DD289532A5 - PROCESS FOR THE PREPARATION OF NEW SILOXIDE-MODIFIED SULFOBETAIN-SULPHONES - Google Patents
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- DD289532A5 DD289532A5 DD32428788A DD32428788A DD289532A5 DD 289532 A5 DD289532 A5 DD 289532A5 DD 32428788 A DD32428788 A DD 32428788A DD 32428788 A DD32428788 A DD 32428788A DD 289532 A5 DD289532 A5 DD 289532A5
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung neuer siloxanmodifizierter Sulfobetainsulfone. Erfindungsgemaesz werden in waeszriger, waeszrig/alkoholischer bzw. alkoholischer Loesung 3-Sulfinsaeuremethyl-4-sulfomethyl-pyrrolidinium-betaine mit ungesaettigten Estern oder Amiden, z. B. mit * und oder * bei 60 bis 110C umgesetzt. Die neuen siloxanmodifizierten Sulfobetainsulfone der allgemeinen Formel I mit XO oder NH koennen als multifunktionelle Tenside beispielsweise in waeszrigen und nichtwaeszrigen Emulsions- und Mikroemulsionssystemen ihren Einsatz finden. Formel I a{Sulfobetain; Sulfon; Sulfobetainsulfon; siloxanmodifiziertes Sulfomethyl-pyrrolidinium-betain-sulfon; Sulfinsaeure; Maleinsaeureester; Maleinsaeureamid; Tensid}The invention relates to a process for the preparation of novel siloxane-modified sulfobetaine sulfones. According to the invention, in aqueous, aqueous / alcoholic or alcoholic solution, 3-sulfinomethyl-4-sulfomethylpyrrolidinium-betaines with unsupported esters or amides, e.g. B. reacted with * and or * at 60 to 110C. The new siloxane-modified sulfobetaine sulfones of the general formula I with XO or NH can be used as multifunctional surfactants, for example in aqueous and non-aqueous emulsion and microemulsion systems. Formula I a {sulfobetaine; sulfone; Sulfobetainsulfon; siloxane-modified sulfomethylpyrrolidinium betaine sulfone; sulfinic; maleic; maleic acid amide; surfactant}
Description
Rf - X- CO - CH-CH- O1 R f - X - CO - CH - CH - O 1
z ib z ib
in denenin which
Ri = Ru - C C-CHj- , wobei R„= H oder H R i = Ru - C C -CHj-, where R "= H or H
ein Methylolrest und ρ Siein geradkettiger, verzweigtkettiger und/oder cyclischer Methyl- bzw.a methylol radical and ρ Siein straight-chain, branched-chain and / or cyclic methyl or
Arylsiloxanylrest mit 1 bis 20 Si-Atomen odor ein geradkettiger und/oder verzweigtkettiger Methyl- und/oder Arylpolysiloxanylrest mit 20 bis 700 Si-Atomen ist,Arylsiloxanyl radical having 1 to 20 Si atoms or a straight-chain and / or branched-chain methyl and / or arylpolysiloxanyl radical having 20 to 700 Si atoms,
,CH -.CH-, wobei ^Si ein gerad-, CH -.CH-, where ^ Si is a straight line
2» ^2 »^
kettiger, verzweigtkettiger und/oder cyclischer Methyl- bzw. Arylsiloxanylrest mit 1 bis 20 Si-Atomen oder ein geradkettiger und/oder verzweigtkettiger Methyl- und/oder Arylpolysiloxanylrest mit 20 bis 700 Si-Atomen ist,is a chain, branched-chain and / or cyclic methyl or arylsiloxanyl radical having 1 to 20 Si atoms or a straight-chain and / or branched-chain methyl and / or arylpolysiloxanyl radical having 20 to 700 Si atoms,
X = O oder NH,X = O or NH,
Y = COO", COOH, COO-Alkyl oder H, Z = YoderHoderCHa, Rj = H1CH3.Y = COO ", COOH, COO-alkyl or H, Z = YoderHorCHa, Rj = H 1 CH 3 .
R3 = H,einAlkylrestmit 1 bisieC-Atomen.AlkylaminocarbonylomethylrestmiM bis18C-AtomeninderAlkylkette oderAminocarbonylmethylrestR 3 = H, an alkyl radical of 1 to the C atoms. Alkylaminocarbonylmethyl radical to M18 to 18C atoms in the alkyl chain or aminocarbonylmethyl radical
bedeuten, charakterisiert.mean, characterized.
Für den R,-Rest repräsentative siloxanmodifizierte Rohstoffe, welche durch Acylierung in die der Erfindung zugrundeliegenden ungesättigten Zwischenprodukte überführt werden können, sind beispielsweise:For the R, radical representative siloxane-modified raw materials which can be converted by acylation into the unsaturated intermediates on which the invention is based are, for example:
- (2)3-siloxanmodifizierte Propylamine und- (2) 3-siloxane-modified propylamines and
- silxanmodifizierte Alkenole bzw. Alkendiole.- siloxane-modified alkenols or alkenediols.
Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art
Sulfobetainsulfone sind bisher nicht bekannt. Bekannt ist eine Vielzahl anionischer, nichtionischer und amphoterer Tonside, die bei der Suche nach neuen Eigenschaften bei Tensidmolekülen durch immer neue Kombinationen von hydrophilen Grjppen mit hydrophobem Rest hergestellt worden sind. Eine wirksame Änderung des Eigenschaftsbildes der Tenside ist damit nicht mehr zu erzielen.Sulfobetaine sulfones are not yet known. A variety of anionic, nonionic and amphoteric Tonside are known, which have been prepared in the search for new properties of surfactant molecules by ever new combinations of hydrophilic Grjppen with hydrophobic moiety. An effective change in the property profile of the surfactants is thus no longer achievable.
Deshalb wird versucht, durch Kombination verschiedener bekannter Tenside, die Anwendungsmöglichkeiten zu verbessern. Entscheidende Fortschritte sind jedoch nur durch Synthese völlig neuer Tenside durch Einbau spezifischer funktionoller Gruppen bzw. zusätzlicher chemischer Funktionen zu erreichen (WERDELMANN, Welt-Tensid-Kongreß 1984, Konqreßberichte I, S. '.9, Kürle Druck und Verlag Gelnhausen 1384). Allerdings fehlen hierzu geeignete Methoden, um mit in der Tensidsynthesc vertretbarem Aufwand kostengünstig solche polyfunktionellen Produkte herzustellen.Therefore, it is attempted to improve the application possibilities by combining various known surfactants. However, decisive progress can only be achieved by synthesizing completely new surfactants by incorporating specific functional groups or additional chemical functions (WERDELMANN, Welt-Tensid-Kongress 1984, Konqreßberichte I, p. 9, Kürle Druck and Verlag Gelnhausen 1384). However, suitable methods are lacking in order to inexpensively produce such polyfunctional products with costs which are justifiable in the surfactant synthesis.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Es ist Ziel der Erfindung, durch Entwicklung einer neuen Synthesemethode Tenside zugänglich zu machen, welche durch Kombination mehrerer verschiedener funktioneller Gruppen im hydrophilen Molokülbereich neue, anwendungstechnisch günstige Eigenschaften aufweisen, kostengünstig in technisch einfacher Weise ohne Abprodukte gewinnbar sind und je nach Wahl der Synthesebausteine insgesamt zwitterionisch, zwitterionisch/anionisch, zwitterionisch/nichtionisch sind.It is an object of the invention to make accessible by developing a new synthesis method surfactants, which by combining several different functional groups in the hydrophilic Molokülbereich new, application technology favorable properties are inexpensively in a technically simple manner without waste products and depending on the choice of the synthesis building blocks total zwitterionic , zwitterionic / anionic, zwitterionic / nonionic.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Zur Erreichung des Erfindungszieles besteht die Aufgabe, multifunktionelle Tenside auf neuem Syntheseweg herzustellen, wobei im kostengünstigen Gesamtverfahren in einfach durchführbaren Syntheseschritten auf der Basis bewährter Tensidrohstoffe und Zwischenprodukte neue Strukturen mit einem bisher nicht bekannten Eigenschaftsbild erhalten werden sollen und die zu entwickelnde Synthese nach dem neuen Syntheseprinzip eine variantenreiche Palette verschiedenster Produkte für verschiedene Applikationsbereiche ergeben sowie eine weitgehende Kombinierbarkeit der neuen Produkte mit bekannten Tensiden gegeben sein soll.To achieve the goal of the invention, the object is to produce multifunctional surfactants on a new synthetic route, in the cost-effective overall process in simple synthetic steps based on proven Tensidrohstoffe and intermediates new structures to be obtained with a previously unknown property picture and the synthesis to be developed according to the new synthesis principle a varied range of different products for different application areas result as well as an extensive combinability of the new products with known surfactants should be given.
Erfindungsgemäß wird diese gestellte Aufgabe durch Umsetzung von 3-Sulfinsäuremethyl-4-sulfomethyl-pyrrolidiniumbetainen der allgemeinen Formel II, worin R2 und R3 obige Bedeutungen haben,According to the invention this object is achieved by reacting 3-sulfinic acid-methyl-4-sulfomethyl-pyrrolidiniumbetainen of the general formula II, wherein R 2 and R 3 have the above meanings,
mit Estern und Amiden der allgemeinen Formeln IHa und 1Mbwith esters and amides of the general formulas IIIa and 1Mb
R1-X-CO-CH=CH-Y IHaR 1 -X-CO-CH = CH-Y-IHa
R1-X-CO-CH=CH-Z IHbR 1 -X-CO-CH = CH-Z IHb
zu sulfobetainsulfonen der Formeln I a und I b gelöst. Zu den durch die allgemeinen Formeln III a und III b mit obigen Bedeutungen der Substituenten X, Y, Z und Ri beschriebenen Substanzen gehören Ester bzw. Halbester der Malein- und Fumarsäure, Mono-N-alkylamide der Malein- und Fumarsäure sowie Ester und Amide der Acryl- bzw. Methacrylsäure.to Sulfobetainsulfonen the formulas I a and I b solved. The substances described by the general formulas III a and III b with the above meanings of the substituents X, Y, Z and Ri include esters or half esters of maleic and fumaric acid, mono-N-alkylamides of maleic and fumaric acid and esters and amides of acrylic or methacrylic acid.
Die Umsetzung gelingt leicht und in meist quantitativen Ausbeuten, wenn man die Sulfobetainsulfinsäuren der Formel H in der wäßrigen, wäßrig/alkoholischen oder alkoholischen Lösung der Komponenten der Formol Hl a und III b 0,5 bis 2 Stunden unter stetem Rühren und Rückflußsieden erwärmt. In wäßrig/alkoholischer Lösung läßt sich der Fortgang der Umsetzung anhand der allgemeinen Auflösung der Sulfinsäure verfolgen. Eine allgemein anwendbare Methode zur Verfolgung der Reaktion besteht inThe reaction succeeds easily and in mostly quantitative yields, if the Sulfobetainsulfinsäuren of formula H in the aqueous, aqueous / alcoholic or alcoholic solution of the components of the formol Hl a and III b heated for 0.5 to 2 hours with constant stirring and reflux. In aqueous / alcoholic solution, the progress of the reaction can be followed by the general resolution of the sulfinic acid. A generally applicable method for tracking the reaction is
der wiederholten Bestimmung des Titers der Reaktionslösung gegen Bromat/Bromid in salzsaurer Lösung, dessen Abnahme den Verbrauch der Sulfinsäure direkt anzeigt. Die erhaltene Sulfobetainsulfonlösung enthält das Isomerengemisch der Formeln I a und I b und kann zur Isolierung des Produktes eingeengt werden.the repeated determination of the titer of the reaction solution against bromate / bromide in hydrochloric acid solution, the decrease of which directly indicates the consumption of the sulfinic acid. The Sulfobetainsulfonlösung obtained contains the isomeric mixture of the formulas I a and I b and can be concentrated to isolate the product.
In manchen Fällen wird der durch Verwendung diosnr multifunktionellen Tenside erzielbare Anwendungseffekt noch verbessert, wenn man Gemische multifunktioneller Tenside verwendet, z.B. bei der Applikation in wäßrigen und nichtwäßrigen Emulsions- und Mikroemulsionssystemen.In some cases, the application effect achievable by using diosurfactant multifunctional surfactants is further enhanced when using mixtures of multifunctional surfactants, e.g. when applied in aqueous and non-aqueous emulsion and microemulsion systems.
Erfindungsgemäß kann man mit Vorteil zu Gemischen verschiedener Sulfobetainsulfone gelangen, wenn man diese gleich in einem „Eintopfverfahren" durch gemeinsame und gleichzeitige Umsetzung von Maleinsäure-mono-N-alkylamiden und Maleinsäure-halbalkylestern herstellt.According to the invention can be achieved with advantage to mixtures of different Sulfobetainsulfone, if these same in a "one-pot process" by the simultaneous and simultaneous reaction of maleic mono-N-alkylamides and maleic acid half-alkyl esters.
Die als Ausgangsprodukte eingesetzten 3-Sulfinsäuremethyl-4-sulfomethyl-pyrrolidinium-betaine sind in einfacher Weise nach DD-PS 225.128 zugänglich.The 3-sulfinic acid methyl-4-sulfomethyl-pyrrolidinium betaines used as starting materials are accessible in a simple manner according to DD-PS 225.128.
AusfuhrungsbeispieleExemplary embodiments
Umsetzung von i.i-Dimethyl-S-sulfinsäuremethyl^-sulfomethyl-pyrrolidinium-betain (Formel Il mit R2 = R3 = CH3; hergestellt nach DD-PS 225.128) mit Maleinsäure-mono-N-3(2)-(1,1,1,3,5,5,5-heptamethyl-trisiloxanyl)propylamid zum Sulfobetainsulfon der Formeln la und Ib mit:Reaction of 2 -dimethyl-S-sulfinic acid methyl -sulfomethyl-pyrrolidinium-betaine (formula II with R 2 = R 3 = CH 3, prepared according to DD-PS 225,128) with maleic acid mono-N-3 (2) - (1,1 , 1,3,5,5,5-heptamethyl-trisiloxanyl) propylamide to the sulfobetaine sulfone of the formulas Ia and Ib with:
Ri = [(CH3I3SiO]2 (CH3)SiC3H6-; X = NH; Y = Z = COO"; R2 = R3 = CH3.Ri = [(CH 3 I 3 SiO) 2 (CH 3 ) SiC 3 H 6 -; X = NH; Y = Z = COO "; R 2 = R 3 = CH 3 .
In einem mit Rührer, Thermometer und Rückflußkühler versehenen Dreihalskolben werden unter Rühren 0,1 mol (9,8g) Maleinsäureanhydrid in 50ml Toluen vorgelegt, 0,1 mol (28,1 g) N-3(2)-(1,1,1,3,5,5,5-Heptamethyl-trisiloxanyl)-propylamin zugosetzt und die Mischung '/2 Stunde bei 40°C gehalten. Nach Bildung des siloxanmodifizierten Maleinsäure-mono-alkylamids wird das Toluen abdestilliert, der Rückstand mit 100ml Methanol und 30ml Wasser versetzt und 0,1 mol (32,5g; 83%ig) 1,1-Dimethyl-3 sulfinsäuremethyl-4-sulfomethyl-pyrrolidiniurn-betain eingetragen. Man rührt 3 Stunden am Rückfluß (7O0C). Das Reaktionsgemisch wird mit Ammoniak auf einen pH-Wert von 7,5 eingestellt. Nach Filtration wird das Lösungsmittel am Rotationsverdampfer entfernt. Man erhält ein rötlich, amorph-kristallines Produkt, das in Wasser gut löslich ist,In a three-necked flask provided with stirrer, thermometer and reflux condenser, 0.1 mol (9.8 g) of maleic anhydride in 50 ml toluene are initially introduced with stirring, 0.1 mol (28.1 g) of N-3 (2) - (1,1, 1,3,5,5,5-heptamethyltrisiloxanyl) -propylamine and the mixture was held at 40 ° C for 2 hours. After formation of the siloxane-modified maleic acid mono-alkylamide, the toluene is distilled off, the residue is mixed with 100 ml of methanol and 30 ml of water and 0.1 mol (32.5 g, 83%) of 1,1-dimethyl-3-sulfinic acid-methyl-4-sulfomethyl- pyrrolidiniurn-betaine registered. The mixture is stirred for 3 hours at reflux (7O 0 C). The reaction mixture is adjusted to a pH of 7.5 with ammonia. After filtration, the solvent is removed on a rotary evaporator. A reddish, amorphous-crystalline product is obtained, which is readily soluble in water,
Umsetzung von i.i-Dimethyl-S-sulfinsäuremethyl^-sulfomethyl-pyrrolidinium-betain (Formel II: R2 = R3 = CH3) mit Maleinsäure-mono-3(2)-(1,l,1,3,5,5,5-heptamethyl-trisiloxanyl)prop(2)enylester zum Sulfobetainsulfon der Formeln Ia und Ib mit:Reaction of 2 -dimethyl-S-sulfinic acid methyl -sulfomethyl-pyrrolidinium-betaine (formula II: R 2 = R 3 = CH 3 ) with maleic acid mono-3 (2) - (1, 1, 1, 3, 5, 5,5-heptamethyl-trisiloxanyl) prop (2) enyl ester to the sulfobetaine sulfone of the formulas Ia and Ib with:
Ri = [(CH3)JSiO]2(CH3)SiC3H4-; χ =0;Y = Z = C00"; R2 = R3 — CH3.Ri = [(CH 3 ) JSiO] 2 (CH 3 ) SiC 3 H 4 -; χ = 0, Y = Z = C00 ", R 2 = R 3 - CH 3 .
In einem mit Rührer, Thermometer und Rückflußkühler versehenen Dreihalskolben legt man 14,1 g (0,05mol) 3(2)-(1,1,1,3,5,5,5-Heptamethyl-trisiloxanyl)prop(2)enol und 4,9g (0,05 mol) Maleinsäureanhydrid vor und erwärmt unter Rühren langsam auf 110°C. Nach 15 Minuten ist die Lösung völlig klar und wird innerhalb von 2 Stunden unter Rühren langsam abgekühlt. Der Ester wird in 55ml Methanol und 25ml Wasser gelöst. Unter Rühren bringt man 0,05mol (17g; 80%ig) 1,1-Dimethyl-3-sulfinsäuremethyl-4-sulfoinethyl-pyrrolidinium-betain in die Lösung ein und erwärmt am Rückfluß (75°C). Nach 1 Stunde werden nochmals 15ml Wasser zugesetzt und weitere zwei Stunden am Rückfluß gerührt. Nach Beendigung der Reaktion wird mit technischer 33%iger Natronlauge neutralisiert. Das entstandene Produkt ist wasserlöslich und schäumt stark.In a three-necked flask equipped with stirrer, thermometer and reflux condenser, place 14.1 g (0.05 mol) of 3 (2) - (1,1,1,3,5,5,5-heptamethyltrisiloxanyl) prop (2) enol and 4.9 g (0.05 mol) of maleic anhydride and slowly heated to 110 ° C with stirring. After 15 minutes, the solution is completely clear and is slowly cooled within 2 hours with stirring. The ester is dissolved in 55 ml of methanol and 25 ml of water. With stirring, 0.05 mol (17 g, 80%) of 1,1-dimethyl-3-sulfinic acid-methyl-4-sulfoinethyl-pyrrolidinium-betaine in the solution and heated at reflux (75 ° C). After 1 hour, 15 ml of water are added again and stirred for a further two hours at reflux. After completion of the reaction is neutralized with technical 33% sodium hydroxide solution. The resulting product is water-soluble and foams strongly.
Umsetzung von i.i-Dimethyl-S-sulfinsäuremethyM-sulfomethyl-pyrrolidinium-betain (Formel II: R2 = R3 = CH2) mit polysiloxanmodifizierten Maleinsäure-mono-N-alkylamid zum entsprechenden Sulfobetainsulfon der allgemeinen Formeln la und Ib, wobeiReaction of ii-dimethyl-S-sulfinic methyl-sulfomethyl-pyrrolidinium-betaine (formula II: R 2 = R 3 = CH 2 ) with polysiloxane-modified maleic acid mono-N-alkylamide to give the corresponding sulfobetaine sulfone of the general formulas Ia and Ib, where
[Ri]n = (CH3)3Si[(O-Si(CH3)2),.MOSi(CH3)(C3He-)]nOSi(CH3)3 (M ~ 2 470 g/mol)[Ri] n = (CH 3) 3 Si [(O-Si (CH 3) 2) ,. M OSi (CH 3 ) (C 3 H e -)] nOSi (CH 3 ) 3 (M ~ 2 470 g / mol)
X =NH,X = NH,
Y = Z = COO',Y = Z = COO ',
R2 = R3 = CH3 bedeuten.R 2 = R 3 = CH 3 .
In einem mit Rührer, Thermometer und Rückflußkühler versehenen Dreihalskolben werden unter Rühren 0,1 mol (9,8g) Maleinsäureanhydrid in 200ml Dichlormethan gelöst, 23,2g Polysiloxanylpropylamin (-NH:Maleinsäureanhydrid = 1:1) zugesetzt und 15 Minuten bei Rückfluß gerührt. Nach Abdestillieren des Dichlormethans wird das Maleinsäuremonoamid inIn a three-necked flask equipped with stirrer, thermometer and reflux condenser, 0.1 mol (9.8 g) of maleic anhydride are dissolved in 200 ml of dichloromethane while stirring, 23.2 g of polysiloxanylpropylamine (-NH: maleic anhydride = 1: 1) are added and the mixture is stirred at reflux for 15 minutes. After distilling off the dichloromethane, the maleic acid monoamide is dissolved in
50ml Methanol und 25ml Wasser gelöst und unter Rühren mit 0,1 mol (32,5g; 83%lg) 1,1-Dimethyl-3-sulfi.isäuremethyl-4-sulfomethyl-pyrrolidinium-betain versetzt. Nach 45 Minuten Erwärmen unter Rückfluß Ist das Reaktionsgemisch klar. Nach 3 Stunden Ist die Sulfobetainierungsreaktion zum entsprechenden Sulfobetainsulfon beendet. Die sich ans .hließende Neutralisation kann vorzugsweise mit Ammoniaklösung, Natronlauge oder Kalilauge erfolgen. Die dabei gebildeten neutralisierten Produkte sind wasserlöslich und stark schäumend.Dissolved 50ml of methanol and 25ml of water and added with stirring with 0.1 mol (32.5 g, 83% lg) of 1,1-dimethyl-3-sulfi.isäuremethyl-4-sulfomethyl-pyrrolidinium-betaine. After 45 minutes of heating under reflux the reaction mixture is clear. After 3 hours, the sulfobetaination reaction to the corresponding sulfobetaine sulfone is complete. The anshließende neutralization may preferably be carried out with ammonia solution, sodium hydroxide or potassium hydroxide solution. The neutralized products formed are water-soluble and strongly foaming.
Umsetzung von i-Aminocarbonyl-i-methyl-S-sulfinsiuremethyl^-sulfornethyl-pyrrolidinium-betain (Formel II: mit R2 = CH3; R3 - -CH2 CO NH) mit einem polysiloxanmodifizierten Maleinsäure-mono-N-alkylamid zum entsprechenden Sulfobetainsulfon der allgemeinen Formeln I a und I b, wobeiReaction of i-aminocarbonyl-1-methyl-S-sulfinetromethylsulfonylpyrrolidinium betaine (Formula II: with R 2 = CH 3 ; R 3 --CH 2 CO NH) with a polysiloxane-modified maleic acid mono-N-alkylamide to the corresponding sulfobetaine sulfone of the general formulas I a and I b, where
(M ~ 2470g/mol)(M ~ 2470g / mol)
Die Durchführung der Umsetzung erfolgt wie In Beispiel 3 beschrieben. Zum besseren Lösungsverhalten werden in diesem Beispiel noch 25ml n-Bu»anol zum Methanol/Wasser-Gemisch hinzugefügt. Das nach Neutralisation erhaltene Sulfobetain o.g. Formel ist gut wasserlöslich und zeigt gutes Schaumvermögen.The implementation of the reaction is carried out as described in Example 3. For better dissolution behavior, in this example 25 ml of n-butanol are added to the methanol / water mixture. The sulfobetaine obtained after neutralization o.g. Formula is very soluble in water and shows good foaming power.
Umsetzung von i-Dodecyl-S-suifinsäuremethyl^-sulfornethyl-pyrrolidinium-botain (Formel II: R2 = H; R3 = C12H26) mit einem polysiloxanmodifizierten Maleinsäure-mono-N-alkyla-mid zum entsprechenden SulfoL./.ainsulfon der allgemeinen Formeln la und Ib, wobeiReaction of i-dodecyl-S-suifinsäuremethyl ^ -Sulfornethyl-pyrrolidinium-botain (formula II: R 2 = H; R 3 = C 12 H 26 ) with a polysiloxane-modified maleic acid mono-N-alkyla-mid to the corresponding SulfoL./ .ainsulfone of the general formulas Ia and Ib, where
[R1],, = (CH3I3Si[OSi(CH3I2)L63OSi(CH3) C(CH2-)=CH(CH2-)]n0Si(CH3)3 (Vl ~ 2470g/mol)[R 1 ] ,, = (CH 3 I 3 Si [OSi (CH 3 I 2 ) L 63 OSi (CH 3 ) C (CH 2 -) = CH (CH 2 -)] n OSi (CH 3 ) 3 (Vl ~ 2470g / mol)
X =NH,X = NH,
Y = Z = COO",Y = Z = COO ",
R2 = H und R3 = C12H25 bedeuten.R 2 = H and R 3 = C 12 H 25 .
Bei der Umsetzung wird, wie in Beispiel 3 beschrieben, verfahren. Hier werden zusätzlich, um ein besseres Lösungsverhalten bei der Umsetzung zu erzielen, zum Lösungsmittel Methanol/Wasser-Gemisch 35ml η-Amylalkohol und 45ml n-Butanol hinzugefügt. Das nach der Neutralisation mit 33%iger technischer Natronlauge erhaltene Natriumsalz des entsprechenden Sulfobetainsulfons ist in Wasser wenig löslich, dagegen gut in einem Wasser/Alkohol-Gemisch im Gew.-Verhältnis 1:1.The reaction is carried out as described in Example 3. Here, in addition, in order to achieve a better solution behavior in the reaction, added to the solvent methanol / water mixture 35ml η-amyl alcohol and 45ml n-butanol. The obtained after neutralization with 33% technical sodium hydroxide sodium salt of the corresponding Sulfobetainsulfons is sparingly soluble in water, but good in a water / alcohol mixture in the weight ratio 1: 1.
Umsetzung von 1,1-Dimethyl-3-sulfinsäuremethyl-4-sulfomöthyl-pyrrolidinium-betain (Formel II: R2 = R3 = CH3) mit 2-(1,1,1„3,5,5,5-heptamethyl-trisiloxanyl)but(2)en-1,4-diyl-bis(mono-maleat) zum entsprechenden Sulfobetainsulfon der allgemeinen Formeln la und Ib, wobeiReaction of 1,1-dimethyl-3-sulfinic acid-methyl-4-sulfomethylpyrrolidinium betaine (formula II: R 2 = R 3 = CH 3 ) with 2- (1,1,1 "3,5,5,5- Heptamethyl-trisiloxanyl) but (2) en-1,4-diyl-bis (mono-maleate) to the corresponding sulfobetaine sulfone of the general formulas Ia and Ib, where
Ri = [(CH3I3SiO]2(CH3)SiC(CH2-IC=CH(CH2-); X =0;Ri = [(CH 3 I 3 SiO) 2 (CH 3 ) SiC (CH 2 -IC = CH (CH 2 -); X = O;
Y = Z = COO";Y = Z = COO ";
R2 = R3 = CH3 bedeuten.R 2 = R 3 = CH 3 .
Die Umsetzung des 2-(1,1,1,3,5,5,5-Heptamethyl-trisiloxanyl)but(2)en-1,4-diol (31 g = 0,1 mol) mit Maleinsäureanhydrid (19,6g = 0,2 mol) erfolgt wie in Beispiel 2 beschrieben. Bei der Addition des i.i-Dimethyl-S-sulfinsäuremethyM-sulfomothylpyrrolidinium-betains (68g = 0,2mol 80%ig) an den Maleinsäure-monoester wird, wie ebenda beschrieben, verfahren. Das erhaltene Produkt ist sehr gut wasserlöslich und besitzt tensidische Eigenschaften.The reaction of the 2- (1,1,1,3,5,5,5-heptamethyltrisiloxanyl) but (2) en-1,4-diol (31 g = 0.1 mol) with maleic anhydride (19.6 g = 0.2 mol) is carried out as described in Example 2. The addition of the i.i-dimethyl-S-sulfinic acid methyl-sulfomothylpyrrolidinium-betaine (68 g = 0.2 mol 80%) to the maleic acid monoester is carried out as described in the following. The product obtained is very soluble in water and has surfactant properties.
Umsetzung von 1,1-Dimethyl-3-sulfinsäuremethyl-4-sulfomethyl-pyrrolidinium-betain (Formel !I: R2 = R3 = CH3) mit einem polysiloxanmodifizierten Maleinsäure-monoalkylaster zum entsprechenden Sulfobetainsulfon der allgemeinen Formeln I a und Ib, wobeiReaction of 1,1-dimethyl-3-sulfinic acid-methyl-4-sulfomethyl-pyrrolidinium-betaine (formula I: R 2 = R 3 = CH 3 ) with a polysiloxane-modified maleic acid monoalkylaster to give the corresponding sulfobetaine sulfone of the general formulas I a and Ib, in which
[R,]n = {CHjkSiJOSilCHshVsjOSilCHa) C(CHr-)=CH(CHr-)]nOSi(CH3)3 (M ~ 2470 g/mol)[R,] n = {CHjkSiJOSilCHshVsjOSilCHa) C (CHr -) = CH (CHR -)] NOSi (CH 3) 3 (M ~ 2470 g / mol)
X =0,X = 0,
Y = Z = COO",Y = Z = COO ",
R2 = R3 = CH3 bedeuten.R 2 = R 3 = CH 3 .
In einem mit Rührer, Thermometer und Rückflußkühler versehenen Dreihalskolben werden 25g (0,05 mol) der polysiloxanmodifizierten Alkoholkomponente und 9,8g (0,1 mol) Maleinsäureanhydrid vorgelegt und unter Rühren erwärmt (11O0C). Derentstandene Ester wird in 80ml Methanol und 40ml Wasser gelöst. Zu dieser Lösung werden 34g (0,1 mol = 80%'g) i.i-Dimethyl-S-sulfinsäuremethyl^-eulfomethyl-pyrrolidinium-betaln hinzugefügt und die Lösung unter Rückfluß erwärmt. Nach Beendigung der Umsetzung wird mit Kalilauge auf einen pH-Wert von 7 eingestellt. Das erhaltene polysiloxanmodifizierte Sulfobetainsulfon besitzt tensidische Eigenschaften.In a provided with stirrer, thermometer and reflux condenser three-necked flask 25 g (0.05 mol) of the polysiloxane-modified alcohol component and 9.8 g (0.1 mol) of maleic anhydride are introduced and heated with stirring (11O 0 C). The resulting ester is dissolved in 80 ml of methanol and 40 ml of water. To this solution are added 34 g (0.1 mol = 80% g) of dimethyl 2-dimethyl-S-sulfinate-sulfomethyl-pyrrolidinium-betaln and the solution is heated to reflux. After completion of the reaction is adjusted to a pH of 7 with potassium hydroxide solution. The polysiloxane-modified sulfobetaine sulfone obtained has surfactant properties.
Umsetzung von i.i-Dimethyl-S-sulfinsäurernethyM-sulfomethyl-pyrrolidinium-betain (Formel II: R2 = Ra = CH3) mit Maleinsäüre-mono-N-3-(triethoxysilyl)propylamid zum entsprechenden Sulfobetainsulfon der allgemeinen Formeln la und I b, wobeiReaction of II-dimethyl-S-sulfinic acid methyl-sulfomethyl-pyrrolidinium-betaine (formula II: R 2 = Ra = CH 3 ) with maleic mono-N-3- (triethoxysilyl) propylamide to give the corresponding sulfobetaine sulfone of the formulas Ia and Ib , in which
R1 = Ov,Si C3H8-,R 1 = O v , Si C 3 H 8 -,
X = NH,X = NH,
Y=Z = COO",Y = Z = COO ",
R2 = R3 = CH3 bedeuten.R 2 = R 3 = CH 3 .
In einem mit Rührer, Thermometer und Rückflußkühler versehenen Dreihalskolben werden unter Rühren 0,05mol (11 g) 3-(Triethoxysilyl)propylamin mit 0,05mol (4,9g) Maleinsäureanhydrid in 50ml Toluen bei 40°C erwärmt. Nach 1 Stunde ist die Amidbildung abgeschlossen. Das Lösungsmittel wird entfernt und der Rückstand in 100ml Wasser gelöst. Anschließend werden zu der Lösung 0,05mol (17g = 80%ig) 1 J-Dimethyl-3 sulfinsäuremethyM-sulfornethyl-pyrrolidiniumbetain hinzugegeben. Danach wird für 2 Stunden unter Rückfluß erwärmt. Nach beendeter Reaktion wird mit Natronlauge neutralisiert. Das erhaltene Produkt kann zur Hydrophobierung von metallischen Oberflächen eingesetzt werden.In a three-necked flask equipped with stirrer, thermometer and reflux condenser, 0.05 mol (11 g) of 3- (triethoxysilyl) propylamine are heated with 0.05 mol (4.9 g) of maleic anhydride in 50 ml of toluene at 40 ° C. with stirring. After 1 hour amide formation is complete. The solvent is removed and the residue is dissolved in 100 ml of water. Subsequently, to the solution 0.05 mol (17g = 80%) of 1 J-dimethyl-3 sulfinsäuremethyM-sulfornethyl-pyrrolidinium betain added. It is then heated under reflux for 2 hours. After the reaction is neutralized with sodium hydroxide solution. The product obtained can be used for the hydrophobization of metallic surfaces.
Umsetzung von i-Dodecyl-S-suifinsäuremethyl^-sulfomethyl-pyrrolidinium-betain (Formel II: R2 = H und R3 = C12H26) mit Maleinsäure-mono-N-3-(triethoxysilyl)propylamid zum Sulfobetainsulfon der allgemeinen Formoln I a und I b, wobeiReaction of i-dodecyl-S-suifinsäuremethyl ^ -sulfomethyl-pyrrolidinium-betaine (formula II: R 2 = H and R 3 = C 12 H 26 ) with maleic acid mono-N-3- (triethoxysilyl) propylamide to Sulfobetainsulfon the general Formoln I a and I b, where
R1 = (C4H9O)n(C2H6O)3-OSiC3He-, X =NH,R 1 = (C 4 H 9 O) n (C 2 H 6 O) 3 -OSiC 3 He-, X = NH,
Y = Z = COO-,Y = Z = COO-,
R2 = H und R3 = C12H2S bedeuten.R 2 = H and R 3 = C 12 H 2 S.
üie Umsetzung wird, wie in Beispiel 8 beschrieben, durchgeführt. Anstelle von 100ml Wasser wird hierbei mit 100ml n-Butanol gearbeitet. Durch das Arbeiten in n-Butanol kommt es zur teilweisen Umesterung an der Triethoxysilylgruppe. Das entstandene Produkt besteht aus einem Gemisch von Ethoxy- und n-Butoxygruppon an Si-Atom. Das erhaltene Produkt eignet sich gut als Haftvermittler auch an metallischen Oberflächen.The reaction is carried out as described in Example 8. Instead of 100ml of water is worked with 100ml n-butanol. Working in n-butanol leads to partial transesterification of the triethoxysilyl group. The resulting product consists of a mixture of ethoxy and n-butoxy group on Si atom. The product obtained is well suited as a primer on metallic surfaces.
Umsetzung von i-KokosfettaminocarbonylmethyM-methyl-S-sulfinsäuremethyl^-sulfomethyl-pyrrolidinium-betain (Formel II: R2 = CH3 und R3 = C13Hj7NHC(O)CH2-) mit einem polysiloxanmodifizierten Maleinsäure-mono-N-alkylamid zum entsprechenden Sulfobetainsulfon der allgemeinen Formeln la und Ib, wobeiReaction of i-coconut fattyaminocarbonylmethyM-methyl-S-sulfinic acid methyl -sulfomethylpyrrolidinium betaine (formula II: R 2 = CH 3 and R 3 = C 13 Hj 7 NHC (O) CH 2 -) with a polysiloxane-modified maleic acid mono- N-alkylamide to the corresponding sulfobetaine sulfone of the general formulas Ia and Ib, wherein
[R1Jn = (CHskSitfOSKCHaWLHOSilCHaHCaHHlnOSifCH^ (M ~ 2470g/mol)[R 1 J n = (CH 3) ssfsfOSKCHaWLHOSilCHaHCaHHlnOSifCH (M ~ 2470g / mol)
X =NH,X = NH,
Y = Z = COO",Y = Z = COO ",
R2 = CH3und R3 = C13H27NHC(O)CH2-bedeuten.R 2 = CH 3 and R 3 = C 13 H 27 NHC (O) CH 2 -.
Die Umsetzung wird, wie in Beispiel 3 beschrieben, durchgeführt. Anstelle eines Methanol/Wasser-Gemisches wird hier mit einem n-Butanol/Wasser-Gemisch gearbeitet. Das erhaltene Produkt ist nach Neutralisation mit technischer 33%iger Natronlauge in einem Wasser/Ethanol-Gemisch im Gew.-Verhältnis 1:1 löslich. Das Produkt eignet sich besonders zur Emulgierung von Silikonölen aus der Gruppe der Dimethylpolysiloxane.The reaction is carried out as described in Example 3. Instead of a methanol / water mixture is worked here with a n-butanol / water mixture. The product obtained is soluble after neutralization with technical 33% sodium hydroxide solution in a water / ethanol mixture in a weight ratio 1: 1. The product is particularly suitable for the emulsification of silicone oils from the group of dimethylpolysiloxanes.
Silikonöle lassen sich schwer in tensidische Systeme (Emulsionen, Dispersionen, Tensidformulierungen) einarbeiten. Mit der Synthese, siloxanmodifizierte Sulfobetainsulfone herzustellen, wurde eine Möglichkeit geschaffen, gute Emulgatoren bzw. Dispergatoren für Siloxanverbindungen aufzufinden. Anhand von Mikroemulsionsbeispielen, die als organische Phase teilweise oder vollständig Dimethylpolysiloxane enthalten, werden die besonderen tensidischen Eigenschaften, die in keiner Weise vorauszusehen waren, verdeutlicht.Silicone oils are difficult to incorporate into surfactant systems (emulsions, dispersions, surfactant formulations). With the synthesis to produce siloxane-modified sulfobetaine sulfones, a possibility has been created to find good emulsifiers or dispersants for siloxane compounds. On the basis of microemulsion examples which contain partially or completely dimethylpolysiloxanes as the organic phase, the particular surfactant properties which could not be predicted in any way are clarified.
- 3Gew.-% Dlmethylaminomethanblsphosphonsäure,3% by weight of methylaminomethane-bisphosphonic acid,
- 6Gew.-%Alkansulfonat(C-9 bisC-IB-Alkylkettengemisch),6% by weight alkanesulfonate (C-9 to C-IB alkyl chain mixture),
- 6Gew.-% nlchtionogenes Tensld (oxethyllertes Fettalkoholgemisch der Kettenlänge C-9 bis C-18 mit einem durchschnittlichen6 wt% of nonionic surfactant (oxethylated fatty alcohol mixture of chain length C-9 to C-18 with an average
- 3Gev.'.-%Xylengemlsch,- 3Gev .'.-% xylene blended,
- 4Cew.-%n-Butanol,4% by weight of n-butanol,
- 3Gew.-%n-Octanol.- 3Gew .-% n-octanol.
100Gew.-% aufgefüllt. In das so gebildete Vormikroemulsionssystem kann bis zu 10Gew.-%, bezogen auf die100% by weight filled up. In the thus formed Vormikroemulsionssystem can up to 10Gew .-%, based on the
Systeme.Systems.
ersetzt, so lassen sich ohne Schwierigkeiten 5Gew.-% Dimethylpolysiloxan in o. g. Formulierung einarbeiten und es entsteht einestabile Mikroemulsion, die dann 5 Gew.-% Dimethylpolysiloxan enthält, was mit anderen Tensidkombinationen nicht erreichtreplaced, so can be without difficulty 5Gew .-% dimethylpolysiloxane in o. g. Formulate a formulation and there is a stable microemulsion, which then contains 5 wt .-% dimethylpolysiloxane, which does not reach with other surfactant combinations
setzt man dann 6Gew.-% des Sulfobetainsulfons gemäß Beispiel 5 ein und reduziert die Einsatzmenge dos Alkansulfonates unddes nichtionischen Tensids jeweils auf 4Gew.-% und der Xylenzusatz wird auf 0Gew.-% gebracht. In solch eine Formulierungkönnen bis 8 Gew.-% Dimethylpolysiloxan stabil zu einer Mikroemulsion eingearbeitet werden.Then 6% by weight of the sulfobetaine sulfone according to Example 5 is used and the amount of alkanesulfonate and nonionic surfactant used is reduced to 4% by weight and the xylene addition is brought to 0% by weight. In such a formulation, up to 8% by weight of dimethylpolysiloxane can be stably incorporated into a microemulsion.
Claims (4)
Die siloxanmodifizierten Sulfobetainsulfone werden durch die allgemeine Formeln I a und I bThe invention relates to a process for the preparation of novel siloxane-modified sulfobetaine sulfones, which can be used as special surfactants due to further functional groups and whose property pattern allows new versatile applications. Thus, they are particularly suitable for use in nonaqueous systems, such as emulsions, microemulsions and suspensions and for hydrophobing metal surfaces.
The siloxane-modified sulfobetaine sulfones are represented by the general formulas I a and I b
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DD32428788A DD289532A5 (en) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | PROCESS FOR THE PREPARATION OF NEW SILOXIDE-MODIFIED SULFOBETAIN-SULPHONES |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2008005642A1 (en) * | 2006-06-30 | 2008-01-10 | Bausch & Lomb Incorporated | Carboxylic tris-like siloxanyl monomers |
-
1988
- 1988-12-28 DD DD32428788A patent/DD289532A5/en not_active IP Right Cessation
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WO2008005642A1 (en) * | 2006-06-30 | 2008-01-10 | Bausch & Lomb Incorporated | Carboxylic tris-like siloxanyl monomers |
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