CS277518B6

CS277518B6 - Process for the preparation of esters of anhydroaldltols

Info

Publication number: CS277518B6
Application number: CS906260A
Authority: CS
Inventors: Jan Ing Csc Smidrkal; Vaclav Krob; Hana Zajicova; Vaclav Ing Klecan; Ivo Ing Hodny
Original assignee: Vtx Vyzkum
Priority date: 1990-12-13
Filing date: 1990-12-13
Publication date: 1993-03-17
Also published as: CS626090A3

Abstract

Způsob výroby esterů anhydroaldltolů, jehož podstatou je, že se alditol nechá reagovat při teplotě 140 až 240 0 C v přítomnosti kyseliny fosforečné a alkalického dihydrogenfosforečnanu, načež se ke vzniklému anhydroderivátu přidá hydroxid sodný a alifatická karboxylová kyselina a směs se nechá reagovat při teplotě 160 až 260 0 C. Výhodou postupu podle vynálezu zmíněné kombinace katalyzátoru působí selektivně a žádané estery je možno připravovat reprodukovatelným způsobem. Připravené estery lze použít jako emulgátory v řadě průmyslových odvětví.A method for producing esters of anhydroalditols, the essence of which is that an alditol is reacted at a temperature of 140 to 240 0 C in the presence of phosphoric acid and alkaline dihydrogen phosphate, after which sodium hydroxide and an aliphatic carboxylic acid are added to the resulting anhydro derivative and the mixture is reacted at a temperature of 160 to 260 0 C. The advantage of the process according to the invention is that the aforementioned catalyst combination acts selectively and the desired esters can be prepared in a reproducible manner. The prepared esters can be used as emulsifiers in a number of industrial sectors.

Description

Oblast technikyField of technology

Vynález se týká způsobu výroby esterů anhydroalditolů s vyššími karboxylovými kyselinami.The invention relates to a process for the preparation of esters of anhydroalditols with higher carboxylic acids.

Estery anhydroalditolů se používají jako emulgátory v potravinářském, farmaceutickém, kosmetickém a textilním průmyslu a v dalších průmyslových odvětvích.Anhydroalditol esters are used as emulsifiers in the food, pharmaceutical, cosmetic and textile industries and in other industries.

Dosavadní stav technikyPrior art

Estery anhydroalditolů se vyrábějí reakcí alditolů s alifatickými karboxylovými kyselinami, případně jejich funkčními deriváty, obvykle estery, chloridy či anhydridy. Poslední dva zmíněné způsoby jsou využívány pouze laboratorně.Esters of anhydroalditols are prepared by reacting alditols with aliphatic carboxylic acids or their functional derivatives, usually esters, chlorides or anhydrides. The last two mentioned methods are used only in the laboratory.

Obvyklý postup je následující: odštěpením molekuly vody z alditolů vzniká anhydroalditol, obvykle 1,4-anhydroalditol či 1,5-anhydroalditol. U vyšších alditolů, o počtu uhlíkových atomů vyšších než 5, se mohou odštěpit i dvě molekuly vody. Vzniklý anhydroalditol pak reaguje ve smyslu esterifikační reakce s alifatickou karboxylovou kyselinou. Je popsán i j.ednostupňový způsob, kdy reakční směs, obsahující alditol a karboxylovou kyselinu reaguje ve smyslu dehydratační a esterifikační reakce. Vlastnosti výsledného esteru jsou určeny jednak povahou výchozích složek, jejich poměrem a podmínkami reakce. Reakci je možno katalyzovat řadou katalyzátorů kyselých i alkalických, volba a koncentrace katalyzátoru má zásadní roli.The usual procedure is as follows: cleavage of the water molecule from alditols gives anhydroalditol, usually 1,4-anhydroalditol or 1,5-anhydroalditol. For higher alditols, with a number of carbon atoms higher than 5, two molecules of water can be cleaved off. The resulting anhydroalditol then reacts in the sense of an esterification reaction with an aliphatic carboxylic acid. A one-step process is also described in which a reaction mixture containing alditol and a carboxylic acid is reacted in the sense of a dehydration and esterification reaction. The properties of the resulting ester are determined on the one hand by the nature of the starting components, their ratio and the reaction conditions. The reaction can be catalyzed by a number of acidic and alkaline catalysts, the choice and concentration of the catalyst being crucial.

Jako kyselé katalyzátory se používají kyselina sírová, kyselina p-toluensulfonová či kyselina fosforečná, jako alkalické katalyzátory se používají hydroxid sodný, hydroxid draselný, metoxid draselný, oxid hořečnatý, případně zinek či stearan zinečnatý.Sulfuric acid, p-toluenesulfonic acid or phosphoric acid are used as acid catalysts, and sodium hydroxide, potassium hydroxide, potassium methoxide, magnesium oxide or zinc or zinc stearate are used as alkaline catalysts.

Kyselé katalyzátory se používají při dehydrataci, alkalické katalyzátory naopak při esterifikaci. V řadě pokusů se ukázalo, že kyselé i alkalické katalyzátory nejsou selektivní. Např. při dehydrataci se neodštěpí selektivně jedna molekula vody, ale reakce probíhá dále, a naopak při esterifikaci probíhá dále paralelně i dehydratace.Acid catalysts are used in dehydration, while alkaline catalysts are used in esterification. A number of experiments have shown that both acidic and alkaline catalysts are not selective. E.g. during dehydration, one molecule of water is not selectively cleaved, but the reaction proceeds further, and conversely, during esterification, dehydration continues in parallel.

Podstata vynálezu ' Uvedené nevýhody řeší způsob výroby esterů anhydroalditolů, jehož podstatou je, že se 1 mol alditolů o počtu uhlíkových atomů 4 až 7 nechá reagovat při teplotě 140 až 240 °C v přítomnosti 0,1 až 50 mmol kyseliny fosforečné a 0,01 až 50 mmol dihydrogenfosforečnanu sodného nebo/a draselného, načež se k vzniklému anhydroderivátu přidá 0,33 až 1000 mmol hydroxidu sodného nebo/a draselného a 0,5 až 5 mol alifatické karboxylové kyseliny o počtu uhlíkových atomů 8 až 22 a směs se nechá reagovat při teplotě 160 až 260 °C.SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned disadvantages are solved by a process for the preparation of anhydroalditol esters, the essence of which is that 1 mol of alditols having 4 to 7 carbon atoms is reacted at a temperature of 140 to 240 ° C in the presence of 0.1 to 50 mmol of phosphoric acid and 0.01 to 50 mmol of sodium and / or potassium dihydrogen phosphate, then 0.33 to 1000 mmol of sodium and / or potassium hydroxide and 0.5 to 5 mol of an aliphatic carboxylic acid having a carbon number of 8 to 22 are added to the resulting anhydro derivative and the mixture is reacted. at a temperature of 160 to 260 ° C.

Výhodou způsobu výroby podle vynálezu je, že použité katalyzátory v uvedených koncentracích působí selektivně, žádané estery je možno připravovat reprodukovatelným způsobem a získané estery mají standardní vlastnosti. Místo uvedených dihydrogenfosforečnanů alkalických kovů je možno použít ekvimolárního množství hydrogenfosforečnanu či normálních fosforečnanů. Výhodou způsobu výroby podle vynálezu je, že pro jeho realizaci slouží jednoduché zařízení, tj. míchaný reaktor s ohřevem, opatřený sestupným chladičem a předlohou. Jako výchozí alditol je možno použít erythritol, arabinitol, allitol, glucitol a perseitol. Co se týče výchozí alifatické karboxylové kyseliny je možno použít buď čistých sloučenin, např. kyseliny laurové, stearové či olejové, případně jejich technických směsí.The advantage of the process according to the invention is that the catalysts used in the indicated concentrations act selectively, the desired esters can be prepared in a reproducible manner and the esters obtained have standard properties. Instead of said alkali metal dihydrogen phosphates, equimolar amounts of hydrogen phosphate or normal phosphates can be used. The advantage of the production method according to the invention is that a simple device, i.e. a stirred reactor with heating, provided with a descending condenser and a template, serves for its implementation. Erythritol, arabinitol, allitol, glucitol and perseitol can be used as starting alditol. As for the starting aliphatic carboxylic acid, it is possible to use either pure compounds, for example lauric, stearic or oleic acid, or technical mixtures thereof.

Způsob výroby podle vynálezu je objasněn v následujících příkladech provedení, které však rozsah vynálezu nijak neomezují.The production method according to the invention is illustrated in the following examples, which, however, do not limit the scope of the invention in any way.

Příklady provedení vynálezu.Examples of embodiments of the invention.

Příklad 1Example 1

Do reaktoru se předloží 1 mol erythritolu a přidá se 0,5 mmol kyseliny fosforečné (85 %) a 0,01 mmol dihydrogenfosforečnanu sodného. Reakční směs se pak 4 hodiny za míchání zahřívá na 160 °C a během této doby se oddestiluje 17,6. g vody (tj. 98 % teoretického množství). Pak se k reakční směsi přidá 5 mmol hydroxidu sodného a 1 mol kyseliny laurové a reakční směs se zahřívá 6 hodin na teplotu 240 °C a během této doby se oddestiluje 18,2 g vody (tj. 101 % teoretického množství). Získaný ester anhydroerythritolu má číslo kyselosti 4,2 mg KOH.g“¹, je vhodný pro použití jako emulgátor do kosmetických krémů. .1 mol of erythritol is introduced into the reactor and 0.5 mmol of phosphoric acid (85%) and 0.01 mmol of sodium dihydrogen phosphate are added. The reaction mixture was then heated to 160 ° C for 4 hours with stirring, during which time 17.6 was distilled off. g of water (ie 98% of theory). Then, 5 mmol of sodium hydroxide and 1 mol of lauric acid were added to the reaction mixture, and the reaction mixture was heated at 240 ° C for 6 hours, during which time 18.2 g of water (i.e., 101% of theory) was distilled off. The anhydroerythritol ester obtained has an acid number of 4.2 mg KOH.g ^-1 and is suitable for use as an emulsifier in cosmetic creams. .

Příklad 2Example 2

Do reaktoru se předloží 1 mol 70 % roztoku glucitolu a přidá se 10 mmol kyseliny fosforečné (85 %) a reakční směs se zahřívá na teplotu 200 °C po dobu 4 hodin. Během této doby oddestiluje 101 % teoretického množství vody. Pak se k reakční směsi přidá 200 mmol hydroxidu sodného a 2 moly kyseliny olejové. Reakční směs se pak zahřívá na 240 °C po dobu 6 hodin. Během této doby oddestiluje 104 % teoretického množství vody. Získaný ester je tekutý (viskozita 0,2 Pa.s), má číslo kyselosti 5,2 mg KOH.g“¹a hydroxylové číslo 98 mg KOH.g^-1. Ester tohoto typu je obzvláště vhodný jako emulgátor do emulzí voda v oleji.1 mol of a 70% glucitol solution is introduced into the reactor and 10 mmol of phosphoric acid (85%) are added and the reaction mixture is heated at 200 DEG C. for 4 hours. During this time, it distills off 101% of the theoretical amount of water. Then 200 mmol of sodium hydroxide and 2 mol of oleic acid are added to the reaction mixture. The reaction mixture was then heated to 240 ° C for 6 hours. During this time, it distills off 104% of the theoretical amount of water. The ester obtained is liquid (viscosity 0.2 Pa.s), has an acid number of 5.2 mg KOH.g ^-1 and a hydroxyl number of 98 mg KOH.g ^-1 . An ester of this type is particularly suitable as an emulsifier for water-in-oil emulsions.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Způsob výroby podle vynálezu má všechny předpoklady pro výrobu, neboť vyžaduje jednoduché technologické zařízení. Produkty se mohou uplatnit v potravinářském průmyslu, farmaceutickém, kosmetickém, textilním průmyslu a v řadě dalších průmyslových odvětví.The production method according to the invention has all the prerequisites for production, since it requires simple technological equipment. The products can be used in the food, pharmaceutical, cosmetic, textile and many other industries.

Claims

PATENT CLAIMS

Process for the preparation of anhydroalditol esters, characterized in that one mole of alditol having 4 to 7 carbon atoms is reacted at a temperature of 140 to 240 ° C in the presence of 0.1 to 50 mmol of phosphoric acid and 0.01 to 50 mmol of sodium dihydrogen phosphate and / or 0.33 to 1000 mmol of sodium and / or potassium hydroxide and 0.5 to 5 mol of an aliphatic carboxylic acid having a carbon number of 8 to 22 are added to the resulting anhydro derivative, and the mixture is allowed to react at 160 to 260 ° C. .