Procédé de préparation d'esters de la xylite
On sait que les esters des acides gras supérieurs avec les polyalcools forment une classe de produits non ioniques doués de propriétés tensio-actives. Ces produits sont utilisés en particulier comme agents émulgateurs pour huiles et graisses et comprennent par exemple les mono- et polyesters des acides lau rique, palmitique, stéarique, oléique, etc., avec l'éthylèneglycol, le glycérol, la sorbite, la mannite et la pentaérythrite. Lorsque le nombre d'atomes de carbone et la structure moléculaire de la chaîne de l'alcool polyhydroxylé permettent l'élimination d'une ou plusieurs molécules d'eau avec formation de cycles lactoniques, les produits d'estérification sont des esters partiels des acides gras avec les dérivés monoet dianhydro des alcools polyhydroxylés.
La présente invention a pour objet un- procédé de préparation de nouveaux esters des acides gras de 6 à 30 atomes de carbone avec la xylite, qui est un polyalcool à chaîne droite contenant cinq atomes de carbone. On sait que la xylite tend à éliminer une ou plusieurs molécules d'eau par chauffage en presence d'un catalyseur acide ou alcalin, en formant la 1,4 anhydro-xylite et la 1, 4-2, :
5-dianhydro-xylite: CH2OH
HCOH
HOCH
HCOH
CH2OH
xylite
EMI1.1
<tb> <SEP> CH2OH
<tb> <SEP> HC
<tb> <SEP> I <SEP> I
<tb> <SEP> HOCH <SEP> I
<tb> <SEP> O
<tb> <SEP> HCOH
<tb> <SEP> I
<tb> 1,4-anhydro-xylite
<tb>
EMI1.2
<tb> <SEP> CH2
<tb> <SEP> I <SEP> I
<tb> <SEP> I <SEP> HC¯¯¯¯
<tb> <SEP> O <SEP> I
<tb> <SEP> I <SEP> HOCH
<tb> <SEP> I <SEP> O
<tb> <SEP> Cl <SEP> I
<tb> <SEP> I <SEP> I
<tb> <SEP> CH2
<tb> 1,4-2,5 <SEP> 5-dianhydro-xylite
<tb>
Ainsi, lorsqu'on estérifie la xylite avec des acides gras dans les conditions décrites dans la littérature pour la préparation des esters de polyalcools et d'acides gras, on n'obtient que des esters contenant un faible nombre de groupes hydroxyles.
Cependant, pour que les esters de la xylite possèdent des propriétés émulgatrices, dispersantes et détergentes intéressantes, la partie hydrophile de la molécule de l'ester doit contenir le plus grand nombre possible de groupes hydroxyles libres, la partie lipophile formée du reste d'acide gras restant inchangée, de sorte que des précautions spéciales doivent être prises pour éviter une cyclisation interne de la xylite. Le procédé selon l'invention permet de préparer des esters d'acides gras de la xylite dans lesquels tous les groupes hydroxyles qui n'ont pas été estérifiés avec l'acide gras choisi restent libres. Cette caractéristique de la struc- ture moléculaire améliore les propriétés des produits obtenus et les distingue des produits analogues décrits jusqu'ici.
Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que l'on chauffe une mole de xylite avec approximativement 0, 5 à 1 mole de l'acide gras voulu pendant approximativement 2h, la température étant comprise entre 900 C et 1200 C, le chauffage étant effectué dans une atmosphère d'un gaz inerte tel que l'azote et en présence d'un catalyseur acide, de préférence l'absence de solvant. Dans ces conditions, l'acide gras réagit avec la xylite en ne libérant que l'eau de l'estérification. Par contre, si la durée de
réaction est prolongée pendant plus de 2 h, il se forme une quantité d'eau supplémentaire produite
par la cyclisation interne de la xylite.
En particulier, si le mélange réactionnel contient 2 molécules de xylite pour chaque molécule d'acide gras, il se forme principalement le monoester de l'acide gras avec la xylite.
Un haut rapport moléculaire de l'acide gras à la xylite, par exemple de 1:1, favorise la formation des polyesters tels que le diester, et le triester. Le choix du catalyseur acide n'a pas une importance
déterminante et il peut être choisi parmi une grande
diversité d'acides, par exemple l'acide sulfurique,
I'acide phosphorique, le bisulfite de sodium, le sulfate d'aluminium, les acides alcoyl- ou arylsulfoniques ou leurs mélanges. Les acides o-, m- et p-toluènesulfoniques donnent des résultats particulièrement satisfaisants. Les acides gras de 6 à 30 atomes de carbone peuvent être saturés ou non saturés.
En partant des acides laurique, palmitique, stéarique et oléique, on obtient des produits présentant des propriétés particulièrement intéressantes
Exemple I
On fond ensemble 200 g (1 mole) d'acide laurique et 304 g (2 moles) de xylite, en agitant et à
1000 C. Ensuite, on ajoute 5 g d'acide p-toluènesulfonique (lo/o par rapport aux substances qui réagissent) à la masse fondue et on fait barboter de l'azote dans la masse. On élève lentement la température et l'eau de réaction commence à distiller à 1120 C. On maintient la température à 114-1180C pendant 2 h.
Au cours de cette période, 18 ml d'eau (1 mole) distillent.
On refroidit la masse réactionnelle, on la dilue avec du benzène et on sépare par décantation l'excès de xylite insoluble. On lave la solution benzénique
avec une solution de bicarbonate de potassium à 1 o/o pour éliminer le catalyseur, puis à l'eau pure. On évapore à sec la solution, on dissout le résidu dans
de l'éthanol chaud et on décolore la solution au noir.
Après évaporation du filtrat, on obtient 315 g d'un produit blanc qui, par analyse, consiste en 73 0/0 de monolaurate de xylite et 27 o/o de dilaurate de xylite.
Exemple 2
On fait réagir 256-g (1 mole) d'acide palmitique avec 304 g (2 moles) de xylite. Après fusion de la masse (à environ 1000 C), on ajoute 6 g d'acide ptoluènesulfonique et on effectue l'estérification comme décrit dans l'exemple 1. On recueille 19 ml d'eau de réaction en 2 h, après quoi on dissout la masse réactionnelle dans-du benzène, on lave la solution benzénique avec une solution aqueuse de KHCG8 à 10 0/0 pour éliminer le catalyseur, puis avec de l'eau pure. Après évaporation du benzène, on dissout le produit dans environ 21 d'éthanol bouillant, on refroidit la solution à 250 C, on la laisse reposer à cette température pendant 2 h et on filtre la masse.
Le précipité séché (250 g) consiste en 72,4 O/o de dipalmitate de xylite et 27,6 O/o de tripalmitate de xylite. On évapore le filtrat à sec, ce qui laisse 140 g d'un produit cireux blanc contenant 85,2 /o de monopalmitate de xylite et 14,25 o/o de dipalmitate de xylite dispersable dans l'eau.
Exemple 3
On fait réagir comme décrit ci-dessus 270 g (1 mole) d'acide stéarique technique avec 304 g (2 moles) de xylite en présence de 8,6 g d'acide ptoluèneesulfonique (1,5 o/o de la masse réactionnelle).
On recueille en 2 h 18,5 ml d'eau de réaction, après quoi on purifie la masse réactionnelle comme décrit dans l'exemple 2. On obtient ainsi, par cristallisation fractionnée, 247 g d'un produit blanc contenant 83,72 O/o de monostéarate de xylite et 16,07 o/o de distéarate de xylite, et 155 g d'un produit blanc contenant 71,15 o/o de distéarate de xylite et 28,73 O/n de tristéarate de xylite.
Exemple 4
On fait réagir 280 g (1 mole) d'acide oléique avec 304 g (2 moles) de xylite, en présence d'acide p-toluènesulfonique, comme décrit précédemment.
On obtient 19 ml d'eau au bout de 2 h de réaction.
On dissout la masse réactionnelle dans du benzène, on lave la solution benzénique avec une solution aqueuse de KHCOS à 10 o/o jusqu'à ce que l'acidité libre ait disparu, puis avec de l'eau. Après évaporation du benzène, on obtient 411 g d'un produit huileux brun clair non cristallisable. Le produit est dispersable dans l'eau et contient 54,3 o/o de mono-oléate de xylite et 45,4 o/o de dioléate de xylite.