<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur Herstellung von neuen Polyäthern
Es sind bereits zahlreiche, nicht ionogene Verbindungen bekannt, deren Konstitution und Eigenschaften oft sehr verschieden sind. Trotzdem besitzen die bekannten Verbindungen nicht immer alle für die verschiedenen Anwendungszwecke gewünschten Eigenschaften.
So sind z. B. die Monoäther des Polyäthylenglykols, deren lipophile Kette mindestens 8 Kohlenstoffatome besitzt, die besten Wasch-und Schaummittel ; sie greifen aber gewöhnlich die Schleimhäute stark an. Wenn man sie ausserdem mit kationischen oberflächenaktiven Verbindungen mischt, so stellt man eine synergistische Steigerung dieser schädlichen Wirkung fest, welche besonders unangenehm ist.
Anderseits sind die Derivate der Polyole sowie gewisser Zucker und besonders die Ester wertvoll, da sie unschädlich sind. Diese Verbindungen haben aber auch gewisse Nachteile, die von ihrer Zusammensetzung abhängen. Besonders der nicht selektive Charakter der Reaktionen, die zu diesen Produkten führen, bedingt die Bildung einer Mischung von Stoffen, die eine oder mehrere lipophile Ketten im Molekül enthalten. Wenn diese Produkte zu einer Verwendung bestimmt sind, bei der die Lösung in Wasser notwendig ist, so müssen sie kostspieligen Reinigungsprozessen unterworfen werden.
Durch Einführung von hydrophilen Substituenten in die Kohlenstoffkette oder durch Kondensation der freien Hydroxygruppen mit Äthylenoxyd, kann man die Löslichkeit dieser Verbindungen in Wasser verbessern. Solche Verbindungen bilden aber im allgemeinen keine guten Schaummittel, selbst wenn sie eine Kohlenstoffkette von mittlerer Länge enthalten. Aus diesem Grunde sind sie besser als Emulgatoren verwendbar.
Die Erfindung hat zum Ziel, ausgehend von technischen Produkten, neue oberflächenaktive, nicht ionogene Mittel zu schaffen, die sowohl stabil, sehr hydrophil, ohne Reizwirkung sowie nicht giftig und als Netzmittel, Schaummittel, Waschmittel und Emulgatoren verwendbar sind.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von neuen Polyäthern der allgemeinen Formel :
EMI1.1
in welcher R ein geradkettiges oder verzweigtes, gesättigtes oder ungesättigtes, 8 bis 22 C-Atome enthaltendes Alkylradikal oder ein Alkylarylradikal mit geradkettigem oder verzweigtem Alkylradikal, X ein Halogenatom oder eine Hydroxylgruppe und n einen statistischen Mittelwert unter 10 bedeutet, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man einen Alkohol der Formel ROH, wobei R die obige Bedeutung hat, vorzugsweise in Gegenwart eines sauren Katalysators, mit einem Epihalogenhydrin, insbesondere mit Epichlorhydrin, bei erhöhter Temperatur zur Reaktion bringt und gegebenenfalls die bei dieser Polyadditionsreaktion erhaltenen halogenhaltigen Verbindungen der obigen Formel mittels eines Salzes einer Carbonsäure verestert und durch Abspaltung des Säurerestes hydroxyliert.
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
EMI2.2
worin n einen statistischen Mittelwert von ungefähr 4 hat.
Polyaddition
In einen 11 fassenden Kolben, der mit einer Rührvorrichtung, einem Thermometer und einem
EMI2.3
Reaktionsgemisch wieder auf Raumtemperatur abkühlen.
Der so erhaltene polyoxychlorpropylierte Laurylalkohol stellt ein hellgelbes wasserunlösliches Öl dar. Durch Bestimmung der Epoxydfunktion kann festgestellt werden, ob das angewandte Epichlorhydrin vollständig umgesetzt wurde.
<Desc/Clms Page number 3>
Hydroxylierung
144 g Kaliumacetat werden in 360 g Dipropylenglykol gelöst ; diese Lösung wird in einer Stickstoffatmosphäre auf 1800C erhitzt. Unter Rühren werden nun 181g des in der ersten Phase erhaltenen Produktes im Verlaufe von 30 min zugesetzt. Die Mischung wird hierauf 2 1/2 h lang auf 180 bis 1900C erhitzt und nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur das entstandene Kaliumchlorid durch Filtrieren abgetrennt ; es werden etwa 961o der theoretisch berechneten Menge erhalten. Durch Verdampfen bei Unterdruck wird aus dem Filtrat das teilweise acetylierte Dipropylenglykol entfernt, wobei ein sirupartiges, wasserlösliches Produkt zurückbleibt.
Die Bestimmung der Verseifungszahl dieses Produktes und des zurückgewonnenen Lösungsmittels
EMI3.1
Holzkohle entfärbt ; dann werden 300 mg Natriumäthylat, gelöst in 10 cm3 absolutem Alkohol, zugesetzt. Die Mischung wird 6 h bei Raumtemperatur stehen gelassen, wobei die Desacetylierung des Produktes zu Ende verläuft. Nach Verdampfen des Äthylacetats und des Alkohols werden 147 g eines Produktes erhalten, das folgende analytische Charakteristik zeigt :
EMI3.2
<tb>
<tb> Verseifungszahl <SEP> 0
<tb> Hydroxylzahl <SEP> 546
<tb> jodzahl <SEP> 1 <SEP>
<tb> Gehalt <SEP> an <SEP> Kaliumacetat <SEP> 710.
<tb>
Die eine sirupähnliche Flüssigkeit bildende Verbindung ist leicht wasserlöslich ; sie besitzt ein gutes Schaumvermögen und wird von den Augenschleimhäuten ausgezeichnet vertragen.
Beispiel 2 : Herstellung einer Verbindung der Formel :
EMI3.3
in welcher n einen statistischen Mittelwert von 4 bedeutet.
In der ersten Phase wird die Polyaddition des Epichlorhydrins mit Laurylalkohol nach dem Verfahren, wie im Beispiel 1 beschrieben, durchgeführt.
In der zweiten Phase wird wie folgt hydroxyliert :
0, 84 gMol kristallisiertes Natriumacetat Trihydrat und 0, 11 g Natriumhypophosphit werden in 115 g Diäthylenglykolgelöst. Sodannwird die Lösung unter Stickstoffatmosphäre erhitzt, wobei das Wasser abdestilliert. Bei 140 bis 1450C ist eine Gelierung zu beobachten. Unter Rühren werden 115 g des in der ersten Phase erhaltenen polyoxychlorpropylenierten Laurylalkohols hinzugefügt und 20 min auf einer Temperatur von 140 bis 1450C gehalten, wobei das Reaktionsgemisch wieder flüssig wird. Man erhitzt sodann auf 180 C, um das Verdampfen des Wassers zu vervollständigen und hält 3 h auf 180 bis 1850C.
Unter diesen Bedingungen werden 95, 5 bis 9fP/o des verwendeten Natriumacetats verbraucht. Nach Abkühlen auf 800C wird das Natriumchlorid abfiltriert und 29 g Diäthylenglykol bei einer Temperatur von 800C gewaschen. Aus dem Filtrat wird das Diäthylenglykol im Vakuum durch Verdampfen entfernt. Durch allmähliches Erhitzen auf 1800C wird ein Gemisch aus 107 g eines Produktes, dessen Verseifungszahl bei 64, und aus 150 g teilweise acetyliertem Diäthylenglykol, dessen Verseifungszahl bei 244 liegt, erhalten.
Die Entacetylierung des polyhydroxylierten Polyäther wird durch Verseifen mit 13% tiger Natronlauge bei einer Temperatur von 40 bis 450C beendet, welcher Vorgang 1 1/2 h in Anspruch nimmt.
Beispiel 3 : Herstellung einer Verbindung der Formel :
EMI3.4
worin R eine aliphatische, gerade Kette mit 12 bis 14 Kohlenstoffatomen und n einen statistischen Mittelwert von 4 bedeuten.
In der im Beispiel 1 beschriebenen Weise werden 370 g Epichlorhydrin mit 200 g eines von Kokosöl-
EMI3.5
<Desc/Clms Page number 4>
114 g der erhaltenen Verbindung werden in 200 g Dipropylenglykol gelöst. Die Lösung wird auf 1800C erhitzt und in kleinen Anteilen mit insgesamt 80 g Kaliumacetat versetzt. Nach 4 1/2stündigem Erhitzen auf 1800C sind 96 bis 970 des Acetats verbraucht. Das entstandene Kaliumchlorid wird abgetrennt und das Lösungsmittel verdampft. Wie im Beispiel 1 wird das erhaltene Produkt einer Alkoholyse mit Äthanol unterworfen. Nach Entfernung des Äthylacetats und des Alkohols erhält man 100, 5 g eines sirupartigen, wasserlöslichen Produktes, das der zu Beginn dieses Beispiels angegebenen Formel entspricht.
Beispiel 4 : Herstellung einer Verbindung der Formel :
EMI4.1
EMI4.2
EMI4.3
worin R ein Alkylradikal mit 16 bis 18 C-Atomen und n einen statistischen Mittelwert von 6 bedeuten.
Nach dem im Beispiel 1 beschriebenen Vorgang werden bei 70 bis 800C 416 g Epichlorhydrin mit 188 g einer Mischung aus Cetyl-und Stearylalkohol in Gegenwart von 0, 87% oBorfluorid zur Reaktion gebracht, wobei ein polychlorierter Polyäther erhalten wird.
156 g der erhaltenen Verbindung werden in Hexylenglykol gelöst und mit 144, 5 g Kaliumacetat bei 180 bis 195 C behandelt. Diese Temperatur wird 3 h hindurch aufrecht erhalten. Dann wird auf 250C abgekühlt und das entstandene Kaliumchlorid durch Filtration abgetrennt. Das Hexylenglykol wird nun bei einem Druck von 15 bis 20 mm Quecksilbersäule, unter allmählicher Steigerung der Temperatur auf 180 C, verdampft. Die Desacetylierungwird durch Äthanolyse mit Natriumäthylat als Katalysator durchgeführt. Nach Entfernung des Äthylacetats und des Alkohols werden 132 g eines pastösen Produktes erhalten, das bei 750C in Wasser löslich ist.
Beispiel 6 : Herstellung einer Verbindung der Formel :
EMI4.4
EMI4.5
<Desc/Clms Page number 5>
abgetrennt und-wie im Beispiel 1 beschrieben-einer Äthanolyse unterworfen. Nach Verdampfung des Alkohols und des Äthylacetats werden 177 g eines festen Produktes erhalten, dessen wässerige Lösung bei 250C leicht opalisiert und bei 600C klar wird.
Beispiel 7: Herstellung einer Verbindung der Formel :
EMI5.1
worin n einen statistischen Mittelwert von 5 und R ein Alkylradikal mit 11 bis 16 C-Atomen in verzweigter Kette bedeuten, wobei dieses Radikal von einem Alkohol abgeleitet ist, der durch Oxo-Syn- these hergestellt wurde.
In der im Beispiel 1 beschriebenen Weise werden 231, 2 g Epichlorhydrin mit 105, 5 g eines durch Oxo-Synthese erhaltenen Gemisches von Fettalkoholen, deren verzweigte Kohlenwasserstoffkette 11 bis 16 Kohlenstoffatome enthält, zur Reaktion gebracht. Diese Reaktion wird in Gegenwart von 0, 75 cm 3 Borfluorid-Essigsäure-Komplex durchgeführt. Auf diese Weise wird ein polyoxychlorpropylenierter Äther erhalten, der eine dunkelbraune Farbe besitzt und in Wasser unlöslich ist.
134, 7 g der so erhaltenen Verbindung werden in 876 g Dipropylenglykol gelöst, sodann wird 1 g Kaliumborhydrid zugesetzt und die Mischung unter Rühren erhitzt, wobei sie sich rasch entfärbt. Hierauf werden 100 g Kaliumacetat und 50 g Dipropylenglykol zugesetzt. Nach 3 h langem Erhitzen auf 175 bis 1800C sind 93, 50/0 des zugesetzten Kaliumacetats verbraucht.
Das entstandene Kaliumchlorid wird durch Filtrieren abgetrennt und das Lösungsmittel verdampft, indem die Temperatur bei vermindertem Druck von 15 bis 20 mm Quecksilbersäule, allmählich bis auf 1800C gesteigert wird. Das so erhaltene Produkt wird dann einer Äthanolyse in Gegenwart einer Katalysatorlösung, die Kalilauge und Alkohol enthält, unterworfen.
Nach Entfernung des Äthylacetats und des Alkohols werden 135, 55 g einer sirupartigen Flüssigkeit erhalten, die in Wasser leicht löslich und als schäumendes Reinigungsmittel verwendbar ist.
Beispiel 8 : Epichlorhydrin wird mit technischem Oleylalkohol, der eine Hydroxylzahl von 207 und eine Jodzahl von 88 besitzt, zur Reaktion gebracht. Man erhält auf diese Weise einen polychlorierten Äther der Formel :
EMI5.2
in der R das Radikal, das dem als Ausgangsstoff benutzten Alkohol entspricht, und n die Werte 2,4,
EMI5.3
Dem erhaltenen Polychloräther wird bei einer Temperatur von 180 bis 1850C während 5 h die stöchiometrische Menge an Kaliumacetat zugesetzt. Zweckmässig wird diese Reaktion in Gegenwart von Dipropylenglykol als Lösungsmittel durchgeführt, wobei die Lösungsmittelmenge gewichtsmässig der Menge an Chloräther und Kaliumacetat entspricht.
Die schliesslich nach der Hydroxylierung erhaltenen Produkte haben die in der nachfolgend ausgeführten Tabelle angeführten Eigenschaften :
EMI5.4
<tb>
<tb> n-Wert <SEP> Aussehen <SEP> Löslichkeit
<tb> 2 <SEP> gelbes <SEP> Öl <SEP> dispergierbar
<tb> in <SEP> Wasser
<tb> 4 <SEP> gelbliche <SEP> löslich <SEP> in <SEP> Wasser
<tb> Paste <SEP> mit <SEP> Trübung <SEP>
<tb> hellbraune
<tb> 5 <SEP> Paste <SEP> löslich <SEP> in <SEP> einem
<tb> 5 <SEP> Paste <SEP>
<tb> Wasser-AlkoholGemisch <SEP> (lOgo <SEP> Alkohol)
<tb> 6 <SEP> hellbraune <SEP> wasserlöslich
<tb> Paste
<tb>
<Desc/Clms Page number 6>
Beispiel 9 :
Durch Zusatz von 343 g auf 600C erhitztes Hexadecanol zu 180 g Epichlorhydrin in Gegenwart von 1, 25 cm3 eines essigsauren Komplexes von Borfluorid, erhält man einen Polychlor- äther der Formel :
EMI6.1
in der n einen statistischen Mittelwert von 1, 5 bedeutet.
Dieser Polychloräther wird mit Kaliumacetat im Überschuss von 51a über die stöchiometrische Menge behandelt. Nach 5 h Reaktion bei 1800C wird durch Filtration das erhaltene Salz abgetrennt, das als Lösungsmittel benutzte Dipropylenglykol durch Destillation entfernt.
Die Substanz wird mit 481 iger Natronlauge verseift und das erhaltene Produkt mit kochendem Wasser gewaschen, um die Elektrolyten zu entfernen, und getrocknet. Das erhaltene Produkt entspricht der Formel :
EMI6.2
wobei n einen mittleren statistischen Wert von 1, 5 hat.
Das erhaltene Produkt stellt ein fast farbloses Öl dar, das in Wasser dispergierbar ist. Dieses Produkt wird vorteilhaft als Ersatz des die gleiche hydrophile Kette aufweisenden Oleylderivats verwendet, das aber, da es keine Äthylenbindung enthält, der Luftoxydation nicht unterliegt.
Beispiel 10 : 372 g Laurylalkohol werden bei 85 bis 900C mit 278, 5 g Epichlorhydrin in Gegenwart von 1, 65 cm3 des Essigsäure-Komplexes des Borfluorids zur Umsetzung gebracht.
Es wird ein Lauryläther der Formel :
EMI6.3
erhalten, in welcher n einen mittleren statistischen Wert von 1, 5 hat.
162 g des Polychloräthers werden mit 74 g Kaliumacetat in 220 g 2-Butoxyäthanol während 3 1/2 h bei 1700C behandelt. Das Rohprodukt wird hierauf mit 95 g piger Natronlauge bei 50 bis 600C verseift. Sodann wird dem Gemisch 250 cm3 Wasser zugefügt und durch Dekantieren die wässerige Phase abgetrennt, welche die Elektrolyten enthält. Die organische Phase wird zweimal mit einer auf 700C erwärmten, wässerigen Lösung von läloige-m Natriumsulfat gewaschen.
74 g des so gewonnenen Polyhydroxyäthers werden mit 6 g Harnstoff gemischt und auf 900C erwärmt..
Nach Zusatz von 25 g Sulfamidsäure wird das Gemisch mit einem Turborührer unter Erwärmen im Ölbad auf 1200C energisch. gerührt. Die Reaktion ist stark exotherm und die Temperatur steigt trotz Unterbrechung der Wärmezufuhr bis 1400C. Das erhaltene Sulfat löst sich leicht in Wasser und bildet ein gut schäumendes Reinigungsmittel.
Beispiel 11 : Herstellung einer Verbindung der Formel :
EMI6.4
worin n einen mittleren statistischen Wert von etwa 6 hat.
Zu 167 g geschmolzenem Octylphenol werden 2, 5 cm3 des Phenolkomplexes des Borfluorids, ent- haltend 260/o BF, und dann unter Rühren tropfenweise 416 g Epichlorhydrin hinzugefügt. Man beginnt die Reaktion bei 950C und setzt dann die Temperatur bis auf 75 bis 800C herunter, sobald die Mischung bei dieser Temperatur flüssig bleibt. Die Gesamtdauer des Einführens des Epichlorhydrins beträgt 60 min.
Hierauf werden noch einmal 0, 5 cm3 des Phenolkomplexes des Borfluorids hinzugefügt und die Reaktion unter Rühren beendigt.
<Desc/Clms Page number 7>
Wenn das Gemisch auf dem siedenden Wasserbad unter dem Vakuum einer Wasserstrahlpumpe erhitzt wird, so kann kein Gewichtsverlust durch Verdampfen flüchtiger Anteile festgestellt werden. Der so erhaltene Polychlorpolyäther stellt ein dickflüssiges Öl dar.
300 g Kaliumacetat werden in 700 g Dipropylenglykol gelöst und die Lösung bis 1800C in einer Stickstoffatmosphäre erwärmt. Sodann werden unter Rühren 398g des in der ersten Phase erhaltenen Produktes hinzugefügt, was etwa 170 min dauert. Man erhitzt das Gemisch während 100 min auf 180 bis 190OC, lässt auf Raumtemperatur erkalten und trennt durch Filtration das entstandene Kaliumchlorid ab.
Durch Destillation im Vakuum wird das teilweise acetylierte Dipropylenglykol aus dem Filtrat entfernt.
Man nimmt das Produkt erneut in 750 cm ? absolutem Alkohol auf, entfärbt die Lösung mit Holzkohle, gibt dann 30 cm 3 alkoholische Kalilauge hinzu und lässt das erhaltene Gemisch während 4 1/2 h bei Raumtemperatur stehen, um die Entacetylierung des Produktes zu beendigen. Nach Verdampfen des Äthylacetats und des Alkohols werden 335 g des Produktes der eingangs dieses Beispiels angegebenen Formel erhalten, das ein dickflüssiges, in Wasser lösliches Öl darstellt. Diese Verbindung ist schaumkräftig und wird von der Augenschleimhaut gut vertragen.
Beispiel 12 : Herstellung einer Verbindung der Formel :
EMI7.1
worin n einen mittleren statistischen Wert von 6 bedeutet.
Nach der Vorschrift des Beispiels 1 setzt man 416 g Epichlorhydrin mit 172 g technischem Nonylphenol um, wodurch ein Polychlorpolyäther erhalten wird.
300 g Kaliumacetat werden in 700 g Dipropylenglykol gelöst, die Lösung auf 1800C erhitzt und in kleinen Teilen 392 g des in der ersten Phase erhaltenen Produktes hinzugefügt. Nach 4 h langer Reaktion bei 1800C wird das Kaliumchlorid, das zu 95% der theoretischen Menge anfällt, und dann das Lösungsmittel abgetrennt. Anschliessend wird nach Beispiel 1 eine Zersetzung in Äthylalkohol ausgeführt.
Nach Abscheiden des Äthylacetats und des Alkohols erhält man 345 g eines dickflüssigen Produktes der zu Beginn dieses Beispiels angegebenen Formel, das in Wasser löslich ist.
Es versteht sich, dass die vorstehend beschriebenen Beispiele keine ausschliessliche Aufzählung bedeuten. Es können vielmehr verschiedene Abänderungen vorgenommen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Insbesondere kann der hydrophile Charakter der Verbindungen in an sich bekannter Weise durch eine weitere Umsetzung mit einem oder mehreren Äthylenoxydmolekülen verbessert werden. Gleichfalls können die Verbindungen in an sich bekannter Weise durch Einführung einer ionogenen Gruppe, z. B. einer Sulfonsäure- bzw. einer Carboxygruppe oder eines Phosphorsäureesters, in oberflächenaktive, ionogene Mittel übergeführt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von neuen Polyäthern der allgemeinen Formel :
EMI7.2
in welcher R ein geradkettiges oder verzweigtes, gesättigtes oder ungesättigtes, 8 bis 22 C-Atome enthaltendes Alkylradikal oder ein Alkylarylradikal mit geradkettigem oder verzweigtem Alkylradikal, X ein Halogenatom oder eine Hydroxylgruppe und n einen statistischen Mittelwert unter 10 bedeutet, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Alkohol der Formel ROH, wobei R die obige Bedeudung hat, vorzugsweise in Gegenwart eines sauren Katalysators, mit einem Epihalogenhydrin, insbesondere mit Epichlorhydrin,
bei erhöhter Temperatur zur Reaktion bringt und gegebenenfalls die bei dieser Polyadditionsreaktion erhaltenen halogenhaltigen Verbindungen der obigen Formel mittels eines Salzes einer Carbonsäure verestert und durch Abspaltung des Säurerestes hydroxyliert.