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Verfahren zur Herstellung von neuen Amiden der Citronensäure
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von neuen Amiden der Citronensäure, welche der allgemeinen Formel
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entsprechen, worin m und n jeweils eine ganze Zahl im Werte von höchstens 3 und p eine ganze Zahl
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trimethylendiaminrest, oder einen Rest der allgemeinen Formel
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bzw. der allg. Formel
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bedeutet, wobei q für die ganze Zahl l oder 2 und r für die ganze Zahl 2 oder 3 steht und R3 für ein Wasserstoffatom oder einen Citronensäureamidrest der allgemeinen Formel (I), in dem m die Bedeutung von l hat, steht, mit der Massgabe, dass höchstens l Mol dieses Citronensäureamidrestes im Rest der allgemeinen Formeln (II) bzw. (III) vorhanden sein soll.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man nach an sich für Kondensationsreaktionen bekannten Methoden in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels und gegebenenfalls eines wasserabspaltenden Mittels, vorzugsweise Borsäure oder Toluolsulfonsäure, die folgenden Verbindungen miteinander umsetzt : a) Citronensäure bzw. deren reaktionsfähige funktionelle Derivate, b) ein Alkylenpolyamid der allgemeinen Formel
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worin p und R die oben in diesem Anspruch angegebene Bedeutung haben, sowie gegebenenfalls
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c) eine aliphatische Stickstoffbase der Formel
R2-H worin R2 die oben angegebene Bedeutung hat, wobei das Molverhältnis der Reaktionsteilnehmer a) : b) : c) die angenäherten Werte 1 : 1 : 0, 1 : 2 : 0, 1 : 2 : 1, 1 : 1 : 1, 1 : 1 : 2 oder 2 : 2 :
1 betragen soll, mit der Massgabe, dass im Falle der Molverhältnisse 1 : 1 : 2 und 2 : 2 : 1 der Reaktionsteilnehmer c) keinen
Citronensäureamidrest enthalten soll.
Als Alkylendiamine, welche an einem Stickstoffatom durch einen höhermolekularen Kohlenwasserstoffrest substituiert sind, und welche erfindungsgemäss acyliert werden, kommen solche in Betracht, bei denen der erwähnte Kohlenwasserstoffrest 10-18 Kohlenstoffatome enthält. Als Beispiele seien genannt : N-Dodecyl-trimethylendiamin, N-Hexadecyl-trimethylendiamin, N-Octadecyl-trimethylendiamin und
N-Octadecenyl-trimethylendiamin. Es können auch solche Alkylendiamine verwendet werden, die an Stelle des Trimethylendiaminrestes einen andern Diaminrest enthalten, vorzugsweise solche, die zwischen den beiden Stickstoffatomen 2-6 Kohlenstoffatome aufweisen.
An Stelle der reinen, an einem Stickstoffatom durch einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest sub- stituierten Alkylendiamine können auch Gemische dieser Verbindungen als Ausgangsmaterial für die
Umsetzung mit Citronensäure verwendet werden.
Die durch Umsetzung der Citronensäure mit den am N-Atom durch einen höhermolekularen Kohlen- wasserstoffrest substituierten A1kylendiaminen in erster Stufe entstehenden neuen Verbindungen entsprechen somit den allgemeinen Formeln
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worin Ri einen aliphatischen, 12-18 Kohlenstoffatome enthaltenden, Kohlenwasserstoffrest und n eine ganze Zahl im Werte von 2 bis 6 bedeutet. Die so erhaltenen Verbindungen, welche somit noch mindestens eine zur Acylierung befähigte Carboxylgruppe enthalten, können gegebenenfalls noch mit den oben bezeichneten, aliphatischen Stickstoffbasen der allgemeinen Formel R2H, umgesetzt werden z. B. mit Hydrazinhydrat, Äthanolamin, Aminoäthyläthanolamin, N, N- Dimethy1-trimethylendiamin, Äthylendiamin, Diäthylentriamin u. a.
Man kann auch so vorgehen, dass man 2 Mole der in erster Stufe entstehenden Acylierungsprodukte der Citronensäure, welche noch zur Acylierung befähigte Carboxylgruppen enthalten, mit 1 Mol eines Di- oder Polyamines, beispielsweise Äthylendiamin bzw. Diäthylentriamin, umsetzt.
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ferner die Amide, welche der allgemeinen Formel (2 a) A- [-R-]-A entsprechen, worin A den Rest der Verbindung
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und R den Rest eines aliphatischen Di- oder Polyamins, beispielsweise des Äthylendiamins oder des Di- äthylentriamins, bedeutet.
Zur Herstellung der neuen Verbindungen wird zunächst so verfahren, dass man die an einem Stickstoffatom durch einen höhermolekularen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest substituierten Alkylen- diamine in dem gewünschten molekularen Mengenverhältnis mit der Citronensäure bzw. ihren funktionellen Derivaten umsetzt. Besonders vorteilhaft erfolgt diese Umsetzung in einem geeigneten organischen Lösungsmittel, beispielsweise Xylol ; die Umsetzung wird in diesem Falle unter Erhitzen zum Sieden, zweckmässig in einer Stickstoffatmosphäre, durchgeführt und das abgeschiedene Wasser in einem Wasserabscheider aufgenommen.
Durch die Verwendung von geringen Mengen Borsäure oder Toluolsulfonsäure kann die Wasserabspaltung ausserdem in der gewünschten Weise gefördert und beschleunigt werden. Die Kondensationsreaktion wird dabei nach Möglichkeit so durchgeführt, dass gerade etwa diejenige Menge Wasser austritt, welche auf Grund der theoretischen Berechnung bei der Bildung der Acylaminoverbindung zu erwarten ist.
Enthält das in erster Stufe entstehende Umsetzungsprodukt, wie z. B. die Verbindung der allgemeinen Formel (1), noch zwei zur Acylierung befähigte Carboxylgruppen, so können erfindungsgemäss entweder beide oder es kann nur eine dieser Gruppen mit einem der niedrigmolekularen aliphatischen Amine weiter umgesetzt werden oder es können, sofern das aliphatische Amin mehr als ein reaktionsfähiges N-Atom besitzt, 2 Mole des in erster Stufe entstehenden Umsetzungsproduktes der Citronensäure mit l Mol des Amins weiter umgesetzt werden. Diese weiteren Kondensationen können im Anschluss an die erste Acylierung gegebenenfalls in demselben Reaktionsgefäss und im allgemeinen unter denselben Reaktionsbedingungen durch vorsichtige Zugabe des betreffenden Amins bzw. der Hydrazinverbindung erfolgen.
Die neuen erfindungsgemässen Verbindungen sind vorzüglich als Mittel gegen einen Befall von totem oder lebendem Material mit Mikro-Organismen geeignet und stellen somit wertvolle Konservierungsund Desinfektionsmittel dar. Die Verbindungen besitzen sowohl baktericide als auch fungicide Eigenschaften.
Von besonderer Bedeutung ist dabei die Tatsache, dass die vorliegenden Verbindungen auch in Gegenwart von Eiweisskörpern ihre baktericide und fungicide Wirksamkeit nicht verlieren. Dieser Vorteil macht die Verbindungen sehr geeignet zur Konservierung bzw. Desinfektion von Eiweiss in jeglicher Form und von Zubereitungen, welche Eiweissstoffe enthalten. Bekanntlich ist Eiweiss, besonders in Gegenwart von Wasser, dem Befall mit Mikroorganismen in besonders hohem Masse ausgesetzt. Ausserdem werden bekanntlich viele, an sich gegen Mikroorganismen wirksame Verbindungen, wie z. B. gewisse quaternäre Ammoniumsalze, durch die Gegenwart von Eiweiss in ihrer Wirksamkeit weitgehend gehemmt. Die wirksame Konservierung bzw. Desinfektion von Eiweiss und von andern Stoffen in Gegenwart von Eiweiss stellt somit ein Problem von allgemeiner Bedeutung dar. Andere Verbindungen, wie z.
B. gewisse chlorierte Phenole, welche ebenfalls für die Konservierung bzw. Desinfektion von Eiweissstoffen vorgeschlagen worden sind, weisen einen störenden Eigengeruch auf und geben in zahlreichen Fällen Anlass zu Hautreizungen. Die erfindungsgemässen Verbindungen besitzen die oben erwähnten Nachteile nicht.
Die neuen Verbindungen können u. a. bei der Konservierung bzw. Desinfektion der verschiedensten technischen Produkte, wie z. B. Textil-Hilfsmitteln bzw.-Veredlungsmitteln, Leimen, Bindemitteln, Anstrichmitteln, Verdickungsmitteln usw., eingesetzt werden.
Eine besonders wichtige Verwendung der vorliegenden neuen Verbindungen stellt die Konservierung von Casein und von Casein enthaltenden Zubereitungen aller Art dar.
Vor allem ist es mit Hilfe der neuen Verbindungen möglich, eine wirksame Konservierung von Farbbzw. Druckpasten und ähnlichen Zubereitungen auf der Basis von organischen und anorganischen Farbstoffen bzw. Pigmenten, welche als Beimischungen Casein oder andere organische Verbindungen enthalten, zu erzielen und deren Haltbarkeit ganz erheblich zu verbessern.
Die neuen Verbindungen können ferner bei der Reinigung von Apparaten und Behältern aus verschiedenstem Material, z. B. Holz, Metall, oder Kunststoffen eingesetzt werden. Dies ist von besonderer Bedeutung, wenn derartige Apparate bzw. Behälter der Herstellung, Aufbereitung oder Aufbewahrung von Produkten dienen, welche Eiweissstoffe, z. B. Casein, enthalten, da in diesem Falle die Gefahr eines Befalles mit Mikroorganismen besonders gross ist. Auch Wand- und Deckenanstriche, z. B. solche, die
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ein eiweisshaltiges Farbbindemittel enthalten, werden durch einen Zusatz der neuen Verbindungen vor dem Befall mit Mikroorganismen geschützt. Besondere Bedeutung kommt den neuen Stoffen als Desin- fektionsmittel in der Veterinärhygiene und als Konservierungsmittel in der Landwirtschaft bzw. Lebens- mittelindustrie zu.
Weiterhin können die neuen Verbindungen für den Schutz von Fasern und Textilien verwendet werden.
Der Zusatz der Verbindungen kann dabei vor, gleichzeitig mit oder nach einer Behandlung dieser Textilien mit andern Stoffen, z. B. Farb- oder Druckpasten, Appreturen usw. erfolgen. Auch in der Zellstoff- und
Papierindustrie können die neuen Verbindungen als Konservierungsmittel eingesetzt werden.
Als vorteilhafte Verwendungsform der neuen Verbindungen kommt ferner die Kombination mit waschaktiven bzw. oberflächenaktiven Stoffen in Betracht ; besonders günstig ist die Kombination mit
Stoffen, welche ganz oder teilweise durch Synthese gewonnen werden. Die neuen Verbindungen haben den Vorteil, dass sie auch zusammen mit kationaktiven Produkten verarbeitet werden können bzw. selbst kationaktiven Charakter aufweisen. Sie zeichnen sich weiterhin durch ein hohes Schaumvermögen aus, geben mit Fettsäuren keine störenden Niederschläge und sind zumindest für gesunde Haut gut verträglich. Die antibakterielle bzw. antimykotische Wirksamkeit der neuen Verbindungen erleidet dabei durch den Zusatz von Reinigungsmitteln z.
B. von nichtionogenen Produkten, nicht nur keine Beeinträchtigung, sondern es wird in vielen Fällen durch eine derartige Kombination eine überraschende Wirkungssteigerung erzielt. Auch als Zusatz zu Produkten, welche ganz oder zum Teil aus anorganischen Bestandteilen, z. B. Phosphaten bzw. Silikaten bestehen, sind die vorliegenden Verbindungen geeignet.
Die oben genannten Produkte können jeweils noch weitere Baktericide, Fungicide oder Insecticide enthalten. Die Tatsache, dass die neuen Verbindungen ihre Wirksamkeit gegen Mikroorganismen auch in Gegenwart von Eiweissstoffen, also auch z. B. von Blut bzw. Serum, nicht verlieren, ermöglicht ihren Einsatz als Konservierungsmittel für biologische, hygienische und kosmetische Zwecke. Auch als Bestandteil von Zubereitungen, welche dem Zwecke der Reinigung bzw. Desinfektion in Spitälern und in der medizinischen Praxis dienen, können die vorliegenden Verbindungen eingesetzt werden, so z. B. bei der Reinigung von Krankenwäsche, Räumen und Apparaten ; die neuen Verbindungen können dabei, falls nötig, mit andern Desinfektionsmitteln und antiseptisch wirksamen Produkten kombiniert werden, wodurch den jeweils vorliegenden Anforderungen für die Reinigung bzw.
Desinfektion entsprochen werden kann.
Auch für die Zubereitungen, welche einer Hautreinigung, z. B. der Hände, mit antibakteriellem bzw. antimykotischem Effekt dienen, können die neuen Verbindungen, erforderlichenfalls zusammen mit andern baktericiden bzw. fungiciden Stoffen, Hautschutzmitteln usw. verwendet werden, ferner stellen sie wirksame Mittel gegen das Auftreten von unangenehmem Körpergeruch, wie er durch die Einwirkung von Mikroorganismen hervorgerufen wird, dar. Hiebei ist es wiederum ein Vorteil, dass die neuen Verbindungen durch das Eiweiss der Haut nicht inaktiviert werden.
Besonders geeignet sind die erfindungsgemässen Verbindungen für die Verwendung in Haarwaschmitteln.
Hiebei können die Verbindungen, in entsprechender Verdünnung, als solche oder in Gegenwart von weiteren, als Schaummittel oder Reinigungsmittel dienenden Zusätzen, verwendet werden.
In den folgenden Beispielen sind die Temperaturen in Celsiusgraden angegeben.
Beispiel 1 : Ein 2 l-Rührkolben mit Thermometer, Gaseinleitungsrohr und Wasserabscheider mit Kühler wird beschickt mit 320 g N-Dodecyl-trimethylendiamin, 600 g Xylol, 2 g Toluolsulfonsäure und 96 g Citronensäure. Das Reaktionsgemisch wird im Stickstoffstrom unter Rühren zum Sieden erhitzt, wobei vollständige Lösung erfolgt. Nach 60-80 min haben sich im Wasserabscheider 19, 5 cm3 Wasser abgeschieden, und der Kolbeninhalt wird nun abgekühlt. Man bringt das Reaktionsgemisch in einen 3 1-Kolben und destilliert das Xylol unter Stickstoff im Vakuum ab. Zur vollständigen Entfernung des Xylols wird am Ende der Destillation der Rückstand während 2-3 h im Vakuum von 12 bis 15 mm auf 100-1150 erhitzt.
Ausbeute : etwa 397 g der Verbindung der Formel
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(In den Formeln (3)- (13) können sich die an der Gruppe
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befindlichen Substituenten wechselseitig vertreten.)
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Beispiel 2 : Ein 2 l-Rührkolben mit Thermometer, Gaseinleitungsrohr, Tropftrichter und Wasserabscheider mit Kühler wird beschickt mit 320 g N-Dodecyl-trimethylendiamin, 600 g Xylol, 2 g Toluol- sulfonsäure und 96 g Citronensäure. Man erhitzt unter Stickstoff zum Sieden, bis sich im Wasserabscheider 19, 5 cm3 Wasser abgeschieden haben.
Nachdem man den Kolbeninhalt auf etwa 1000 abgekühlt hat, lässt man aus dem Tropftrichter 30 g Äthanolamin zulaufen. Das Reaktionsgemisch wird von neuem zum Sieden erhitzt. Dabei sollen sich nochmals 9-10 cm3 Wasser abscheiden.
Bei etwa 50-55'bringt man das braune Gemisch in einen 5 1-Rundkolben und destilliert unter Stickstoff das Xylol ab. Als Rückstand wird eine zähe, braune Paste erhalten, welche mit verdünnter Säure klare Lösungen bildet. Die Ausbeute beträgt etwa 418 g der Verbindung der Formel
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Beispiel 3 : Man führt die im Beispiel 1 angegebene Kondensation von 320 g N-Dodecyltrimethylendiamin mit 96 g Citronensäure aus.
Nachdem sich 19, 5 cm3 Wasser abgeschieden haben, versetzt man mit 52 g Aminoäthyläthanolamin und erhitzt weiter zum Sieden, bis sich im Wasserabscheider 9-10 cm3 Wasser abgeschieden haben.
Das Xylol wird im Vakuum entfernt. Das Reaktionsprodukt ist eine zähe, braune Masse. Es ist klar löslich in verdünnter Säure. Die Ausbeute beträgt etwa 439 g der Verbindung der Formel
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Beispiel 4 : In einen 1 l-Rührkolben mit Thermometer, Gaseinleitungsrohr und Wasserabscheider mit Kühler gibt man 400 g Xylol, 198 g des in Beispiel 1 hergestellten Produktes, 2 g Toluolsulfonsäure und 13 g Hydrazinhydrat.
Man erhitzt das Gemisch im Stickstoffstrom zum Sieden bis sich im Wasserabscheider 9-10 cm3 Wasser abgeschieden haben. Das Xylol wird im Vakuum unter Stickstoff entfernt.
Als Rückstand erhält man etwa 204 g einer braunen Paste, die mit verdünnten Säuren opale Lösungen bildet und aus der Verbindung der Formel
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besteht.
Beispiel 5 : Man beschickt einen 21-Rührkolben mit 320 g N-Dodecyltrimethylendianim, 1 g Toluolsulfonsäure, 600 g Xylol und 192 g Citronensäure.
Im Stickstoffstrom erhitzt man unter Rühren zum Sieden, bis sich im Wasserabscheider 19-19, 5 cm3 Wasser abgeschieden haben, wozu man etwa 15 min benötigt.
Nachdem man auf 90-100 0 abgekühlt hat, lässt man 104 g Aminoäthyläthanolamin zufliessen und erhitzt von neuem zum Sieden. Nach 25 min haben sich weitere 19 cm3 Wasser abgeschieden und die Reaktion ist beendet. Das Xylol wird in üblicher Weise entfernt, und man erhält eine braune Masse in einer Ausbeute von etwa 575 g der Verbindung der Formel
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Beispiel 6 : In einem 2 1-Rührkolben werden 160 g N-Dodecyltrimethylendiamin, 550 g Xylol, 0, 5 g Toluolsulfonsäure und 96 g Citronensäure unter Stickstoff zum Sieden erhitzt, bis sich im Wasser- abscheider 9-10 cm3 Wasser abgeschieden haben.
Nach ungefähr 20 min ist die Reaktion beendet. Man lässt etwas abkühlen und gibt 30, 5 g Äthanol- 5 amin zu. Das Reaktionsgemisch wird wieder zum Sieden erhitzt, dabei sollen sich nochmals 9-10 cm3
Wasser abscheiden. Zum Schluss wird das Xylol im Vakuum entfernt.
Man erhält etwa 264 g einer braunen, zähen Masse. Die erkaltete Verbindung entspricht der Formel
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Beispiel 7 : Man erhitzt in einem 2 l-Rührkolben 160 g N-Dodecyltrimethylendiamin, 550 g Xylol, ) 0, 3 g Toluolsulfonsäure und 96 g Citronensäure unter Stickstoff, bis sich im Wasserabscheider 9-10 cm3
Wasser abgeschieden haben. Bei 80-100'gibt man 61 g Äthanolamin zu und lässt nochmals 19-19, 5 cm3
Wasser abscheiden. Nach der Entfernung des Xylols erhält man eine braune, zähflüssige Masse in einer
Ausbeute von etwa 281 g der Verbindung der Formel
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Das Produkt gibt mit verdünnter Säure klare, gut schäumende Lösungen.
Beispiel 8 : Ein 3 1-Rührkolben wird beschickt mit 320 g N-Dodecyltrimethylendiamin, 650 g Xylol, 2 g Borsäure und 192 g Citronensäure. Man lässt im Stickstoffstrom 1919,5 cm3 Wasser abscheiden.
Bei 80-90'gibt man 102 g N, N- Dimethyltrimethy1endiamin zu und lässt nochmals 19-19, 5 cm3 Wasser abscheiden. Das Xylol wird entfernt und man erhält eine braune, zähe Masse in einer Ausbeute von etwa 569 g der Verbindung der Formel
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Beispiel 9 : In einem 2 1-Rührkolben werden 320 g N-Dodecyltrimethy1endiamin, 600 g Xylol, 2 g
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abscheider 19-19, 5 cm3 Wasser abgeschieden haben, wird das Reaktionsgemisch abgekühlt und das Xylol im Vakuum unter Stickstoff bei 100-115 entfernt.
Man erhält eine braune, harte Masse in einer Ausbeute von etwa 495 g der Verbindung der Formel
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Das Produkt löst sich in verdünnten Säuren und Laugen unter guter Schaumbildung.
Beispiel 10 : Ein 21-Rührkolben wird beschickt mit 400 g eines technischen Gemisches aus N-Octadecyltrimethylendiamin und N-Hexadecyltrimethylendiamin, 600 g Xylol, 2 g Toluolsulfonsäure und 192 g Citronensäure. Man erhitzt im Stickstoffstrom zum Sieden bis sich im Wasserabscheider 19, 5 cm3 Wasser abgeschieden haben. Das Xylol wird unter Stickstoff im Vakuum entfernt und man erhält etwa 566 g einer braunen, festen Masse.
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Das Produkt bildet mit Säuren klare Lösungen, mit Lauge erhält man opale Lösungen. Dem Produkt liegt die allgemeine Formel
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zugrunde, worin R einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 16-18 Kohlenstoffatomen bedeutet.
Beispiel 11 : Man erhitzt in einem 2 l-Rührkolben 400 g eines technischen Gemisches aus N-Octadecyltrimethylendiamin und N-Hexadecyltrimethylendiamin, 700 g Xylol, 2 g Toluolsulfonsäure und 96 g Citronensäure. Nachdem sich im Wasserabscheider 19-19, 5 cm3 Wasser abgeschieden haben, ist die Reaktion beendet und man entfernt das Xylol im Vakuum unter Stickstoff.
Das Reaktionsprodukt ist eine braune, feste Paste und wiegt etwa 471 g. Es bildet mir verdünnten Säuren klare Lösungen.
Dem Produkt liegt die allgemeine Formel
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zugrunde, worin R einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 16-18 Kohlenstoffatomen bedeutet.
Beispiel 12 : 640 g N-Dodecyltrimethylendiamin, 1300 g Xylol, 3 g Toluolsulfonsäure und 384 g Citronensäure werden in einen 5 l-Rührkolben gebracht. Die Luft wird sorgfältig durch Stickstoff verdrängt, und anschliessend wird unter Rühren zum Sieden erhitzt, wobei das Produkt allmählich in Lösung geht. Nachdem sich im Wasserabscheider 38-38, 5 cm3 Wasser abgeschieden haben, lässt man aus einem Tropftrichter bei etwa 70-80 60 g Äthylendiamin zufliessen.
Man erhitzt wieder zum Sieden, bis sich im Wasserabscheider nochmals 36-37, 5 cm3 Wasser abgeschieden haben.
Das Xylol wird unter Stickstoff im Vakuum bei 110-1150 entfernt, anschliessend erhitzt man noch 2-3 h bei 110-115'im Vakuum von 12 bis 20 mm Hg.
Man erhält etwa 1012 g einer zähen Paste, welche mit verdünnten Säuren opale, schäumende und stabile Lösungen bildet. Dem erhaltenen Produkt kommt die Formel
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Beispiel 13 : In einem 5 l-Rührkolben werden 640 g N-Dodecyltrimethylendiamin, 1300 g Xylol, 3 g Toluolsulfonsäure und 384 g Citronensäure unter Stickstoff vermischt und zum Sieden erhitzt. Sobald sich im Wasserabscheider 38 cm3 Wasser abgeschieden haben, lässt man auf 50'abkühlen und gibt 105 g Diäthylentriamin zu.
Man erhitzt wieder zum Sieden, bis sich nochmals 36-37 cm3 Wasser abgeschieden haben. Das Xylol wird im Vakuum entfernt und der dunkle Rückstand in 1100 g Äthanol aufgenommen, mit Aktivkohle behandelt, filtriert und eingeengt.
Man erhält etwa 1063 g einer Paste, welche mit verdünnten Säuren klare, stark schäumende Lösungen
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