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La présente invention se rapporte à un procédé de préparation de di-hydroxyalcoyl-amides d'acides gras et plus particulièrement à un procédé perfectionné de prépara- tion de di-hydroxyalcoyl-amides d'acides gras à partir d'esters gras et de di-hydroxyalcoylamines.
La réaction entre les esters gras et les di- hydroxyalcoyl-amines est exothermique de sorte que les ren- dements élevés'en di-hydroxyalcoyl-amides d'acides gras sont f@@orisés quand on effectue la réaction à de basses températures. Toutefois, malheureusement, les réactifs tels que l'ester gras et la di-hydroxyalcoyl-amine ne sont pas normalement mutuellement miscibles et leur réaction mutuelle est restreinte, au moins aux premiers stades de la réaction; par la vitesse de transfert de masse à la limite des phases entre les réactifs immiscibles.
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Par conséquent, pour produire les di-hydroxy- alcoyl-amides d'acides gras à partir dtesters gras et de di- hydroxyalcoyl-amines normalement non-miscibles en un temps raisonnable par cette réaction, les procédés antérieurs ont eu recours à ltusage de températures élevées de manière à augmenter la vitesse de la réaction, par exemple 100 C. ou plus, bien que comme on l'a dit l'usage de températures élevées soit indésirable du point de vue de l'équilibre chimique. Il a été également constaté que l'usage de ces températures élevées est indésirable en ce qu'il augmente sensiblement la vitesse et l'étendu de diverses réactions secondaires telles que l'estérification de l'hydroxy-amide et la cyclisation ou l'auto-condensation de la di-hydroxy- alcoyl-amine.
Conformément à l'invention le procédé de pré- paration des di-hydroxyalcoyl-amides des acides gras -à par- tir d'un ester gras et d'une di-hydroxyalcoyl-amine normale- ment immiscible comprend l'établissement d'une masse liquide homogène en une seule phase contenant la di-hydroxyalcoyl- amide d'acide gras, l'introduction d'un catalyseur d'amida- tion, de l'ester gras et de la di-hydroxyalcoyl-amine nor- malement immiscibles dans ladite masse, la mise en réaction de l'ester et de l'amine pour former'la di-hydroxyalcoyl- amide d'acide gras et la récupération de la di-hydroxy- alcoyl-amide d'acide gras ainsi produite de ladite masse, la proportion de cette amide dans la masse étant suffisante pour maintenir l'ensemble en une seule phase liquide.
La présente invention est fondée sur la décou- verte que la di-hydroxyalcoyl-amide d'acide gras constitue un excellent agent solubilisant des réactifs normalement immiscible,s savoir l'ester d'acide gras et la di-hydroxy- alcoyl-amine, et donne un mélange liquide homogène en une seule phase quand sa proportion est suffisante. Quand on
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effectue la mise en contact des réactifs en présence dtun catalyseur d'amidation et d'une quantité suffisante d'hydroxy- amide d'acide gras pour former un mélange en une seule phase, la durée de la réaction n'est plus réglée aux basses tem- pératures par la vitesse de transfert de masse à la limite des phases liquide-liquide.
Il est alors possible d'effec- tuer de manière satisfaisante la réaction exothermique entre l'ester gras et la di-hydroxyalcoyl-amine à de basses tem- ce pératures, qui jusqu'ici était - impossible., avec obten- tion de rendements élevés en produits purs qui sont carac- téristiques d'une telle opération.
Le présent, procédé est particulièrement avan- tageux parce qu'il ne fait pas appel à un solvant étranger, ce qui évite fout problème d'élimination ou de récupération de solvants que comporterait l'usage d'un solvant étranger.
En outre le présent procédé conduit tout naturellement à une opération continue de manière à produire des rendements élevés en produits purs à de basses températures à l'aide d'une installation simple d'une dimension minimum.
Les esters gras utilisés dans le procédé selon l'invention comprennent les esters d'acides gras des mono- et des poly-alcools aliphatiques contenant 1 desatomes de carbone ou plus. Dans le cas des esters de polyalcools, ces esters peuvent être partiels, par exemple des mono- ou des di-glycérides, ou complets, tels les triglycérides. Des alcools polyhydriques appropriés sont l'ét@@lène-glycol, le grapylène-glycol, la glycérine, la sorbite, la marmite, 1'inculte, la pentaérythrite,et des monoalcools .le aétha-.
@ol, l'éthanol, le propanol, l'isopropanol, les butanols et- les amylols. Il est préférable d'utiliser les esters d'aedes @ras des monoalcools contenant jusqu'à environ deux atomes de carbone, savoir le méthanol et l'éthanol, parce que dans un tel cas l'alcool mis en liberté au cours de la
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réaction d'amidation peut être facilement évaporé du produit de la réaction, ce qui simplifie la récupération de l'hydro- xy-amide d'acide gras du résidu fixe.
La portion acide gras des esters gras utilisés dans le procédé selon l'invention comprend les acides gras saturés et non-saturés de poids moléculaire élevé contenant environ 10 à 22 atomes de carbone et leurs mélanges, comme les acides palmitique, stéarique, laurique, myristique, oléique, ricinoléique, linoléique et linolénique, ou les mélanges d'acides gras supérieurs provenant des-sources naturelles tels que les corps gras animaux et végétaux, les huiles de poissons, dont des exemples sont le saindoux, l'huile de coco, l'huile de mais, l'huile de coton, l'huile de poisson hydrogénée, l'huile de soja, les acides'gras des diverses cires comme la cire d'abeilles, la cire de car- nauba ou des mélanges de ces corps gras, enfin les acides gras partiellement ou complètement hydrogénés provenant des sources ci-dessus.
Le terme de di-hydroxyalcoyl-amine utilisé dans la présente description ne se rapporte qu'aux di-hydroxy- alcoyl-amines possédant deux groupes alcoyle reliant chacun au moins un groupe hydroxyle estérifiable à un- atome d'azote auquel est attaché un atome d'hydrogène remplaçable. Parmi les di-hydroxyalcoyl-amines représentatives utilisables on peut citer, par exemple, la diéthanolamine, la dipropanol- amine, la dibutanolamine, le dipentanolamine, la dihexanol- aminè, la dioctanolamine, la diglycérol-monoamine , la di- glycérol-diamine, etc.
Dans le mode préféré de mise en oeu- vre de l'invention il est toutefois préférable d'utiliser les di-hydroxyalcoyl-amines ayant jusqu'à 4 atomes de car- bone dans chacun des radicaux alcoyle comme la diéthanol- amine par exemple. L'agent d'amidation est introduit en quantité éale ou légèrement supérieure à la quantité
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molaire d'acide .gras dans l'ester utilisé, les rapports molaires préférés dudit agent amidant à l'acide gras étant compris entre environ 1,05/1. et 1,3/1.
L'usage d'un catalyseur d'amidation dans la mise en oeuvre de la présente invention est essentiel pour augmenter la vitesse de réaction jusqu'à une valeur pratique dans les conditions opératoires envisagées. Le catalyseur peut être choisi parmi les métaux alcalins, les alcoxydes des métaux alcalins et les amides de ces métaux. Il est naturellement passible d'utiliser des matières susceptibles de réagir avec les' di-hydroxyalcoyl-amines pour former des alcoxydes et/ou des amides des métaux alcalins.
Ainsi on peut commodément préparer des catalyseurs en mélangeant une solution aqueuse très concentrée d'hydroxyde de métal al- calin tel que de l'hydroxyde de potassium avec'la di- hydroxyalcoyl-amine devant être utilisée à titre de réactif et en soumettant.le mélange à la chaleur et à un vide pro- fond de manière à 'distiller l'eau, ou simplement en mélan- geant l'hydroxyde de métal alcalin anhydre et solide avec la di-hydroxyalcoyl-amine.
La quantité de catalyseur à utiliser est in- fluencée'par de nombreux facteurs dont elle représente un équilibre. Normalement, pour des réactifs donnés, l'augmen ( tation d'un quelconque des facteurs suivants diminue la quantité de catalyseur nécessaire: proportion'de l'amide présente dans la masse liquide, période de temps dans la- quelle on désire que soit terminée la réaction, et,tempé- rature à laquelle la réaction est effectuée. La quantité de catalyseur nécessaire peut être en outre diminuée par réduction de la teneur en eau des réactifs.
En général, il est désirable d'utiliser la quantité minimum de cata- lyseur permettant à la réaction de se produire à une vi- tesse raisonnable, le catalyseur formant en définitive un
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savon d'acide gras qui pollue le produit dans une certaine mesure.
Il dcit être entendu que le terme de "catalyseur" utilisé ici est pris dans le sens antérieurement utilisé relativement à l'amidation, c'est-à-dire qu'il est une substance qui augmente en fait la vitesse de la réaction mais qui toutefois n'est pas nécessairement présente à sa concentration et sous sa forme originales à la fin de la réaction.
La proportion de la di-hydroxyalcoyl-amide d'acide gras maintenue dans la masse liquide selon l'in- vention doit être suffisante pour solubiliser le contenu sous forme d'une phase liquide unique. Quand on opère d'une manière continue, le catalyseur d'Ëmidation et les réac- tifs constitués par l'ester gras et la di-hydroxyalcoyl- amine sont apportés d'une manière continue dans la masse liquide dont une portion est enlevée d'une manière continue.
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La proportion de di-h.ydroxyalcoyl-amide d'acide gras main- tenue dans la masse liquide est réglée en faisant varier la durée de séjour et la température opératoire. Normalisent
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la proportion minimum de di-hydroxyalcoyl-aziide d'acide gras maintenue dans la masse comprend au moins environ 20 à 50 % en poids de celle-ci; elle est plus grande dans le cas des réactifs de poids moléculaires supérieurs, moins solu- bles, comme les triglycérides d'acides gras,que dans le cas des matières relativement plus solubles comme les esters gras des alcools illonohydriques inférieurs comme le métha- nol.
Il n'est naturellement pas nécessaire d'effec- tuer la-réaction complète d'amidation dans une seule masse ou un seul récipient réactionnel. Par exemple, on peut éta- blir une masse homogène liquide contenant l'amide dans un récipient et y introduire les réactifs d'une manière continue
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de manière à obtenir un mélange homogène en une seule phase
Les réactifs présents dans le mélange réagissent partielle- ment avec formation de la di-hydroxyalcoyl-amide d'acide gras et le liquide homogène, qui contient les matières ayant partiellement réagi, est évacuée de manière continue de la masse et abandonnée à la maturation pour permettre une nouvelle production d'amide.
Bien entendu la proportion de l'amide dans la masse doit être entretenue à une valeur assez grande pour maintenir la masse en une seule phase.
Si on le désire, la vitesse de réaction de la matière retirée ayant partiellement réagi peut être accé- lérée par exposition à des températures élevées. En fait l'ensemble du procédé selon l'invention peut être, mis en oeuvre à des températures élevées mais, ce faisant, l'avan- tage que représente le présent procédé sur les procédés an- térieure diminue fortement. Ainsi il est généralement pré- férable de mettre en oeuvre le présent procédé à une tem- pérature comprise entre environ 20 et 60 C. bien qu'on puisse opérer à des températures atteignant et dépassant 80 C. B ien entendu le procédé doit être mis en oeuvre dans des conditions telles que la masse liquide établie reste en phase,liquide.
Bien que l'ester gras et la di-hydroxyalcoyl- amine soient normalement apportés à la masse homogénéisée à l'état liquide, il entre dans le cadre de l'invention de les fournir à l'état solide ou gazeux, en totalité ou'en partie, à la condition qu'il; soient solubilisés dans la masse conformément à l'invention.
Les exemples suivants illustrant la nature de l'invention mais ne sont, bien entendu, nullement limita- tifs. Les parties expriment des poids, sauf indications contraires.
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EXEMPLE 1. -
On établit une masse liquide dans un récipient chauffé. Cette masse, qui est formée d'une seule phase limpide et transparente, contient ehviron 19 parties de
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N-bis-(2-hydroxyéthyl)amide dans des acides gras de l'huile de coco, environ 0,4 partie de diéthanolamine, environ 0,1 partie de cocate de méthyle et environ 0,01 partie d'un catalyseur (calculé en hydroxyde de potassium) formé du produit de condensation obtenu par chauffage de la diéthano3 amine avec de l'hydroxyde de potassium à 100 0. sous une pression de 10 mm. de mercure jusqu'à ce que le mélange soit exempt d'eau à l'essai d'humidité à l'aide de la dis- tillation au xylol. On maintient le contenu du récipient à 500C.
et la pression à l'intérieur du récipient est de 10 à 15 mm. de mercure.
On agite dans la masse environ 52 parties de cocate de méthyle et un mélange d'environ 29 parties de diéthanolamine et de 0,4 partie d'hydroxyde de potassium préalablement chauffé sous vide comme il est' décrit dans le paragraphe précédent.
Le mélange, qui comporte environ 100 parties, se présente immédiatement sous forme d'une seule phase lim- pide. On laisse le mélange refroidir à la température am- biante. Au bout de quatre heures, le rendement en N-bis- (2-hydroxyéthyl)amide de l'acide gras de l'huile*de coco obtenu à l'aide des réactifs est d'environ 55 % du. rendement théorique, de 84 % en vingt-huit heures et de 89 % en cinquante-deux heures.
EXEMPLE 2. -
On charge dans-un appareil de réaction chemisé
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environ 76 kg. de iT-bis-(2-hydroxyéthyl)lauramide et on fait passer un courant d'environ 130 kg. par heure de lau-
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rate de méthyle et un second courant eoni stant en un
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. mélange de 70 kg. par heure de diéthanolamine et de 6,5 kg. par heure d'une solution à 2 % de méthylae de sodium dans;:\ le méthanol, d'une manière continue, arrivant au sommet de l'appareil. Le contenu de celui-ci est maintenu à 30 C. environ et est agité lentement.
Environ deux minutes après le commencement du passage des courants de laurate de méthyle et de: diéthanol amine et de catalyseur, 'on retire de la basa: du récipient une phase liquide unique suivant un débit égal au débit total des réactifs entrant.
La durée de séjour dans l'appareil de réaction au cours de l'opération est de deux minutes et la concen- tration en N-bis-(2-hydroxyéthyl)lauramide y est d'envi- ron 28 %.
La phase liquide unique quittant l'appareil de réaction est envoyée à l'aide d'une pompe dans un appareil à distillation instantanée sous vide pour éliminer les va- peurs méhanoliques formées à titre de sous-produit dans la réaction d'amidation. La pression existant dans l'ins-- tallation de distillation est d'environ 50 mm. de mercure:
Après élimination par distillation instantanée sous vide, du méthanol formé, on estime que la réaction atteint envi- ron 50 %. La matière homogène ayant partiellement régi est envoyée de l'appareil de distillation dans un réservoir de magasinage à double paroi, chauffé à l'eau chaude, pour père mettre à la réaction d'arriver à son terme.
Après trois à six heures de magasinage à 35 C., le produit obtenu est rectifié à nouveau pour en éliminer le méthanol, en opérant sous vide (10 à 100 mm. de mercure) dans un appareil ad hoc.
Le produit exempt de méthanol contient 92 % de N-bis-(2- hydroxyéthyl).iauramide, 5 % de diéthanolamine, 2,75 % de savon et 0,25 %.,de catalyseur libre (calculé en hydroxyde de potassium) Le rendement en N-bis-(2-hydroxyéthyl)-
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lauramide est de 98 % du rendemen @éorique.
Dans la mise en oeuvre de cet exemple, il est possible de préparer le courant de diéthanolamine et de cata lyseur en mélangeant 70 parties de diéthanolamine avec 4,5 parties d'une solution aqueuse d'hydroxyde de potassium et en déshydratant le mélange ainsi obtenu pendant cinq minutes à 100 C. sous un vide de 10 mm. de mercure. Le contenu de l'appareil de réaction étant à une température légèrement supérieure à 30 C. si le courant de diéthanol- amine et de catalyseur est utilisé directement-après chauf- fage, il suffit-d'un peu moins de N-bis-(2-hydroxyéthyl)- lauramide dans la chàmbre de réaction, soit environ 20 %.
EXEMPLE 3. EXEMPLE 3. -
On charge environ 175 kg. de N-bis-(2-hydroxy- éthyl)amide des acides gras de l'huile de palme dans un'ré- cipient à double paroi..On envoie d'une manière continue au sommet de l'appareil un courant de 130 kg. par heure d'huile de palme et un second courant consistant en 70 kg. par heure de diéthanolamine et 6,5 kg. par heure d'une solution à 25 % de méthylate de sodium dans le méthanol. On maintient le contenu du récipient à 40 0. et on agite lentement. Deux minutes après le commencement du passage du courant des ré- actifs dans l'appareil, on retire d'une manière continue une phase unique liquide de la base de l'appareil suivant un débit égal au débit total des réactifs entrant.
En cours d'opération, la durée de séjour'dans l'appareil est d'environ deux minutes et la concentration de la N-bis-(2-hydroxyéthyl)amide des acides gras de l'huila de palme est d'environ 50 %.
Le liquide homogène soutiré de la base de l'ap- pareil de réaction est envoyé au magasinage. Au bout de trois à six heures de maturation à 25 C., il contient 85 % de N-bis-(2-hydroxyéthyl)amide des acides gras de l'huile
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de palme, 7 % de glydérine, environ 5 % de diéthanolamine 2,75 % de savon et 0,25 % de catalyseur libre (calculé en hydroxyde de potassium). Le rendement en amide est d'envi-' ron 98 % du rendement théorique.
L'invention n'est pas limitée au mode de mise en oeuvre décrit qui n'a été choisi qu'à titre d'exemple.
- REVENDICATIONS -
1.- Procédé de préparation d'une di-hydroxy- alcoyl-amide d'acide gras à partir d'un ester gras et d'une di-hydroxyalcoyl-amine normalement mutuellement immiscibles caractérisé en ce qu'on établit une phase liquide homogène contenant une di-hydroxyalcoyl-amide d'acide gras, on in- troduit dans ladite phase un catalyseur d'amidation et l'es- ter gras et la di-hydroxyalcoyl-amine normalement mutuelle- ment immiscibles, on fait réagir l'ester et l'amine pour former la di-hydroxyalcoyl-amide d'acide gras et on récupère ladite amide ainsi produite de la masse liquide, la propor tion de ladite di-hydroxyalcoyl-amide d'acide gras présente dans ladite masse étant suffisante pour maintenir le content à l'état de phase liquide unique.
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The present invention relates to a process for the preparation of di-hydroxyalkyl amides of fatty acids and more particularly to an improved process for the preparation of di-hydroxyalkyl amides of fatty acids from fatty esters and di. -hydroxyalkylamines.
The reaction between fatty esters and di-hydroxyalkylamines is exothermic so that the high yields of di-hydroxyalkyl-amides from fatty acids are reduced when the reaction is carried out at low temperatures. Unfortunately, however, reactants such as the fatty ester and the di-hydroxyalkyl-amine are not normally mutually miscible and their mutual reaction is restricted, at least in the early stages of the reaction; by the rate of mass transfer at the phase boundary between the immiscible reagents.
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Therefore, to produce fatty acid di-hydroxyalkylamides from fatty esters and normally immiscible di-hydroxyalkylamines in a reasonable time by this reaction, previous methods have resorted to the use of high temperatures. so as to increase the rate of the reaction, for example 100 ° C. or more, although as has been said the use of high temperatures is undesirable from the point of view of chemical equilibrium. It has also been found that the use of these elevated temperatures is undesirable in that it significantly increases the rate and extent of various side reactions such as esterification of the hydroxy-amide and cyclization or auto-cyclization. -condensation of the di-hydroxyalkyl-amine.
In accordance with the invention the process for the preparation of the di-hydroxyalkyl-amides of fatty acids from a fatty ester and a normally immiscible di-hydroxyalkyl-amine comprises the establishment of a homogeneous liquid mass in one phase containing the fatty acid di-hydroxyalkyl-amide, the introduction of an amidation catalyst, the fatty ester and the di-hydroxyalkyl-amine normally immiscible in said mass, reacting the ester and amine to form the fatty acid di-hydroxyalkyl-amide and recovering the fatty acid-di-hydroxyalkyl-amide thus produced from said mass , the proportion of this amide in the mass being sufficient to maintain the whole in a single liquid phase.
The present invention is based on the discovery that the di-hydroxyalkyl-fatty acid amide constitutes an excellent solubilizing agent of normally immiscible reagents, namely the fatty acid ester and the di-hydroxy-alkyl-amine, and gives a homogeneous liquid mixture in one phase when its proportion is sufficient. When we
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brings the reactants into contact in the presence of an amidation catalyst and a sufficient quantity of fatty acid hydroxyamide to form a one-phase mixture, the reaction time is no longer set to low temperatures by mass transfer rate at the liquid-liquid phase limit.
It is then possible to carry out the exothermic reaction between the fatty ester and the di-hydroxyalkylamine satisfactorily at low temperatures, which heretofore was not possible, with yields obtained. high in pure products which are characteristic of such an operation.
The present process is particularly advantageous because it does not use a foreign solvent, thus avoiding any solvent removal or recovery problem that would be involved in using a foreign solvent.
Further, the present process naturally results in continuous operation so as to produce high yields of pure products at low temperatures with the aid of a simple installation of minimum size.
The fatty esters used in the process according to the invention include fatty acid esters of aliphatic mono- and polyalcohols containing 1 or more carbon atoms. In the case of polyalcohol esters, these esters can be partial, for example mono- or diglycerides, or complete, such as triglycerides. Suitable polyhydric alcohols are ethylene glycol, grapylene glycol, glycerin, sorbite, kettle, incult, pentaerythritis, and monoalcohols aetha-.
@ol, ethanol, propanol, isopropanol, butanols and amylols. It is preferable to use the aedes @ras esters of monoalcohols containing up to about two carbon atoms, namely methanol and ethanol, because in such a case the alcohol released during the
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The amidation reaction can be easily evaporated from the reaction product, which simplifies the recovery of the fatty acid hydroxy-amide from the fixed residue.
The fatty acid portion of the fatty esters used in the process according to the invention comprises saturated and unsaturated fatty acids of high molecular weight containing about 10 to 22 carbon atoms and their mixtures, such as palmitic, stearic, lauric, myristic acids. , oleic, ricinoleic, linoleic and linolenic, or mixtures of higher fatty acids from natural sources such as animal and vegetable fats, fish oils, examples of which are lard, coconut oil, l corn oil, cottonseed oil, hydrogenated fish oil, soybean oil, fatty acids from various waxes such as beeswax, carnauba wax or mixtures thereof fatty, and finally the partially or fully hydrogenated fatty acids from the above sources.
The term di-hydroxyalkyl-amine used in the present description relates only to di-hydroxy-alkyl-amines having two alkyl groups each connecting at least one esterifiable hydroxyl group to a nitrogen atom to which an atom is attached. of replaceable hydrogen. Among the representative di-hydroxyalkyl-amines which can be used, mention may be made, for example, of diethanolamine, dipropanolamine, dibutanolamine, dipentanolamine, dihexanolamine, dioctanolamine, diglycerol-monoamine, diglycerol-diamine, etc.
In the preferred embodiment of the invention, however, it is preferable to use the di-hydroxyalkyl-amines having up to 4 carbon atoms in each of the alkyl radicals, such as diethanolamine for example. The amidation agent is introduced in an amount equal to or slightly greater than the amount
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molar fatty acid in the ester used, the preferred molar ratios of said starter to fatty acid being between about 1.05 / 1. and 1.3 / 1.
The use of an amidation catalyst in the practice of the present invention is essential to increase the reaction rate to a practical value under the operating conditions envisaged. The catalyst can be chosen from alkali metals, alkoxides of alkali metals and amides of these metals. It is of course possible to use materials capable of reacting with the 'di-hydroxyalkyl-amines to form alkoxides and / or amides of the alkali metals.
Thus, catalysts can conveniently be prepared by mixing a highly concentrated aqueous solution of alkali metal hydroxide such as potassium hydroxide with the di-hydroxyalkyl-amine to be used as a reagent and subjecting it to. mixing with heat and deep vacuum so as to distill off the water, or simply by mixing the anhydrous and solid alkali metal hydroxide with the di-hydroxyalkyl-amine.
The amount of catalyst to be used is influenced by many factors of which it is a balance. Normally, for given reactants, increasing any of the following factors decreases the amount of catalyst needed: proportion of amide present in the liquid mass, period of time in which it is desired to be completed the reaction, and the temperature at which the reaction is carried out The amount of catalyst required can be further reduced by reducing the water content of the reactants.
In general, it is desirable to use the minimum amount of catalyst which will allow the reaction to proceed at a reasonable rate, the catalyst ultimately forming a catalyst.
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fatty acid soap which pollutes the product to some extent.
It is to be understood that the term "catalyst" used herein is taken in the sense previously used in relation to amidation, i.e. it is a substance which in fact increases the rate of the reaction but which however, is not necessarily present at its original concentration and form at the end of the reaction.
The proportion of the fatty acid di-hydroxyalkyl-amide maintained in the liquid mass according to the invention must be sufficient to dissolve the contents in the form of a single liquid phase. When operating continuously, the emidation catalyst and the reagents consisting of the fatty ester and the di-hydroxyalkylamine are continuously supplied to the liquid mass, a portion of which is removed from the liquid. in a continuous manner.
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The proportion of fatty acid di-hydroxyalkyl-amide maintained in the liquid mass is controlled by varying the residence time and the operating temperature. Normalize
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the minimum proportion of fatty acid di-hydroxyalkyl aziide maintained in the mass comprises at least about 20 to 50% by weight thereof; it is greater in the case of higher molecular weight, less soluble reagents, such as fatty acid triglycerides, than in the case of relatively more soluble materials, such as the fatty esters of lower illonohydric alcohols such as methanol.
It is of course not necessary to carry out the complete amidation reaction in a single mass or reaction vessel. For example, one can establish a liquid homogeneous mass containing the amide in a container and introduce the reagents there in a continuous manner
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so as to obtain a homogeneous mixture in a single phase
The reactants present in the mixture partially react with the formation of the fatty acid di-hydroxyalkyl-amide and the homogeneous liquid, which contains the partially reacted materials, is continuously drained from the mass and left to ripen for allow a new production of amide.
Of course, the proportion of the amide in the mass must be maintained at a value large enough to maintain the mass in a single phase.
If desired, the reaction rate of the removed partially reacted material can be accelerated by exposure to elevated temperatures. In fact the whole of the process according to the invention can be carried out at high temperatures, but in doing so, the advantage which the present process represents over the previous processes decreases considerably. Thus it is generally preferable to carry out the present process at a temperature of between about 20 and 60 ° C., although it is possible to operate at temperatures of up to and exceeding 80 ° C. Of course the process must be carried out. when operating under conditions such that the established liquid mass remains in phase, liquid.
Although the fatty ester and the di-hydroxyalkylamine are normally supplied to the homogenized mass in the liquid state, it is within the scope of the invention to provide them in the solid or gaseous state, in whole or in ' in part, on condition that it; are solubilized in the mass in accordance with the invention.
The following examples illustrating the nature of the invention but are, of course, in no way limiting. The parts express weights, unless otherwise indicated.
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EXAMPLE 1. -
A liquid mass is established in a heated vessel. This mass, which is formed of a single limpid and transparent phase, contains about 19 parts of
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N-bis- (2-hydroxyethyl) amide in fatty acids of coconut oil, about 0.4 part of diethanolamine, about 0.1 part of methyl cocate and about 0.01 part of a catalyst (calculated in potassium hydroxide) formed from the condensation product obtained by heating diethanol 3 amine with potassium hydroxide at 100 0. under a pressure of 10 mm. of mercury until the mixture is free of water when tested for humidity using the xylol distillation. The contents of the container are maintained at 500C.
and the pressure inside the container is 10 to 15 mm. of mercury.
About 52 parts of methyl cocate and a mixture of about 29 parts of diethanolamine and 0.4 part of potassium hydroxide previously heated under vacuum as described in the previous paragraph are stirred in the mass.
The mixture, which contains about 100 parts, immediately appears as a single, clear phase. The mixture is allowed to cool to room temperature. After four hours, the yield of N-bis- (2-hydroxyethyl) amide of the fatty acid of coconut oil obtained using the reagents is about 55% of. theoretical yield of 84% in twenty-eight hours and of 89% in fifty-two hours.
EXAMPLE 2. -
We charge into a jacketed reaction apparatus
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about 76 kg. of iT-bis- (2-hydroxyethyl) lauramide and a stream of about 130 kg is passed. per hour of the-
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methyl spleen and a second stream eoni stant in one
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. mixture of 70 kg. per hour of diethanolamine and 6.5 kg. per hour of a 2% solution of sodium methyl in methanol, continuously, reaching the top of the apparatus. The content of this is kept at about 30 ° C. and is stirred slowly.
About two minutes after the start of the passage of the methyl laurate and diethanol amine and catalyst streams, a single liquid phase is withdrawn from the vessel from the vessel at a rate equal to the total rate of incoming reactants.
The residence time in the reaction apparatus during the operation is two minutes and the concentration of N-bis- (2-hydroxyethyl) lauramide therein is about 28%.
The single liquid phase leaving the reaction apparatus is pumped into an instant vacuum distillation apparatus to remove the mehanolic vapors formed as a by-product in the amidation reaction. The pressure existing in the distillation plant is about 50 mm. of mercury:
After removal by flash distillation under vacuum of the methanol formed, the reaction is estimated to reach about 50%. The homogeneous material which has partially settled is sent from the distillation apparatus into a double-walled storage tank, heated with hot water, for the reaction to be brought to an end.
After three to six hours of storage at 35 ° C., the product obtained is rectified again to remove the methanol therefrom, operating under vacuum (10 to 100 mm. Of mercury) in a suitable apparatus.
The methanol-free product contains 92% N-bis- (2-hydroxyethyl) .iauramide, 5% diethanolamine, 2.75% soap and 0.25%., Free catalyst (calculated as potassium hydroxide). yield of N-bis- (2-hydroxyethyl) -
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lauramide is 98% of the theoretical yield.
In carrying out this example, it is possible to prepare the stream of diethanolamine and of catalytic converter by mixing 70 parts of diethanolamine with 4.5 parts of an aqueous solution of potassium hydroxide and dehydrating the mixture thus obtained. for five minutes at 100 ° C. under a 10 mm vacuum. of mercury. The contents of the reaction apparatus being at a temperature slightly above 30 ° C. If the diethanolamine and catalyst stream is used directly after heating, a little less N-bis is sufficient. (2-hydroxyethyl) - lauramide in the reaction chamber, ie about 20%.
EXAMPLE 3. EXAMPLE 3. -
We load about 175 kg. of N-bis- (2-hydroxy-ethyl) amide of the fatty acids of palm oil in a double-walled vessel. A current of 130 is continuously sent to the top of the apparatus. kg. per hour of palm oil and a second stream consisting of 70 kg. per hour of diethanolamine and 6.5 kg. per hour of a 25% solution of sodium methoxide in methanol. The contents of the container are kept at 40 ° C. and stirred slowly. Two minutes after the start of the flow of reactants through the apparatus, a single liquid phase is continuously withdrawn from the base of the apparatus at a rate equal to the total rate of incoming reagents.
During operation, the residence time in the device is about two minutes and the concentration of N-bis- (2-hydroxyethyl) amide of the fatty acids of palm oil is about 50 %.
The homogeneous liquid withdrawn from the base of the reaction apparatus is sent for storage. After three to six hours of ripening at 25 ° C., it contains 85% of the N-bis- (2-hydroxyethyl) amide of the fatty acids in the oil
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palm, 7% glyderin, about 5% diethanolamine 2.75% soap and 0.25% free catalyst (calculated as potassium hydroxide). The amide yield is about 98% of the theoretical yield.
The invention is not limited to the embodiment described which was chosen only by way of example.
- CLAIMS -
1.- Process for preparing a di-hydroxyalkyl-fatty acid amide from a fatty ester and a normally mutually immiscible di-hydroxyalkyl-amine characterized in that a homogeneous liquid phase is established containing a fatty acid di-hydroxyalkyl-amide, an amidation catalyst is introduced into said phase and the fatty ester and the di-hydroxyalkyl-amine normally mutually immiscible, the ester is reacted. and the amine to form the fatty acid di-hydroxyalkyl-amide and said amide thus produced is recovered from the liquid mass, the proportion of said fatty acid di-hydroxyalkyl-amide present in said mass being sufficient to maintain content as a single liquid phase.