トップ :: C 化学 冶金 :: C08 有機高分子化合物;その製造または化学的加工;それに基づく組成物




【発明の名称】 リン酸ジエステル塩変性オルガノ(ポリ)シロキサン
【発明者】 【氏名】井原 毅

【氏名】矢野 真司

【氏名】喜多 克己

【氏名】藤倉 芳明

【要約】 【課題】

【解決手段】
【特許請求の範囲】
【請求項1】 下記一般式(1)及び一般式(2)で表わされる構造単位を有するリン酸ジエステル塩変性オルガノ(ポリ)シロキサン。
【化1】

〔式中、R1:炭素数4〜20のアルキレン基を示す。
2:ヒドロキシ基が置換していてもよい炭素数1〜50の直鎖又は分岐鎖のアルキレン基を示す。
p:0〜200の数を示す。
M:水素原子又は1価の陽イオンを示す。
3、R4、R5、R6:それぞれアルキル基、アルコキシ基、フェニル基又は一般式(2)で表わされる構造単位を示す。
w:0又は1を示す。〕
【請求項2】 下記一般式(3)で表わされるリン酸ジエステル塩変性オルガノ(ポリ)シロキサン。
【化2】

〔式中、R1:炭素数4〜20のアルキレン基を示す。
2:ヒドロキシ基が置換していてもよい炭素数1〜50の直鎖又は分岐鎖のアルキレン基を示す。
M:水素原子又は1価の陽イオンを示す。
7〜R24:それぞれ炭素数1〜22のアルキル基若しくはアルコキシ基又はフェニル基を示す。このうち、R11及びR20は一緒になって2価の酸素原子となってもよい。
q、r、s、t、u、v:それぞれ0〜1000の数を示す。但し、q及びtが共に0となることはない。〕
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、香粧品(香料及び化粧品)の配合成分として有用な特定のリン酸ジエステル変性オルガノ(ポリ)シロキサンに関する。
【0002】
【従来の技術】オルガノポリシロキサン(シリコーンオイル)は、べたつき感がなく安全性も高いことから、頭髪の仕上げ剤のほか、各種化粧品の成分として汎用されている。また、最近では、従来の化粧品用途に加え、香料をも含めた香粧品の配合成分としての適用が研究されている。このような用途に対応させるため、オルガノ(ポリ)シロキサンには、相溶性、耐薬品性、水への溶解性及び潤滑性などのより一層の向上が要求されている。
【0003】このような要求を満足するべく、さまざまな官能基を導入した変性オルガノポリシロキサン、例えば、アミノ変性、エポキシ変性、カルボン酸変性、メルカプト変性、アルコール変性、ポリエーテル変性、フルオロアルキル変性、アルキル変性、エステル変性及びアルコキシ変性オルガノポリシロキサンが研究、開発されている。
【0004】また、変性オルガノポリシロキサン以外にも、有機ヒドロキシ化合物のリン酸エステル(そのアルカリ金属塩等を含む)が、疎水性油の乳化に対し優れた界面活性能を有することが知られており、なかでもジエステルの界面活性能がモノエステルのそれに比べて格段に優れていることが知られている。従って、上記した変性オルガノポリシロキサンの性質を有し、優れた界面活性能を有する、シリコーンオイルの乳化剤としては、リン酸ジエステル変性オルガノポリシロキサンが考えられ、例えば米国特許5,070,171号及び5,093,452号には、115%リン酸、五酸化リン、ポリリン酸を用いて主鎖のシロキサン結合部(両末端を除く)のケイ素原子にリン酸エステル塩を導入したものが開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記したような従来の変性オルガノポリシロキサンには、香粧品の配合成分として未だ充分に満足の行くものが得られていない。例えば、ポリエーテル変性オルガノポリシロキサンは、ポリエーテル結合を有する非イオン活性剤の特徴である曇点現象があるため、乳化系における温度安定性が悪く、実用には不向きであるという問題がある。また、米国特許5,070,171号及び5,093,452号において開示されたものは、リン酸化剤として五酸化リンを用いているため、モノエステル及びジエステルの混合物が得られ、やはり香粧品の配合成分としては不充分である。
【0006】従って本発明の目的は、相溶性、乳化性等に優れ、香粧品配合成分として好適な変性オルガノ(ポリ)シロキサンを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】かかる実情において、本発明者らは前記課題を解決すべく鋭意研究を行った結果、後記一般式(1)及び一般式(2)で表わされる構造単位を有する特定のリン酸ジエステル塩変性オルガノ(ポリ)シロキサンが、種々の香粧品用シリコーンオイルに対して安定な乳化系を構築し、当該化合物は、特定のアルコール変性オルガノ(ポリ)シロキサンとオキシハロゲン化リンとを反応させれば容易に得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0008】すなわち、本発明は下記一般式(1)及び一般式(2)で表わされる構造単位を有するリン酸ジエステル塩変性オルガノ(ポリ)シロキサンを提供するものである。
【0009】
【化3】

【0010】〔式中、R1:炭素数4〜20のアルキレン基を示す。
2:ヒドロキシ基が置換していてもよい炭素数1〜50の直鎖又は分岐鎖のアルキレン基を示す。
p:0〜200の数を示す。
M:水素原子又は1価の陽イオンを示す。
3、R4、R5、R6:それぞれアルキル基、アルコキシ基、フェニル基又は一般式(2)で表わされる構造単位を示す。
w:0又は1を示す。〕
【0011】
【発明の実施の形態】本発明のリン酸ジエステル塩変性オルガノ(ポリ)シロキサン(以下、「変性オルガノ(ポリ)シロキサン」と略記する)の構造単位を表わす一般式(1)において、R1の炭素数4〜20のアルキレン基としては、ブチレン、ペンタメチレン、ヘキサメチレン、ヘプタメチレン、オクタメチレン、ノナメチレン、デカメチレン、ウンデカメチレン、ドデカメチレン、トリデカメチレン、テトラデカメチレン、ペンタデカメチレン、ヘキサデカメチレン基等が挙げられるが、特にブチレン、ペンタメチレン、ヘキサメチレン、ヘプタメチレン、オクタメチレン、ノナメチレン、デカメチレン、ウンデカメチレン基が好ましい。
【0012】また、R2のヒドロキシル基が置換していてもよい炭素数1〜50の直鎖又は分岐鎖のアルキレン基としては、エチレン、メチレン、トリメチレン、プロピレン、1−メチルプロピレン、ブチレン、ペンタメチレン、3−メチルブチレン、1,1−ジメチルプロピレン、ヘキサメチレン、オクタメチレン、デカメチレン、ウンデカメチレン、2−ヒドロキシエチレン、2−ヒドロキシブチレン、2−ヒドロキシオクタメチレン基等が挙げられるが、特にメチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンタメチレン、ヘキサメチレン、オクタメチレン基が好ましい。
【0013】pは0〜200の数を示すが、特に1〜20の数が好ましい。
【0014】更に、Mとしては、水素原子や、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム等のアルカリ金属イオンが挙げられ、これらのうち、特に好ましいものは、ナトリウムイオン、カリウムイオンである。
【0015】また、一般式(1)におけるR3及びR4並びに、本発明変性オルガノ(ポリ)シロキサンのもう一つの構造単位を表わす一般式(2)におけるR5及びR6のアルキル基としては炭素数1〜22のアルキル基が好ましく、例えばメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ヘキシル、ペンチル、t−ブチル、オクチル、テトラデシル、ドコシル、オクタデシル基等が挙げられ、アルコキシ基としては炭素数1〜22のアルコキシ基が好ましく、例えばメトキシ、エトキシ、プロポキシ、ペンチルオキシ、ブトキシ、2−エチルブトキシ、2−エチルヘキシロキシ基等が挙げられる。R3、R4、R5、R6としては、これらの中でも炭素数1〜6のアルキル基若しくはアルコキシ基又はフェニル基が好ましく、特にメチル基が好ましい。
【0016】本発明の変性オルガノ(ポリ)シロキサンは、上述の一般式(1)及び一般式(2)で表わされる構造単位を有するものであれば限定されず、その結合の構造も、構造単位(1)と(2)とが直鎖状に連なる構造、構造単位(1)と(2)とが網目状に連なる構造、構造単位(1)と(2)とが環状に連なる構造、これらの混合型の構造等、特に制限されるものではない。また、構造単位(1)及び(2)はそれぞれランダム状に結合していても、ブロック状に結合していてもよい。
【0017】本発明の変性オルガノ(ポリ)シロキサンのうち、最も好ましいものは、次の一般式(3)で表わされる構造を有するものである。
【0018】
【化4】

【0019】〔式中、R1、R2、p、M:前記と同じ意味を示す。
7〜R24:それぞれ炭素数1〜22のアルキル基若しくはアルコキシ基又はフェニル基を示す。このうち、R11及びR20は一緒になって2価の酸素原子となってもよい。
q、r、s、t、u、v:それぞれ0〜1000の数を示す。〕
【0020】本発明の変性オルガノ(ポリ)シロキサンは、次の一般式(6)及び(2)
【0021】
【化5】

【0022】〔式中、R1、R2、R3、R5、R6、p及びwは前記と同じ意味を示す。〕で表わされる構造単位を有するアルコール変性オルガノ(ポリ)シロキサンと次の一般式(7)
POX3(7)
〔式中、Xはハロゲン原子を示す。〕で表わされるオキシハロゲン化リンとを反応させ、次いでアルカリ存在下、P−X結合を加水分解することにより製造することができる。
【0023】本発明製造法の原料である一般式(6)及び一般式(2)で表わされる構造単位を有するアルコール変性オルガノ(ポリ)シロキサンは、これらの構造単位を有するものであれば特に限定されず、アルキル基、アルコキシ基、フェニル基、-R2-(OR1)p-OHの数も制限されず、また各構造単位が直鎖状に連なる構造、網目状に連なる構造、環状に連なる構造、これらの混合型の構造と特に制限されるものではない。また、構造単位(6)及び(2)はそれぞれランダム状に結合していても、ブロック状に結合していてもよい。かかるアルコール変性オルガノ(ポリ)シロキサンの好ましい具体例を以下に示す。
【0024】
【化6】

【0025】
【化7】

【0026】〔式中、R47〜R53:それぞれアルキル基(好ましくは炭素数1〜22のアルキル基)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜22のアルコキシ基)又はフェニル基を示す。
a、b、c:0〜1000の数を示す。〕
【0027】このようなアルコール変性オルガノ(ポリ)シロキサンは公知の方法(例えば特開昭62−195389号公報に記載の方法)で製造したものを使用することができるが、市販品をそのまま使用することもでき、その具体例としては例えば、X−22−170A、X−22−170、X−22−170B、X−22−170D、X−22−160AS、KF6001、KF6002、KF6003、X−22−176B、X−22−176D、X−22−4015、KF6005、KF6007、KF6015、KF353A、KF354A、KF355A(以上、信越化学工業(株)製)、TSL9105、TSF4750、TSF4751、XF42−220、XF42−811、XF42−831(以上、東芝シリコーン(株)製)、PS197、PX101(チッソ(株)製)等が挙げられる。
【0028】また、もう一方の原料であるオキシハロゲン化リン(7)としては、オキシ塩化リン、オキシ臭化リン、オキシヨウ化リン等が挙げられるが、特にオキシ塩化リンが好ましい。
【0029】更に、反応に用いられるアルカリとしてはNaOH、KOH、CsOH等が挙げられるが、好ましくはNaOH、KOHである。
【0030】本発明製造法を実施するには、まず、前記一般式(6)及び(2)で表わされる構造単位を有するアルコール変性オルガノ(ポリ)シロキサンと一般式(7)で表わされるオキシハロゲン化リンを、要すれば原料総量の1〜3倍モルのトリエチルアミン、トリブチルアミン、ピリジン、N−メチルモルホリン等の3級アミンの存在下、原料総量の0〜20倍重量のテトラヒドロフラン、塩化メチレン、トルエン等の両原料を溶解し得る溶媒中で、0〜30℃にて1〜30時間反応させるが、好ましくは最初−50〜10℃、特に好適には−20〜−30℃にて1〜5時間反応させてモノエステル化させた後、0〜30℃、特に好適には0〜15℃にて1〜30時間反応させ、ジエステル化する。次いで、用いたオキシハロゲン化リン(7)に対し、3〜5倍当量のアルカリ水溶液を加えて−30〜0℃にて2〜12時間生成したP−X結合の加水分解を行えばよい。
【0031】尚、原料のアルコール変性オルガノポリシロキサンとオキシハロゲン化リンの反応比は、目的化合物である変性オルガノ(ポリ)シロキサンの変性度に応じて適宜決定すればよく、特に限定されないが、例えば原料のアルコール変性オルガノ(ポリ)シロキサン中の水酸基の数をJとし、そのJ個の水酸基のすべてを変性させる場合には、オキシハロゲン化リンをアルコール変性オルガノ(ポリ)シロキサンの0.2〜0.8J倍モル、好ましくは0.3〜0.6J倍モル用いればよい。
【0032】反応終了後、水と水に混和しにくい溶剤を加えて攪拌もしくは振盪し、静置、分層させ、水層を除去することにより余剰のリン酸塩と副生する無機及び有機の塩が除去可能である。この時に用いられる水と混和しにくい溶剤としてはブタノール、トルエン、クロロホルム、ジクロルメタン、ヘキサン、エチルエーテル等が挙げられ、分層しにくい時や乳化してしまう時にはエタノール、2−プロパノール等の解乳化剤を加えてもよい。更には反応終了液から溶剤を留去し、得られる残渣を水で洗浄して余剰のリン酸塩と副生する無機及び有機の塩を除去したり、あるいはエタノール、ブタノール、トルエン、クロロホルム、ジクロルメタン、ヘキサン、エチルエーテル等の溶剤で残渣を溶解させ不溶物として析出する余剰のリン酸塩と副生する無機及び有機の塩を濾別してもよい。
【0033】本発明の変性オルガノ(ポリ)シロキサンが有機溶剤に溶解しない時には水層にメタノール、エタノール、アセトン等の水と混和しやすい溶剤を加え、沈澱した本発明の変性オルガノ(ポリ)シロキサンを分取する。
【0034】
【発明の効果】本発明のリン酸ジエステル塩変性オルガノ(ポリ)シロキサンは、対応するアルコール変性オルガノ(ポリ)シロキサンとハロゲン化リンとを反応させることにより容易に製造することができ、これはシリコーンオイルを温度に関係なく安定に乳化できるだけでなく、他のイオン成分との相溶性が良好であるという点で非常に有用であり、皮膚化粧料、皮膚洗浄剤、毛髪洗浄剤等の香化粧品素材として重要である。
【0035】
【実施例】次に実施例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【0036】実施例1【0037】
【化8】

【0038】オキシ塩化リン(7−a)3.1gをテトラヒドロフラン20gに溶解し、−30℃に冷却した。この溶液にアルコール変性ジメチルポリシロキサン(6−a)(X−22−170,信越化学工業(株)製)10g、トリエチルアミン4.1gをテトラヒドロフラン100gに溶解した溶液を30分で滴下した。−30℃で2時間熟成させた後、徐々に温度を上げ更に5℃で6時間熟成させた。その後再び−30℃に冷却し水酸化ナトリウム3.37gを水10gに溶解した溶液を30分で滴下した。0℃で12時間攪拌した後反応溶液に水100g、ヘキサン100gを加え分層させた。有機層を分取し水洗した後溶媒を留去し、本発明化合物(1)11gを得た。この本発明化合物(1)は、通常化粧品成分として使用されるシリコーンオイルに対し、5〜50℃の温度範囲において、温度に関係なく安定な乳化力を示した。
IR(neat):Si-O-Si 1050cm-1,P=O 1220cm-11H-NMR(CDCl3):-0.1ppm Si-CH3 , 0.47ppm Si-CH2 , 1.49ppm Si-CH2-CH2 ,3.42, 3.51ppm -CH2-O-CH2- , 3.90ppm -CH2-O-P【0039】
【化9】

【0040】実施例2【0041】
【化10】

【0042】オキシ塩化リン(7−a)1.7gをテトラヒドロフラン10gに溶解し、−30℃に冷却した。この溶液にアルコール変性ジメチルポリシロキサン(6−b)(X−22−170A,信越化学工業(株)製)40g、トリエチルアミン2.2gをテトラヒドロフラン150gに溶解した溶液を30分で滴下した。−30℃で2時間熟成させた後、徐々に温度を上げ更に5℃で6時間熟成させた。その後再び−30℃に冷却し水酸化ナトリウム1.78gを水10gに溶解した溶液を30分で滴下した。0℃で12時間攪拌した後反応溶液に水100g、ヘキサン150gを加え分層させた。有機層を分取し水洗した後溶媒を留去し、本発明化合物(2)35gを得た。この本発明化合物(2)は、通常化粧品成分として使用されているシリコーンオイルに対し、5〜50℃の温度範囲において、温度に関係なく安定な乳化力を示した。
IR(neat):Si-O-Si 1060cm-1,P=O 1215cm-11H-NMR(CDCl3):-0.1ppm Si-CH3 , 0.48ppm Si-CH2 , 1.47ppm Si-CH2-CH2 ,3.46, 3.53ppm -CH2-O-CH2- , 4.01ppm -CH2-O-P【0043】
【化11】

【0044】実施例3【0045】
【化12】

【0046】オキシ塩化リン(7−a)2.4gをテトラヒドロフラン15gに溶解し、−30℃に冷却した。この溶液に特開昭62−195389号公報に記載の方法により合成したアルコール変性ジメチルポリシロキサン(6−c)10g、トリエチルアミン3.2gをテトラヒドロフラン100gに溶解した溶液を30分で滴下した。−30℃で2時間熟成させた後、徐々に温度を上げ更に5℃で6時間熟成させた。その後再び−30℃に冷却し水酸化ナトリウム2.50gを水15gに溶解した溶液を30分で滴下した。0℃で12時間攪拌した後反応溶液に水100g、ヘキサン200gを加え分層させた。有機層を分取し水洗した後溶媒を留去し、本発明化合物(3)35gを得た。この本発明化合物(3)は、通常化粧品成分として使用されているシリコーンオイルに対し、5〜50℃の温度範囲において温度に関係なく安定な乳化力を示した。
IR(neat):Si-O-Si 1070cm-1,P=O 1220cm-11H-NMR(CDCl3):-0.1ppm Si-CH3 , 0.49ppm Si-CH2 , 1.30ppm Si-CH2-(CH2)- ,1.62ppm -CH2-CH2-O-P, 3.81ppm -CH2-O-P【0047】
【化13】

【0048】実施例4【0049】
【化14】

【0050】オキシ塩化リン(7−a)5.7gをテトラヒドロフラン20gに溶解し、−30℃に冷却した。この溶液に特開昭62−195389号公報に記載の方法により合成したアルコール変性ジメチルポリシロキサン(6−d)30g、トリエチルアミン7.5gをテトラヒドロフラン150gに溶解した溶液を30分で滴下した。−30℃で2時間熟成させた後、徐々に温度を上げ更に5℃で6時間熟成させた。その後再び−30℃に冷却し水酸化ナトリウム6.0gを水25gに溶解した溶液を50分で滴下した。0℃で12時間攪拌した後反応溶液に水100g、ヘキサン250gを加え分層させた。有機層を分取し水洗した後溶媒を留去し、本発明化合物(4)30gを得た。この本発明化合物(4)は、通常化粧料成分として使用されているシリコーンオイルに対し、5〜50℃の温度範囲において温度に関係なく安定な乳化力を示した。
IR(neat):Si-O-Si 1058cm-1,P=O 1220cm-11H-NMR(CDCl3):0, -0.1ppm Si-CH3 , 0.40ppm Si-CH2 , 1.24ppm Si-CH2-(CH2)- ,1.57ppm -CH2-CH2-O-P, 3.83ppm -CH2-O-P【0051】
【化15】

【0052】実施例5【0053】
【化16】

【0054】オキシ塩化リン(7−a)4.0gをテトラヒドロフランに溶解し、−30℃に冷却した。この溶液に特開昭62−195389号公報に記載の方法により合成したアルコール変性ジメチルポリシロキサン(6−e)25g、トリエチルアミン5.3gをテトラヒドロフラン134gに溶解した溶液を30分で滴下した。−30℃で2時間熟成させた後、徐々に温度を上げ更に5℃で6時間熟成させた。その後再び−30℃に冷却し水酸化ナトリウム4.2gを水15gに溶解した溶液を30分で滴下した。0℃で12時間攪拌した後反応溶液に水100g、ヘキサン200gを加え分層させた。有機層を分取し水洗した後溶媒を留去し、本発明化合物(5)26gを得た。この本発明化合物(5)は、通常化粧料成分として使用されているシリコーンオイルに対し、5〜50℃の温度範囲において温度に関係なく安定な乳化力を示した。
IR(neat):Si-O-Si 1053cm-1,P=O 1220cm-11H-NMR(CDCl3) :-0.1ppm Si-CH3 , 0.44ppm Si-CH2 , 1.27ppm Si-CH2-(CH2)-,1.60ppm -CH2-CH2-O-P, 3.80ppm -CH2-O-P【0055】
【化17】

【0056】実施例6【0057】
【化18】

【0058】オキシ塩化リン(7−a)1.5gをテトラヒドロフラン10gに溶解し、−30℃に冷却した。この溶液にアルコール変性ジメチルポリシロキサン(6−g)(X−22−4502,信越化学工業(株)製)40g、トリエチルアミン2.0gをテトラヒドロフラン50gに溶解した溶液を1時間で滴下した。−30℃で4時間熟成させた後、徐々に温度を上げ更に20℃で12時間攪拌し熟成させた。その後水酸化ナトリウム2.1gを水10mLに溶解した溶液を20分で滴下した。0℃で4時間攪拌した後反応液に水100mL、エーテル200mLを加え分層させた。有機層を分取し水洗した後溶媒を留去し、本発明化合物(6)35gを得た。この本発明化合物(6)は、通常化粧品成分として使用されるシリコーンオイルに対し、5〜50℃の温度範囲において、温度に関係なく安定な乳化力を示した。
IR(neat):Si-O-Si 1075cm-1,P=O 1220cm-11H-NMR(CDCl3):0ppm Si-CH3 , 0.5ppm Si-CH2 , 1.5ppm Si-CH2-CH2 ,3.5ppm -O-CH2 , 4.0ppm-CH2-O-P【0059】
【化19】

【0060】実施例7【0061】
【化20】

【0062】オキシ塩化リン(7−a)2.4gをテトラヒドロフラン15gに溶解し、−30℃に冷却した。この溶液に特開昭62−195389号公報に記載の方法により合成したアルコール変性ジメチルポリシロキサン(6−c)10g、トリエチルアミン3.2gをテトラヒドロフラン100gに溶解した溶液を30分で滴下した。−30℃で2時間熟成させた後、徐々に温度を上げ更に5℃で6時間熟成させた。その後再び−30℃に冷却し水酸化カリウム3.5gを水15gに溶解した溶液を30分で滴下した。0℃で12時間攪拌した後反応溶液に水100g、ヘキサン200gを加え分層させた。有機層を分取し水洗した後溶媒を留去し、本発明化合物(7)36gを得た。この本発明化合物(7)は、通常化粧品成分として使用されるシリコーンオイルに対して5〜50℃の温度範囲において温度に関係なく安定した乳化力を示した。
IR(neat):Si-O-Si 1070cm-1,P=O 1220cm-11H-NMR(CDCl3):-0.1ppm Si-CH3 , 0.49ppm Si-CH2 , 1.30ppm Si-CH2-(CH2)- ,1.62ppm -CH2-CH2-O-P , 3.92ppm -CH2-O-P【0063】
【化21】

【出願人】 【識別番号】000000918
【氏名又は名称】花王株式会社
【出願日】 平成5年3月12日(1993.3.12)
【代理人】 【識別番号】100068700
【弁理士】
【氏名又は名称】有賀 三幸 (外3名)
【公開番号】 特開2002−220472(P2002−220472A)
【公開日】 平成14年8月9日(2002.8.9)
【出願番号】 特願2001−393415(P2001−393415)