DE102004054035A1

DE102004054035A1 - Mischungen von quaternären und nichtionischen Tensiden

Info

Publication number: DE102004054035A1
Application number: DE102004054035A
Authority: DE
Inventors: Ansgar Dr. Behler; Frank Clasen
Original assignee: Cognis IP Management GmbH
Current assignee: Cognis IP Management GmbH
Priority date: 2004-11-05
Filing date: 2004-11-05
Publication date: 2006-05-11
Also published as: JP2008518989A; CN101052374A; WO2006048165A1; EP1807044A1; US20080119414A1

Abstract

Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung sind Zubereitungen, enthaltend (a) Alkyl- und/oder Alkenyloligoglycoside der Formel (I) DOLLAR A R·1·O-[G]¶p¶, DOLLAR A in der R·1· für einen linearen oder verzweigten Alkyl- und/oder Alkenylrest mit 4 bis 22 Kohlenstoffatomen, G für einen Zuckerrest mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen und p für Zahlen von 1 bis 10 stehen, und (b) kationische Alkyl- und/oder Alkenyloligoglycoside-Derivate der Formel (II) DOLLAR A R·2·-O-[G]¶x¶-Z¶y¶, DOLLAR A in der R·2· für einen linearen oder verzweigten Alkyl- und/oder Alkenylrest mit 4 bis 22 Kohlenstoffatomen, G für einen Zuckerrest mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen, x für Zahlen von 1 bis 10 und y für Zahlen von 1 bis 4 stehen und wobei Z für eine -OCH¶2¶-(CH(B))¶v¶-(CH(A))¶w¶-N·+·(R·3·R·4·R·5·)X-Gruppen steht, bei der A und B unabhängig voneinander für Wasserstoff oder eine Hydroxylgruppe stehen, v und w unabhängig voneinander für Zahlen von 1 bis 18 stehen, X ein Anion ist, welches ausgewählt ist aus der Gruppe, die gebildet wird von Chlorid, Bromid, Iodid, Fluorid, NO¶3¶·-·, SO¶4¶·2-· und PO¶4¶·3-·, und R·3·, R·4· und R·5· unabhängig voneinander für Wasserstoff oder Alkyl- und/oder Alkenylgruppen mit 4 bis 22 Kohlenstoffatomen stehen und mindestens zwei dieser Reste R·3· bis R·5· Alkyl- und/oder Alkenylreste sind, ein Verfahren zur Herstellung dieser Zubereitungen sowie die Verwendung dieser Zubereitung in kosmetischen Zubereitungen oder zur Herstellung von Reinigungstüchern.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung befindet sich auf dem Gebiet der kationisch substituierten Glycosid-Tenside, sowie einem Verfahren zur Herstellung derselben und ihrer Verwendung auf dem Gebiet der Kosmetik und Reinigungsmittel.

Aufgrund ihrer großen Milde erfreuen-sich Tenside auf Basis von natürlichen Rohstoffen, insbesondere auf Basis von Sacchariden, großer Beliebtheit. Daher ist es von großem Interesse, Derivate dieser Verbindungsklasse zu finden, die neben neuen Eigenschaften weiterhin mild sind. So sind kationische Derivate von Alkylpolyglycosiden Gegenstand der WO 90/15809. Hergestellt werden diese quaternären Tenside gemäß der WO 90/15809 durch Alkylierung von quaternierten Sacchariden, da die Quaternierung von Alkylpolyglycosiden nicht funktioniere.

Der Nachteil an diesem Verfahren liegt in den Ausgangsprodukten für die Herstellung der kationischen Derivate der Alkylpolyglycoside. Alkylpolyglycoside stellen eine geläufige und häufig verwendete Tensidklasse dar, die daher einfach als Ausgangsmaterial für die Derivatisierung verwendet werden könnte. Nicht umgesetztes Edukt könnte dann im Produkt verbleiben und zu dessen tensidischen Eigenschaften beitragen.

Daher bestand die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der einfachen Herstellung von kationischen Alkylpolyglycosidderivaten, bei der keine schädlichen Nebenprodukte anfallen, die entfernt werden müßten. Des weiteren sollte eine Tensidmischung auf Basis von sehr gut hautverträglichen Zuckertensiden gefunden werden, die über verbesserte Schaumund Emulgiereigenschaften verfügt.

Beschreibung der Erfindung

Gegenstand der vorliegenden Anmeldung sind Zubereitungen enthaltend

(a) Alkyl- und/oder Alkenyloligoglycoside der Formel (I), R¹O-[G]_p (I), in der R¹ für einen linearen oder verzweigten Alkyl- und/oder Alkenylrest mit 4 bis 22 Kohlenstoffatomen, G für einen Zuckerrest mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen und p für Zahlen von 1 bis 10 steht, und
(b) kationische Alkyl- und/oder Alkenyloligoglycosid-Derivate der Fornmel(II), R²-O-[G]_x-Z_y (II),in der R² für eine linearen oder verzweigten Alkyl- und/oder Alkenylrest mit 4 bis 22 Kohlenstoffatomen, G für einen Zuckerrest mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen, x für Zah-len von 1 bis 10 und y für Zahlen von 1 bis 4 steht und wobei Z für eine -OCH₂-(CH(B))_v-(CH(A))_w-N⁺(R³R⁴R⁵)X -Gruppe steht, bei der A und B unabhängig voneinander für Wasserstoff oder eine Hydroxylgruppe stehen, v und w unabhängig voneinander für Zahlen von 1 bis 18 stehen, X ein Anion ist, welches ausgewählt ist aus der Gruppe, die gebildet wird von Chlorid, Bromid, Iodid, Fluorid, NO₃, SO₄ ^2- und PO₄ ^3-, und R³, R⁴ und R⁵ unabhängig voneinander für Wasserstoff oder Alkyl- und/oder Alkenylgruppen mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen stehen und mindestens zwei dieser Reste R³ bis R⁵ Alkyl- und/oder Alkenylreste sind.

Diese Zubereitung zeichnen sich durch eine hohe Milde gegenüber Haut und Haaren auf, wobei sie gleichzeitig über hervorragende Schaumeigenschaften und Reinigungswirkung verfügen.

Bevorzugt liegen die beiden Komponenten (a) und (b) in einem Gewichtsverhältnis von 10:90 bis 90:10, besonders bevorzugt im Gewichtsverhältnis von 40:60 bis 60:40 vor.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden als Komponente (b) Verbindungen der Formel (II) eingesetzt, bei der B für Wasserstoff, A für eine Hydroxygruppe, w und v für 1, R³ und R⁴ jeweils für Methyl, R⁵ für einen Methyl- oder Laurylrest und X^– für Chlorid stehen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden als Komponente (b) Verbindungen der Formel (II) eingesetzt, bei der B für Wasserstoff A für eine Hydroxygruppe, w und v für 1, R³, R⁴ und R⁵ für einen Methylrest und X^– für Chlorid stehen.

Hergestellt werden die erfindungsgemäßen Zubereitungen in einem sogenannten Eintopf-Verfahren. Nicht umgesetzte Alkyl- und/oder Alkenyloligoglycoside verbleiben im Endprodukt. Daher ist ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von kationischen Alkyl- und/oder Alkenyloligoglycosid-Derivaten der Formel (II). R²-O-[G]_xZ_y (II),in der R² für eine linearen oder verzweigten Alkyl- und/oder Alkenylrest mit 4 bis 22 Kohlenstoffatomen, G für einen Zuckerrest mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen, x für Zahlen von 1 bis 10 und y für Zahlen von 1 bis 4 steht und wobei Z für eine -OCH₂-(CH(B))_v-(CH(A))_w-N⁺(R³R⁴R⁵)X^– -Gruppe steht, bei der A und B unabhängig voneinander für Wasserstoff oder eine Hydroxylgruppe stehen, v und w unabhängig voneinander für Zahlen von 1 bis 18 stehen, X^– ein Anion ist, welches ausgewählt ist aus der Gruppe, die gebildet wird von Chlorid, Bromid, Iodid., Fluorid, NO₃ ^-, SO₄ ^2- und PO₄ ^3-, und R³, R⁴ und R⁵ unabhängig voneinander für Wasserstoff oder Alkyl- und/oder Alkenylgruppen mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen stehen und mindestens zwei dieser Reste R³ bis R⁵ Alkyl- und/oder Alkenylreste sind, dadurch gekennzeichnet, daß man Alkyl- und/oder Alkenyloligoglycoside in Gegenwart von starken Basen mit Quaternierungsagenzien der Formel (III) umsetzt, Cl-CH₂-(CH(B))_v-(CH(A))_w-N⁺(R³R⁴R⁵)X^– (III)in der A, B, v, w, R3, R4 und R5 die gleiche Bedeutung wie in Formel (II) haben.

Bevorzugt werden als Ausgangsprodukte Alkyl- und/oder Alkenyloligoglycoside der Formel (I) eingesetzt, R¹-O-[G]_P (I)in der R¹ für einen linearen oder verzweigten Alkyl- und/oder Alkenylrest mit 4 bis 22 Kohlenstoffatomen, G für einen Zuckerrest mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen und p für Zahlen von 1 bis 10 steht. Bevorzugtes Quaternierungsagens gemäß Formel (III) sind Verbindungen, bei denen B für Wasserstoff, A für eine Hydroxygruppe, w und v für 1, R³, R⁴ und R⁵ für einen Methylrest und X^- für Chlorid stehen.

Alkyl- und Alkenyloligoglykoside stellen bekannte nichtionische Tenside dar, die der Formel (I) folgen, R¹O-[G]_p (I)in der R¹ für einen Alkyl- und/oder Alkenylrest mit 4 bis 22 Kohlenstoffatomen, G für einen Zuckerrest mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen und p für Zahlen von 1 bis 10 steht. Sie können nach den einschlägigen Verfahren der präparativen organischen Chemie erhalten werden.

Die Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside können sich von Aldosen bzw. Ketosen mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise der Glucose ableiten. Die bevorzugten Alkyl-und/oder Alkenyloligoglykoside sind somit Alkyl- und/oder Alkenyloligoglucoside. Die Indexzahl p in der allgemeinen Formel (I) gibt den Oligomerisierungsgrad (DP), d. h. die Verteilung von Mono- und Oligoglykosiden an und steht für eine Zahl zwischen 1 und 10.

Während p in einer gegebenen Verbindung stets ganzzahlig sein muss und hier vor allem die Werte p = 1 bis 6 annehmen kann, ist der Wert p für ein bestimmtes Alkyloligoglykosid eine analytisch ermittelte rechnerische Größe, die meistens eine gebrochene Zahl darstellt Vorzugsweise werden Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside mit einem mittleren Oligomerisierungsgrad p von 1,1 bis 3,0 eingesetzt. Aus anwendungstechnischer Sicht sind solche Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside bevorzugt, deren Oligomerisierungsgrad kleiner als 1,7 ist und insbesondere zwischen 1,2 und 1,5 liegt. Der Alkyl- bzw. Alkenylrest R¹ kann sich von primären Alkoholen mit 4 bis 11, vorzugsweise 8 bis 10 Kohlenstoffatomen ableiten. Typische Beispiele sind Butanol, Capronalkohol, Caprylalkohol, Caprinalkohol und Undecylalkohol sowie deren technische Mischungen, wie sie beispielsweise bei der Hydrierung von technischen Fettsäuremethylestern oder im Verlauf der Hydrierung von Aldehyden aus der Roelen'schen Oxosynthese erhalten werden. Bevorzugt sind Alkyloligoglucoside der Kettenlänge C₈-C₁₀(DP = 1 bis 3), die als Vorlauf bei der destillativen Ruftrennung von technischem C₈-C₁₈-Kokosfettalkohol anfallen und mit einem Anteil von weniger als 6 Gew.-% C₁₂-Alkohol verunreinigt sein können sowie Alkyloligoglucoside auf Basis technischer C_9/11-Oxoalkohole (DP = 1 bis 3). Der Alkyl- bzw. Alkenylrest R¹ kann sich ferner auch von primären Alkoholen mit 12 bis 22, vorzugsweise 12 bis 14 Kohlenstoffatomen ableiten. Typische Beispiele sind Laurylalkohol, Myristylalkohol, Cetylalkohol, Palmoleylalkohol, Stearylalkohol, Isostearylalkohol, Oleylalkohol, Elaidylalkohol, Petroselinylalkohol, Arachylalkohol, Gadoleylalkohol, Behenylalkohol, Erucylalkohol, Brassidylalkohol sowie deren technische Gemische, die wie oben beschrieben erhalten werden können. Bevorzugt sind Alkyloligoglucoside auf Basis von gehärtetem C_12/14-Kokosalkohol mit einem DP von 1 bis 3.

Weiterhin ist das Verfahren in einer bevorzugten Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, daß man die Alkyl- und/oder Alkenyloligoglycoside und die Quaternierungsreagenzien der Formel (III) in einem Molverhältnis von 1:0,5 bis 1:4, insbesondere bevorzugt von 1:1 bis 1:1,5, einsetzt.

Besonders gute Ausbeuten werden erhalten, wenn die Umsetzung bei Temperaturen von 20 bis 100 °C und insbesondere bevorzugt bei Temperaturen von 40 bis 80 °C durchgeführt wird.

Die nach diesem Verfahren erhaltenen Tensidzubereitungen, die eine Mischung von Alkyl-und/oder Alkenylnligoglycosiden der Formel (I) in Kombination mit kationischen Alkyl-und/oder Alkenyloligoglycosid-Derivaten der Formel (II) enthalten, können in Kombination mit anderen gängigen Inhaltsstoffen, wie z.B. weiteren Tensiden, Emulgatoren, Ölkörpern, Wirkstoffen. Silicone, Fetten und Wachsen etc. in kosmetischen Zubereitungen wie Shampoos und Duschbädern oder in Reinigungszubereitungen eingesetzt werden. Die erfindungsgemäßen Zubereitungen können jedoch auch direkt oder nach Verarbeitung zu kosmetischen Zubereitungen durch Zugabe weiterer gängiger Inhaltsstoffe auf Reinigungstücher aufgebracht werden. Je nach Wassergehalt der imprägnierten Reinigungstücher spricht man von Dry oder Wet Wipes. Diese Wischtücher können dann entweder direkt oder nach Befeuchtung zur Reinigung oder Konditionierung von Haut und 000Haar verwendet werden.

1. APG-QAV (QUAB 188)
In einem 1000 ml Dreihalskolben wurden 328,1 g (0,4 mol) Plantacare 1200 mit 21,2 g NaOH-Microprills (0,53 mol) und 238 g Isopropanol versetzt und mit 108,4 g (0,4 mol) QUAB 188 bei 60 °C unter Rühren zur Reaktion gebracht. Die Reaktion wurde mit Erreichen der theoretischen Menge Chlorid (4,16 % Cl^-) nach 1 h abgeschlossen. Das Produkt war eine gelbe, homogene Flüssigkeit.

Trockenrückstand:	38,7 Gew.%
davon Plantacare 1200:	13,5 Gew.%
QUAB 188	< 0,1 Gew%

2. APG-QAV (QUAB 342)
In einem 500 ml Dreihalskolben wurden 164,4 g (0,2 mol) Plantacare 1200 mit 11,7 g Na-OH-Microprills (0,29 mol) und mit 222,3 g (0,26 mol) QUAB 342 bei 80 °C unter Rühren zur Reaktion gebracht. Die Reaktion wurde mit Erreichen der theoretischen Menge Chlorid (4,85 % Cl^–) nach 1 h abgeschlossen. Das Produkt war gelb, inhomogen und viskos.

Trockenrückstand:	49,1 Gew.%
davon Plantacare 1200:	6,8 Gew.%
QUAB 342	< 0,1 Gew%

3. APG-QAV (QUAB 360)
In einem 500 ml Dreihalskolben wurden 164,4 g (0,2 mol) Plantacare 1200 mit 10,6 g Na-OH-Microprills (0,265 mol) und mit 180,5 g (0,2 mol) QUAB 360 bei 80 °C unter Rühren zur Reaktion gebracht. Die Reaktion wurde mit Erreichen der theoretischen Menge Chlorid (4,05 % Cl^–) nach 1 h abgeschlossen. Nach Verdünnung mit 113,1 g Wasser, lag ein gelbes, inhomogenes viskoses Produkt vor.

Trockenrückstand:	35,5 Gew.%
davon Plantacare 1200:	6,8 Gew.%

4. APG-QAV (QUAB 426)
In einem 500 ml Dreihalskolben wurden 164,4 g (0,2 mol) Plantacare 1200 mit 10,6 g NaOH-Microprills (0,265 mol) und mit 217,3 g (0,2 mol) QUAB 426 bei 80 °C unter Rühren zur Reaktion gebracht. Die Reaktion wurde mit Erreichen der theoretischen Menge Chlorid (4,05 % Cl^–) nach 1 h abgeschlossen. Nach Verdünnung mit 114,9 g Wasser, lag ein gelbes, inhomogenes viskoses Produkt vor.

Trockenrückstand:	46,2 Gew.%
davon Plantacare 1200:	6,7 Gew.%

Claims

Zubereitung enthaltend (a) Alkyl- und/oder Alkenyloligoglycoside der Formel (I), R¹O-[G]_p (I),in der R¹ für einen linearen oder verzweigten Alkyl- und/oder Alkenylrest mit 4 bis 22 Kohlenstoffatomen, G für einen Zuckerrest mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen und p für Zahlen von 1 bis 10 steht, und (b) kationische Alkyl- und/oder Alkenyloligoglycosid-Derivate der Formel (II), R²-O-[G]_xZ_y (II),in der R² für eine linearen oder verzweigten Alkyl- und/oder Alkenylrest mit 4 bis 22 Kohlenstoffatomen, G für einen Zuckerrest mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen, x für Zahlen von 1 bis 10 und y für Zahlen von 1 bis 4 steht und wobei Z für eine -OCH₂-(CH(B))_v-(CH(A))_w-N⁺(R³R⁴R⁵)X -Gruppe steht, bei der A und B unabhängig voneinander für Wasserstoff oder eine Hydroxylgruppe stehen, v und w unabhängig voneinander für Zahlen von 1 bis 18 stehen, X ein Anion ist, welches ausgewählt ist aus der Gruppe, die gebildet wird von Chlorid, Bromid, Iodid, Fluorid, NO₃ ^–, SO₄ ^2- und PO₄ ^3-, und R³, R⁴ und R⁵ unabhängig voneinander für Wasserstoff oder Alkyl- und/oder Al-kenylgruppen mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen stehen und mindestens zwei dieser Reste R³ bis R⁵ Alkyl- und/oder Alkenylreste sind.
Zubereitung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten (a) und (b) in einem Gewichtsverhältnis von 10:90 bis 90:10 vorliegen.
Zubereitung gemäß Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Komponente (b) der Formel (II) B für Wasserstoff, A für eine Hydroxygruppe, w und v für 1, R³ und R⁴ jeweils für Methyl, R⁵ für einen Methyl- oder Laurylrest und X^– für Chlorid stehen.
Zubereitung gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Komponente (b) der Formel (II) B für Wasserstoff, A für eine Hydroxygruppe, w und v für 1, R³, R⁴ und R⁵ für einen Methylrest und X^– für Chlorid stehen.
Verfahren zur Herstellung von kationischen Alkyl- und/oder Alkenyloligoglycosid-Derivaten der Formel (II), R²-O-[G]_x-Z_y (II),in der R² für eine linearen oder verzweigten Alkyl- und/oder Alkenylrest mit 4 bis 22 Kohlenstoffatomen, G für einen Zuckerrest mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen, x für Zah len von 1 bis 10 und y für Zahlen von 1 bis 4 steht und wobei Z für eine -OCH₂-(CH(B))_v-(CH(A))_w-N⁺(R³R⁴R⁵)X^– -Gruppe steht, bei der A und B unabhängig voneinander für Wasserstoff oder eine Hydroxylgruppe stehen, v und w unabhängig voneinander für Zahlen von 1 bis 18 stehen, X^– ein Anion ist, welches ausgewählt ist aus der Gruppe, die gebildet wird von Chlorid, Bromid, Iodid, Fluorid, NO₃ ^–, SO₄ ^2- und PO₄ ^3-, und R³, R⁴ und R⁵ unabhängig voneinander für Wasserstoff oder Alkyl- und/oder Alkenylgruppen mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen stehen und mindestens zwei dieser Reste R³ bis R⁵ Alkyl- und/oder Alkenylreste sind, dadurch gekennzeichnet, daß man Alkyl-und/oder Alkenyloligoglycoside in Gegenwart von starken Basen mit Quaternierungsagenzien der Formel (III) umsetzt, Cl-CH₂-(CH(B))_v-(CH(A))_w-N⁺(R³R⁴R⁵)X^– (III)in der A, B, v, w, R3, R4 und R5 die gleiche Bedeutung wie in Formel (II) haben.
Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Alkyl- und/oder Alkenyloligoglycosideund die Quaternierungsreagenzien der Formel (III) in einem Molverhältnis von 1:0,5 bis 1:4 einsetzt.
Verfahren gemäß wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Alkyl- und/oder Alkenyloligoglycosideund die Quaternierungsreagenzien der Formel (III) in einem Molverhältnis von 1:1 bis 1:1,5 einsetzt.
Verfahren gemäß wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung bei Temperaturen von 40 bis 80 °C durchführt.
Verfahren gemäß wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Formel (III) B für Wasserstoff, A für eine Hydroxygruppe, w und v für 1, R³, R⁴ und R⁵ für einen Methylrest und X^– für Chlorid stehen.
Verwendung von Zubereitungen gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4 in kosmetischen oder Reinigungszubereitungen.
Verwendung von Zubereitungen gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Herstellung von Reinigungstüchern.