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Verfahren zur Herstellung von oberflächenaktiven Oxazolinderivaten
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von oberflächenaktiven
Oxazolinderivaten, das darin besteht, daB man 1 Mol eines substituierten Oxazolins
der allgemeinen Formel:
in der R1 einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 7 bis 17 Kohlenstoffatomen
und R., Wasserstoff oder eine Methylgruppe bedeutet, bei erhöhten Temperaturen und
unter Druck in Gegenwart eines basischen Katalysators mit 2 bis 20 Mol eines niederen
Alkylenoxyds kondensiert.
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Die Verfahrensprodukte sind somit Polyoxyalkylenäther von 4-Oxymethyl-oxazolinen,
die in der 2-Stellung durch einen langkettigen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest
und gegebenenfalls in der 4-Stellung durch eine Methylgruppe substituiert sind und
zwar bilden sich bei solchen Reaktionen komplexe Gemische von Polyoxyalkylenäthern
der substituierten Oxazoline, die Oxyalkylengruppen in wechselnder Anzahl im Molekül
enthalten.
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Zu den als Ausgangssubstanzen verwendeten substituierten Oxazolinen
gehören z. B. 2-Heptadecyl-4-methyl-4-oxymethyl-2-oxazolin; 2-Heptadecenyl-4-methyl-4-oxymethyl-2-oxazolin
; und 2-Heptyl-4-methyl-4-oxymethyl-2-oxazolin. Gemische von Oxazolinen, in denen
der substituierte langkettige Kohlenwasserstoffrest dem Kohlenwasserstoffrest der
Fettsäuren natürliche Fette und Öle oder einen aus Tallöl gewinnbaren Gemisch von
Fettsäuren entspricht, sind den obengenannten Verbindungen völlig gleichwertig.
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Die nachstehenden Beispiele erläutern die erfindungsgemäße Herstellung
von Gemischen von Polyoxyalkylenäthern. Beispiel 1 800g 2-Heptadecenyl-4-methyl-4-oxymethyl-oxazolin-(2)
und 5 g Natriummethylat werden in einen Autoklav gegeben, der mit einem Rührwerk
und einer Rohrschlange ausgerüstet ist, durch die eine Wärmeaustauschflüssigkeit
geführt wird. Der Autoklav wird mit Äthylenoxydgas ausgespült und geschlossen. Der
Ansatz wird auf 140°C erhitzt, und 221 g Äthylenoxyd werden in Teilmengen zugegeben.
Dabei wird die Zugabe wie auch die Wärmezufuhr derart gesteuert, daB die Temperatur
bei 140°C und der Druck zwischen 2,1 und 3,5 kgcm2 erhalten bleibt. Nachdem sämtliches
Äthylenoxyd zugegeben worden ist, wird die Umsetzung bei 140'C fortgesetzt, bis
das Äthylenoxyd verbraucht ist, was sich durch den Abfall des Drucks auf nahezu
atmosphärischen Druck anzeigt. Das entstehende Produkt ist eine klare, hochsiedende
Flüssigkeit, die ein homogenes Gemisch der Polyoxyäthylenätherdes 2-Heptadecenyl-4-methyl-4-oxymethyl-oxazolins-(2)
ist, die im Durchschnitt etwa zwei Oxyäthylengruppen je Oxazolinrest enthalten.
Es ist in Mineralöl etwas löslich und ist in Gegenwart von Öl ein ausgezeichnetes
Mittel zur Verhinderung einer Korrosion durch Feuchtigkeit.
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Beispiel 2 Das Verfahren des Beispiels 1 wird mit folgenden Mengen
durchgeführt 1050 g 2-Heptadecenyl-4-methyl-4-oxymethyloxazolin-(2), 10 g Natriummethylat,
817 g Äthylenoxyd.
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Das entstehende Produkt enthält ein Gemisch von Polyoxyäthylenäthern
des verwendeten Oxazolins und ist ein leicht in Wasser dispergierbares oberflächenaktives
Mittel.
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Beispiel 3 Um ein Produkt zu erhalten, das in Wasser klare durchsichtige
Dispersionen liefert, werden die folgenden
Teile nach dem Verfahren
des Beispiels 1 behandelt: 800 g 2-Heptadecenyl-4-methyl-4-oxymethyloxazolin-(2),
11 g Natriummethylat, 1434 g Äthylenoxyd.
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Das Produkt enthält etwa vierzehn Oxyäthylengruppen je Oxazolinrest
und ist ein gutes Dispergiermittel. Beispiel 4 Eine oxyäthylierteVerbindung, die
ein gutes Reinigungsmittel ist und bezüglich der Bildung klarer bzw. wolkiger Dispersionen
an der Grenze liegt, enthält etwa zehn Oxyäthylengruppen je Oxazolinrest. Eine solche
Mischung kann durch Umsetzen der nachstehenden Teile nach dem Verfahren des Beispiels
1 hergestellt werden: 700 g 2-Heptadecenyl-4-methyl-4-oxymethyloxazolin-(2), 8 g
Natriummethylat, 920 g Äthylenoxyd.
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Beispiel 5 1050 g 2-Heptadecenyl-4-methyl-4-oxymethyl-oxazolin-(2)
und 14g Natriummethylat werden in einem Autoklav auf 140°C erhitzt. Der überschüssige
Raum im Autoklav wird mit einer geringen Menge Propylenoxyd ausgespült. Dann wird
der Autoldav geschlossen, und es werden 1665 g Propylenoxyd in Teilmengen eingeführt,
wobei die Zugabe wie auch die Wärmezufuhr so gesteuert wird, daß die Temperatur
bei etwa 140°C und der Druck zwischen 2,1 und 3,5 kg/cm2 erhalten bleibt, bis sämtliches
Propylenoxyd zugegeben worden ist. Die Umsetzung wird bei 140°C fortgesetzt, bis
das ganze Propylenoxyd verbraucht ist, was sich durch Abfall des Drucks auf nahezu
atmosphärischen Druck anzeigt. Das Produkt enthält etwa zehn Oxypropylengruppen
pro Oxazolinrest. Beispiel 6 Ein Gemisch von Heteropolyoxyalkylenäthern eines substituierten
Oxazolins kann durch Umsetzen der nachstehenden Teile gemäß dem Verfahren des Beispiels
5 hergestellt werden: 800 g 2-Heptadecenyl-4-methyl-4-oxymethyloxazolin-(2), 10
g Natriummethylat, 1400 g äquimolares Gemisch von Äthylenoxyd und Propylenoxyd.
Das Produkt enthält etwa zwölf Oxyalkylengruppen je Oxazolinrest, und zwar eine
gleiche Anzahl von Oxyäthylen- und Oxypropylengruppen. Beispiel 7 400 gunreines2-Octyl-4-methyl-4-oxymethyloxazolin-(2)
mit 260 g Substanz, die ein aktives Wasserstoffatom für die Umsetzung mit Äthylenoxyd
liefert, wurden in einen Autoklav eingetragen, der anschließend mit Stickstoff gespült
wurde. Danach wurde die Beschickung auf 140°C erhitzt. Unter Rühren gab man portionsweise
Äthylenoxyd mit solcher Geschwindigkeit zu, daß ein Druck von 2,1 bis 3,5 at aufrechterhalten
wurde. Nachdem 270,8 g eingetragen waren, wurde die Zugabe beendet, und während
des folgenden Druckabfalls auf nahezu Normaldruck, der die vollständige Umsetzung
des Äthylenoxydes anzeigt, wurde weitergerührt. Die gesamte Reaktionszeit betrug
5 Stunden. Das Produkt enthielt hauptsächlich den Polyoxyäthylenäther des 2-Octyl-4-methyl-4-oxymethyloxazolins
mit etwa vier Oxyäthylengruppen je Molekül. Das Produkt war stark oberflächenaktiv.
Eine 0,10;'0ige Lösung in destilliertem Wasser besaß eine Oberflächenspannung von
29,8 dyn/cm.
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Die Verfahrensprodukte sind Reinigungsmittel, Netzmittel, Durchdringungsmittel,
Emulgierungsmittel und Korrosionsverhinderungsmittel. Sie besitzen gegenüber bisher
bekannten oberflächenaktiven Verbindungen überlegene Wirkung, wie an Hand des folgenden
Vergleichs ersichtlich Um die Reinigungs- und Benetzungsfähigkeit festzustellen,
wurden die Benetzungszeiten für Proben aus Baumwollgarn nach dem Draves-Clarkson-Verfahren
bei Zusatz von einem Kondensationsprodukt aus etwa 10 Mol Äthylenoxyd und 1 Mol
2-Heptadecenyl-4-methyl-4-oxymethyl-oxazolin-(2) nach Beispiel 4 einerseits und
dem bekannten Kondensationsprodukt. aus 10 Mol Äthylenoxyd und 1 Mol des Amids technischer
Ölsäure andererseits festgestellt. Die Benetzungszeiten waren hierbei für die Verbindung
nach Beispiel 4 unter 23 Sekunden, für das Polyoxyäthylenölsäureamid 225 Sekunden.
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Ferner wurde die Reinigungskraft dieser beiden Verbindungen dadurch
vergleichsweise gemessen, daß man künstlich verschmutzte Baumwollproben sowohl in
destilliertem Wasser wie in Lösungen der zu prüfenden Stoffe in verschiedener Konzentration
wusch. Die Reinigungsfähigkeit dieser Mittel wurde durch Bestimmung des Reflexionskoeffizienten
ermittelt, wobei folgende Ergebnisse vorlagen
| Schmutz |
| Waschflüssigkeit entfernt |
| Destilliertes Wasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . 22,2 |
| 0,05 0/0 Verbindung nach Beispiel 4 . . . . . . . . 31,2 |
| 0,05 0/0 10-Oxyäthylen-ölsäureamid . . . . . . . . 17,4 |
| 0,10°/o Verbindung nach Beispiel 4 . . . . . . . . 33,0 |
| 0,10 0/0 10-Oxyäthylen-ölsäureamid . . . . . . . . 23,7 |
| 0,250/0 Verbindung nach Beispiel 4 . . . . . . . .
39,1 |
| 0,250/, 10-Oxyäthylen-ölsäureamid . . . . . . . . 27,2 |