豆蔻酰基、或源自椰子油、氢化椰子油或氢化的和/或分馏的椰子油脂肪酸的C6至C20酰基；R1为甲基；HETN为3-哌啶基或4-哌啶基；和m为1。4.根据权利要求1所述的化合物，其中RCO-为辛酰基、癸酰基、月桂酰基、肉豆蔻酰基、或源自椰子油、氢化椰子油或氢化的和/或分馏的椰子油脂肪酸的C6至C20酰基；HETN为3-吡啶基或4-吡啶基；和m为0。5.根据权利要求3–4任一项所述的化合物，其中RCO-为月桂酰基。6.根据权利要求1所述的化合物，其中所述化合物选自(4-椰油酰氧基-1-甲基哌啶鎓-1-基)乙酸盐、(3-椰油酰氧基甲基-1-甲基哌啶鎓-1-基)乙酸盐、(4-椰油酰氧基甲基-1-甲基哌啶鎓-1-基)乙酸盐、(4-月桂酰氧基-1-甲基哌啶鎓-1-基)乙酸盐、(3-月桂酰氧基甲基-1-甲基哌啶鎓-1-基)乙酸盐、4-(月桂酰氧基甲基吡啶鎓-1-基)乙酸盐、4-(月桂酰胺基甲基吡啶鎓-1-基)乙酸盐和(4-月桂酰胺基-1-甲基哌啶鎓-1-基)乙酸盐。7.包含至少两种根据权利要求1–6任一项的化合物的混合物，其中所述至少两种化合物具有至少一种不同的R取代基。8.根据权利要求7所述的混合物，其中在一种化合物中的RCO-为月桂酰基，在另一种化合物中的RCO-为肉豆蔻酰基，或其中在一种化合物中的RCO-为辛酰基，在另一种化合物中的RCO-为癸酰基。9.用于制备具有式1的化合物的方法：其中R为C3-C23烃基；R1为C1-C8烃基；HETN为选自哌啶、吡啶、吡咯烷、喹啉、四氢喹啉、吲哚、吲哚啉、八氢吲哚、吖啶、八氢吖啶和十四氢吖啶的杂环基团；X为O或NH；n为0或1；和m为0或1并选择其以提供季杂环氮，所述方法包括：(a...

【专利技术属性】
技术研发人员：NW博亚兹，MA博内，
申请(专利权)人：伊士曼化工公司，
类型：发明
国别省市：美国,US