Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Estern tertiärer Aminoalkohole und der entsprechenden Säureadditionssalze. Im Verlaufe dieses Verfahrens bildet sich im Reaktionsgemenge ein Gemisch gewisser tertiärer Aminoalkohole und Polyglykolalkohole. Das erfindungsgemässe Verfahren bezweckt deren Trennung zwecks Herstellung der Ester der tertiären Aminoalkohole in praktisch reiner Form.
Die erfindungsgemäss hergestellten Ester tertiärer Aminoalkohole haben die Formel
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In dieser Formel bedeuten: B eine Aminogruppe der Formel - NW2 oder -N=Rs,
R1 und R2 Alkyl mit 1 bis 18 C-Atomen oder Aralkyl,
R3 Wasserstoff oder Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen,
R4Acyl mit 2 bis 26 C-Atomen,
R5 Tetramethylen, niederalkyl-substituiertes Tetramethylen, Pentamethylen, niederalkyl-substituiertes Pentamethylen und n eine ganze Zahl von 5 bis 50.
Die Verbindungen der Formel I werden hergestellt durch Umsetzen eines die Gruppe B enthaltenden sekundären Amins der Formel BH mit einem Alkylenoxid der Formel
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unter Polymerisation des letzteren und nachfolgende Veresterung der so erhaltenen tertiären Aminoalkohole der Formel
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mit einem den Rest R4 enthaltenden Acylierungsmittel. Die Erfindung besteht nun darin, dass man zur Abtrennung der tertiären Aminoalkohole bzw. Aminoester von gleichzeitig entstandenen Polyglykolen der Formel
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bzw. von Estern davon der Formel
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die im Reaktionsgemisch enthaltenen tertiären Aminoalkohole bzw.
Aminoester vor bzw. nach der Veresterung mit einer wässrigen Säurelösung in wasserlösliche Salze überführt, worauf man die so erhaltene wässrige Phase mit einem wasserunlöslichen organischen Lösungsmittel extrahiert, in welchem die Verbindungen der Formel IV bzw. VI löslich sind.
Die vorerwähnte Umsetzung sekundärer Amine mit einem Alkylenoxid, beispielsweise nach den US-Patenten 3 123 640 und 3 123 641, wird in Gegenwart eines Katalysators zur Oxalkylierung durchgeführt, aus welcher z. B. Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid verwendet werden kann. Dabei bildet sich neben dem tertiären Aminoalkohol gleichfalls ein wesentlicher Anteil an veresterbarem Polyglykolalkohol.
Wenn in der Folge die Acylierung dieses Reaktionsgemisches durchgeführt wird, erhält man eine Mischung aus dem erwünschten Ester des tertiären Aminoalkohols und als Nebenprodukt Ester des Polyglykolalkohols. Die letzteren verunreinigen den Ester aus dem tertiären Aminoalkohol und beeinträchtigen seine Verwendbarkeit. Das erfindungsgemässe Verfahren beseitigt diesen Nachteil.
Nach dem neuen Verfahren wird, wie gesagt, die aus Polyglykolalkohol bestehende Verunreinigung vom tertiären Aminoalkohol abgetrennt und der letztere kann in Form des Esters oder als veresterbarer Alkohol in verhältnismässig reiner Form gewonnen werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann verschieden durchgeführt werden, je nach der Kettenlänge des polymeren tertiären Aminoalkohols, wie er bei der anfänglich durchgeführten chemischen Reaktion entsteht. Falls es sich dabei um eine kurze Polymerkette handelt (d. h. in Fällen, wo n in der Formel I einen Wert von 5 bis 10 aufweist), wird die Trennung des Polyglykolalkohols vom tertiären Aminoalkohol am besten durchgeführt, nachdem die Veresterung mit der wässrigen Säurelösung versetzt und die Extraktion der sauren wässrigen Phase durchgeführt wurde. Wenn jedoch höhermolekulare Polymere vorliegen (d. h. in Fällen, wo n in der Formel I grösser als 10 bzw. 10 bis 15 ist), kann das Reaktionsgemisch vor der Veresterung mit der wässrigen Säurelösung versetzt und die Extraktion der sauren wässrigen Phase ebenfalls vor der Veresterung durchgeführt werden.
Nach Veresterung des kurzkettigen polymeren Produktes wird das Reaktionsgemisch mit Wasser und einem Säure überschuss, z. B. von Mineralsäure, behandelt, wobei sich der tertiäre Aminoalkoholester in der wässrigen Phase löst. Der Glykolester wird abgetrennt durch Extrahieren dieses Gemisches mit einem organischen Lösungsmittel, welches mit Wasser nicht mischbar ist. Der Aminoalkoholester kann in der Folge freigesetzt werden aus der wässrigen Phase durch Zugabe einer Base zur letzteren, so dass sich ein pH-Wert von 8 oder mehr einstellt. Der auf diese Weise freigesetzte Aminoalkoholester kann nachfolgend mit einem organischen Lösungsmittel extrahiert werden und schliesslich durch Eindampfen des Lösungsmittels abgeschieden werden.
Falls langkettige Polymere vorliegen, ist der Polyglykolalkohol an sich genügend unlöslich in Wasser, so dass er durch das organische Lösungsmittel aus der wässrigen Säurelösung, in welcher der tertiäre Aminoalkohol auf Grund der Salzbildung löslich ist, extrahiert werden kann. Nach Abtrennung des Polyglykolalkohols kann die wässrige saure Lösung alkalisch gemacht werden und der tertiäre Aminoalkohol, welcher dabei unlöslich wird, abgeschieden werden. Der letztere kann in der Folge verestert und als Ester gewonnen werden.
Falls erwünscht, kann der tertiäre Aminoalkoholester, einerlei in welcher Art und Weise er erhalten wurde, übergeführt werden in das entsprechende Säureadditionssalz oder die entsprechende quaternäre Ammoniumverbindung.
Wie oben erwähnt, werden gemäss der vorliegenden Erfindung die tertiären Aminoalkohole von den Polyglykolalkoholen (oder den entsprechenden Estern, je nach der Kettenlänge der vorliegenden Polymeren) so getrennt, indem zuerst eine wässrige saure Lösung dieser Materialien gebildet wird. Zu diesem Zweck wird vorzugsweise eine wässrige Lösung einer Mineralsäure, wie Salzsäure oder Schwefelsäure usw., verwendet. Die Menge dieser Säure kann variieren.
Alles was erforderlich ist, ist, dass genügend Säure zugefügt wird, um ein wasserlösliches Salz des tertiären Aminoalkohols oder seines Esters zu bilden. Der pH-Wert der angesäuerten wässrigen Lösung wird demzufolge gleichfalls variieren, jedoch liegt er vorzugsweise nicht höher als ungefähr 4.
Die entstandene wässrige saure Lösung wird nachfolgend mit einem wasserunlöslichen organischen Lösungsmittel extra hiert Hierzu eignen sich mancherlei bekannte Lösungsmittel.
Genannt seien die Äthyläther, Äthylacetat, Cyclohexan, Chloroform, Benzol, Dichloräthan usw. Zweck dieser Extraktion ist die Aufnahme des Polyglykolalkohols oder des entsprechenden Esters in der organischen Phase, worin diese Verbindungen vermehrt löslich sind. Der Volumanteil dieses Lösungsmittels hängt ab von der Menge und der Art des genannten Polyglykolalkohols oder seines Esters. Als geeignet hat sich dabei erwiesen, mit einem Volumverhältnis des wasserunlöslichen organischen Lösungsmittels zu saurer wässriger Phase von 0,5:1 bis 8:1 zu arbeiten. Höhere oder niedrigere Volumenverhältnisse können gleichfalls angewendet werden, falls dem keine wirtschaftlichen Überlegungen im Wege stehen.
Die Überführung der tertiären Aminalkohole in die entsprechenden Ester, einerlei ob sie vor oder nach der Trennung vom Polyglykolalkohol durchgeführt wurde, wird durchgeführt mittels eines Acylierungsmittels, welches den Rest R4 enthält. Besonders günstig als solche Acylierungsmittel haben sich die Säurehalogenide und insbesondere das Säurechlorid R4Cl erwiesen, wobei R4 der Acylrest einer Carbonsäure mit 2-26 und vorzugsweise 2-18 Kohlenstoffatomen ist
Derartige Acylradikale leiten sich von einer Vielzahl verschiedener Säuren ab. Es fallen darunter gesättigte und ungesättigte Fettsäuren, die gegebenenfalls auch andere Substituenten oder funktionelle Gruppen tragen können. Typische Substituenten an solchen gesättigten oder ungesättigten Fettsäuren sind z. B..Phenyl, Phenylalkyl, wie Benzyl, Phenyl äthyl, sowie Hydroxy.
Weiterhin können sich die Acylreste R4 ableiten von aromatischen Säuren, insbesondere von der substituierten oder nichtsubstituierten Benzoesäure. Andere geeignete Acylradikale leiten sich ab von heterocyclischen Säuren und von den Cycloalkancarbonsäuren (substituiert oder unsubstituiert).
Nach dem Stande der Technik sind eine Anzahl derartiger Carbonsäurederivate bekannt, welche pharmakologische oder biologische Wirksamkeit auf der Haut oder dem Haar aus üben, wenn sie damit in Berührung gebracht werden. Da diese Säuren jedoch nicht genügend direkt aufziehend auf die Haut oder das Haar wirken, ist ihre Wirkungsweise nur kurzdauernd und vorübergehend. Werden diese Säuren jedoch in der erfindungsgemässen Weise verestert, so wird ihre aufziehende Wirkung auf Haar oder Haut verstärkt. Unter den Säuren dieser Art, welche als Acylrest R4 in die erfindungsgemäss herstellbaren Ester eingebaut sind, seien folgende genannt: Salicylsäure, p-Aminobenzoesäure, p-Aminosalicylsäure usw.
Im weiteren seien eine Anzahl verschiedener Säuren genannt, von welchen sich der in die erfindungsgemäss herstellbaren Estern einbaubare Acylrest R4 ableitet: a) gesättigte Fettsäuren: Essigsäure, Propionsäure, n-Buttersäure, Isobuttersäure, n-Valeriansäure, Trimethylessigsäure, Capronsäure, Önanthsäure, Caprylsäure, Caprinsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Arachinsäure, Behensäure, Lignocerinsäure und Cerotinsäure; b) ungesättigte Fettsäuren: zl 9-Decylensäure, Palmitoleinsäure, Petroselinsäure, Linolensäure, Parinarinsäure, Cetoleinsäure, Stillinginsäure, Ölsäure, Vaccensäure, Eläostearinsäure, Gadoleinsäure, Erucasäure, z19-Dodecylensäure, Ricinolsäure, Linolsäure, Licansäure, Arachidonsäure und Selacholeinsäure; c) aromatische Säuren:
Benzoesäure, p-Nitrobenzoesäure, p-Aminobenzoesäure, Salicylsäure, p-Aminosalicylsäure; d) Cycloalkancarbonsäuren: Cyclohexancarbonsäure; und e) heterocyclische Säuren: Furancarbonsäure, Isonicotinsäure oder Pyrrolidincarbonsäuren.
Die Acylierungsreaktion kann unter verschiedenen Bedingungen durchgeführt werden. Üblicherweise wird das zu acylierende Material mit dem Acylchlorid und einem wasserfreien organischen Lösungsmittel unter Rückfluss erwärmt, bis die Reaktion vollendet ist. Dies dauert im allgemeinen 1/2 bis 3 Stunden. Als organisches Lösungsmittel eignet sich eine Vielzahl wasserfreier organischer Substanzen. Genannt seien Diäthyläther, Benzol, Dichloräthan, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff usw.
Wie vorstehend ausgeführt, kann die Reihenfolge der Verfahrensschritte verschieden sein, in Abhängigkeit von der Länge der Polymerkette. Im Falle des niederpolymeren Materials, d. h. wenn n in der Formel I Werte von 5 bis 10 aufweist, wird das tertiäre Aminoalkoholprodukt, welches sowohl den tertiären Aminoalkohol und den Polyglykolalkohol erhält, verestert oder acyliert nach dem vorgenannten Verfahren, bevor die Abtrennung des tertiären Aminoalkohols vom Polyglykolalkohol erfolgt. Anschliessend kann das Reaktionsgemisch abgekühlt und mit Wasser und genügend Mineralsäure behandelt werden, wobei z. B. Salzsäure oder Schwefelsäure zur Verwendung gelangen können, um den gesamten tertiären Aminoalkoholester in sein wasserlösliches Salz überzuführen. Anschliessend wird diese wässrige Phase extrahiert mit z.
B. dem 1- bis Sfachen ihres Volumens eines wasserunlöslichen organischen Lösungsmittels, wobei zweckmässig in drei Portionen unterteilt wird. Hierdurch werden die Glykolalkoholester abgetrennt.
Nach Vollendung der Extraktion kann der erwünschte tertiäre Aminoalkoholester aus der wässrigen sauren Phase gewonnen werden durch Einstellung des pH-Wertes dieser Lösung auf mindestens 8,0 mit einer Base, z. B. 5n Natriumhydroxid-Lösung. Es können auch andere Basen zu diesem Zweck verwendet werden, wie Natriumcarbonat, Ammoniumhydroxid, Natriumbicarbonat usw. Im allgemeinen empfiehlt sich jedoch die Verwendung eines Alkalimetallhydroxids.
Durch Zugabe der Base zur extrahierten wässrigen sauren Lösung wird der tertiäre Aminoalkoholester in die freie Basenform übergeführt, die sich vom entsprechenden Säureadditionssalz unterscheidet. Die Aminbase ist stärker löslich in organischen Lösungsmitteln und kann aus der erwähnten wässrigen alkalischen Lösung durch Extraktion mit einem wasserunlöslichen organischen Lösungsmittel herausgeholt werden. Zweckmässig wird dabei so viel dieses Lösungsmittels angewendet, dass der gesamte tertiäre Aminoalkoholester extrahiert werden kann. In der Regel wird man hier zu ungefähr das 0,5- bis 2fache des Volumens der wässrigen alkalischen Lösung verwenden.
Für den genannten Zweck lässt sich eine Vielzahl organischer Lösungsmittel gebrauchen. Vorzugsweise sind dieselben mit Wasser nicht mischbar. Als geeignete Lösungsmittel seien genannt: Diäthyläther, Äthylacetat, Cyclohexan, Chloroform, Benzol, Dichlormethan und Gemische dieser Verbindungen.
Um das erwünschte Produkt aus dem Extrakt abzutrennen, kann das Lösungsmittel abgetrieben werden, vorzugsweise im Vakuum.
Falls der tertiäre Aminoalkohol höherer polymerer Art ist, d. h. falls n Werte von 10 bis 50 annimmt, wird mit Vorteil in anderer Weise gearbeitet, als dies vorstehend für das niederpolymere Material beschrieben wurde. Dabei kann so vorgegangen werden, dass man das Reaktionsprodukt, welches den tertiären Aminalkohol und den Polyglykolalkohol enthält, vor der Veresterung mit kaltem Wasser, vorzugsweise mit Eiswasser, mischt, und die Säure allmählich zum Gemisch hinzu gibt. Dabei wird vorzugsweise eine Mineralsäure, wie HCI oder H2SO4 usw., verwendet. Es bildet sich eine klare wässrige saure Lösung, welche hernach mit einem wasserunlöslichen organischen Lösungsmittel extrahiert wird, wobei eine wässrige Phase erhalten wird, die den tertiären Aminalkohol enthält und eine organische Phase, welche den Polyglykolalkohol enthält.
Zweckmässig wird dabei mit einem Volumen an Lösungsmittel gearbeitet, das im Vergleich zur wässrigen Lösung genügend gross ist, um den Polyglykolalkohol aufzunehmen. In der Regel wird dies ungefähr 1 bis 5 Voluminalösungsmittel pro Volumen wässrige Lösung sein.
Hierauf wird die erhaltene saure wässrige Phase abgetrennt von der organischen Phase und die erstere zweckmässig auf einen pH-Wert von mindestens 8, durch Zugabe der wässrigen Lösung einer Base, gebracht. Hierzu eignen sich alle Basen, wie sie im vorstehenden zur Verwendung mit dem niederpolymeren Produkt genannt wurden. Zur Gewinnung des tertiären Aminalkohols aus der erhaltenen wässrigen alkalischen Lösung wird nun zweckmässig diese letztere Lösung extrahiert mit einem mit Wasser nichtmischbaren organischen Lösungsmittel, worin der tertiäre Aminalkohol löslich ist. Lösungsmittel dieser Art wurden bereits oben genannt und sind hier gleichfalls alle anwendbar. Nach Abtreiben des Lösungsmittels der Lösung wird der tertiäre Aminalkohol erhalten.
Dieser wird in der Folge nach den vorbeschriebenen Verfahren acyliert.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltenen Aminalkoholester werden zur Herstellung von entsprechenden quaternären Ammoniumverbindungen verwendet oder können gewünschtenfalls in ihre Säureadditionssalze übergeführt werden. Zu diesem Zweck eignen sich alle bekannten Quaternisierungsmittel. Diese lassen sich beschreiben durch die Formel RmA, worin R z. B. Alkyl mit 1-18 Kohlenstoffatomen, Aryl, Aralkyl usw. sein kann. A ist ein Anion und m eine Zahl gleich der Valenz des Anions A. Typische Anione dieser Art, wie sie beschrieben sind im US-Patent 3 123 640, sind z. B. Halogen (d. h. Chlorid, Bromid, Iodid usw.), Hydroxy, Sulfat, Nitrat, Phosphat, Acetat, Formiat, der Sulfonsäurerest usw.
Es lassen sich alle bekannten Quaternisierungsverfahren zur Überführung der Aminalkoholester in die entsprechenden quaternären Verbindungen anwenden. Bei einem typischen Verfahren wird zusätzlich zum Quaternisierungsmittel (z. B. einem Alkylhalogenid) K2CO3 zum Reaktionsgemenge hinzugefügt, um Wasser zu entfernen und die Säure zu neutralisieren (z. B. HCI), welche als Folge der Gegenwart von Wasser freigesetzt wird. Wenn dieses Verfahren durchgeführt wird, wo keine Gefahr der Aufnahme von Feuchtigkeit durch die Reaktanten besteht, kann das K2CO3 auch weggelassen werden.
Bei der Herstellung der Säureadditionssalze der Aminalkoholester können die letzteren in üblicher Weise mit einer zur Säureadditionsbildung befähigten Säure umgesetzt werden. Solche Säuren können anorganisch oder organisch sein.
Genannt seien z. B. Salzsäure, Schwefelsäure, p-Toluolsulfonsäure, Essigsäure usw.
Die erfindungsgemäss herstellbaren Verbindungen können zu vielerlei Zwecken dienen. Sie können verwendet werden als Zwischenprodukte bei der Herstellung von Weichmachern bzw. sind es bereits selber, welche Verwendung finden können in Zubereitungen zum Weichmachen der Haut und zur Pflege der Haare. Sie sind gleichfalls von Nutzen als kosmetische kationische Emulgatoren, als Antistatica, Konditionierund Pflegemittel in Präparaten zur Haarpflege. Ferner können sie dienen als Gleitmittel bei Textilien und als gegenseitige Lösungsvermittler unter Substanzen, welche geringes gegenseitiges Lösungsvermögen aufweisen.
Beispiel 1
A. Entsprechend dem Verfahren gemäss Beispiel 1 a) des US-Patentes 3 123 640 wird 1 Mol Diäthylamin zunächst umgesetzt mit 1 Mol Propylenoxid. Das erhaltene Produkt wird nachfolgend umgesetzt mit zusätzlichen 8 Mol Propylenoxid. Das Reaktionsgemenge enthält ein Gemisch von
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worin n einen mittleren Wert von ungeIanr a aufweist.
B. Zu einer am Rückfluss siedenden Lösung von 2,81 g = 35,8 mÄq. von frisch destilliertem Acetylchlorid in 200 ml wasserfreiem Äther unter Stickstoff wurden 15 g = 32,5 mÄq. des gemäss A oben hergestellten Produktes hinzugefügt. Die hellgelbe Lösung wurde zusätzliche 21/2 Stunden lang am Rückfluss gekocht. Anschliessend wurde auf Zimmertemperatur abgekühlt, angesäuert mit 2n Salzsäure und Wasser hinzugegeben. Nachdem zweimal mit Diäthyläther extrahiert worden war, wurde die wässrige Schicht mit konzentriertem NH40H auf den pH-Wert 9,5 gebracht. Anschliessend wurde sie mehrere Male mit Diäthyläther extrahiert und die Ätherextrakte über Natriumsulfat getrocknet.
Der saure Ätherextrakt ergab 1,9 g eines Produktes mit negativem Stickstofftest. Der basische Ätherextrakt ergab 13,5 g Titration mit Perchlorsäure. Er wies darin einen Amingehalt von 2,01 mÄq./g. Das IR-Spektrum zeigte eine Di äthylaminogruppe, Acetylcarbonyl und das Fehlen der Hydroxylgruppe.
Der so erhaltene Ester kann durch die folgende Formel dargestellt werden:
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worin n einen mittleren Wert von 8 aufweist.
Beispiel 2
Zu einer am Rückfluss siedenden Lösung von 26,2 g = 119,4 mÄq. Laurylchlorid in 200 ml wasserfreiem Diäthyl äther wurden 50 g = 108,5 mÄq. des gemäss Beispiel 1, Paragraph A hergestellten Produktes im Verlauf von 80 Minuten hinzugefügt. Nach dem Abkühlen auf Zimmertemperatur wurde mit 2n HCI angesäuert und 250 ml Wasser hinzugegeben. Nach zwei Extraktionen mit Diäthyläther wurde der wässrige Anteil mit konzentriertem Ammoniak auf dem pH Wert 1,5 eingestellt. Hierbei bildete sich eine ölige Schicht über der wässrigen Phase, welche mit Diäthyläther aufgenommen wurde, worauf die Ätherphase über Natriumsulfat getrocknet wurde.
Der saure Ätherextrakt ergab 5,2 g einer weissen wachsartigen festen Substanz. Der basische Ätherextrakt ergab 45,7 g tertiären Aminolauratester nach Eindampfen des Lösungsmittels im Vakuum. Die Analyse ergab 1,54 mÄq. Amin pro g.
Der erhaltene Ester kann durch die folgende Formel dargestellt werden:
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worin n einen mittleren Wert von ungefähr 8 aufweist.
Beispiel 3
Zu einer Lösung von 12,3 g = 40,7 mÄq. Stearylchlorid in 150 ml trockenem Benzol wurden 15 g = 32,6 mÄq. des gemäss Beispiel 1, Paragraph A erhaltenen Produktes hinzugefügt. Die erhaltene Lösung wurde 5 Stunden lang am Rückfluss gekocht, hernach auf Zimmertemperatur abgekühlt und im Vakuum zur Trockne eingedampft.
Der Rückstand wurde gelöst in 150 ml warmem Wasser, worauf der pH-Wert der Lösung mit konzentriertem Ammoniak auf 9,5 eingestellt wurde. Nach Extraktion mit Äthylacetat bildete sich ein geringer Anteil fester unlöslicher Substanz, welcher abfiltriert wurde. Nach mehreren Extraktionen wurden die vereinigten Äthylacetatextrakte im Vakuum zur Trockne eingedampft. Zum Rückstand wurden 150 ml Wasser hinzugefügt sowie genügend 6n H2SO4, um den pH Wert auf 1 zu bringen. Anschliessend wurde die wässrige Lösung mehrere Male extrahiert mit Äthylacetat, basisch gemacht mit Sn NaOH, mehrere Male extrahiert mit Äthylacetat und schliesslich die Äthylacetatextrakte über Natriumsulfat getrocknet. Der saure Extrakt ergab 5,3 g. Der basische Extrakt ergab 12,4 g tertiären Aminstearatesters. Die Analyse zeigte einen Amingehalt von 1,37 mÄq. pro g.
Der erhaltene Ester kann durch die folgende Formel dargestellt werden:
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Darin hat n einen mittleren Wert von ungefähr 8.
Beispiel 4
Reinigung des Aminalkoholproduktes
A. Entsprechend dem Verfahren gemäss Beispiel 1 a) des US-Patentes 3 123 640 wird 1 Mol Diäthylamin zunächst umgesetzt mit 1 Mol Propylenoxid. Das erhaltene Produkt wird nachfolgend zur Reaktion gebracht mit zusätzlichen 25 Mol Propylenoxid. Das Reaktionsgemenge enthält ein Gemisch von
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und
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worin n einen mittleren Wert von ungefähr 25 aufweist.
B. 100 g des gemäss Paragraph A vorstehend erhaltenen Produktes, welches 0,63 mÄq. Amin pro g und 1 mÄq. Hydroxyl pro g enthielt, wurde eingerührt in 700 ml Eiswasser.
Nun wurden 20 ml konzentrierte H2SO4 allmählich hinzugegeben und die erhaltene klare Lösung dreimal mit je 300 ml Cyclohexan extrahiert. Die wässrige Schicht wurde hernach auf den pH-Wert 9 durch Zugabe von Sn NaOH gebracht und dreimal mit je 300 ml Diäthyläther extrahiert. Nach Abtreiben des Äthers wurden 80,6 g erhalten. Die Analyse zeigte 0,75 mÄq. Hydroxyl pro g und 0,75 mÄq. Amin pro g.
Beispiel 5
Zu einer am Rückfluss siedenden Lösung von 6,6 g = 83,6 mÄq. Acetylchlorid in 300 ml wasserfreiem Diäthyl äther wurden 100 g = 76 mÄq. gereinigter Aminoalkohol, hergestellt nach der Arbeitsweise des Paragraphs B in Beispiel 4, im Verlauf von 80 Minuten hinzugefügt. Die Lösung wurde weitere 3 Stunden am Rückfluss gekocht und hernach auf Zimmertemperatur abgekühlt. Nun wurden zu ihr 400 ml Wasser hinzugefügt und das erhaltene Gemisch mit 5n NaOH auf den pH-Wert 9,5 gebracht. Nach mehreren Ätherextraktionen wurden die Extrakte über Natriumsulfat getrocknet.
Nachdem der Äther im Vakuum abgetrieben worden war, wurden 95,1 g erhalten. Die Analyse ergab 0,72 mÄq. Amin pro g.
Der erhaltene Ester kann dargestellt werden durch die Formel:
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Beispiel 6
Zu einer am Rückfluss siedenden Lösung von 10,4 g = 47,3 mÄq. Laurylchlorid in 360 ml wasserfreiem Diäthyl äther und Stickstoff wurden 60 g = 45 mÄq. gereinigtes Aminalkoholprodukt hinzugefügt, wie es vorstehend gemäss Beispiel 4 erhalten worden war.
Die Zugabe erfolgte im Verlauf von einer Stunde. Die Lösung wurde zusätzliche 5 Stunden am Rückfluss gekocht und hernach im Vakuum zur Trockne eingeengt. Der Rückstand wurde versetzt mit 900 ml Wasser und der pH-Wert der wässrigen Lösung mit 5n NaOH auf 8,0 gebracht. Anschliessend wurde die Lösung mehrere Male mit Äthylacetat extrahiert und die Äthylacetatextrakte über Natriumsulfat getrocknet.
Ausbeute 60,7 g. Die Analyse ergab 0,70 mÄq. Amin pro g.
Der so hergestellte Ester kann dargestellt werden durch die Formel:
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In dieser Formel hat n einen mittleren Wert von 25.
Beispiel 7
Zu einer am Rückfluss siedenden Lösung von 7,64 g = 25,2 mÄq. Stearylchlorid in 200 ml trockenem Benzol wurden 30 g = 24,0 mÄq. gereinigt, das Aminalkoholprodukt hinzugefügt, wie es gemäss Beispiel 4 vorstehend erhalten wurde.
Nach Vollendung der Zugabe wurde die Lösung zusätzliche 5 Stunden am Rückfluss gekocht und schliesslich im Vakuum zur Trockne gebracht. Zum Rückstand wurden 600 ml Wasser hinzugesetzt und der pH-Wert der wässrigen Lösung mit 5n NaOH auf 8,0 eingestellt. Anschliessend wurde die wässrige Lösung zweimal mit je 400 ml einer Mischung von hälftigen Teilen Äthylacetat und Cyclohexan extrahiert. Die Ausbeute betrug 26,2 g. Die Analyse zeigte 0,60 mÄq. Amin pro g.
Der erhaltene Ester kann dargestellt werden durch die Formel:
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In dieser Formel hat n einen mittleren Wert von 25.
Beispiel 8
Zu einer am Rückfluss siedenden Lösung von 4,95 g = 26,6 mÄq. p-Nitrobenzoylchlorid in 40 ml Wasser von einem Diäthyläther wurden 10 g = 24,2 mÄq. des gemäss Paragraph A in Beispiel 1 erhaltenen Produktes im Verlauf von 25 Minuten hinzugefügt. Die Lösung wurde zusätzliche 2t/2 Stunden lang am Rückfluss gekocht. Nach dem Abkühlen auf Zimmertemperatur wurde sie angesäuert mit 2n HC1 und versetzt mit 30 ml Wasser. Nach mehreren Extraktionen mit Diäthyläther wurde der wässrige Anteil mit Sn NaOH auf den pH-Wert 9 eingestellt. Anschliessend wurde mehrere Male extrahiert, mit Diäthyläther und die Ätherextrakte über Natriumsulfat getrocknet. Aus dem basischen Ätherextrakt wurden 8,5 g des Produktes erhalten. Die Analyse ergab 2,02 mÄq. Amin pro g.
Der so erhaltene Ester kann dargestellt werden durch die Formel:
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In dieser Formel hat n einen mittleren Wert von ungefähr 8.
Beispiel 9
90 g = 159,3 mÄq. des gemäss Beispiel 8 hergestellten Produktes wurden aufgelöst in 200 ml Äthanol. Hierzu wurden hinzugefügt, 250 mg Platindioxid und das Reaktionsgemenge geschüttelt unter 3,5 Atm. Wasserstoff in einer Parr-Hydrierapparatur. Nachdem die Aufnahme von Wasserstoff beendet war, wurde das Reaktionsgemenge filtriert und im Vakuum zur Trockne eingedampft. Erhalten wurden 88,4 g eines Produktes, nachdem das Lösungsmittel gründlich entfernt worden war.
Dieses Produkt kann dargestellt werden durch die Formol
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In dieser Formel hat n einen mittleren Wert von unge ,fähr8.
Beispiel 10
Analoge Reihen von Estern können hergestellt werden, unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Verfahrens weisen und ausgehend von einem Reaktionsprodukt, erhalten gemäss Beispiel la) des US-Patentes 3 123 640, worin 1 Mol
Diäthylamin zuvor umgesetzt wird mit 1 Mol Propylenoxid und das erhaltene Produkt anschliessend weiter umgesetzt wird mit 40 Mol Propylenoxid. Die erhaltenen Ester können dargestellt werden durch die Formel:
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worin R6 Acetyl, Lauryl, Stearyl oder p-Nitrobenzoyl ist und n einen mittleren Wert von ungefähr 40 aufweist.
Beispiel 11
Quaternisieren der Aminester
Jeder der vorstehend beschriebenen Aminester wurde quaternisiert unter Verwendung des folgenden Verfahrens: 100 g des Aminesters wurden gelöst in Aceton, 10-15 g wasserfreies K2CO3 hinzugefügt und ein 10%der Überschuss von Methylchlorid zur erhaltenen Mischung zugegeben, worauf die letztere in einem Autoklav während 12 Stunden auf 60 C erwärmt wurde. Das Reaktionsgemenge wurde hernach filtriert und das Lösungsmittel im Vakuum abgetrieben.
Nach einer anderen Arbeitsweise wurden 100 g des Aminesters gelöst in 75-100 ml Aceton, 10-15 g wasserfreies K2CO3 hinzugefügt und ein 300 %iger Uberschuss flüssiges Methylchlorid beigegeben. Das erhaltene Gemenge wurde 12 Stunden lang in einem verschlossenen Gefäss auf 60 C erwärmt. Hernach wurde filtriert und das Lösungsmittel im Vakuum entfernt.
Beispiel 12
Herstellung der Säureadditionssalze der Aminester
Jeder der vorstehend beschriebenen Ester wurde verwendet zur Herstellung des entsprechenden Hydrochlorids nach dem folgenden Verfahren: Ein Gemisch des Aminesters, enthaltend 1 molares Äquivalent an Amingruppen wurde gelöst in Äthanol. Diese Lösung wurde hernach behandelt mit einem molaren Äquivalent-Chlorwasserstoff in Äthanol unter äusserer Kühlung mit Eis. Nachdem die Zugabe des Chlorwasserstoffs vollendet war, wurde das Lösungsmittel im Va kuum abgetrieben und es verblieb das Säureadditionssalz der
Salzsäure.
PATENTANSPRUCH I
Verfahren zur Herstellung von Estern tertiärer Amino alkohole der Formel
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worin bedeuten: B eine Aminogruppe der Formel
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R' und R2 Alkyl mit 1 bis 18 C-Atomen oder Aralkyl,
R3 Wasserstoff oder Alkyl mit 1 bis 8 C-Atomen,
R4 Acyl mit 2 bis 26 C-Atomen,
R5 Tetramethylen, niederalkyl-substituiertes Tetramethylen, Pentamethylen, niederalkyl-substituiertes Pentamethylen, n eine ganze Zahl von 5 bis 50, durch Umsetzen eines die Gruppe B enthaltenden sekundären Amins der Formel BH mit einem Alkylenoxid der Formel
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unter Polymerisation des letzteren und nachfolgende Veresterung des so erhaltenen tertiären Aminoalkohols der Formel
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**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.
The present invention relates to a process for the preparation of esters of tertiary amino alcohols and the corresponding acid addition salts. In the course of this process, a mixture of certain tertiary amino alcohols and polyglycol alcohols forms in the reaction mixture. The purpose of the process according to the invention is to separate them for the purpose of producing the esters of the tertiary amino alcohols in practically pure form.
The esters of tertiary amino alcohols prepared according to the invention have the formula
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In this formula: B denotes an amino group of the formula - NW2 or -N = Rs,
R1 and R2 alkyl with 1 to 18 carbon atoms or aralkyl,
R3 hydrogen or alkyl with 1 to 8 carbon atoms,
R4Acyl with 2 to 26 carbon atoms,
R5 is tetramethylene, lower alkyl-substituted tetramethylene, pentamethylene, lower alkyl-substituted pentamethylene and n is an integer from 5 to 50.
The compounds of formula I are prepared by reacting a group B-containing secondary amine of formula BH with an alkylene oxide of formula
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with polymerization of the latter and subsequent esterification of the tertiary amino alcohols of the formula thus obtained
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with an acylating agent containing the radical R4. The invention now consists in separating the tertiary amino alcohols or amino esters from polyglycols of the formula which have formed at the same time
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or of esters thereof of the formula
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the tertiary amino alcohols contained in the reaction mixture or
Amino esters before or after the esterification with an aqueous acid solution are converted into water-soluble salts, whereupon the aqueous phase thus obtained is extracted with a water-insoluble organic solvent in which the compounds of the formula IV and VI are soluble.
The aforementioned reaction of secondary amines with an alkylene oxide, for example according to US Patents 3,123,640 and 3,123,641, is carried out in the presence of a catalyst for oxyalkylation, from which e.g. B. sodium hydroxide or potassium hydroxide can be used. In addition to the tertiary amino alcohol, a substantial proportion of esterifiable polyglycol alcohol is also formed.
If this reaction mixture is subsequently acylated, a mixture of the desired ester of tertiary amino alcohol and, as a by-product, ester of polyglycol alcohol is obtained. The latter contaminate the tertiary amino alcohol ester and impair its usefulness. The method according to the invention eliminates this disadvantage.
According to the new process, as said, the polyglycol alcohol impurity is separated from the tertiary amino alcohol and the latter can be obtained in relatively pure form in the form of the ester or as esterifiable alcohol.
The process according to the invention can be carried out in different ways, depending on the chain length of the polymeric tertiary amino alcohol as it arises in the chemical reaction initially carried out. If this is a short polymer chain (ie in cases where n in the formula I has a value of 5 to 10), the separation of the polyglycol alcohol from the tertiary amino alcohol is best carried out after the esterification with the aqueous acid solution and the extraction of the acidic aqueous phase was carried out. However, if higher molecular weight polymers are present (ie in cases where n in the formula I is greater than 10 or 10 to 15), the reaction mixture can be admixed with the aqueous acid solution before the esterification and the extraction of the acidic aqueous phase can also be carried out before the esterification will.
After esterification of the short-chain polymeric product, the reaction mixture is treated with water and an excess of acid, e.g. B. of mineral acid treated, the tertiary amino alcohol ester dissolving in the aqueous phase. The glycol ester is separated off by extracting this mixture with an organic solvent which is immiscible with water. The amino alcohol ester can subsequently be released from the aqueous phase by adding a base to the latter, so that a pH of 8 or more is established. The amino alcohol ester released in this way can subsequently be extracted with an organic solvent and finally deposited by evaporating the solvent.
If long-chain polymers are present, the polyglycol alcohol itself is sufficiently insoluble in water that it can be extracted by the organic solvent from the aqueous acid solution in which the tertiary amino alcohol is soluble due to the salt formation. After the polyglycol alcohol has been separated off, the aqueous acidic solution can be made alkaline and the tertiary amino alcohol, which becomes insoluble in the process, can be separated off. The latter can subsequently be esterified and obtained as an ester.
If desired, the tertiary amino alcohol ester, regardless of the manner in which it was obtained, can be converted into the corresponding acid addition salt or the corresponding quaternary ammonium compound.
As mentioned above, in accordance with the present invention, the tertiary amino alcohols are separated from the polyglycol alcohols (or the corresponding esters, depending on the chain length of the polymers present) by first forming an aqueous acidic solution of these materials. For this purpose, an aqueous solution of a mineral acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid, etc. is preferably used. The amount of this acid can vary.
All that is required is that enough acid be added to form a water soluble salt of the tertiary amino alcohol or its ester. The pH of the acidified aqueous solution will accordingly also vary, but is preferably no higher than about 4.
The resulting aqueous acidic solution is then extracted with a water-insoluble organic solvent. Various known solvents are suitable for this purpose.
Ethyl ether, ethyl acetate, cyclohexane, chloroform, benzene, dichloroethane, etc. The purpose of this extraction is to absorb the polyglycol alcohol or the corresponding ester in the organic phase, in which these compounds are more soluble. The proportion by volume of this solvent depends on the amount and type of the polyglycol alcohol mentioned or its ester. It has proven suitable to work with a volume ratio of the water-insoluble organic solvent to the acidic aqueous phase of 0.5: 1 to 8: 1. Higher or lower volume ratios can also be used if there are no economic considerations in the way.
The conversion of the tertiary amine alcohols into the corresponding esters, regardless of whether it was carried out before or after the separation from the polyglycol alcohol, is carried out by means of an acylating agent which contains the radical R4. The acid halides and in particular the acid chloride R4Cl have proven particularly favorable as such acylating agents, where R4 is the acyl radical of a carboxylic acid having 2-26 and preferably 2-18 carbon atoms
Such acyl radicals are derived from a variety of different acids. This includes saturated and unsaturated fatty acids, which can optionally also carry other substituents or functional groups. Typical substituents on such saturated or unsaturated fatty acids are, for. B..Phenyl, phenylalkyl, such as benzyl, phenyl ethyl, and hydroxy.
Furthermore, the acyl radicals R4 can be derived from aromatic acids, in particular from substituted or unsubstituted benzoic acid. Other suitable acyl radicals are derived from heterocyclic acids and from cycloalkanecarboxylic acids (substituted or unsubstituted).
A number of such carboxylic acid derivatives are known in the prior art which exert pharmacological or biological activity on the skin or hair when they are brought into contact therewith. However, since these acids do not have a sufficient direct pull on the skin or hair, their mode of action is only short-term and temporary. However, if these acids are esterified in the manner according to the invention, their attracting effect on hair or skin is increased. Among the acids of this type which are incorporated as acyl radical R4 into the esters which can be prepared according to the invention, the following may be mentioned: salicylic acid, p-aminobenzoic acid, p-aminosalicylic acid, etc.
In the following, a number of different acids may be mentioned from which the acyl radical R4 which can be incorporated into the esters which can be prepared according to the invention is derived: Capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, arachidic acid, behenic acid, lignoceric acid and cerotic acid; b) unsaturated fatty acids: zl 9-decylenic acid, palmitoleic acid, petroselinic acid, linolenic acid, parinaric acid, cetoleic acid, stillingic acid, oleic acid, vaccenic acid, elaeostearic acid, gadoleic acid, erucic acid, z19-dodecylenic acid, ricinoleic acid, linoleic acid, c) aromatic acids:
Benzoic acid, p-nitrobenzoic acid, p-aminobenzoic acid, salicylic acid, p-aminosalicylic acid; d) Cycloalkanecarboxylic acids: cyclohexanecarboxylic acid; and e) heterocyclic acids: furancarboxylic acid, isonicotinic acid or pyrrolidinecarboxylic acids.
The acylation reaction can be carried out under various conditions. Usually, the material to be acylated is refluxed with the acyl chloride and an anhydrous organic solvent until the reaction is complete. This generally takes 1/2 to 3 hours. A large number of anhydrous organic substances are suitable as organic solvents. Diethyl ether, benzene, dichloroethane, chloroform, carbon tetrachloride, etc.
As stated above, the order of the process steps can be different, depending on the length of the polymer chain. In the case of the low polymer material, i. H. if n in formula I has values from 5 to 10, the tertiary amino alcohol product, which contains both the tertiary amino alcohol and the polyglycol alcohol, is esterified or acylated by the aforementioned process before the tertiary amino alcohol is separated from the polyglycol alcohol. The reaction mixture can then be cooled and treated with water and sufficient mineral acid, with z. B. hydrochloric acid or sulfuric acid can be used to convert the entire tertiary amino alcohol ester into its water-soluble salt. This aqueous phase is then extracted with z.
B. 1 to 5 times its volume of a water-insoluble organic solvent, which is conveniently divided into three portions. This separates the glycol alcohol esters.
After completion of the extraction, the desired tertiary amino alcohol ester can be obtained from the aqueous acidic phase by adjusting the pH of this solution to at least 8.0 with a base, e.g. B. 5N sodium hydroxide solution. Other bases can be used for this purpose, such as sodium carbonate, ammonium hydroxide, sodium bicarbonate, etc. In general, however, the use of an alkali metal hydroxide is recommended.
By adding the base to the extracted aqueous acidic solution, the tertiary amino alcohol ester is converted into the free base form, which differs from the corresponding acid addition salt. The amine base is more soluble in organic solvents and can be extracted from the mentioned aqueous alkaline solution by extraction with a water-insoluble organic solvent. It is expedient to use enough of this solvent that the entire tertiary amino alcohol ester can be extracted. As a rule, about 0.5 to 2 times the volume of the aqueous alkaline solution will be used here.
A large number of organic solvents can be used for the stated purpose. Preferably they are immiscible with water. Suitable solvents are: diethyl ether, ethyl acetate, cyclohexane, chloroform, benzene, dichloromethane and mixtures of these compounds.
In order to separate the desired product from the extract, the solvent can be driven off, preferably in vacuo.
If the tertiary amino alcohol is higher polymeric type, i. H. if n assumes values from 10 to 50, it is advantageous to work in a different manner than that described above for the low-polymer material. The procedure here is that the reaction product, which contains the tertiary amine alcohol and the polyglycol alcohol, is mixed with cold water, preferably with ice water, before the esterification, and the acid is gradually added to the mixture. A mineral acid such as HCl or H2SO4 etc. is preferably used. A clear aqueous acidic solution is formed, which is then extracted with a water-insoluble organic solvent, an aqueous phase being obtained which contains the tertiary amine alcohol and an organic phase which contains the polyglycol alcohol.
It is expedient to work with a volume of solvent which, compared to the aqueous solution, is sufficiently large to absorb the polyglycol alcohol. Typically this will be about 1 to 5 volume solvents per volume aqueous solution.
The acidic aqueous phase obtained is then separated off from the organic phase and the former is expediently brought to a pH of at least 8 by adding the aqueous solution of a base. All bases such as those mentioned above for use with the low-polymer product are suitable for this purpose. To obtain the tertiary amine alcohol from the aqueous alkaline solution obtained, this latter solution is now expediently extracted with a water-immiscible organic solvent in which the tertiary amine alcohol is soluble. Solvents of this type have already been mentioned above and can also all be used here. After the solvent has been driven off from the solution, the tertiary amine alcohol is obtained.
This is then acylated according to the method described above.
The amino alcohol esters obtained by the process according to the invention are used to prepare corresponding quaternary ammonium compounds or, if desired, can be converted into their acid addition salts. All known quaternizing agents are suitable for this purpose. These can be described by the formula RmA, where R z. B. alkyl of 1-18 carbon atoms, aryl, aralkyl, etc. may be. A is an anion and m is a number equal to the valence of the anion A. Typical anions of this type, as described in US Pat. No. 3,123,640, are e.g. Halogen (i.e. chloride, bromide, iodide, etc.), hydroxy, sulfate, nitrate, phosphate, acetate, formate, the sulfonic acid residue, etc.
All known quaternization processes can be used to convert the amino alcohol esters into the corresponding quaternary compounds. In a typical procedure, in addition to the quaternizing agent (e.g. an alkyl halide), K2CO3 is added to the reaction mixture to remove water and neutralize the acid (e.g. HCl) which is released as a result of the presence of water. If this procedure is carried out where there is no risk of moisture being taken up by the reactants, the K2CO3 can also be omitted.
In the preparation of the acid addition salts of the amine alcohol esters, the latter can be reacted in the customary manner with an acid capable of acid addition formation. Such acids can be inorganic or organic.
For example B. hydrochloric acid, sulfuric acid, p-toluenesulfonic acid, acetic acid, etc.
The compounds which can be prepared according to the invention can be used for a variety of purposes. They can be used as intermediate products in the production of plasticizers or they are already themselves which can be used in preparations for softening the skin and for caring for the hair. They are also useful as cosmetic cationic emulsifiers, as antistatic agents, conditioners and care products in preparations for hair care. They can also serve as lubricants in textiles and as mutual solubilizers among substances which have little mutual solubilizing power.
example 1
A. According to the process according to Example 1 a) of US Pat. No. 3,123,640, 1 mol of diethylamine is first reacted with 1 mol of propylene oxide. The product obtained is then reacted with an additional 8 mol of propylene oxide. The reaction mixture contains a mixture of
EMI3.1
EMI3.2
where n has a mean value of inaccurate a.
B. To a refluxing solution of 2.81 g = 35.8 meq. of freshly distilled acetyl chloride in 200 ml of anhydrous ether under nitrogen, 15 g = 32.5 meq. of the product prepared according to A above is added. The light yellow solution was refluxed for an additional 21/2 hours. It was then cooled to room temperature, acidified with 2N hydrochloric acid and water was added. After extracting twice with diethyl ether, the aqueous layer was brought to pH 9.5 with concentrated NH40H. It was then extracted several times with diethyl ether and the ether extracts were dried over sodium sulfate.
The acidic ether extract gave 1.9 g of a product with a negative nitrogen test. The basic ether extract gave 13.5 g titration with perchloric acid. It had an amine content of 2.01 meq / g. The IR spectrum showed a diethylamino group, acetylcarbonyl and the absence of the hydroxyl group.
The ester thus obtained can be represented by the following formula:
EMI3.3
where n has an average value of 8.
Example 2
To a refluxing solution of 26.2 g = 119.4 meq. Lauryl chloride in 200 ml of anhydrous diethyl ether was 50 g = 108.5 meq. of the product prepared according to Example 1, Paragraph A added in the course of 80 minutes. After cooling to room temperature, the mixture was acidified with 2N HCl and 250 ml of water were added. After two extractions with diethyl ether, the aqueous portion was adjusted to pH 1.5 with concentrated ammonia. An oily layer formed over the aqueous phase, which was taken up with diethyl ether, whereupon the ether phase was dried over sodium sulfate.
The acidic ether extract gave 5.2 g of a white, waxy solid substance. The basic ether extract gave 45.7 g of tertiary aminolaurate ester after evaporation of the solvent in vacuo. Analysis found 1.54 meq. Amine per g.
The obtained ester can be represented by the following formula:
EMI3.4
where n has an average value of about 8.
Example 3
To a solution of 12.3 g = 40.7 meq. Stearyl chloride in 150 ml of dry benzene was 15 g = 32.6 meq. of the product obtained according to Example 1, Paragraph A added. The resulting solution was refluxed for 5 hours, then cooled to room temperature and evaporated to dryness in vacuo.
The residue was dissolved in 150 ml of warm water and the pH of the solution was adjusted to 9.5 with concentrated ammonia. After extraction with ethyl acetate, a small proportion of solid, insoluble substance formed, which was filtered off. After several extractions, the combined ethyl acetate extracts were evaporated to dryness in vacuo. 150 ml of water and enough 6N H2SO4 were added to the residue to bring the pH to 1. The aqueous solution was then extracted several times with ethyl acetate, made basic with Sn NaOH, extracted several times with ethyl acetate and finally the ethyl acetate extracts were dried over sodium sulfate. The acidic extract yielded 5.3 g. The basic extract yielded 12.4 g of tertiary amine stearate ester. The analysis showed an amine content of 1.37 meq. per g.
The obtained ester can be represented by the following formula:
EMI4.1
In this, n has a mean value of about 8.
Example 4
Purification of the amine alcohol product
A. According to the process according to Example 1 a) of US Pat. No. 3,123,640, 1 mol of diethylamine is first reacted with 1 mol of propylene oxide. The product obtained is then reacted with an additional 25 moles of propylene oxide. The reaction mixture contains a mixture of
EMI4.2
and
EMI4.3
where n has an average value of about 25.
B. 100 g of the product obtained in accordance with paragraph A above, which is 0.63 meq. Amine per g and 1 meq. Hydroxyl per g was stirred into 700 ml of ice water.
20 ml of concentrated H2SO4 were then gradually added and the clear solution obtained was extracted three times with 300 ml of cyclohexane each time. The aqueous layer was then brought to pH 9 by adding Sn NaOH and extracted three times with 300 ml of diethyl ether each time. After driving off the ether, 80.6 g were obtained. Analysis showed 0.75 meq. Hydroxyl per g and 0.75 meq. Amine per g.
Example 5
To a refluxing solution of 6.6 g = 83.6 meq. Acetyl chloride in 300 ml of anhydrous diethyl ether was 100 g = 76 meq. Purified amino alcohol, prepared according to the procedure of paragraph B in Example 4, added over 80 minutes. The solution was refluxed for a further 3 hours and then cooled to room temperature. 400 ml of water were then added to it and the resulting mixture was brought to pH 9.5 with 5N NaOH. After several ether extractions, the extracts were dried over sodium sulfate.
After the ether had been driven off in vacuo, 95.1 g were obtained. Analysis found 0.72 meq. Amine per g.
The obtained ester can be represented by the formula:
EMI4.4
Example 6
To a refluxing solution of 10.4 g = 47.3 meq. Lauryl chloride in 360 ml of anhydrous diethyl ether and nitrogen were 60 g = 45 meq. added purified amine alcohol product as obtained in Example 4 above.
The addition was made over the course of an hour. The solution was refluxed for an additional 5 hours and then concentrated to dryness in vacuo. 900 ml of water were added to the residue and the pH of the aqueous solution was brought to 8.0 with 5N NaOH. The solution was then extracted several times with ethyl acetate and the ethyl acetate extracts were dried over sodium sulfate.
Yield 60.7g. Analysis found 0.70 meq. Amine per g.
The ester so produced can be represented by the formula:
EMI4.5
In this formula, n has a mean value of 25.
Example 7
To a refluxing solution of 7.64 g = 25.2 meq. Stearyl chloride in 200 ml of dry benzene was 30 g = 24.0 meq. purified, added the amine alcohol product as obtained in Example 4 above.
After the addition was complete, the solution was refluxed for an additional 5 hours and finally brought to dryness in vacuo. 600 ml of water were added to the residue and the pH of the aqueous solution was adjusted to 8.0 with 5N NaOH. The aqueous solution was then extracted twice with 400 ml of a mixture of half parts of ethyl acetate and cyclohexane. The yield was 26.2 g. Analysis showed 0.60 meq. Amine per g.
The obtained ester can be represented by the formula:
EMI5.1
In this formula, n has a mean value of 25.
Example 8
To a refluxing solution of 4.95 g = 26.6 meq. p-nitrobenzoyl chloride in 40 ml of water from a diethyl ether was 10 g = 24.2 meq. of the product obtained in accordance with paragraph A in Example 1 added over the course of 25 minutes. The solution was refluxed for an additional 2½ hours. After cooling to room temperature, it was acidified with 2N HCl and treated with 30 ml of water. After several extractions with diethyl ether, the aqueous portion was adjusted to pH 9 with Sn NaOH. It was then extracted several times, with diethyl ether and the ether extracts dried over sodium sulfate. 8.5 g of the product were obtained from the basic ether extract. Analysis found 2.02 meq. Amine per g.
The ester thus obtained can be represented by the formula:
EMI5.2
In this formula, n has an average value of about 8.
Example 9
90 g = 159.3 meq. the product prepared according to Example 8 was dissolved in 200 ml of ethanol. To this were added 250 mg platinum dioxide and the reaction mixture shaken under 3.5 atm. Hydrogen in a Parr hydrogenation apparatus. After the uptake of hydrogen had ended, the reaction mixture was filtered and evaporated to dryness in vacuo. 88.4 g of a product were obtained after the solvent had been thoroughly removed.
This product can be represented by the formula
EMI5.3
In this formula, n has a mean value of about 8.
Example 10
Analogous series of esters can be prepared using the processes described above and starting from a reaction product obtained according to Example la) of US Pat. No. 3,123,640, in which 1 mol
Diethylamine is previously reacted with 1 mol of propylene oxide and the product obtained is then reacted further with 40 mol of propylene oxide. The esters obtained can be represented by the formula:
EMI5.4
wherein R6 is acetyl, lauryl, stearyl or p-nitrobenzoyl and n has an average value of about 40.
Example 11
Quaternizing the amine esters
Each of the amine esters described above was quaternized using the following procedure: 100 g of the amine ester was dissolved in acetone, 10-15 g of anhydrous K2CO3 were added and a 10% excess of methyl chloride was added to the resulting mixture, followed by the latter in an autoclave for 12 months Was heated to 60 C hours. The reaction mixture was then filtered and the solvent was driven off in vacuo.
In another procedure, 100 g of the amine ester dissolved in 75-100 ml of acetone, 10-15 g of anhydrous K2CO3 were added and a 300% excess of liquid methyl chloride was added. The mixture obtained was heated to 60 ° C. for 12 hours in a closed vessel. It was then filtered and the solvent removed in vacuo.
Example 12
Preparation of the acid addition salts of the amine esters
Each of the esters described above was used to prepare the corresponding hydrochloride by the following procedure: A mixture of the amine ester containing 1 molar equivalent of amine groups was dissolved in ethanol. This solution was then treated with a molar equivalent of hydrogen chloride in ethanol with external cooling with ice. After the addition of the hydrogen chloride was complete, the solvent was removed in vacuo and the acid addition salt remained
Hydrochloric acid.
PATENT CLAIM I
Process for the preparation of esters of tertiary amino alcohols of the formula
EMI5.5
wherein: B is an amino group of the formula
EMI5.6
R 'and R2 are alkyl with 1 to 18 carbon atoms or aralkyl,
R3 hydrogen or alkyl with 1 to 8 carbon atoms,
R4 acyl with 2 to 26 carbon atoms,
R5 tetramethylene, lower alkyl-substituted tetramethylene, pentamethylene, lower alkyl-substituted pentamethylene, n is an integer from 5 to 50, by reacting a secondary amine of the formula BH containing group B with an alkylene oxide of the formula
EMI5.7
with polymerization of the latter and subsequent esterification of the tertiary amino alcohol of the formula thus obtained
EMI5.8
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