DD224848A1 - PROCESS FOR PREPARING NEW 1- (3'-SULFO) PROPYL-3-SULFINATOMETHYL-4-SULFOMETHYL-PYRROLIDINIUM BEVERES - Google Patents

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DD224848A1
DD224848A1 DD26372784A DD26372784A DD224848A1 DD 224848 A1 DD224848 A1 DD 224848A1 DD 26372784 A DD26372784 A DD 26372784A DD 26372784 A DD26372784 A DD 26372784A DD 224848 A1 DD224848 A1 DD 224848A1
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sulfo
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Detlef Ballschuh
Horst Seibt
Egon Gruendemann
Roland Ohme
Jochen Rusche
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Akad Wissenschaften Ddr
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Sulfobetainen mit einer zusaetzlichen Sulfinatgruppe und einer Sulfonatgruppe (I). Ihre Synthese erfolgt durch Umsetzung von Triallylammoniumsalzen mit der dreifach molaren Menge Hydrogensulfit vorzugsweise im p H-Wert-Bereich 4,0 bis 5,5 in Gegenwart einer katalytischen Menge Peroxodisulfat als Initiator. Die reaktive Sulfinatgruppe macht die neuen Verbindungen zu vielseitig einsetzbaren Zwischenprodukten. Langkettig substituierte Vertreter der neuen Stoffe sind neuartige Tenside, die in einem weiten p H-Wert-Bereich wirksam sind. Formel IThe invention relates to a process for the preparation of sulfobetaines with an additional sulfinate group and a sulfonate group (I). Their synthesis is carried out by reacting triallyl ammonium salts with three times the molar amount of hydrogen sulfite, preferably in the p H value range of 4.0 to 5.5 in the presence of a catalytic amount of peroxodisulfate as an initiator. The reactive sulfinate group makes the new compounds versatile intermediates. Long-chain substituted representatives of the new substances are novel surfactants, which are effective in a wide p H value range. Formula I

Description

iitsl der Erfindungiitsl the invention

Verfahren zur Herstellung von neuenProcess for the production of new ones

l-(3'-Sulfo)propyl-3-sulfinatomethyl-4-sulfomethyl-pyrrolidiniumbetainenl- (3'-sulfo) propyl-3-sulfinatomethyl-4-sulfomethyl-pyrrolidiniumbetainen

Anwendung scfe'bi et der' ErfindungApplication scfe'bi et 'invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von neuen l-(3'-SuIfο )propyl-3-sulfinatomethyl-4-sulfomethyipyrrolidiniumbetainen der allgemeinen Formel 1, The invention relates to a process for the preparation of novel 1- (3'-sulfo) propyl-3-sulfinatomethyl-4-sulfomethylpyrrolidinium betaines of general formula 1,

~0o3 - CH0 - HC CH - CH0 - SG_~~ 0 o 3 - CH 0 - HC CH - CH 0 - SG_ ~

H2C CH2 + H 2 C CH 2 +

N IN I

R CH2 - CH2 - CH2 - SO3 R is CH 2 - CH 2 - CH 2 - SO 3

in welcherin which

R Wasserstoff, ein geradkettiger oder verzweigter Alkylrest. in it 1 bis 22 C-Atomen, der auch durch die Gruppierungen -CO-NH- oder -NH-CO- unterbrochen sein kann, ein Hydroxy-- alkylrest oder Cxyalkylenrest sein kann undR is hydrogen, a straight-chain or branched alkyl radical. in it 1 to 22 carbon atoms, which may also be interrupted by the groupings -CO-NH- or -NH-CO-, may be a hydroxyalkyl radical or Cxyalkylenrest and

M+ gleiche oder verschiedene Karionen, vorzugsweise MaT , :<" , NH^+ oder H~ bedeutet,M + is the same or different karions, preferably Ma T ,: <", NH ^ + or H ~,

Oie neuen Verbindungen I sind Sulfobetaine πι it zwei zusätzlichen hydrophilen und polaren Gruppen; einer SuIfinatgruppe, die aufgrund ihrer Reaktivita" (nucleophil, aikyiisrbar,The new compounds I are sulfobetaines πι it two additional hydrophilic and polar groups; a sulfinate group which, because of its reactivity "(nucleophilic, aikyiisirbar,

i. υ 'J;-. SJv^i i υ Ö U 1i. υ 'J; -. SJv ^ i i υ O U 1

komplexbildend, reduzierend) die neuen Verbindungen zu vielseitig verwendbaren Zwischenprodukten macht, und einer SuIfonatgruppe, welche die Polarität und Löslichkeit der Stoffe erhöht und bei Vertretern mit langkettigem Substi- tuenten R die Tensideigenschaften der Stoffgruppe bestimmt»complexing, reducing) the new compounds to versatile intermediates makes, and a sulfonate group, which increases the polarity and solubility of the substances and in representatives with long-chain substituent R determines the surfactant properties of the substance group »

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

l-(3f-Sulfo)propyl-3-sulfinatomethyl-4-sulfomethyl-pyrrolidiniumbetaine (SuIfobetain-sulfinate-sulfonate ) der allgemeinen Formel I sind als Stoffklasse neu· Technische Lösungen zur Herstellung anderer SuIfobetain-sulfinate-sulfonate sind ebenfalls nicht bekannt· Aus DD-WP 154 444 sind lediglich 3-Methyl-4-sulfomethylpyrrolidiniumbetaine und aus DD-WP 200 739 davon Derivate-, die eine zusätzliche SuIfopropylgruppe am quartären Stickstoff tragen, l-(3 *-SuIfο)propyl-3-methyl-4-sulfOmethy1-pyrrolidiniumbetaine, bekannt·l- (3 f -Sulfo) propyl-3-sulfinatomethyl-4-sulfomethyl-pyrrolidiniumbetaine (SuIfobetain-sulfinate-sulfonate) of the general formula I are as a class of new · Technical solutions for making other SuIfobetain-sulfinate-sulfonates are also not known · From DD-WP 154 444 are only 3-methyl-4-sulfomethylpyrrolidiniumbetaine and DD-WP 200 739 thereof derivatives which carry an additional sulfopropyl group on the quaternary nitrogen, l- (3 * -SuIfο) propyl-3-methyl-4 -sulfo-methy1-pyrrolidinium betaines, known ·

Diese bekannten Substanzreihen werden gemäß vorgenannter Erfindungen in einer homogen-katalytischen Reaktion im pH-Wert-Bereich von 5 bis 8 aus Diallylammonium- bzw, Triallylamraoniufflsalzen und Hydrogensulfiten erhalten, indem man die Reaktanden simultan zu einer vorgelegten Sulfitpufferlösung tropft. Dieser Syntheseweg hat den Nachteil, daß neben geringer Raum-Zeit-Ausbeute lediglich Sulfobetaine mit nur einer zusätzlichen SuIfonatgruppe erhalten werden, wodurch diesen Stoffen ein reaktives Zentrum für weitere Reaktionen fehlt.These known substance series are obtained according to the aforementioned inventions in a homogeneous catalytic reaction in the pH range of 5 to 8 from Diallylammonium- or Triallylamraoniufflsalzen and hydrogen sulfites by dropping the reactants simultaneously to a submitted sulfite buffer solution. This synthetic route has the disadvantage that, in addition to low space-time yield, only sulfobetaines having only one additional sulfonate group are obtained, as a result of which these substances lack a reactive center for further reactions.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Es ist das Ziel der Erfindung, bei der Umsetzung von TrI-allylammoniumsalzen in einem Reaktionsschritt hohe Raum-Zeit-Ausbeuten von SuIfoöetainen mit zwei zusätzlichen anionischen Gruppen, die zu weiteren Umsetzungen befähigt sein sollen, zu erhalten*It is the object of the invention, in the reaction of tri-allylammonium salts in one reaction step, to obtain high space-time yields of sulfoethenes with two additional anionic groups which are to be capable of further reactions *

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Mehrfach-The object of the invention is to provide a multiple

funktionalisierung von Triallylammoniumsalzen vorzunehmen, bei der neue Sulfobetaine mit zusätzlichen, zu weiteren Umsetzungen fähigen anionischen Gruppen entstehen; wobei die Sulfobetaine in guten Ausbeuten leicht zugänglich sein sollen·functionalization of Triallylammoniumsalzen make new sulfobetaines with additional, capable of further reactions anionic groups; the sulfobetaines should be readily accessible in good yields

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß Lösungen von Triallylammoniumsalzen der allgemeinen Formel II,The object is achieved in that according to the invention solutions of triallylammonium salts of the general formula II,

IIII

HCHC NN RR CH = ICH = I CH2 CH 2 χ"χ " CH„CH " = CH= CH ^CH2 ^ CH 2 - CH- CH

in derin the

R die oben genannte Bedeutung hat und X~ ein Anion, vorzugsweise Chlorid oder Bromid,darstellt, mit mindestens der dreifach molaren Menge eines Hydrogensulfits im pH-Wert-Bereich 2,5 bis 6, vorzugsweise 4,0 bis 5,5, in Gegenwart katalytischer Mengen eines Peroxodisulfats zu l-(3'-SuIfo)propyl-3-sulfinatomethyi—4-suifomethylpyrrolidiniumbetainen der allgemeinen Formel I, in der R und M die oben genannte Bedeutung haben, umgesetzt werden·R has the abovementioned meaning and X ~ represents an anion, preferably chloride or bromide, with at least three times the molar amount of a hydrogen sulfite in the pH range from 2.5 to 6, preferably 4.0 to 5.5, in the presence catalytic amounts of a peroxodisulfate to l- (3'-sulfo) propyl-3-sulfinatomethyi-4-suifomethylpyrrolidiniumbetainen the general formula I in which R and M have the abovementioned meaning to be implemented ·

H0C = HC CH = CH0 2 t ! 2 H 0 C = HC CH = CH 0 2 t! 2

R CH„ - CH =R CH "- CH =

0ο5 - H0C - HC — CH - CH0 - 300 o 5 - H 0 C - HC - CH - CH 0 - 30

\ \ \\ Z 3Z 3

w v '2 = °8 V + / w v '2 = ° 8 V + /

pH 2,5 bis -5 / pH 2.5 to -5 /

R CH2 - CH2 - CH2 - SO3 R is CH 2 - CH 2 - CH 2 - SO 3

Diese Trifunktionalisierung von Triallylammoniumsalzen zu Produkten mit drei sauerstoffhaltigen Schwefelfunktionen soll als SuIfocyclosulfinierung bezeichnet werden· Die durch diese Verfahrensweise überraschend ausgelöste exotherme Umsetzung unterscheidet sich grundlegend von allen bisher an Triallylammoniumsalzen durchgeführten Hydrogensulfitadditionen i der gleichzeitige Einbau einer Sulfinat- und zweier Sulfonatgruppen stellt eine neue Reaktion dar. Die Geschwindigkeit der nach einem Radikalmechanismus ablaufenden Reaktion ist auch überraschend; die Sulfocyclosulfinierung erfordert bei Initiatorkonzentrationen <. 2 Mo 1-% nur Minuten oder bei Konzentrationen >2 Mol-% sogar nur Sekunden bis zum praktisch vollständigen Umsatz· Diese Reaktion gehört damit zu den schnellsten in Lösung verlaufenden radikalischen Umsetzungen, welche die organische Chemie kennt·This Trifunktionalisierung of Triallylammoniumsalzen to products with three oxygen-containing sulfur functions will be called SuIfocyclosulfinierung · The surprisingly triggered by this procedure exothermic implementation is fundamentally different from all previously performed on Triallylammoniumsalzen Hydrogensulfitadditionen i the simultaneous installation of a sulfinate and two sulfonate groups represents a new reaction. The speed of the reaction proceeding after a radical mechanism is also surprising; Sulfocyclosulfination requires at initiator concentrations <. 2 Mo 1% only minutes or at concentrations> 2 mol% even only seconds until practically complete conversion · This reaction is one of the fastest solution-free radical reactions known to organic chemistry ·

Die Auslösung der SuIfocyclosulfinierungsreaktion ist spezifisch an die Anwesenheit von Salzen der Peroxodischwefelsäu-re, vorzugsweise Natrium-, Kalium- oder Amraoniumperoxodisulfat gebunden; andere Perverbindungen, z. 3» Wasserstoffperoxid oder Perborate, vermögen eine vergleichbare Reaktion nicht auszulösen, sondern oxydieren Sulfit lediglich zu Sulfat.The initiation of the sulfocyclosulfination reaction is specifically linked to the presence of salts of the peroxydisulfuric acid, preferably sodium, potassium or ammonium peroxodisulfate; other per compounds, e.g. 3 »Hydrogen peroxide or perborates can not induce a comparable reaction, but simply oxidise sulphite to sulphate.

In speziellen Fällen ist es jedoch auch möglich, Peroxodisulfate und andere Oxydationsmittel, beispielsweise Sauerstoff oder insbesondere Luft, gemeinsam einzusetzen, derart, daS dann etwa 1- Mol-% oder weniger eines Peroxodisulfats'fur die Initiierung der Reaktion in der Anfangs-.phase zudosiert und die SuIfocyclosulfinierung unter gleichzeitigem Einrühren oder Durchlsiten von Luft zu Ende geführt wird. Mit dieser Verfahrensweise müssen aber verlängerte Reaktionszeiten in Kauf genommen werden, jedoch verändert sich die Zusammensetzung der Reaktionsprodukte nicht.However, in special cases it is also possible to co-use peroxodisulfates and other oxidizing agents, for example oxygen or in particular air, in such a way that about 1 mol% or less of a peroxodisulfate is then added to initiate the reaction in the initial phase and the sulfoflocculphination is completed with simultaneous stirring or passage of air. However, extended reaction times must be accepted with this procedure, but the composition of the reaction products does not change.

Die Selektivität des Reaktionsverlaufs ist aber in hohem Maße vom eingestellten Start-pH-Wert abhängig. So werden im Vorzugs-pH-Wert-Bereich 4,0 bis 5,5 die neuen Sulfobetainsulfinate-sulfonate I mit einem Anteil von 50 bis 70%The selectivity of the course of the reaction is highly dependent on the set starting pH. Thus, in the preferred pH range from 4.0 to 5.5, the new sulfobetaine sulfinate sulfonates I in a proportion of 50 to 70%

neben den noch weiter sulfonierten Produkten l-(2'-3ulfinato-3t-sulfo)propyl-3-sulfinatomethyl-4-sulfomethyl-pyrrolidiniumbetainen III und den bekannten (vgl· DD-WP 200 793) 1-(3 *-SuIfο)propyl-3-methyl-4-sulfomethyl-pyrrolidiniumbetainen IV erhalten.in addition to the still further sulfonated products l- (2'-3-sulfinato-3 t -sulfo) propyl-3-sulfinatomethyl-4-sulfomethyl-pyrrolidiniumbetainen III and the known (cf. DD-WP 200 793) 1- (3 * -SuIfο ) propyl-3-methyl-4-sulfomethyl-pyrrolidinium betaines IV.

O0S - H0C - HC CH - CH_ - SO0 O 0 S - H 0 C - HC CH - CH - SO 0

*- I ! <c j* - I! <c j

H2C V .CH2 III H 2 C V. CH 2 III

R CH0 - CH - CH - SO 30 ~R is CH 0 - CH - CH - SO 30 ~

H0C - HC CH - CH0 - 30o H 0 C - HC CH - CH 0 - 30 o

3 j , d. 33 j, d. 3

H0C CH0 H 0 C CH 0

S \S \

R CH2 - CH2 - CH2 - SO3 R is CH 2 - CH 2 - CH 2 - SO 3

Senkt man den Start-pH-Wert unter 4 ab, so enthält das Reaktionsprodukt praktisch kein IV mehr, während bei pH-Werten oberhalb von 5,5 praktisch kein III gebildet wird» Der für die Durchführung des Verfahrens günstige pH-Wert-Sereich 4,0 bis 5,5 wird darüber hinaus bereits durch Mischung der Triallylammoniumsalze mit technischer Hydrogensulfitlösung, gegebenenfalls unter Zusatz von geringen Mengen einer Base, erreicht, · .Lowering the starting pH below 4, the reaction product contains virtually no more IV, while at pH values above 5.5 practically no III is formed »The favorable for the implementation of the method pH range 4 , 0 to 5.5 is also already achieved by mixing the triallyl ammonium salts with technical bisulfite solution, optionally with the addition of small amounts of a base, ·.

Zur Herstellung der SuIfocetain-sulfinate-sulfonats I arbeitet man vorzugsweise in wäßriger Lösung bei möglichst hohen Konzentrationen der Reaktionspartner, indem man die kristallinen Triallylammoniumsalze oder ihre Lösungen mit gesättigter technischer Hydrogensulfitlösung mischt, den pH-Wert der Mischung, gegebenenfalls mit Basen, vorzugsweise zwischen 4,0 und 5,5 einstellt und den Initiator als Lösung oder in kristalliner Form zusetzt, wobei sich die fortschreitende Umsetzung durch schnelle Erwärmung derTo prepare the sulfonyl sulfinate sulfonate I is preferably carried out in aqueous solution at the highest possible concentrations of the reactants by mixing the crystalline triallyl ammonium salts or their solutions with saturated technical Hydrogensulfitlösung, the pH of the mixture, optionally with bases, preferably between 4 , 0 and 5.5 and adding the initiator as a solution or in crystalline form, wherein the progressive reaction by rapid heating of the

Reaktionsmischung zu erkennen gibt. Ein Kühlen des Reaktionsgemisches ist in der Regel nichf erforderlich, da die freiwerdende Reaktionswärme nicht ausreicht, dieses zum Sieden zu erwärmen, wenn man bei Raumtemperatur die Umsetzung beginnt,Reaction mixture can be seen. Cooling of the reaction mixture is usually not necessary because the released heat of reaction is not sufficient to heat it to boiling when starting the reaction at room temperature,

Langkettig substituierte Triallylammoniumsalze ergeben SuIfobetain-sulfinate-sulfonate mit wertvollen Tensideigenschaftsn« In einer geeigneten Vorrichtung ist das erfindungsgemäSe Verfahren auch kontinuierlich durchführbar, wenn die Reaktanden in entsprechendem Molverhältnis sowie der Initiator am Anfang einer Verweilzeitstrecke zusammengeführt werden·Long chain substituted triallyl ammonium salts give sulfonyl sulfonatesulfonates having valuable surfactant properties. In a suitable apparatus, the process according to the invention can also be carried out continuously if the reactants in the corresponding molar ratio and the initiator are combined at the beginning of a residence time segment.

Ausführungsbeispieleembodiments

Das in dem nachfolgenden Beispiel aufgeführte C-MFiR-Sp'ektrum wurde in DpO gemessen; als externer Standard diente TMSj chemische Verschiebungen in ppm.The C-MFiR spectrum reported in the following example was measured in DpO; as external standard TMSj served chemical shifts in ppm.

Beispiel 1example 1

Dinatriu?n-l-mathyl-l-(3f-sulfo)propyl-3-sulf ina tome thy1-4-sulfomethyl-pyrrolidiniumbetain (R = CbU in der allgemeinen Formel I) durch SuIfocyclosulfinierung von Methyltriallylammoniumchlorid . .Dinatriu ?nl-mathyl-l- (3 f -sulfo) propyl-3-sulf ina tome thy1-4-sulfomethyl-pyrrolidinium betaine (R = CbU in the general formula I) by SuIfocyclosulfinierung of methyltriallylammonium chloride. ,

In einem mit Rührer, Thermometer und Glaselektrode versehenen SuIfierkolben werden 95,2 g (0,2 mol) 39,43 %ige wäßrige Methyltriallylammoniumchloridlösung und 152,8 g (O9Sl mol) 33 %±qe technische wäßrige Natriumhydrogensulfitlösung mit einem Eisengehalt von 3 mg/mol Lösung miteinander zu einer homogenen Lösung vom pH-Wert 4,3 gemischt» Nun fügt man unter Rühren zu der fahlgelben Startlösung auf einmal 1,9 g (4 Mol-%) Natriumperoxodisulfat hinzu, wobei sich das Peroxodisulfat sofort auflöst, die reagierende Mischung sich erwärmt und orange färbt.95.2 g (0.2 mol) of 39.43% strength aqueous methyltriallylammonium chloride solution and 152.8 g (0 9 moles) of 33 % ± aqueous technical sodium hydrogen sulfite solution having an iron content of. Were obtained in a mixing flask provided with stirrer, thermometer and glass electrode 3 mg / mol of solution are mixed together to give a homogeneous solution of pH 4.3. "1.9 g (4 mol%) of sodium peroxodisulfate are then added in one portion to the pale yellow starting solution while stirring, the peroxodisulfate dissolving immediately, the reactive mixture warms and turns orange.

Den zeitlichen Verlauf der exothermen SuIfocyclosulfinierung zeigt folgende Obersicht:The time course of the exothermic sulfocyclosulfination shows the following overview:

Zeit (s) 0 15 25 40 60 Temp. (0C) 23 42 Sl 54 S3Time (s) 0 15 25 40 60 Temp. ( 0 C) 23 42 Sl 54 S3

Nach Erreichen des Temperaturraaximums ist die Umsetzung beendet« Das ^H-NMR-Spektrum der Reaktionslösüng wies die quantitative SuIfocyclosulfinierung des Methyltriallylammoniumchlorids aus· Das SuIfobetain-sulfinat-sulfonat I wurde neben dem SuIfobetain-disulfinat-sulfonat II und dem SuIfobetain-sulfonat IV in etwa 50 bis 60 %±ger Ausbeute erhalten*After reaching the maximum temperature, the reaction is complete. The ^ H-NMR spectrum of the reaction solution exhibited the quantitative sulfocyclosulfination of the methyltriallylammonium chloride. The sulfonated sulfonate sulfonate I was in addition to the sulfofetamine-disulfinate-sulfonate II and the sulfofatty-sulfonate IV 50 to 60 % yield obtained *

Zur Abtrennung der freien SuIfobetain-sulfinsäure-sulfonsaure I verfährt man wie folgt:To separate the free sulfonyl sulfonyl sulfonate I, the procedure is as follows:

Nach Einengen der oben gewonnenen Reaktionslösung unter vermindertem Druck zur Trockne wurde der erhaltene Salzrückstand mit der ausreichenden Menge konz. Salzsäure versetzt, durchgearbeitet, vom unlöslichen Natriumchlorid abfiltriert und erneut unter vermindertem Druck eingeengt« Durch Zusatz von Alkohol zum verbliebenen öligen Rückstand kann das SuIfocyclosulfinierungsprodukt ausgefällt werden»After concentration of the above-obtained reaction solution under reduced pressure to dryness, the resulting salt residue with the sufficient amount of conc. Hydrochloric acid is added, worked through, filtered off from the insoluble sodium chloride and again concentrated under reduced pressure. "The addition of alcohol to the remaining oily residue may precipitate the sulfocyclosulfination product."

13 Das C-tNMR-Spektrum des salzsauren Rückstandes zeigt, daß die chemischen Verschiebungen (ppm) einzelner Signale der Kohlenstoffatome Verdopplungen aufweisen, was das Vorliegen der folgenden Strukturisomeren beweist.13 The C-tNMR spectrum of the hydrochloric acid residue shows that the chemical shifts (ppm) of individual signals of the carbon atoms have doublings, which proves the presence of the following structural isomers.

"0o3 - CH0 > HC " CH ^ CH0 - SO-""0 o 3 - CH 0 >HC" CH 1 CH 0 - SO- "

2 2 j ,2 32 2 j, 2 3

HC CHHC CH

H3C CH2 - CH2 - CH0 - 5O3 H 3 C CH 2 - CH 2 - CH 0 - 5O 3

'O2S - H2C'O 2 S - H 2 C

CH 1CH 1

CH2 - SO3'CH 2 - SO 3 '

H3C H 3 C

CHCH

- CH2- CH2 - SO3 - CH 2 - CH 2 - SO 3

N - CH2 (Ring N - CH„N - CH 2 (ring N - CH "

CH2 - SO2 N - CHCH 2 - SO 2 N - CH

3 Si3 Si

- SO,- SO,

CH2 - SO3 CH 2 --SO 3

(Ring)(Ring)

CH - CH0 - SO, CH - CH2 - SO2 -ChUCH - CH 0 - SO, CH - CH 2 - SO 2 - ChU

69,2; 69,569.2; 69.5

63,5; 57,Ii63.5; 57, Ii

56,5 57,356.5 57.3

50,8i 53,1 51,1; 51,3 49,250.8i 53.1 51.1; 51.3 49.2

36,0; 36,8 33,0; 33,9 20,5; 21,136.0; 36.8 33.0; 33.9 20.5; 21.1

Ein durch Sulfocyc.losulfinierung von Methyldiallyl-3-sulfopropyl-amnioniumbetain (vgl·- DD-PS 200 739) bei pH-Wert 2,5 mit dar zweimolaren Menge Hydrogensulfit und 4 Μο1-% Psroxo- disulfat nach obiger Verfahrensweise erhaltenes ProduktA product obtained by sulfocyclosulfination of methyldiallyl-3-sulfopropyl-ammoniumammaine (see DD-PS 200 739) at pH 2.5 with two molar amounts of hydrogen sulfite and 4% by weight of psroxodisulfate according to the above procedure

13 zeigte ein identisches C-NMR-Spektrum»13 showed an identical C NMR spectrum »

Beispiel 2Example 2

Man verfährt nach Beispiel 1 und vermischt 0,2 mol Methyltriallylanimoniumchlorid, 0,6 mol Natriumhydrogensulfitlösung und 14 g 33 %ige Natronlauge zu einer homogenen Mischung vom pH-Wert 5,4 und fügt dann 4 Mo'2-% Kaiiumperoxodisulfat auf einmal hinzu· Als Reaktionsprodukt wurde das SuIfobetain-sulfinat-sulfonat I zu etwa 2/3 und das Sulfobetain-sulfonat IV zu etwa 1/3 erhalten*The procedure according to Example 1 and mixed 0.2 mol Methyltriallylanimoniumchlorid, 0.6 mol sodium bisulfite solution and 14 g of 33% sodium hydroxide solution to a homogeneous mixture of pH 5.4 and then adds 4 Mo'2-% Kaiiumperoxodisulfat at once · The reaction product was about 2/3 of the sulfofatty sulfinate sulfonate I and about 1/3 of the sulfobetaine sulfonate IV *

Seispiel 3Example 3

Man verfährt nach Beispiel 1 und vermischt 0,2 rnol Methyltriallylammoniumchloridlösung , 0,7 mol Matriumhydrogensulfitlösung und 2,8 g 37 /oige Salzsäure zu einer homogenen Lösung und fügt 4 Mol-% Ammoniumperoxodisulfat auf einmal hinzu» Als Reaktionsprodukt wurde das SuIfobetain-sulfinatsulfonat I sowie das SuIfobetain-disulfinat-sulfonat IIIThe procedure of Example 1 and mixed 0.2 mmol of methyltriallyl ammonium chloride solution, 0.7 mol Matriumhydrogensulfitlösung and 2.8 g 37 / eig e hydrochloric acid to a homogeneous solution and adds 4 mol% ammonium peroxodisulfate all at once »was the reaction product, the sulfonated sulphonate sulfonate I and the sulfobetaine disulfinate sulfonate III

zu etwa gleichen ι eilen neben einer geringen Menge von etwa 5 % des SuIfobetainsulfonats IV erhalten*to obtain about the same amount in addition to a small amount of about 5 % of the sulfofatty acid sulfonate IV *

3eispiel 4Example 4

Dieses Seispiel soll die Möglichkeit demonstrieren, daß zur Initiierung der SuIfocyclosulfinierung Peroxodisulfat auch mit anderen Oxydationsmitteln, wie Luft, gemeinsam angewandt werden kann, wenn weniger als etwa 1 MoI-Jo Peroxodisulfat zum Einsatz kommt, Gegenüber Beispiel 1 verlängert sich die Reaktionszeit bis zum vollständigen Umsatz beträchtlich.This example is intended to demonstrate the possibility that peroxodisulfate can also be used in conjunction with other oxidants, such as air, to initiate sulfonyl-sulfonation when less than about 1 mole of peroxodisulfate is used. Compared to example 1, the reaction time is increased until complete conversion considerably.

In einem nach Beispiel 1 zusätzlich mit einem Gaseinleitungsrohr ausgerüsteten Sulfierkolben wurde auch die in diesem Beispiel beschriebene Startlösung vom pH-Wert 4,3 · aus 0,2 moi Methyltriailylammoniumchloridiösung und Ό /31 m'ol 'NatriumHydrogen'sulfitlösung Herges feilt und "vor-gelegt» Unter haftigem Rühren leitet man nun einen schwachen Luftstrom durch die Lösung, derart, daß darin ständig Luftbläschen feinverteilt sind, und fügt gleichzeitig auf einmal 333 mg (0,7 Mol-%) Natriumperoxodisulfat, welches vorher in 2 g Wasser gelöst wurde, hinzu. Unmittelbar nach der Peroxodisuifatzugabe färbt sich die zunächst fahlgelbe Lösung hell-orange, jedoch nach 3 Minuten hatte sis ihre ursprüngliche Färbung wieder angenommen. Im Verlaufe von 16 Minuten nach dem Beginn der Umsetzung erwärmt sich die reagierende Mischung von 25 auf 50,5 C, dem Temperaturmaximum, um sich beim fortgesetzten Rühren allmählich wieder abzukühlen*In a according to Example 1 additionally equipped with a gas inlet tube sulfonation flask, the starting solution described in this example the pH value of 4.3 x 0.2 moi Methyltriailylammoniumchloridiösung and Ό / 31 m'ol 'NatriumHydrogen'sulfitlösung Herges was polishes and "pre- With vigorous stirring, a weak stream of air is now passed through the solution in such a way that air bubbles are constantly dispersed therein, and at the same time 333 mg (0.7 mol%) of sodium peroxodisulfate, which was previously dissolved in 2 g of water, are added at once. Immediately after the peroxodisuitrate addition, the initially pale yellow solution turns bright orange, but after 3 minutes, its original color had returned to its original color., 16 minutes after the start of the reaction, the reacting mixture warms from 25 to 50.5C , the maximum temperature, in order to gradually cool down with continued stirring *

Den gesamten zeitlichen Verlauf der exothermen Sulfocyclosulfoniarung mit dem Oxydationsmittelgemisch zeigt, die folgende übersieht :The entire time course of the exothermic sulfocyclosulfonation with the oxidizing agent mixture shows, the following overlooks:

Zsit (min) O 1 1,5 2 5 il IS 20 80 140 Tempv (°) 25 40 43 45 43 50 50,5 50 37 30Zsit (min) O 1 1.5 2 5 il IS 20 80 140 Tempv (°) 25 40 43 45 43 50 50.5 50 37 30

Zum Zeitpunkt des Temperaturmaximums war jedoch noch kein vollständiger Umsatz erreicht, erst ungefähr 4 Stundenspäter konnte H-NMR-spektroskopisch kein Triallylammoniumsalz mehr nachgewiesen werden. Der pH-Wert der Reaktionslösung war am SchluS der Umsetzung auf 5,2 gestiegen« Die Zusammensetzung des Produktgemisches entsprach der dss Seispiels 1.At the time of the maximum temperature, however, no complete conversion was reached, only about 4 hours later could H-NMR spectroscopy no more triallylammonium salt be detected. The pH of the reaction solution had increased to 5.2 at the end of the reaction. "The composition of the product mixture corresponded to that of Example 1.

Seispiel 5Example 5

Qinatrxum-l-tetradecyl-l-CS'-suifoJprcpyi-S-sulfinatoiTiathyl-4-sulfomethyl-pyrrolidiniumbetain (R = C1^H- in der allgemeinen Formel I) durch Sulfocyclosulfinierung von TetradecyltriallylammoniumbromidQinatrumum-1-tetradecyl-1-CS'-suifojprcpyi-S-sulfinato-di-ethyl-4-sulfomethylpyrrolidinium betaine (R = C 1 H - in the general formula I) by sulfocyclosulfination of tetradecyltriallylammonium bromide

Man verfährt nach 3eispiel 1 und setzt die homogene Lösung vom pH-Wert 4,5 aus'0,1 mal Tetradecyltriallylammoniumbromid und 0,3 mol Natriumhydrogensulfit mit 4 Mol-% Kaliumperoxodisulfat us. Die neutralisierte klare Reaktionslösung kann entweder so für weitere Umsetzungen verwendet oder im Bedarfsfälle zur Trockne eingeengt werden, um durch Extraktion mit Ethanol/Wasser (2 : 1) das SuIfonierungsprodukt von den anorganischen Salzen abzutrennen» Das aus Ethanol/vVasser umkristallisisrte Extraktionsprodukt zersetzte sich bei einer Temperatur oberhalb 270 0C*The procedure according to Example 1 is repeated and the homogeneous solution of the pH 4.5 aus'0.1 times Tetradecyltriallylammoniumbromid and 0.3 mol sodium hydrogen sulfite with 4 mol% potassium peroxodisulfate us. The neutralized, clear reaction solution can either be used for further reactions or, if necessary, concentrated to dryness to separate by extraction with ethanol / water (2: 1) the sulfonation product of the inorganic salts. "The recrystallized from ethanol / vVaser extraction product decomposed at a Temperature above 270 ° C. *

Beispiel SExample S

D ina t riu m-1-dodecyl/te t rad ecyi-a mi noc ar bonyiiae thy 1-1-(3''-sulf ο)propy 1-3-siilfinatomethy1-4-sulfomathyl-pyrrolidiniumbatain (R = QH-CO-NH-C^2H.^/C^^H2 in der allgemeinen Formel I) durch Sulfocyclosulfinierung von Dodecyl/tatradacylaminocarbonylmethyl-triallylammoniumchioridD ina t riu m-1-dodecyl / te t rad ecyi-a mi noc ar bonyiiae thy 1-1- (3 '' - sulfo) propy 1-3-si-fi- nylmethy1-4-sulfomethylpyrrolidinium batain (R = QH- CO-NH-C ^ 2 H. ^ / C ^^ H 2 in the general formula I) by sulfocyclosulfination of dodecyl / tatradacylaminocarbonylmethyl-triallylammoniumchiorid

Man verfährt nach Seispiel 4 und sstzt Dodecyl/tetradecylaminocarbonylmethyl-1riallylammoniumchlorid , das man aus Triallylamin,'Chloressigsäuremethylester und Dodscyl/tetradecylarain-Geraisch (Cocosamin, Komponentenverhältnis 1 : 1) hergestallt hatte., zum 3ulfobetain-sulfinat-aulfonat-Gemisch um«' The procedure of Example 4 is followed and dodecyl / tetradecylaminocarbonylmethyl-1-riallylammonium chloride, which had been prepared from triallylamine, methyl chloroacetate and dodecyl / tetradecylarain (cocosamine, component ratio 1: 1), is added to the 3-sulfobetaine-sulfinate-sulfonate mixture.

Das mit Ethanol/Wasser (2:1) von der eingedampften Reaktionslösung gewonnene Extraktionsprodukt, welches noch einmal aus Ethanol/Wasser umkristallisiert wird, schmolz bei 212 0C unter Zersetzung,The extracted with ethanol / water (2: 1) of the evaporated reaction solution extraction product, which is recrystallized from ethanol / water, melted at 212 0 C with decomposition,

Claims (3)

Erfindungsanspruchinvention claim Verfahren zur Herstellung von neuen 1-(3'-SuIfo)propyl-3-sulfinatomethyl-4-sulfomethylpyrrolidiniumbetainen der allgemeinen Formel I, 1 » Process for the preparation of novel 1- (3'-sulfo) propyl-3-sulfinatomethyl-4-sulfomethylpyrrolidinium betaines of general formula I, "CUS - CH0 --HC CH - CH0 - SO"CUS - CH 0 --HC CH - CH 0 - SO 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß M+ die Kationen Na+, K+, NH4 + oder H+ bedeutet.2. The method of item 1, characterized in that the M + cations Na +, K +, NH 4 + or H + means. 2 d I \ 2 d I \ H2C CH2 H 2 C CH 2 R CH2 - CH2 - CH2 - SO3 R is CH 2 - CH 2 - CH 2 - SO 3 in welcherin which R Wasserstoff, ein geradkettiger oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen, dar auch durch die Gruppierungen -CO-NH- oder -NH-CO- unterbrochen sein kann« ein Hydroxyalkylrest oder Oxyalkylanrest sein kann undR is hydrogen, a straight-chain or branched alkyl radical having 1 to 22 carbon atoms, which may also be interrupted by the groupings -CO-NH- or -NH-CO- "may be a hydroxyalkyl radical or Oxyalkylanrest and M+ gleiche oder verschiedene Kationen bedeutet,M + means the same or different cations, gekennzeichnet dadurch, daß Triallylamraoniumsalza der allgemeinen Formel II,characterized in that triallylamonium salt of general formula II, H0C = HC CH = CH0
2I I 2
H„C CH9
H 0 C = HC CH = CH 0
2 II 2
H "C CH 9
N
S \
N
S \
R CH2 - CH R is CH 2 - CH in derin the R die oben genannte Bedeutung hat und X~ ein Anion ist,R has the meaning given above and X ~ is an anion, mit der dreifach molaren Menge eines Hydrogensulfits unter der'Einwirkung katalytischer Mengen eines Peroxodisulfats oder der Einwirkung von Peroxodisulfat und gleichzeitiger oder anschließender Einwirkung von Luftsauerstoff im pH-Wert-Bereich von 2,5 bis 5, vorzugsweise 4,0 bis 5,5, umgesetzt werden»with the threefold molar amount of a hydrogen sulfite under the action of catalytic amounts of a peroxodisulfate or the action of peroxodisulfate and simultaneous or subsequent exposure to atmospheric oxygen in the pH range from 2.5 to 5, preferably 4.0 to 5.5 reacted become"
3· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Anion X~ der eingesetzten Triallylammoniumsalze Chlorid, Broraid, Methosulfat oder entsprechendes Äquivalent Sulfat ist·Process according to item 1, characterized in that the anion X.sup.-1 of the triallylammonium salts used is chloride, broride, methosulphate or equivalent sulphate.
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