<Desc/Clms Page number 1>
" PROCEDE DE PREPATION D'ESTERS D'ACIDES GRAS DES ACIDES
EMI1.1
HYDRûXYALCfu1E-5üLFûNIQüES ET DE LEURS SELS ".
<Desc/Clms Page number 2>
La présente invention se rapporte à un procédé nouveau de préparation d'esters d'acides gras des acides hydroxyalcane-sulfoniques et leurs sels, tels que les sels alcalins , d'ammonium et d'amines.
Il est connu de préparer ces composés, par exemples les sels de sodium des esters d'acides gras de l'acide iséthionique par réaction d'un chlorure d'acide gras avec l'iséthionate de sodium:
EMI2.1
Toutefois, dans ce procédé, il est nécessaire de disposer d'iséthionate de sodium complètement anhydre finement pulvérisé, dont la préparation est assez pénible et exige plusieurs heures de réaction. Le produit ne peut ainsi- être obtenu que par chargea séparées .
On a donc proposé d'estérifier directement l'acide gras au moyen d'iséthionate de sodium sous pres- sion réduite:
EMI2.2
Ce procédé exige toutefois un grand excès d'iséthionate de sodium et des températures élevées de l'ordre de 200 à 300 C. Pour éviter une altération de couleur excessive des produits, on aoit effectuer le pro- cédé sous atmosphère de gaz inerte. En outre, la réaction est incomplète en dépit de plusieurs heures de réaction, de sorte qu'il faut chasser par distillation l'excès d'aci- de gras.
On sait également estérifier les acides gras en grand excès avec des sels d'acides hydroalcane-sulfo- niques à l'aide d'acides phosphoriquesà titre de cata- lyseurs. Ces réactions sont effectuées également à 185-
<Desc/Clms Page number 3>
300 C an présence d'un gaz inerte. La durée de la réac- tion est réduite à une demi-heure à deux heures nais l'estérification est également incomplète.
Selon un procédé similaire connu, on utilise l'acide borique à titre de catalyseur, mais aussi à des tempéiatures supérieures à 200 C .
On sait qu'il est possible d'estérifier l'huile de ricin ou un mélange d'acides gras ayant 6 à 12 atomes de carbone au moyen d'iséthionate de sodium à de basses températures allant de 30 à 40 C par passage d'acide chlor- hydrique gazeux dans la masse réactionnelle. Cette réac- tion est très lente et incomplète et il est difficile d'enlever les sels présents dans le produit de la réaction.
Dans ce procédé on peut présumer qu'une partie de l'isé- thionate de sodium est convertie en acide iséthionique par l'acide chlorhydrique , mais l'usage d'acide chlorhy-
EMI3.1
drique gazeux est incommode et prend du temps De plus ce procédé ne peut être mis en oeuvre que par charges séparées, l'estérification est. incomplète et le produit de l'estérification est impur.
Il a été trouvé à présent qu'il est possible de préparer des esters d'acides gras des acides hydroxy-
EMI3.2
alcane-sulfo:.iques ainas que leurs sels, parxemple de métaux alcalins, d'ammonium ou d'amines, très facilement et avec de courtes durées de réaction, et des rendements pratiquement quantitatifs, en effectuant l'estérifica- tion de l'acide hydroxy-alcane-sulfonique sensiblement exempt de ses sels, avec des acides gras tout en enlevant en même temps l'eau formée, de préférence sous pression réduite et à des températures comprises entre 100 et 150 C. L'acide sulfonique peut contenir une faible pro- portion de ses sels, le maximum étant de 50% en poids et de préférence de moins de 10%. L'invention comprend éventuellement la neutralisation du produit de réaction.
<Desc/Clms Page number 4>
Un mode de mise en oeuvre particulier de l'invention. comporte l'introduction de l'acide hydroxyalcane-sulfo- nique dans un acide gras préalablement chauffé à environ 100-120 C et le maintien sous pression réduite, l'esté- rification étant terminée par chauffage de la masse réac- tionnelle à environ 130-150 C.
Une autre caractéristique est la dissolution des composants de la réaction dans un solvant commun, par exemple un acide aulfonique, et de préférence un produit d'estérification précédemment obtenu et la terminaison de l'estérification, de préférence sous pression réduite, en éliminant l'eau formée. L'élimination de l'eau peut être accélérée, ce qui rend le procédé particulièrement écono- mique, en effectuant l'estérification de manière continue en couche mince.
La neutralisation de l'acide ester-sulfonique peut être effectuée dans une opération continue. On peut itiliser un agent neutralisant quelconque approprié tel que des solutions concentrées de silicates alcalins ou de mélanges de deux-ci avec une lessive alcaline concentrée.
Dans la description qui suit,le procédé est illustré par l'exemple d'une estérification de l'acide iséthionique avec l'acide gras de l'huile de coco.
On dissout de l'acide iséthionique techniquement pur contenant environ 3% d'eau et un mélange d'acides gras provenant de l'huile de coco selon divers rapports moléculaires dans environ 20%, relativement au poids totali des deux acides de départ, d'un ester précédemment obtenu ' d'acides gras et d'acide iséthionique tout en chauffant la masse à 80 C. La solution obtenue ne se sépare pas par refroidissement .
On a trouvé les degrés d'estérification suivants!
<Desc/Clms Page number 5>
EMI5.1
<tb> Rapport <SEP> molaire <SEP> des <SEP> composants <SEP> degré <SEP> d'estérifica-
<tb>
EMI5.2
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ tion
EMI5.3
<tb> Acide <SEP> gras <SEP> Acide <SEP> iséthio- <SEP> Acide
<tb> de <SEP> l'huile <SEP> de <SEP> nique <SEP> estercoco <SEP> sulfonique
<tb>
<tb> 1 <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 66%
<tb>
<tb> 1,1 <SEP> 1 <SEP> 0,2 <SEP> 73%
<tb>
<tb> 1 <SEP> 1,1 <SEP> 0,2 <SEP> 72%
<tb>
<tb> 1,2 <SEP> 1 <SEP> 0,2 <SEP> 77%
<tb>
<tb> 1 <SEP> 1,2 <SEP> 0,2 <SEP> 76%
<tb>
<tb> 1 <SEP> 2 <SEP> 0,2 <SEP> 87%
<tb>
Ce tableau montre qu'il s'établit un équilibre pour l'ester. Selon l'invention, la réaction est terminée par élimination de l'eau du système, ce qui se fait de la manière suivante.
On fait passer une phase homogène dudit mélange réactionnel contenant un excès de 0,1 molécule d'acide gras, préalablement chauffé à 80 0, en mince couche dans un serpentin vertical en verre plongé dans un bain de glycérine maintenu à 175*Ce Le serpentin de verre possède une longueur totale de 2,4 mètres et est maintenu sous un vide de 20 mm de mercure. On obtient une estérification quantitative pour un temps de séjour d'environ quatre-
EMI5.4
vingt-dix secondes seulement. Leacide ester-sulfonique sort de lappareil à une température comprise entre 135 et 140 C.
On a également trouvé que l'estérification n'est pas essentiellement affectée si l'acide iséthionique con- tient une certaine quantité d'iséthionat3 de sodium, la teneur en sel de sodium devant toutefois être inférieure à 50% si, dans lesdites conditions, on désire obtenir une estérification de plus de 90%. L'estérification se produit plus rapidement si la teneur en sel de l'acide iséthionique ne dépasse pas 25% et de préférence 10%.
<Desc/Clms Page number 6>
Des conditions similaires s'appliquent à d'autres acides hydroxyalcane-sulfonioues comme l'acide 2-hydroxypropane-sulfonique, l'acide di-hydroxypropane- sulfonjque, l'acide 2-hydroxybutane-3-sulfonique, l'acide 2-hydroxybutane-sulfonique ou autres acides halogénés
EMI6.1
analogues comme l'acide 1-chloro-2-hydroxypropane-sulfo- nique.
L'estérification peut être effectuée également d'une manière comprenant le mélange de quantités équiva- lentes d'un acide gras et d'un'acide hydroxyalcane-sulfo- nique par agitation sous vide, de préférence en utilisant 5 à 10% d'excès d'unies réactifs et en élevant la tem- pérature lentement, de manière à éviter un mcussage exces- sif, à 130-150'Ce
Dans ce mode opératoire, il existe au départ deux couches qui doivent être mélangées à fond et qui se combinent pour former une phase homogène au cours de la réaction qui ne s'opère que progressivement. Il est avanta-
EMI6.2
geux d'introduire lentement l'acide hydroxyalcane.at7.fpni.. que dans l'acide gras préalablement chauffé à environ 100- 120 C et maintenu sous vide et d'élever la température à environ 130-150 C après combinaison des composants.
Un autre mode opératoire pratique consiste à dissoudre les composants de ladite réaction dans ur sol- vant commun, par exemple un acide sulfonique et de préfé- rence dans un pied de leur produit d'estérification pré- cédemment préparé et à terminer l'estérification d'une manière discontinue ou continue sous pression réduite.
L'eau de réaction peut être également éliminée par distillation azéotropique à l'aide d'hydrocarbures aromatiques comme le toluène ou le xylène.
Les acides hydroxyalcane-sulfoniques libres devant être soumis à l'estérification peuvent être obtenus par traitement d'une solution concentrée du sel de sodium
<Desc/Clms Page number 7>
à l'aide d'acide cnlorhydrique aqueux ou anhydre et sé- paration du chlorure de sodium formé de la solution aqueu- se d'acide sulfonique d'une manière usuelle. Les acides hydroxyalcane-sulfoniques peuvent également être produits de manière avantageuse en traitant des solutions aqueuses concentrées de leurs sels de sodium ou de potassium à l'ai- de d'échangeurs d'ions. Les solutions aqueuses ainsi obte- nues sont alors concentrées par évaporation à une teneur en humidité d'environ 3 à 8%.
Les acides gras les plus appropriés peuvent être utilisés dans le présent procédé comprennent ceux ayant 8 à 22 atomes de carbone, en particulier les acides gras saturés, par exemple provenant des corps gras naturels comme l'huile de coco, l'huile de palme ou le suif, Leurs indices d'iode doivent être au maximum de 8 et de préfé- rence inférieurs à 4. Les sels de métaux alcalins, d'am- monium et d'amines en particulier d'alcanolamines, des acides ester-sulfoniques fabriqués à partir de ceux-ci conviennent particulièrement comme agents mouillants, de lavage et de pénétration. Les sels des acides ester-sul- foniques provenant des acides gras saturés ayant 10 à 14 atomes de carbone, sont particulièrement intéressants.
La neutralisation des acides ester-sulfoniques en sels peut être effectuée par charges séparées ou dans une opération continue. Les procédés connus sont sensible- ment limités à la production des sels de sodium. Confor- mément à l'invention, on peut préparer non-seulement les divers sels de métaux alcalins mais encore les sels d'ammonium et d'aminés tels que les sels d'alcanolamines.
La production de ces sels n'est guère possible et serait très difficile par les procédés connus.
Au cours de la neutralisation des acides ester-sulfoniques, on doit naturellement éviter une sapo- nification. Les sels des acides ester-sulfoniques manifes-
<Desc/Clms Page number 8>
tant beaucoup moins de tendance às'hydrolyser que l'atide
EMI8.1
sulfonique lui-tfiesie, l'acide ester-suifonique est -ici pré- férence introduit dans le milieu alcalin dans les opéra- tions par charge? séparées, et non l'inverse.
La production des sels d'ammonium ou d'alcanola- mines comme des sels de tri-, di- et mono-éthanolaine ne présente aucune difficulté. La réaction exige seulement l'addition de l'acide sulfonique liquide modérément chauf- fé sous agitation énergique à une solution aqueuse d'ammo- niaque ou d'amine. On peut également combiner directement l'acide sulfonique à une alcanolamine par pétrissage.
De manière correspondante, la production de sels de métaux alcalins des acides ester-sulfoniques peut être effectuée en introduisant l'acide dans une solution de carbonate de métal alcalin. Il ne se produit pas d'hy- drolyse appréciable quand on applique ce procédé. On a toutefois trouvé qu'il était impossible d'effectuer la neutralisation d'une manière satisfaisante à l'aide de lessives telles que des solutions d'hydroxide de sodium étant donné que, en raison dd la forte alcalinité de cette solution, le groupe ester était saponifié - en par- ticulier si on utilise une concentration élevée. Pour fa- briquer des produits à faible teneur en humidité, par exemple pour les pains de toilette, il serait toutefois désirable d'utiliser des agents neutralisants fortement concentrés.
Il a été également découvert que ce problème pouvait être résolu et que la neutralisation de l'acide ester-sulfonique pouvait être effectuée de manière satis- faisante en présence de faibles proportions d'eau en uti- lisant des solutions fondent concentrées de silicates de métaux alcalins ou de mélanges de solutions de silica- ' tes de métaux alcalins avec des lessives alcalines con- centrées à titre d'agents neutralisants.
Ainsi, en neu-
<Desc/Clms Page number 9>
tralisant à l'aide d'une solution concentrée de silicate de sodium du commerce, éventuellement en mélange avec une solution d'hydroxyde de sodium fortement concentrée du commerce, on obtient le produit de neutralisation gé- néralement sous forme d'une masse pulvérulente, qui habituellement, n'a pas à ètre séchée.
Dans les exemples suivants, les parties sont exprimées en poids.
EXEMPLE 1.-
On ajoute 136 parties d'acide iséthionique con- tenant 7% d'eau et pratiquement exempt de ses sels, en agitant, en l'espace d'une heure, à 200 parties d'acide laurique (même rapport molaire) maintenues à environ 110 C sous un vide de 20 à 30 mm de wercure. Après introduction de l'acide iséthionique, on termine l'estérification en élevant la température à environ 135 C pendant environ quinze à trente minutes, pour chasser l'eau initiale et l'eau de condensation produite par la réaction.
On obtient l'acide ester-sulfonique sous forme d'une huile bruneavec un rendement d'environ 96%. On le neutralise par pétrissage avec de la triéthanolamine, ce ¯ qui donne par pétrissage clair.
EXEMPLE 2.
On dissout 165 parties d'acide hydroxypropane- sulfonique (environ 10% d'excès) contenant environ 5% d'eau et environ 10% de son sel de sodium et 200 parties d'acide laurique dans un pied formé de 150 parties de leur produit d'estérification, par chauffage du mélange à environ 80 C. On chauffe alors le mélange réactionnel sous vide d'environ 20 à 40 mm de mercure, à 150 C envi- ron, en l'espace d'une heure environ, de manière à chas- ser l'eau et terminer l'estérification. Ltacide ester- sulfonique qu'on obtient avec un rendement de 95%, est neutralisé par addition à une solution J'ammoniaque, sous
<Desc/Clms Page number 10>
agitation, ce qui donne une solution jaune.
EXEMPLE 3.- On mélange 185 parties d'acide chlorohydroxy- propane-sulfonique contenant environ 6% d'eau et 8%. de son sel de sodium avec environ 250 parties d'acide myris- tique (environ 10% d'excès) en agitant sous vide. Pour éviter un moussage excessif, on élève lentement la tempé- rature en soixante à quatre-vingts minutes de moins de 100 C à environ 150 C, ce qui évapore l'eau conten ue. Le rendement en acide ester-sulfonique obtenu est de 90%. On neutralise cet acide par pétrissage avec une solution con- centrée de carbonate de sodium. La poudre presque incolo- re ainsi obtenue constitue un agent moussant et lavant actif, ayant une bonne capacité de disperser les savons de calcium.
EXEMPLE 4.- On dissout 140 parties d'acide iséthioniue contenant environ 3 à 8% d'eau et 5 à 10% de son sel de sodium et 226 parties d'un mélange d'acides gras provenant de l'huile de coco hydrogénée, par chauffage à 80 C dan3 100 parties d'un acide ester-sulfonique obtenu dans une opération antérieure par estérification de ces composés.
On fait passer de manière continue la phase liquide homo- gène maintenue à une température de 60 à 80 C en mince couche sous vide dans un serpentin chauffé extérieurement d'une longueur telle qu'elle permette l'évaporation de l'humidité initiale et de l'eau de la réaction. Le ser- pentin peut ainsi avoir par exemple une longueur de 1,5 à 8 mètres ou plus selon le débit et l'épaisseur de la couche ainsi que de la température. Le serpentin peut être chauffé à l'aide d'un bain contenant un liquide de chauffage approprié comme la glycérine ou le diphényle, maintenu à 130-200 C. On peut toutefois utiliser égale-
<Desc/Clms Page number 11>
ment uutre dispositif quelconque permettant une éva- pordtion efficace de 1'eau.
L'acide ester-sulfonique sortant du serpentin est neutralisé aumoyen de 220 parties d'agent neutrali- sart alcalin formé de 55 parties environ de solution d'hydroxyde de sodium à 50% environ et 165 parties de solution de disilicate de sodium à 45 Bé pour 440 parties environ d'acide ester-sulfonique en courant continu dans un appareil d'homogénéisation. L'homogénéiseur peut con- venablement consister en un broyeur à disque denté dont les dents assurent un mélange intime des composants. La matière de lavage neutre active quitte le broyeur sous forme d'une poudre jaune clair s'agglomérant et pouvant être utilisée comme base de pains de toilette.
Les 220 parties de l'agent neutralisant sus- mentionné peuvent également être remplacées, sans lessive alcaline, par 250 parties d'une solution de disilicate de sodium à 55 Bé.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de mise en oeuvre décrits qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples.
EMI11.1
lU:l V Ll L1 v1 i 1 Vltl.r . --
1.- Procédé de préparation d'esters d'acides gras d'un acide hydroxyalcane-sulfonique, caractérisé en ce qu'on estérifie l'acide hydroxyalcane-sulfonique sensiblement exempt de sels de celui-ci au moyen d'un acide gras tout en enlevant en même temps l'eau formée, et on forme ainsi un ester d'acide gras de l'acide hy- droxyalcane-sulfonique.
<Desc / Clms Page number 1>
"PROCESS FOR THE PREPATION OF FATTY ACID ESTERS FROM ACIDS
EMI1.1
HYDRûXYALCfu1E-5üLFûNIQüES AND THEIR SALTS ".
<Desc / Clms Page number 2>
The present invention relates to a novel process for the preparation of fatty acid esters of hydroxyalkane sulfonic acids and their salts, such as alkali, ammonium and amine salts.
It is known to prepare these compounds, for example the sodium salts of fatty acid esters of isethionic acid by reaction of a fatty acid chloride with sodium isethionate:
EMI2.1
However, in this process, it is necessary to have available finely powdered completely anhydrous sodium isethionate, the preparation of which is quite laborious and requires several hours of reaction. The product can thus only be obtained by separate charges.
It has therefore been proposed to directly esterify the fatty acid by means of sodium isethionate under reduced pressure:
EMI2.2
This process, however, requires a large excess of sodium isethionate and high temperatures of the order of 200 to 300 ° C. To avoid excessive discoloration of the products, the process must be carried out under an inert gas atmosphere. In addition, the reaction is incomplete despite several hours of reaction, so that the excess fatty acid must be distilled off.
It is also known to esterify fatty acids in large excess with salts of hydroalkanesulfonic acids using phosphoric acids as catalysts. These reactions are also carried out at 185-
<Desc / Clms Page number 3>
300 C in the presence of an inert gas. The reaction time is reduced to half an hour to two hours, but the esterification is also incomplete.
According to a similar known process, boric acid is used as catalyst, but also at temperatures above 200 ° C.
It is known that it is possible to esterify castor oil or a mixture of fatty acids having 6 to 12 carbon atoms by means of sodium isethionate at low temperatures ranging from 30 to 40 C by passage of hydrochloric acid gas in the reaction mass. This reaction is very slow and incomplete and it is difficult to remove the salts present in the reaction product.
In this process it may be presumed that part of the sodium isethionate is converted into isethionic acid by hydrochloric acid, but the use of hydrochloric acid
EMI3.1
Gaseous iron is inconvenient and time consuming. In addition, this process can only be carried out by separate charges, esterification is. incomplete and the esterification product is impure.
It has now been found that it is possible to prepare fatty acid esters of hydroxy acids.
EMI3.2
alkane sulfo: .iques as well as their salts, for example of alkali metals, of ammonium or of amines, very easily and with short reaction times, and in practically quantitative yields, by effecting the esterification of the hydroxy-alkanesulphonic acid substantially free of its salts, with fatty acids while at the same time removing the water formed, preferably under reduced pressure and at temperatures between 100 and 150 C. The sulphonic acid may contain a a low proportion of its salts, the maximum being 50% by weight and preferably less than 10%. The invention optionally comprises the neutralization of the reaction product.
<Desc / Clms Page number 4>
One particular embodiment of the invention. comprises the introduction of the hydroxyalkanesulfonic acid in a fatty acid previously heated to about 100-120 C and the maintenance under reduced pressure, the esterification being terminated by heating the reaction mass to about 130 -150 C.
Another feature is the dissolution of the reaction components in a common solvent, for example an aulfonic acid, and preferably a previously obtained esterification product and the termination of the esterification, preferably under reduced pressure, removing the esterification product. water formed. The removal of water can be accelerated, which makes the process particularly economical, by carrying out the esterification continuously in a thin layer.
Neutralization of ester sulfonic acid can be carried out in a continuous operation. Any suitable neutralizing agent can be used such as concentrated solutions of alkali silicates or mixtures of both with concentrated alkaline lye.
In the description which follows, the process is illustrated by the example of an esterification of isethionic acid with the fatty acid of coconut oil.
Technically pure isethionic acid containing about 3% water and a mixture of fatty acids from coconut oil are dissolved in various molecular ratios in about 20%, based on the total weight of the two starting acids, d 'a previously obtained ester' of fatty acids and isethionic acid while heating the mass to 80 ° C. The solution obtained does not separate on cooling.
We have found the following degrees of esterification!
<Desc / Clms Page number 5>
EMI5.1
<tb> Molar <SEP> ratio <SEP> of <SEP> components <SEP> degree <SEP> of esterification
<tb>
EMI5.2
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯tion
EMI5.3
<tb> Acid <SEP> fatty <SEP> Acid <SEP> isethio- <SEP> Acid
<tb> of <SEP> <SEP> of <SEP> nique <SEP> estercoco <SEP> sulfonic oil
<tb>
<tb> 1 <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 66%
<tb>
<tb> 1.1 <SEP> 1 <SEP> 0.2 <SEP> 73%
<tb>
<tb> 1 <SEP> 1.1 <SEP> 0.2 <SEP> 72%
<tb>
<tb> 1.2 <SEP> 1 <SEP> 0.2 <SEP> 77%
<tb>
<tb> 1 <SEP> 1.2 <SEP> 0.2 <SEP> 76%
<tb>
<tb> 1 <SEP> 2 <SEP> 0.2 <SEP> 87%
<tb>
This table shows that an equilibrium is established for the ester. According to the invention, the reaction is terminated by removing water from the system, which takes place as follows.
A homogeneous phase of said reaction mixture containing an excess of 0.1 molecules of fatty acid, previously heated to 80 ° C., is passed in a thin layer in a vertical glass coil immersed in a bath of glycerin maintained at 175 * Ce The coil of glass has a total length of 2.4 meters and is maintained under a vacuum of 20 mm of mercury. A quantitative esterification is obtained for a residence time of about four
EMI5.4
only twenty seconds. The ester-sulfonic acid exits the device at a temperature between 135 and 140 C.
It has also been found that esterification is not substantially affected if the isethionic acid contains a certain amount of sodium isethionate, however the sodium salt content should be less than 50% if, under said conditions, it is desired to obtain an esterification of more than 90%. Esterification occurs more quickly if the salt content of isethionic acid does not exceed 25% and preferably 10%.
<Desc / Clms Page number 6>
Similar conditions apply to other hydroxyalkane sulfonic acid such as 2-hydroxypropane sulfonic acid, di-hydroxypropane sulfonic acid, 2-hydroxybutane-3-sulfonic acid, 2-hydroxybutane acid. -sulfonic or other halogenated acids
EMI6.1
analogs such as 1-chloro-2-hydroxypropanesulfonic acid.
The esterification can also be carried out in a manner comprising mixing equivalent amounts of a fatty acid and a hydroxyalkanesulfonic acid by stirring in vacuo, preferably using 5 to 10% of. excess of reactive solids and raising the temperature slowly, so as to avoid excessive mcussage, to 130-150 °.
In this procedure, there are initially two layers which must be mixed thoroughly and which combine to form a homogeneous phase during the reaction which takes place only gradually. It is before-
EMI6.2
geux to slowly introduce the hydroxyalkane.at7.fpni .. acid into the fatty acid previously heated to about 100-120 C and maintained under vacuum and raise the temperature to about 130-150 C after combining the components.
Another practical procedure is to dissolve the components of said reaction in a common solvent, for example a sulfonic acid and preferably in a base of their previously prepared esterification product and to complete the esterification of. 'batchwise or continuously under reduced pressure.
The water of reaction can also be removed by azeotropic distillation using aromatic hydrocarbons such as toluene or xylene.
The free hydroxyalkanesulfonic acids to be subjected to esterification can be obtained by treating a concentrated solution of the sodium salt.
<Desc / Clms Page number 7>
using aqueous or anhydrous hydrochloric acid and separating the sodium chloride formed from the aqueous sulfonic acid solution in a customary manner. Hydroxyalkanesulfonic acids can also be advantageously produced by treating concentrated aqueous solutions of their sodium or potassium salts with the aid of ion exchangers. The aqueous solutions thus obtained are then concentrated by evaporation to a moisture content of about 3 to 8%.
The most suitable fatty acids can be used in the present process include those having 8 to 22 carbon atoms, in particular saturated fatty acids, for example from natural fatty substances like coconut oil, palm oil or tallow, Their iodine numbers must be at most 8 and preferably less than 4. Salts of alkali metals, ammonium and amines in particular alkanolamines, ester-sulfonic acids produced therefrom are particularly suitable as wetting, washing and penetrating agents. Of particular interest are the salts of ester-sulphonic acids derived from saturated fatty acids having 10 to 14 carbon atoms.
Neutralization of ester-sulfonic acids to salts can be carried out in separate charges or in a continuous operation. The known methods are substantially limited to the production of the sodium salts. In accordance with the invention, not only the various alkali metal salts can be prepared, but also ammonium and amine salts such as alkanolamine salts.
The production of these salts is hardly possible and would be very difficult by known methods.
During the neutralization of ester-sulfonic acids, saponification must of course be avoided. Salts of ester-sulfonic acids manifest
<Desc / Clms Page number 8>
so much less tendency to hydrolyze than the acid
EMI8.1
sulfonic itself, ester-sulfonic acid is preferably introduced into the alkaline medium in batch operations? separate, not the other way around.
The production of ammonium or alkanolamine salts such as tri-, di- and mono-ethanolic salts presents no difficulty. The reaction requires only the addition of moderately heated liquid sulfonic acid with vigorous stirring to an aqueous solution of ammonia or amine. The sulfonic acid can also be directly combined with an alkanolamine by kneading.
Correspondingly, the production of alkali metal salts of ester sulfonic acids can be carried out by introducing the acid into an alkali metal carbonate solution. No appreciable hydrolysis occurs when this process is applied. It has, however, been found that it is not possible to carry out the neutralization satisfactorily with the aid of alkalis such as sodium hydroxide solutions since, due to the high alkalinity of this solution, the group ester was saponified - especially if a high concentration is used. In order to manufacture products with a low moisture content, for example for toilet bars, it would however be desirable to use highly concentrated neutralizing agents.
It was also found that this problem could be solved and that the neutralization of ester-sulfonic acid could be carried out satisfactorily in the presence of low proportions of water using concentrated molten solutions of metal silicates. alkali metals or of mixtures of alkali metal silica solutions with concentrated alkaline lyes as neutralizing agents.
Thus, in neu-
<Desc / Clms Page number 9>
tralising with the aid of a concentrated solution of commercial sodium silicate, optionally mixed with a highly concentrated commercial sodium hydroxide solution, the neutralization product is generally obtained in the form of a pulverulent mass, which usually does not have to be dried.
In the following examples, the parts are expressed by weight.
EXAMPLE 1.-
136 parts of isethionic acid containing 7% water and practically free of its salts are added with stirring over the course of one hour to 200 parts of lauric acid (same molar ratio) maintained at about 110 C under a vacuum of 20 to 30 mm of wercury. After introduction of the isethionic acid, the esterification is completed by raising the temperature to approximately 135 ° C. for approximately fifteen to thirty minutes, in order to remove the initial water and the water of condensation produced by the reaction.
The ester-sulfonic acid is obtained in the form of a brown oil with a yield of about 96%. It is neutralized by kneading with triethanolamine, which gives by clear kneading.
EXAMPLE 2.
165 parts of hydroxypropanesulfonic acid (about 10% excess) containing about 5% water and about 10% of its sodium salt and 200 parts of lauric acid are dissolved in a foot formed from 150 parts of their esterification product, by heating the mixture to about 80 ° C. The reaction mixture is then heated under vacuum of about 20 to 40 mm Hg, to about 150 ° C., over the course of about an hour, from so as to drive out the water and complete the esterification. The ester-sulfonic acid, which is obtained with a yield of 95%, is neutralized by addition to an ammonia solution, under
<Desc / Clms Page number 10>
stirring, resulting in a yellow solution.
EXAMPLE 3 185 parts of chlorohydroxypropanesulfonic acid containing about 6% water and 8% are mixed. of its sodium salt with about 250 parts of myris- tic acid (about 10% excess), stirring under vacuum. To avoid excessive foaming, the temperature is slowly raised over sixty to eighty minutes from less than 100 ° C. to about 150 ° C., which evaporates the water contained. The yield of ester-sulfonic acid obtained is 90%. This acid is neutralized by kneading with a concentrated solution of sodium carbonate. The almost colorless powder thus obtained constitutes an active foaming and washing agent, having a good capacity to disperse calcium soaps.
EXAMPLE 4 140 parts of isethionic acid containing approximately 3 to 8% water and 5 to 10% of its sodium salt and 226 parts of a mixture of fatty acids obtained from hydrogenated coconut oil are dissolved. , by heating to 80 C dan3 100 parts of an ester-sulfonic acid obtained in a previous operation by esterification of these compounds.
The homogeneous liquid phase maintained at a temperature of 60 to 80 ° C. is passed continuously in a thin layer under vacuum in an externally heated coil of such a length as to allow the evaporation of the initial humidity and of water. the water of the reaction. The serpentine can thus have, for example, a length of 1.5 to 8 meters or more depending on the flow rate and the thickness of the layer as well as on the temperature. The coil can be heated using a bath containing a suitable heating liquid such as glycerin or diphenyl, maintained at 130-200 C. However, one can also use
<Desc / Clms Page number 11>
Any other device allowing efficient evacuation of the water.
The ester-sulfonic acid exiting the coil is neutralized using 220 parts of an alkaline neutralizing agent formed from approximately 55 parts of approximately 50% sodium hydroxide solution and 165 parts of 45% sodium disilicate solution. for approximately 440 parts of ester-sulfonic acid in direct current in a homogenization apparatus. The homogenizer may conveniently consist of a toothed disc mill, the teeth of which ensure intimate mixing of the components. The active neutral wash material leaves the mill as a light yellow powder that clumps together and can be used as a base for toilet bars.
The 220 parts of the above-mentioned neutralizing agent can also be replaced, without alkaline lye, by 250 parts of a solution of sodium disilicate at 55 Bé.
Of course, the invention is not limited to the embodiments described which have been given only as examples.
EMI11.1
lU: l V Ll L1 v1 i 1 Vltl.r. -
1.- Process for the preparation of fatty acid esters of a hydroxyalkanesulfonic acid, characterized in that the hydroxyalkanesulfonic acid substantially free of salts thereof is esterified by means of an all-fatty acid. at the same time removing the water formed, and thus forming a fatty acid ester of hydroxyalkanesulfonic acid.