AT253478B - Verfahren zur Herstellung von N-substituierten Carbonsäuretauriden - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Herstellung von N-substituierten
Carbonsäuretauriden 
Die Fettsäuremethyltauride sind wertvolle oberflächenaktive Substanzen und werden bis jetzt im allgemeinen durch Kondensation von Fettsäurechloriden mit dem Natriumsalz der N-Methylaminoäthansulfonsäure (Methyltaurin) nach der Gleichung 
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 gewonnen. Das Ausgangsprodukt Methyltaurin wird zu diesem Zweck durch Umsetzung von Na-2-oxy- äthansulfonat mit einem Überschuss von Methylamin bei hohen Temperaturen unter Druck hergestellt. Im ganzen ist das Verfahren sehr aufwendig und führt ausserdem zu sehr unreinen Fettsäuremethyltauriden. 



   Verschiedentlich wurde daher versucht, günstigere Arbeitsweisen zu entwickeln. Gemäss der deutschen Auslegeschrift   1124509   wird an Stelle des Fettsäurechlorids ein gemischtes Anhydrid von Fettsäure mit Borsäure, z. B. Bortristearat, mit Aminoalkansulfonsäure umgesetzt. In der deutschen Auslegeschrift 1124484 wurde vorgeschlagen, das Fettsäurechlorid durch ein Gemisch von Fettsäure und Borsäure zu ersetzen und mit dem Taurin oder Alkyltaurin zur Reaktion zu bringen. 



   Nach der USA-Patentschrift Nr. 2, 525, 677 werden Äthersulfonate in der Weise hergestellt, dass man auf Hydroxylverbindungen der Formel 
R. OH mit einem Siedepunkt oberhalb 1550C hydroxyäthansulfonsäure Alkalisalze bei normalem Druck in Gegenwart katalytischer Mengen von Alkalimetallhydroxyden bei Temperaturen zwischen 155 und 2600C unter Wasserabspaltung einwirken lässt nach der Gleichung 
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 men Phenole, mit Alkylenoxyden kondensierte Alkohole und Phenole sowie Polyalkylenglykole erwähnt. 



   Man erhält hier also als Umsetzungsprodukte Äther, in denen die Äthansulfonsäuregruppe mit einem Sauerstoffatom als Zwischenglied mit dem Reaktionspartner verknüpft ist. 



   Diese bekannten Verfahren sind sämtlich sehr umständlich und teuer und liefern ausserdem recht unreine Produkte. 



   Es wurde nun gefunden, dass überraschenderweise bestimmte, am Stickstoffatom substituierte Carbonsäureamide mit   2-oxyäthansulfonsauren Salzen in Gegenwart   eines alkalischen Katalysators unter Wasserabspaltung sich zu substituierten Carbonsäuretauriden kondensieren lassen. 

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Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man 2-oxyäthansulfonsaure Salze mit Carbonsäureamiden der allgemeinen Formel 
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 in Gegenwart von katalytisch wirksamen Mengen eines Hydroxyds oder Alkoholats eines Alkali- oder Erdalkalimetalls unter Rühren auf Temperaturen von 160 bis 250 C, vorzugsweise 190 bis 220 C, erhitzt und das sich abspaltende Wasser aus dem Reaktionsgemisch entfernt. 



   In der vorstehenden Formel bedeutet R eine aliphatische, gesättigte oder ungesättigte, vorzugsweise geradkettige, aber gegebenenfalls auch verzweigte Gruppe mit   6 - 22   C-Atomen oder einecycloaliphatische, aromatische, aliphatisch-aromatische oder heterocyclische Gruppe, R'einen Alkyl-oder Phenyl-oder einen aus aromatischen Ringen kondensierten Rest, wobei dieser durch Halogenatome, Hydroxylgruppen, Nitrogruppen oder Alkylgruppen oder sonstige Atome oder Atomgruppen substituiert sein kann. Das Verfahren der Erfindung verläuft nach der Gleichung 
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 wobei   R und R'die   angegebenen Bedeutungen haben und Me ein Alkali- oder Erdalkali-Metallatom, beispielsweise Lithium, Calcium, Barium, vorzugsweise Natrium oder Kalium, darstellt. 



   Der alkalische Katalysator in Gestalt eines Hydroxyds oder Alkoholats, vorzugsweise Methylats oder Äthylats, eines Alkali- oder Erdalkalimetalls, wird vorzugsweise in Mengen von 0, 1 bis 5%, vorzugsweise 0, 5 bis 3%, berechnet auf Gewicht des eingesetzten Säureamids, angewendet. Eine zweckmässige Ausführungsform besteht darin, dass während der Reaktion ein inertes Gas, wie Stickstoff oder Kohlendioxyd, auf oder durch das Reaktionsgemisch geleitet wird. Während der Reaktion oder gegen deren Ende kann durch Druckverminderung das Abdestillieren von flüchtigen Stoffen erleichtert werden. 



   Das Verfahren der Erfindung erfordert apparativ keine besonderen Massnahmen, da in schwach alkalischer Schmelze bei Normaldruck im Inertgasstrom und bei Temperaturen von etwa 160 bis   etwa 2500C,   vorzugsweise 190 bis    220 C,   gearbeitet wird. Die als Ausgangsstoffe dienenden Carbonsäureamide lassen sich in bekannter Weise beispielsweise durch Umsetzung von primären Alkylaminen oder primären aromatischen Aminen mit den Carbonsäuren oder deren Estern sehr leicht und billig herstellen. Als primäre, aliphatische Amine seien z. B. Äthylamin, Isopropylamin, Butylamin, vorzugsweise Methylamin, als primäre aromatische Amine,   z. B.   Toluidin,   ss-Naphthylamin, vorzugsweise Anilin genannt.

   Auch das   2-oxyäthansulfonsaure Salz ist einfach und preiswert im grosstechnischen Massstab beispielsweise aus Äthylenoxyd und Natriumbisulfit herstellbar. 



   Die Verfahrensprodukte fallen in guter Ausbeute an. Sie sind bei Reaktionstemperatur leicht   rührfä-   hige bis knetbare pastenartige Massen von heller Farbe und mildem Geruch, sofern man von sauberen Rohstoffen ausgeht. In der Kälte stellen die Reaktionsprodukte plastisch verformbare bis pulverisierbarspröde, gelbliche oder weisse Massen dar, die in Wasser zum Teil bereits in der Kälte, zum Teil bei leichtem Erwärmen klar löslich sind. In ihrem oberflächenaktiven Verhalten entsprechen sie den Produkten ähnlicher Zusammensetzung, wie sie bisher nach dem Stand der Technik gewonnen werden konnten. 



  Sie sind frei von Kochsalz und von Nebenprodukten, die bei der Herstellung der Alkyltaurine gebildet werden. 



   Man führt das Verfahren zweckmässig in der Weise aus, dass das am Stickstoff entsprechend substituierte Carbonsäureamid in geschmolzenem Zustand zusammen mit dem trockenen oxyäthansulfonsauren Salz in äquivalenten Mengen oder mit bis zu einem halben Äquivalent Überschuss an einer der beiden Komponenten, vorzugsweise mit 0, 1 bis 0, 2 Äquivalent Überschuss an oxyäthansulfonsaurem Salz, und der als Katalysator dienenden Alkaliverbindung unter Rühren und Einleiten von Stickstoff oder Kohlensäure auf eine Temperatur von 190 bis 2100C erhitzt wird. Bei etwa 1950C beginnt die Abspaltung von Kondensationswasser. Die Reaktion läuft verhältnismässig schnell ab, so dass innerhalb   30 - 60   min die 
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200 - 2500C,übergeht.

   Je nach der Intensität des Rührens, der Viskosität der Schmelze und der angewendeten Mengen Katalysator liegen die Reaktionszeiten zwischen etwa 1 und 4 h. 

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   Als Carbonsäuren im Sinne des Verfahrens der Erfindung werden beispielsweise   genannt : Capronsäure,   Caprylsäure, Caprinsäure, Nonansäure, Isononansäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Behensäure, Undecylensäure, Ölsäure, Linolsäure, Linolensäure, Rizinolsäure, Phenoxyessigsäure,   Tri-sek.-butyl-phenoxyessigsäure,   Alkylbenzoesäuren, Alkylnaphthoesäuren, Montansäuren sowie Fettsäuregemische, wie sie beispielsweise aus den Naturprodukten Talgfett, Cocosfett, Rizinusöl, Oliven- öl, Erdnussöl, Cocosnussöl, Sojabohnenöl, Baumwollsaatöl, Leinöl, Tallöl, Fischöl, Naphthensäuren, Harzsäuren oder Abietinsäure, gewonnen werden. 
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 aus den Glyceriden, mit den primären Alkylaminen oder den aromatischen Aminen zu den entsprechenden Säureamiden umgesetzt werden.

   Thermisch instabile, stark verzweigte synthetische Carbonsäuren sind für das Verfahren der Erfindung weniger gut geeignet. 



   Die Verfahrensprodukte sind oberflächenaktive Stoffe und eignen sich vorzüglich als Waschmittel, Netzmittel, Emulgatoren, Dispergiermittel, Flotationsmittel, Emulsionsspalter für die Erdölindustrie und die sonstigen Anwendungsgebiete, auf denen oberflächenaktive Stoffe benutzt werden. 



   Aus der Literatur ist bekannt, dass Carbonsäureamide insbesondere beim Erhitzen durch Wasser, Säuren oder besonders leicht durch Alkalien zu den Carbonsäuren bzw. Carbonsäuresalzen verseifen. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren müsste man demnach erwarten, dass das als Katalysator zugesetzte Alkali das Säureamid zersetzen und mit der entstandenen Carbonsäure ein Salz bilden würde, welches, ebenso wie andere Salze starker Basen mit schwachen Säuren, z. B. Natriumacetat, keine katalytische Wirkung mehr auf die Reaktion auszuüben vermag. Die Durchführbarkeit der erfindungsgemässen Umsetzung war demnach nicht zu erwarten.

   Im Hinblick auf die literaturbekannte Tatsache, dass Carbonsäureamide auch in einer tautomeren Form reagieren können, wobei in vorliegendem Falle das Salz eines Fettsäureesters der 2-Oxyäthansulfosäure hätte entstehen müssen, war es ebenfalls nicht vorauszusehen, dass das erfindungsgemässe Verfahren im Sinne einer Kondensation ablaufen würde. 



   Die nachstehenden Beispiele veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung. 



   Beispiel 1 : In einem 11-Rundkolben mit Rührer, Thermometer, Gaseinleitungsrohr und absteigendem Kühler schmilzt man 213 g Laurinsäuremethylamid   (1   Mol), gibt 148 g   (1   Mol) Na-2-oxyäthansulfonat, trocken, pulverisiert, und 4 g pulverisiertes NaOH zu, leitet unter Rühren trockenen Stickstoff ein und erhitzt auf 200-2100C. Nach Ablauf von 15 min werden bei einer Temperatur von etwa 200 C die ersten Mengen Kondensationswasser abgespalten, worauf die Temperatur infolge der positiven Wärmetönung bis auf 2100C ansteigt. 



   Nach 30 min ist die Hauptmenge des Kondensationswassers abdestilliert und die Masse homogen und dickflüssig geworden. Man rührt noch 3 h bei 200 - 2100C weiter und erhält das Reaktionsprodukt als spröde weisse Masse, die sich leicht pulverisieren lässt und in Wasser unter starker Schaumbildung klar löslich ist. 



   Beispiel 2 : 303 g   (1   Mol) Myristinsäureanilid werden mit 163 g (1, 1 Mol) Natriumoxyäthansulfonat und 2 g pulverisiertem Ätznatron zur Reaktion gebracht. Das Reaktionsprodukt ist eine sehr harte, helle Masse, die sich in Wasser nur wenig löst und wenig Schaum bildet. 



   Beispiel 3 : 290 g   (1   Mol)   Leinölfettsäuremethylamid werden mit 163 g (1, 1 Mol) Natriumoxy-   äthansulfonat und 4 g Ätznatron-Pulver im Stickstoffstrom und gleichzeitiger Erzeugung eines zunehmenden Unterdruckes bis zu einem schliesslichen Druck von 15 Torr zur Reaktion gebracht. Die Derivate der ungesättigten Fettsäuren reagieren besonders leicht und schnell und ergeben verhältnismässig dünne Schmelzen. 



   Das Reaktionsprodukt ist eine leicht gelbliche, knetbare Masse, die sich bereits in kaltem Wasser leicht und schnell zu viskosen, schäumenden Lösungen auflöst. 



   Beispiel 4 : 311 g Rizinusölsäure-methylamid werden nach der in Beispiel l gegebenen Vorschrift mit 160 g Na-2-oxyäthansulfonat unter Zusatz von 4 g NaOH-Pulver zur Umsetzung gebracht, wobei nach 4 h Reaktionszeit eine in Wasser klar lösliche wachsartige Masse erhalten wird. 



   In gleicher Weise können an Stelle von Rizinusölsäure-methylamid auch 174 g Isononansäure-methylamid, das durch Oxydation des bei der Oxierung von Di-isobutylen erhaltenen Isononylaldehyds erhalten wurde, oder 287 g   Talgfettsäure-methylamid,   dessen Verwendung zu einem wasserlöslichen hellen Kondensationsprodukt führt, oder 333 g Tri-sek.-butyl-phenoxyessigsäure oder 236 g Cocosfettsäure-   (C)-methylamid   mit dem gleichen Erfolg zum Umsatz gebracht werden. 



     Beispiel 5 : 308g   Naphthensäure-methylamid werden nach der in Beispiel4 gegebenen Anweisung zur Umsetzung gebracht und ein mit schwacher Trübung lösliches Produkt erhalten. Die Trübung ist auf einen Gehalt der Ausgangs-Naphthensäure an Neutralöl zurückzuführen. 

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   Beispiel 6 : 361 g Methylamid der   technischen Abietinsäure   werden mit 295 g Ölsäuremethylamid zusammengeschmolzen und mit 320 g Na-2-oxyäthansulfonat unter Zusatz von 8 g NaOH-Pulver, wie im Beispiel 4 beschrieben, zur Reaktion gebracht. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Verfahren zur Herstellung von N-substituierten Carbonsäuretauriden, dadurch gekenn-   zeichnet, dass man Salze der 2-Oxyäthansulfonsäure mit Carbonsäureamiden der allgemeinenFormel    
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 in Gegenwart von katalytisch wirkenden Mengen eines Hydroxyds oder Alkoholats eines Alkali- oder Erdalkalimetalls auf Temperaturen von 160 bis 2500C erhitzt und das sich bildende Wasser aus dem Reaktionsgemisch entfernt, wobei R eine aliphatische, gesättigte oder ungesättigte, vorzugsweise geradketti- 
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 - 22nyl-oder einen aus aromatischen Ringen kondensierten Rest bedeutet, wobei diese Reste durch Halogenatome, Hydroxylgruppen, Nitrogruppen oder Alkylgruppen ihrerseits substituiert sein können.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung bei Temperaturen von 190 bis 2200C durchgeführt wird.

   3. Verfahren nach den Ansprüchen l und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der alkalische Katalysator in Mengen von 0, 1 bis 5%, vorzugsweise 0, 5 bis 3%, berechnet auf das Gewicht des Säureamids, angewendet wird.

   4. Verfahren nach den Ansprüchen l bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass während der Reaktion unter Rühren ein Inertgas, wie Stickstoff oder Kohlendioxyd, auf oder durch das Reaktionsgemisch geleitet wird.