BR112016003327B1

BR112016003327B1 - Método de preparação e sua aplicação de aminoácido ácido de n-acil e seus sais

Info

Publication number: BR112016003327B1
Application number: BR112016003327-2A
Authority: BR
Inventors: Changguo Wang; Xianglan Chen; Baoyong Li
Original assignee: Nanjing Huashi Chemical Co., Ltd
Priority date: 2013-08-21
Filing date: 2014-04-04
Publication date: 2020-09-01
Also published as: KR20160068743A; EP3081551A4; EP3081551B1; WO2015024385A1; US9629787B2; JP2016539951A; US20160200668A1; JP6193499B2; BR112016003327A2; EP3081551A1; KR102043383B1; CN103435509A; CN103435509B

Abstract

Método de Preparação e Sua Aplicação de Aminoácido Ácido de N-Acil e Seus Sais [0001] Esta invenção publica um método de preparação de aminoácido ácido de N-acil ou um de seus sais, incluindo a realização de reação de amidação entre um çloreto de acila graxo e um aminoácido sob condições alcalinas. O método de preparação é caracterizado por na referida reação de amidação, a água deve ser utilizada como solvente, um aminoácido ácido ou um sal dele derivado é utilizado como uma matéria-prima principal, e uma pequena quantidade de um aminoácido neutro ou um sal dele derivado é utilizado como uma matéria-prima auxiliar, e o método compreender os seguintes passos: em condição de agitação, em primeiro lugar, adicionar o cloreto de acila graxo em gota a gota numa solução aquosa do aminoácido ácido ou o seu sal, e adicionar o álcali para ajustar o valor de pH da solução de reação; depois de uma certa quantidade de cloreto de acila graxo ser adicionado em gota a gota, adicionar uma solução aquosa do aminoácido neutro ou o seu sal, e continua a adicionar o cloreto de acila graxo em gota a gota até que a adição seja terminada (...).

Description

Área Técnica

[0001] Esta invenção refere-se a um surfactante de aminoácido de N- acil ou seu sal, em particular, refere-se a um método de preparação de aminoácido ácido de N-acil ou de um de seus sais, que é um método eficaz para a preparação econômica de surfactante de categoria de aminoácidos ácido de acila graxo; bem como a aplicação de aminoácido acidico de N-acil preparado por este método.

Tecnologia de Fundo

[0002] O aminoácido de N- acil ou seu sal é de um tipo de composto preparado a partir de aminoácido acilado, geralmente, isso é feito por condensação de cloretos de acil graxo e aminoácidos. Esse tipo de composto tem boa atividade superficial, bom desempenho de espuma-r, bom desempenho de limpeza e boa suavidade, e, portanto, é amplamente usado em cosméticos, produtos de cuidados de limpeza pessoal, e, entretanto, ele também tem uma ampla gama de aplicações em outros campos, tais como aditivos alimentares, fabricação de metais, flutuação de minério, extração de petróleo, e áreas como agricultura, produtos biológicos e preparação de medicamentos.

[0003] O aminoácido ácido de N-acil ou um de seus sais é um composto produzido através de acilação, por aminoácidos ácidos, tais como ácido glutâmico e ácido aspártico, e o qual tem um desempenho mais elevado do que os produtos de aminoácidos neutros. O surfactante do tipo de ácido glutâmico tem características de aplicação melhores do que surfactante de aminoácidos neutros, tais como bom desempenho de espumas, melhor aptidão para serem utilizados no sistema de ácido fraco, correspondentes com o pH da pele humana, e ainda menos irritante etc.. O processo tecnológico de produção para o aminoácido ácido de N-acil e seus sais são geralmente feitos por condensação de cloreto, de acil graxo e de aminoácido ácido. Tal processo de produção utiliza uma grande quantidade de solventes, tais como solventes polares como a acetona, metil etil cetona, dioxano, tetrahidrofurano, etc.. Na presente produção industrial, o surfactante de aminoácidos neutros tem utilizado água como solvente, de tal forma que pode reduzir substancialmente o custo. Tais produtos já foram amplamente usados. Devido ao uso de água como solvente na condensação entre aminoácido ácido e cloreto de acil, a taxa de conversão é relativamente baixa, normalmente é 70%. Além disso, esses produtos têm baixa qualidade, e sujeito a um pós-tratamento complicado. Na produção efetiva, que muitas vezes utiliza solventes orgânicos polares, tais que a taxa de conversão pode ser substancialmente aumentada para 85% a 90%. Mas tem o problema do pós-tratamento complicado e aumentando o custo substancialmente, resultando em preços altos dos produtos, sendo dificil de ser usado amplamente como surfactante de aminoácidos neutros.

[0004] A patente US6008390 revela que no sistema de reação da fase aquosa, a taxa de conversão de ácidos glutâmicos pode ser aumentada para cerca de 85% em condição de trabalho com agitador de alto desempenho, mas este processo tecnológico causará o substancialmente aumento de consumo de energia, além disso, é muito dificil para ampliar o equipamento de produção industrializado em grande escala, ao mesmo tempo, a agitação de alta velocidade também pode produzir muita espuma, o que reduz o efeito de reação e mistura. Todos esses fatores absolutamente trarão dificuldades para a produção e aumentarão o custo de produção e, portanto, afetarão a aplicação no mercado. Além disso, no processo tecnológico de preparação acima, a quantidade excessiva de ácido glutâmico, custo elevado, e aminoácidos residuais no produto trará problemas para o uso.

Conteúdo de Invenção

[0005] A presente invenção soluciona os defeitos no processo tecnológico de produção de aminoácido acidico de N-acil em relação às tecnologias existentes, e proporciona um método de preparação de aminoácido acidico de N-acil ou um de seus sais, que utiliza a reação de aminoácido misto e cloreto de acila sob um sistema de fase aquosa. O-método de preparação utiliza um aminoácido acidico como uma matéria prima principal, e utiliza uma pequena quantidade de aminoácido neutro como uma matéria prima auxiliar. E reage com o cloreto de acila no sistema de fase aquosa, o que pode aumentar notavelmente as taxas de conversão global do aminoácido e cloreto de acila, e reduzir grandemente a quantidade de aminoácidos residuais nos produtos. O produto pode ser usado diretamente depois de ter sido tratado de forma simples, e, assim, o custo é muito reduzido.

[0006] A fim de atingir o objetivo acima mencionado, a presente invenção adota a solução técnica seguinte: Um método de preparação de aminoácido ácido de N-acil ou um de seus sais, incluindo a realização de reação de amidação entre um cloreto de acila graxo e um aminoácido sob condições alcalinas, O método de preparação é caracterizado pelo fato de na referida reação de amidação, a água deve ser utilizada como solvente, um aminoácido ácido ou um sal dele derivado é utilizado como uma matéria prima principal, e uma pequena quantidade de um aminoácido neutro ou um sal dele derivado é utilizado como uma matéria prima auxiliar, e o método compreende os seguintes passos: em condição de agitação, em primeiro lugar, .adicionar o cloreto de acila graxo em gota a gota numa solução aquosa do aminoácido ácido ou o seu sal, e adicionar o álcali para ajustar o valor do pH da solução de reação; depois de uma certa quantidade de cloreto de acila graxo adicionado em gota a gota, adicionar uma solução aquosa do aminoácido neutro ou o seu sal, e continua a adicionando o cloreto de acila graxo em gota a gota até que a adição seja terminada e realizar a agitação para manter a reação.

[0007] O presente método inventivo utiliza uma mistura de aminoácidos ácidos e uma pequena quantidade de aminoácido neutro, e reage com cloreto de acila sob a condição de água como solvente, de tal forma que uma taxa de conversão desejável pode ser obtida. Além disso, o produto pode ser usado diretamente depois de ter sido tratado de forma simples, o custo é notavelmente reduzido do que os métodos anteriores relatados.

[0008] Neste método de preparação inventado, a proporção molar de aminoácido ácido:cloreto de acila graxo: aminoácido neutro é geralmente 0, 6 a 1,3: 1: 0,01 a 0,5, e a proporção molar optimizada é 0,7 a 1,2: 1: 0,05 a 0,4, e a proporção molar óptima é 0,8 a 1,0: 1: 0,1 a 0,3.

[0009] No método referido, a quantidade de adição de cloreto de acila graxo atinge 40 a 100% da sua quantidade total, enquanto o adicional aminoácidos neutros, de preferência é de 60% a 100%.

[0010] No método referido, o pH da solução de reação é mantida de 9a 14, de preferência de 10 a 11.

[0011] No método referido, a temperatura de reação é de 5 a 50°C, de preferência de 15 a 30°C.

[0012] A presente invenção utiliza o método popular de condensação de Schotten-Baunmann usado na indústria. Em condições alcalinas, mediante a reação de um cloreto de acila graxo e um aminoácido, obtém o sal de aminoácido de N-acil, e em seguida a adição de ácido _para neutralizar e se obter o aminoácido de N-acil. As reações de cloreto de acila graxo e aminoácido são feitas em condição alcalina, geralmente quando uma solução alcalina é utilizada para ajustar o valor pH da solução de reação, e a referida condição alcalina é geralmente selecionada entre os hidróxidos de metais alcalinos, sais de metal alcalino ou sais de amónio, incluindo, mas não limitado a hidróxido de litio, hidróxido de potássio, hidróxido de sódio, carbonato de sódio, carbonato de potássio, carbonato de amónio, hidróxido de amónio, preferencialmente hidróxido de sódio e hidróxido de potássio.

[0013] O comprimento da cadeia de carbono do cloreto de acila graxo referido é C6 a C22, ou qualquer mistura dos mesmos. 0 cloreto de acila graxo é preparado por métodos conhecidos a partir de um ácido graxo, em que o comprimento da cadeia de carbono do ácido graxo é C6 a 22, e onde os substituintes incluem grupo de hidrocarbonetos lineares e ramificados, saturados ou com mono-ou poli-união dupla, podendo ser preparado o cloreto de acila graxo referido por mono-ácido graxo ou ácido misto. Os ácidos graxos referidos incluem, mas não são limitados a ácido graxo saturado de C6 a C22, ácido oléico, ácido linoleico, ácidó línolenico, etilexanoato, ácido isoesteárico, ácido láurico, •. ácido palmitoléico, ácido de óleo de soja, ácido erúcico etc., de preferência de ácido graxo de C8 a C22, mais preferivelmente ácido graxo de C8 a C18.

[0014] Os aminoácidos referidos desta invenção referem-se ao ácido aspártico, ácido glutâmico, e os aminoácidos neutros referidos incluem: sarcosina, glicina, alanina, yalina, leucina, isoleucina, prolina, alanina fenil, triptofano, metionina, serina, treonina, cisteína, tirosina, asparagina, glutamina.

[0015] Esta invenção também se refere à aplicação de aminoácido ácido de N-acil ou seus sais, preparado pelo método referido acima como surfactante.

[0016] Na descrição seguinte, para uma expressão conveniente e clara, um aminoácido acidico, por exemplo, glutamato, mas a presente invenção não se limita a esta.

[0017] O processo tecnológico de preparação de acil-glutamato normalmente adiciona em gota a gota um cloreto de acila a uma solução de glutamato. Na fase inicial da reação, o glutamato tem grande excesso em relação ao cloreto de acila no sistema de reação, com uma diferença de ordem de grandeza de 10 a 102, de tal modo que o glutamato pode ser bem convertido para acil-glutamato. No entanto, a medida que a reação prossegue, a proporção molar entre o glutamato e o cloreto de acila no sistema diminui, até que mesmo a concentração de cloreto de acila seja superior à do glutamato, neste momento a reação prossegue muito lentamente. No entanto, a reação colateral de .hidrólise de cloreto de acila continua, se o cloreto de acila não poder concluir as reações rapidamente com o aminoácido,' então ele será hidrolisado a um ácido carboxilico e um de seus sais. Como tal, a taxa de conversão do sistema é baixa, o cloreto de acila é hidrolisado a um ácido graxo, e há uma grande quantidade de matérias-primas residuais no produto. Por um lado, é muito extravagante, por outro lado, o desempenho do produto fica comprometido, e ainda indisponível para uso.

[0018] Compararando com um aminoácido neutro, tal como glicina, sarcosina, a velocidade de reação entre o ácido - glutâmico e o cloreto de acila é lenta, pois-que, devido aos dois grupos de carboxilo na estrutura molecular, são os grupos fortes de absorção de elétron, isto não é favorável para a reação de acilação de Schotten-Baumann; entretanto, os dois grupos carboxilo no aminoácido ácido têm grande impedimento estérico, que impede a reação de amidação. Ao contrário do aminoácido neutro, sem esse fator desfavorável, que pode reagir rapidamente. Com tal diferença, esta invenção pode utilizar o ácido glutâmico em combinação com o aminoácido neutro, a fim de evitar o problema acima.

[0019] Este invento é caracterizado principalmente pelo fato de, na fase tardia da reação do ácido glutâmico e o cloreto de acila, adicionando o aminoácido neutro, tal como glicina nele pode efetivamente reagir completamente o cloreto de acila remanescente, a fim de resolver o problema de hidrólise da reação colateral do cloreto de acila. Enquanto, o ácido glutâmico não precisa ser muito superior ao cloreto de acila, ou mesmo não precisa estar em excesso, de tal modo que a concentração do ácido glutâmico no produto é relativamente baixa. 0 aminoácido ácido de N-acil ou seu sal preparado pode ser utilizado diretamente como produto depois de ter sido simplesmente filtrado; o custo de produção é notavelmente reduzido do que o relatado, e a qualidade dos produtos é relativamente satisfatória.

[0020] O aminoácido ácido de N-acil ou seu sal, proporcionado pelo este invento podem ser utilizados diretamente, como uma substância tensioativa principal ou auxiliar de produtos de cuidados pessoais, tais como o produto de limpeza facial, creme de banho, pasta de dentes, shampoo, sabão de limpeza, etc., bem como agente - tensdoativo no campo industrial. Ele também pode ser usado como um corpo intermediário, que pode ser preparado como um produto com as características esperadas após ser refinado, seco ou submetido a uma reação de derivatização.

[0021] O método de preparação de surfactante de baixo custo do tipo de aminoácido ácido de N-acil desta invenção utiliza uma mistura de um aminoácido ácido e uma pequena quantidade de aminoácido neutro, e reage com um cloreto de acila graxo em condição de usar água como um solvente, a fim de obter uma taxa de conversão satisfatória, em que a proporção molar entre o aminoácido ácido e o cloreto de acila diminui notavelmente, a partir de 1,2 a 1,3: 1 para 0,8 a 1,0: 1, e o aminoácido ácido residual no produto reduz pelo menos 50% do que no método US6008390. 0 produto pode ser usado diretamente depois de simplesmente tratado. O custo de produção de surfactante de aminoácido ácido de N-acil produzido pelo método deste invento reduz 50% em relação aos produtos comerciais, de tal forma que ele se adapta à produção industrial. '

Regime Especifico de Execução

[0023] Os seguintes exemplos de execução específicos proporcionam as explicações mais detalhadas para a solução técnica referida do presente invento, no entanto, é necessário indicar que, os seguintes exemplos específicos de execução são apenas utilizados para descrever a invenção, mas não constituem uma restrição no âmbito de proteção do presente invento.

[0024] O exemplo de execução 1: Preparação de N-coco de sódio acy-L-glutamato Coloque a solução de água de 290g de glutamato de sódio numa garrafa de reação (teor de glutamato de sódio de 25%, valor de pH: 12, temperatura: 20 °C) . Colocar 110g de cloreto de cocoamido em um funil de gotejamento, em que a proporção molar entre o cloreto de acila e o ácido glutâmico é de 1: 0,9. Lentamente adicionar em gota a gota um cloreto de acila, e use a solução de hidrato de sódio a 30% para ajustar o valor de pH do material na garrafa de reação, para manter o valor de pH entre 10 e 11. Depois de o cloreto de acila ser adicionado em gota a gota até 90% da quantidade total, imediatamente adicionar a solução de água com glicinato de sódio de 70g â concentração de 14,6% em massa, em que a proporção molar entre o glicinato de sódio e o cloreto de acila é de 0,2:1; e aumentar a temperatura da reação até 25 a 30 °C lentamente, e manter essa temperatura durante lh. Depois de conclusão da reação, o produto está claro e transparente. A concentração de sal de ácido graxo livre no produto é 2,9%, medida por HPLC, e a taxa de conversão é 85%, calculado conforme cloreto de acila.

[0025] Exemplo de execução 2: Preparação de N-coco de sódio acy-L-glutamato Coloque a solução de água.de 290g de glutamato de sódio numa garrafa de reação (teor de glutamato de sódio de 25%, valor de pH: 12, temperatura: 20 °C). Colocar 89g de cloreto de cocoamido em um funil de gotejamento, lentamente adicionar em gota a gota um cloreto de acila, e use a solução de hidrato de sódio a 30% para ajustar o valor do pH do material na garrafa de reação, para manter o valor de pH entre 10 e 11. Depois da conclusão da adição do cloreto de acila em gota a gota, aumentar a temperatura da reação até 25 a 30 °C lentamente, e manter essa temperatura durante lh. Depois da conclusão da reação, o produto está turvo. A concentração de sal de ácido graxo livre no produto é 5,8%, medida por HPLC, e a taxa de conversão é 70%, calculado conforme cloreto de acila.

[0026] Exemplo de execução 3: Preparação de Sódio de glutamato de Lauroil-acil Coloque a solução de água de 290g de glutamato de sódio numa garrafa de reação (teor de glutamato de sódio de 25%, valor de pH: 12, temperatura: 20 °C). Colocar 125g de cloreto de lauroilo-acil em um funil de gotejamento, em que a proporção molar entre o cloreto de acila e o ácido glutâmico é de 1:0,75. Lentamente adicionar em gota a gota um cloreto de acila, e use a solução de hidrato de sódio a 30% para ajustar o valor de pH do material na garrafa de reação, para manter o valor do pH entre 10 e 11. Depois de o cloreto de acila ser adicionado em gota a gota até 75% da quantidade total, imediat.amente adicionar a solução de água com sarcossinato de sódio de 118g à concentração de 15,0% em massa, em que a proporção molar entre o sarcossinato de sódio e o cloreto de acila é de 0,35:1; e aumentar a temperatura da reação até 25 a 30 °C lentamente, e manter essa temperatura durante lh. Depois da conclusão da reação, o produto está claro e transparente. A concentração de sal de ácido graxo livre no produto é 2,7%, medida por HPLC, e a taxa de conversão é 86%, calculado conforme cloreto de acila.

[0027] Exemplo de execução 4: Preparação de Glutamato de sódio acil-graxo de C12/C14 Sob a condição semelhante ao exemplo de execução 1, o cloreto de cocoamido foi substituído por cloreto de acila graxo misto de C12/C14. A proporção molar do cloreto de acila:ácido glutâmico:glicina é de 1:1:9,1. O hidrato de sódio é substituído por KOH. Depois da conclusão da reação, o produto é um pouco turvo. A concentração de sal de ácido graxo livre no produto é 4,1%, medida por HPLC, e a taxa de conversão é 80%, calculado conforme cloreto de acila.

[0028] Exemplo de execução 5: Preparação de glutamato de sódio acil-oleoil Sob a condição semelhante ao exemplo da execução 1, o cloreto de cocoamido está substituído por cloreto de oleoilo, a glicina está substituída por alanina-β. A proporção molar do

Claims

1. Um método de preparação de aminoácido ácido de N-acil ou um de seus sais, caracterizado por: na referida reação de amidação, a água deve ser utilizada como solvente, um aminoácido ácido ou um de seus sais derivado é utilizado como uma matéria-prima principal, e um aminoácido neutro ou um de seus sais derivado é utilizado como uma matéria-prima auxiliar, e o método compreender: a realização de reação de amidação entre um cloreto de acila graxo e um aminoácido sob condições alcalinas, e sob condição de agitação, em primeiro lugar, adicionar o cloreto de acila graxo gota a gota numa solução aquosa do aminoácido ácido ou o seu sal; adicionar o álcali para ajustar o valor de pH da solução de reação; depois de 40-100% de cloreto de acila graxo adicionado gota a gota, adicionar uma solução aquosa do aminoácido neutro ou o seu sal, e continuar a adicionar o cloreto de acila graxo em gota a gota até que a adição está terminada e realizar a agitação para manter a reação.

2. Método de preparação de aminoácido ácido de N-acil ou um de seus sais referido na Reivindicação 1, caracterizado por: a proporção molar entre o aminoácido ácido e o cloreto de acila graxo e o aminoácido neutro ser 0,6 a 1,3; 1: 0,01 a 0,5.

3. Método de preparação de aminoácido ácido de N-acil ou um de seus saís referido na Reivindicação 2, caracterizado por: a proporção molar entre o aminoácido ácido e o cloreto de acila graxo e o aminoácido neutro ser 0,8 a 1,0: 1:0,1 a 0,3.

4. Método de preparação de aminoácido ácido de N-acil ou um de seus saís referido na Reivindicação 1, caracterizado por: a quantidade de adição de cloreto de acila graxo atinge 60 a 100% da sua quantidade total, enquanto adicionado aminoácidos neutros.

5. Método de preparação de aminoácido ácido de N-acil ou um de seus saís referido na Reivindicação 1, caracterizado por: o pH da solução de reação ser mantido entre 9 a 14.

6. Método de preparação de aminoácido ácido de N-acil ou um de seus saís referido na Reivindicação 1, caracterizado por: a temperatura de reação está entre 5 a 50 °C.

7. Método de preparação de aminoácido ácido de N-acil ou um de seus saís referido na Reivindicação 1, caracterizado por: comprimento da referida cadeia de carbono de cloreto de acila graxo ser C6 a C22, ou quaisquer mistura dos mesmos.

8. Método de preparação de aminoácido ácido de N-acil ou um de seus saís referido na Reivindicação 7, caracterizado por: comprimento da referida cadeia de carbono de cloreto de acila graxo ser C8 a C18.