DE1105092B

DE1105092B - Waschmittel mit Bleichwirkung

Info

Publication number: DE1105092B
Application number: DEH38542A
Authority: DE
Inventors: Peter Brocklehurst; Peter John Pengilly
Original assignee: Hedley Thomas & Co Ltd; Thomas Hedley and Co Ltd
Current assignee: Hedley Thomas & Co Ltd; Thomas Hedley and Co Ltd
Priority date: 1959-02-11
Filing date: 1960-01-30
Publication date: 1961-04-20
Also published as: US3075921A; FR1247242A; CH390442A; NL248201A; GB886188A; BE587389A

Description

Peroxybenzoesäure ist ein bekanntes Oxydationsmittel und wird als solches in der präparativen und analytischen Chemie verwendet. Leider ist Peroxybenzoesäure jedoch nur wenig stabil, d. h., sie zersetzt sich bei Zimmertemperatur mit einer Geschwindigkeit von etwa 10°/» je Woche, auch wenn sie isoliert aufbewahrt wird. Dieser Nachteil ist zweifelsohne der Grund dafür, daß ihre technische Verwendung als Oxydationsmittel, beispielsweise als technisches Bleichmittel, nicht für zweckmäßig angesehen wurde. Das ist insbesondere darum bedauerlich, weil Peroxybenzoesäure potentiell ein ausgezeichnetes Bleichmittel ist und Natriumperborat, einem normalerweise in Haushaltswaschmitteln verwendeten Bleichmittel, beträchtlich überlegen ist. So wird ein mit Tee verfärbtes Stück Stoff durch Peroxybenzoesäure in alkalischer Lösung in 5 Minuten bei 54° C ebenso stark gebleicht wie bei Verwendung von alkalischem Wasserstoffperoxyd mit einer äquivalenten Menge an zur Verfügung stehendem Sauerstoff in zehn Minuten bei Siedehitze.

Es wurde nun gefunden, daß gewisse Substitutionsprodukte der Peroxybenzoesäure gute Stabilität besitzen und von großem Wert sein können, wenn sie in feste Waschmittel und insbesondere in solche, die in der Form von Pulvern, Flocken oder als Granulat vorliegen, eingebracht werden.

Das feste Waschmittel der Erfindung enthält eine waschaktive Substanz und eine Peroxybenzoesäure, die am Benzolkern mit wenigstens einer Nitro-, Chlor-, Cyano-, niedrigmolekularen Alkyl- und/oder niedrigmolekularen Alkoxygruppe substituiert ist, wobei die Substitution derart ist, daß die substituierte Peroxybenzoesäure einen Schmelzpunkt von nicht unter 50° C besitzt.

Es können die verschiedensten Kombinationen der obenerwähnten Substituenten verwendet werden, vorausgesetzt, daß die substituierte Säure einen Schmelzpunkt von wenigstens 50° C besitzt. Daß eine Substitution der Peroxybenzoesäure am Benzolkern dieser Stabilität verleiht, ist kein allgemeines Phänomen, und den Angaben in der Literatur konnte nicht entnommen werden, daß durch die Auswahl bestimmter Substituenten eine solche Stabilität erzielt werden konnte. Der Mechanismus, nach dem diese Substituenten die Stabilität erhöhen, ist nicht genau bekannt.

Obwohl sehr verschiedene Kombinationen der obenerwähnten Substituenten eine zufriedenstellende Stabilitätsverbesserung ergeben, werden vorzugsweise nicht mehr als zwei Nitrogruppen eingeführt, da sonst die Gefahr einer Explosion der Polynitroverbindung besteht. Außerdem werden wegen der Schwierigkeit der Herstellung von Verbindungen mit einer größeren Anzahl von Substituenten am Benzolkern vorzugs-Waschmittel mit Bleichwirkung

Anmelder:
Thomas Hedley & Co. Limited,

Newcastle uponTyne,
Northumberland (Großbritannien)

Vertreter: Dipl.-Chem. Dr. I. Ruch, Patentanwalt,
München 5, Reichenbachstr. 47/49

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 11. Februar und 2. Oktober 1959

Peter Brocklehurst,

Newcastle upon Tyne, Northumberland,
und Peter John Pengilly, Stocksfield, Northumberland

(Großbritannien),
sind als Erfinder genannt worden

weise Verbindungen mit nicht mehr als drei Substituenten außer der bereits anwesenden Peroxycarboxylgruppe verwendet.

In Tabelle I sind Schmelzpunkt, Stabilität und Bleichwirkung von Peroxybenzoesäuren mit verschiedenen Substituenten angegeben. Da es schwierig ist, technisch reproduzierbare Werte der beschriebenen Art zu erhalten, besteht für die Richtigkeit der angegebenen Zahlen in quantitativer Hinsicht keine Gewähr. Qualitativ sind sie jedoch richtig und ergeben ein Bild der in Frage stehenden Wirkungen. (Tabelle I s. nächste Seite.)

Die prozentuale Entfärbung, die mit Natriumperborat bei den gleichen Bedingungen und dem gleichen Gehalt an verfügbarem Sauerstoff in dem Bleichbad erzielt wurde, betrug 4%.

Um die Stabilität der Peroxysäuren zu bestimmen, wurden sie im Dunklen bei Zimmertemperatur in einer verstöpselten Flasche aufbewahrt, und der Gehalt an verfügbarem Sauerstoff wurde zu Beginn und am Ende der Lagerungszeit sowie zu geeigneten Zeitpunkten während der Lagerung bestimmt. Dann wurde der mittlere Verlust an Sauerstoff je Woche berechnet.

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Tabelle I

Substituent

	F.	Verlust	Entfärbung von mit Tee
Reinheit		an Sauerstoff	verschmutztem
	42° C	je Woche	Baumwollstoff
93,3%	32° C	10,0%	65%
91,4%	etwa 30° C	15,1%	95%
68,4%	etwa 30° C	39,1%	—
77,0%	106° C (Zersetzung)	44,5%	—
98,5%	98° C	0,1%	82%
96,9%	96° C	0,3%	77%
96,5%	92° C	0,1%	57%
97,3%	92° C	0,2%	81%
100%	92° C	0,2%	84%
98,0%	90°C	0,3%	84%
90,2%	85° C	0,3%	64%
95,9%	72° C	0,3%	72%
93,0%	65° C	0,6%	69%
93,0%	53° C	0,5%	70%
95,0%	gut über 50°C	1,2%	57%
49,0%	gutüber 50°C	2,4%	89%
84,9%	0,1%	89%

Kein *

2-Methyl* ..
2-Methoxy*
3-Methoxy *
4-Chlor .'...

2-Xitro

4-Methyl ...

3-Chlor

2,4-Dichlor .

3-Nitro

4-Methoxy .
4-t-Butyl'...
3-Methyl ...
4-Isopropyl .
2-Chlor .'...
4-Cyano
4-Xitro

* Diese wurden für Vergleichszwecke angeführt.

Der Gehalt an verfügbarem Sauerstoff wird wie folgt bestimmt:

0,05 g der Peroxysäure werden in einen konischen 250-ml-Kolben eingewogen, und 10 ml Dioxan werden hinzugefügt. Wenn die Peroxysäure vollständig gelöst ist, werden 10 ml Eisessig und 10 ml 10%ige wäßrige Kaliumjodidlösung und anschließend noch 50 ml destilliertes Wasser zugegeben. Das Jod wird mit 0,025 n-Natriumthiosulfatlösung unter Verwendung von Thyoden als Indikator nahe dem Endpunkt titriert.

Das Bleichvermögen der Peroxysäuren wird bestimmt, indem man einer 0,5%igen wäßrigen Lösung eines handelsüblichen synthetischen Waschmittels, das kein anderes Bleichmittel enthält, so viel der Persäure zugibt, daß der Gehalt der Lösung an verfügbarem Sauerstoff 50 Teile je Million beträgt. Der p_H-Wert wird, falls erforderlich, durch Zugabe von Natriumhydroxyd oder Schwefelsäure auf 9,0 eingestellt. In dieser Lösung wird ein Stück mit Tee verfärbter Baumwollstoff (5 cm²) fünf Minuten bei 54° C bewegt und dann gespült und getrocknet. Die Rückstrahlung des Tuches wird mittels eines EEL-Refjektanz-Spektrophotometers gemessen.

Die prozentuale Entfärbung ist gleich der Rückstrahlung von gebleichtem Stoff minus der Rückstrahlung des verschmutzten Stoffes dividiert durch die Rückstrahlung von entleimtem Stoff minus der Rückstrahlung von verschmutztem Stoff und multipliziert mit 100.

Um den mit Tee verfärbten Stoff herzustellen, wird eine Teelösung hergestellt, indem man 28 g Tee 1 Stunde in 1 1 destilliertem Wasser am Rückfluß kocht und die Lösung dann filtriert. In dieser filtrierten Lösung wird ein Stück entleimter Baumwollstoff von 0,6 -0,9 m 1 Stunde gekocht und dann mit kaltem, destilliertem Wasser gespült, bis keine Farbe mehr entfernt werden kann, und schließlich getrocknet.

Aus Tabelle I ist ersichtlich, daß die substituierten Peroxybenzoesäuren mit höherem Schmelzpunkt stabiler sind als die mit niedrigerem Schmelzpunkt. Es ist auch ersichtlich, daß diejenigen Verbindungen mit Schmelzpunkten über 50° C ausreichend stabil sind, um wertvolle Bleichmittel für handelsübliche feste Waschmittel darzustellen, während diejenigen mit Schmelzpunkten unter 50° C zu unstabil sind, um in dieser Weise verwendet werden zu können.

Da die Peroxysäuren in dem Temperaturbereich von 38 bis 80° C wirksame Bleichmittel darstellen, eignen sie sich außerordentlich gut für das Waschen von Textilien, wie es in Haushaltswaschmaschinen durchgeführt wird.

Die Waschmittel der Erfindung können als waschaktiven Bestandteil Seife und/oder synthetische waschaktive Substanzen enthalten. Besonders geeignet sind anionische synthetische waschaktive Substanzen, wie Alkylbenzolsulfonate, Alkylsulfate, Fettsäureisäthionate und Fettsäureacyltauride. Die Waschmittel können auch die üblichen alkalischen Salze, wie Pyrophosphate, Tripolyphosphate, und die normalen Zusätze, wie feste Suspensionsmittel, beispielsweise Carboxymethylzellulose, Schäummittel, beispielsweise Fettsäurealkanolamide, optische Aufheller, Mittel zur Verhinderung der Bildung von Anlauf schichten, Farbstoffe und Parfüme, enthalten. Waschmittel, wie sie für die Haushaltswäsche verwendet werden, sind gewöhnlich alkalisch, und die Stabilität der substituierten Peroxybenzoesäuren kann leicht verschlechtert werden, wenn man sie in ein solches Waschmittel einbringt. Dies kann aber weitgehend dadurch vermieden werden, daß man die substituierte Peroxybenzoesäure für sich oder mit einem neutralen oder sauren anorganischen Salz zu Teilchen mit einem Durchmesser von beispielsweise 0,32 cm tablettiert. Dadurch wird die relative Berührungsfläche zwischen der substituierten Peroxybenzoesäure und den anderen Bestandteilen des Waschmittel vermindert und die Immunität der substituierten Peroxyverbindung gegen einen Stabilitätsverlust erhöht. Außerdem kann die substituierte Peroxybenzoesäure auch dadurch gegen eine Berührung mit den anderen Bestandteilen des Gemisches geschützt werden, daß man sie, vorzugsweise in der Form von Tabletten, in irgendeiner bekannten Weise mit einem Schutzüberzug aus einem inerten Material, das leicht durch Auflösen oder Schmelzen entfernt werden kann, wenn das Waschmittel bei normalen Waschverfahren verwendet wird, versieht.

Ein geeignetes Material für einen solchen Schutz-

7c überzug ist Paraffinwachs mit einer Jodzahl von 10

5 6

oder darunter und einem Schmelzpunkt unter etwa Die Tabletten wurden aus der pulverförmigen sub-

49° C. stituierten Peroxybenzoesäure oder aus einem Gemisch

Aus Tabelle II ist die Verbesserung der Stabilität aus gleichen Gewichtsteilen der pulverförmigen sub-

von 2,4-Dichlorperoxybenzoesäure in einem syntheti- stituierten Peroxybenzoesäure und dem pulverförmi-

schen Waschmittel ersichtlich, die erzielt wird, wenn 5 gen anorganischen Salz-in einer Tablettiermaschine

man sie tablettiert und gegebenenfalls anschließend hergestellt, die Tabletten mit 0,32 cm Durchmesser

mit einem Überzug versieht, bevor man sie mit dem und 0,96 cm Dicke erzeugte.

pulverförmigen Waschmittel vermischt. In der Tabelle Wenn die Tabletten mit einem Überzug versehen

ist die prozentuale Zersetzung der 2,4-Dichlorperoxy- wurden, so wurden 30 Gewichtsteile der Tabletten in

benzoesäure, gemessen als Verlust an verfügbarem io eine mit einem Polythen ausgekleidete rotierende

Sauerstoff in einem pulverförmigen Waschmittel nach Trommel eingebracht, und während die Trommel sich

dreimonatiger Lagerung in einem Karton bei 21° C drehte, wurde eine Lösung von 7,5 Gewichtsteilen

angegeben. Paraffinwachs in 17,5 Gewichtsteilen Tetrachlor-

In allen Fällen wurde das Waschmittel mit Bleich- kohlenstoff auf die Tabletten ausgesprüht. Ein Luftwirkung hergestellt, indem man die präparierte 2,4-Di- 15 strom wurde durch die Trommel geleitet, um den chlorperoxybenzoesäure mit einem pulverförmigen Tetrachlorkohlenstoffdampf fortzuspülen. Nachdem Waschmittel der folgenden Zusammensetzung ver- die gesamte Wachslösung auf die Tabletten aufgemischte: sprüht war, ließ man die Trommel noch so lange wei-23 Gewichtsprozent Natriumdodecylbenzolsulfonat, ter rotieren, bis die Tabletten nicht mehr klebrig 39 Gewichtsprozent Natriumtripolyphosphat, 20 waren.

7 Gewichtsprozent feste Silikate, Wenn ein pulverförmiges Waschmittel gemäß 1 Gewichtsprozent Natriumcarboxymethylzellulosa, Probe 7 von Tabelle II, das die Tabletten in einer

19 Gewichtsprozent Natriumsulfat, Menge enthielt, die 7,9 Gewichtsprozent 2,4-Dichlor-

3 Gewichtsprozent Kokosnußmonoäthanolamid, peroxybenzoesäure (0,75'%> verfügbarem Sauerstoff),

8 Gewichtsprozent Wasser und verschiedene andere 25 bezogen auf die gesamte Zusammensetzung, entspricht, Bestandteile. zum Waschen von mit Tee verschmutztem Baumwoll-

In allen Fällen enthielt das Gemisch aus Wasch- stoff verwendet wurde, wobei die Konzentration des

und Bleichmittel 3,9 Gewichtsprozent 2,4-Dichlor- Waschmittels in der Waschlauge 4 g/l und das Ver-

peroxybenzoesäure, d. h. so viel, daß die Analyse einen hältnis von Stoff zu Lösung 1 : 20 betrug und das

Gehalt an verfügbarem Sauerstoff von 0,3 ergibt. 30 Waschen 5 Minuten lang bei 54° C erfolgte, so betrug

Bei denjenigen Proben, bei denen »kein Silikat« an- die prozentuale Entfärbung 77·°/ο.

gegeben ist, war das in dem pulverförmigen Wasch- Ein unter den gleichen Bedingungen und unter Vermittel enthaltene Silikat durch Natriumsulfat ersetzt. wendung von Natriumperborat mit gleichem Gehalt Wenn die 2,4-Dichlorperoxybenzoesäure mit einem an verfügbarem Sauerstoff in der Waschlauge durchanorganischen Salz zusammen tablettiert wurde, so 35 geführter Vergleichsversuch ergab eine nur 6°/oige enthielten die Teilchen 50 Gewichtsprozent der Säure Entfärbung. Um mit Natriumperborat eine 7O°/oige und 50 Gewichtsprozent anorganisches Salz. Wenn Entfärbung zu erzielen, müssen Waschlauge und Stoff die Tabletten mit einem Wachsüberzug versehen wur- 10 Minuten gekocht werden.

den, so war das Gewichtsverhältnis von Wachs zu Peroxybenzoesäure selbst kann hergestellt werden,

Tablette gleich 0,25 :1. Das verwendete Wachs hatte 40 indem man Dibenzoylperoxyd bei niedriger Tempe-

eine Jodzahl von 10 und einen Schmelzpunkt von 40 ratur (unter 0° C) bei wasserfreien Bedingungen mit

bis 43,5 C. Natriummethoxyd umsetzt und anschließend ansäuert,

Tabelle II wobei die folgende Umsetzung erfolgt:
Prozentuale Zersetzung der 2,4-Di- .- / \ / \

chlorperoxybenzoe- ⁴⁵ / V-C — O— O — C-^ ^ + NaOCH₃

säure in drei Monaten \ / j! Il \ /

1. Ungeschützte Säure 94 (1 Monat) O O

2. Tabletten aus der Säure mit . . , .

0,32 cm Durchmesser 38 > / J)-COONa+/ N-COCH₃

3. Mit Wachs überzogene Tabletten ⁵° ^ ' [| ^ ' ||

aus der Säuremit 0,32 cm Durch- O O

messer, kein ,Silikat 14 ,

4. Tabletten mit 0,32 cm Durch- verdünnte H₂SO₄
messer aus Säure und *

(NH₄)₂SO₄, kein Silikat 14 ⁵⁵ / \_COOH

5. Tabletten mit 0,32 cm Durch- \ / 11

messer aus Säure und NaH S O₄ 24 ,-.

6. Tabletten mit 0,32 cm Durchmesser aus Säure und _{6o Das} Verfahren kann beispielsweise wie folgt durch-Na₂H₂P₄O₇ 29 geführt werden:

7. Tabletten mit 0,32 cm Durch- ₁₀ g Natrium wurden in 300 ml Methanol gelöst messer aus Saure und Na₂S O₄ 22 _{und die} Lösung wurde auf -20° C gekühlt. lOO'g Di-

8. Mit Wachs überzogene Tabletten benzoylperoxyd, die in dem Mindestvolumen Chloromit 0,32 cm Durchmesser aus 65 f_orm (_etwa 400 ml) gelöst waren, wurden hinzuge-Säureund NaHSO₄, kein SiIi- fügt, wobei die Temperatur durch Kühlen bei 0 bis l^<at 9 —5° C gehalten wurde. Nachdem noch 5 Minuten bei

9. Mit Wachs überzogene Tabletten einer Temperatur unter 0° C gerührt war, wurde das mit 0,32 cm Durchmesser aus Reaktionsgemisch zu 500 ml Eiswasser zugegeben, Säure und Na₂ S O₄ 9 70 und die Chloroformschicht wurde abgetrennt. Die

wäßrige Schicht wurde mit 100 ml Chloroform extrahiert und dann mit 250 ml lWoiger Schwefelsäure angesäuert. Danach wurde noch viermal mit je 125 ml Chloroform extrahiert. Die Chloroformschicht wurde über Natriumsulfat getrocknet und unter verminder- S tem Druck eingedampft. Man erhielt 42 g Peroxybenzoesäure von 96%iger Reinheit.

Die kernsubstituierten Peroxybenzoesäuren können nach dem gleichen Verfahren hergestellt werden, wenn die entsprechend substituierten Dibenzoylperoxyde verwendet werden. In Tabelle III sind die Ausgangsmaterialien und die bei einer solchen Herstellung der substituierten Peroxybenzoesäuren erhaltenen Ausbeuten zusammengestellt.

Tabelle III

Weitere Peroxysäuren, die nach diesem Verfahren gereinigt werden können, sind 4-Nitro-, 4-Chlor- und 4-Methy 1 -p eroxybenzo es äure.

Die Reinigung durch Sublimation kann beispielsweise wie folgt durchgeführt werden: Die Probe wird auf dem Wasserbad auf 40 bis 50° C erwärmt und im Vakuum auf einen mit Leitungswasser gekühlten kalten Finger sublimiert. Nach diesem Verfahren wurden Proben mit dem folgenden Reinheitsgrad erhalten:

Substituenten in dem als	Substituenten	Ausbeute
Ausgangsmaterial verwen	in der erhaltenen
deten Dibenzoylperoxyd	Peroxybenzoesäure	38%
4,4'-Dimethoxy	4-Methoxy	15%
4,4'-Dinitro	4-Nitro	44%
2.2'-Dichlor-4,4'-dinitro	2-Chlor-4-nitro	48%
4.4'-Dimethvl	4-Methvl	37*/o
2,2'-Dimethyl	2-Methyl	30%
2.2'-Dimethoxy	2-Methoxy	64%
3.3'-Dinitro	3-Nitro	33«/o
2.2',4,4'-Tetrachlor	2,4-Dichlor	78%
4,4'-Di-t.-butyl	4-t.-Butyl	15%
4,4'-Dicvano	4-Cvano	73%
3,3'-Dichlor	3-Chlor

4-Nitroperoxybenzoesäure

2-Chlorperoxybenzoesäure

4-Methylperoxybenzoesäure

4-Methoxyperoxybenzoesäure ....
2-Chlor-4-nitroperoxybenzoesäure

3-Chlorperoxybenzoesäure

3-Methylperoxybenzoesäure

4-Isopropylperoxybenzoesäure ...
4-Chlorperoxybenzoesäure

66,9%
93,4%
96,9%
77,1%
79,4%
98,5%
92,9%
93,0%
95,5%

Die als Ausgangsmaterialien verwendeten substituierten Dibenzoylperoxyde können nach der Methode von Swain, Stockmayer und Clarke (J. Amer. Chem. Soc, 72, S. 5426 [1950]) aus den entsprechend substituierten Benzoylchloriden erhalten werden.

Die substituierten Peroxybenzoesäuren können durch Umkristallisieren aus Chloroform oder durch Sublimieren gereinigt werden.

Die Reinigung durch Umkristallisieren kann beispielsweise wie folgt durchgeführt werden: Eine unreine Probe von 2,4-Dichlorperoxybenzoesäure wurde in dem Mindestvolumen an Chloroform bei Zimmertemperatur gelöst, und die Lösung wurde auf —40° C gekühlt. Die ausgeschiedenen Kristalle wurden abnltrieri und in einem Vakuumexsikkator getrocknet. Die Reinheit ergab sich zu 93,4%.

Die Mutterlauge wurde mit dem gleichen Volumen an Petroläther (Kp. 40 bis 60° C) verdünnt, auf — 80" C gekühlt, rasch filtriert und die Kristalle wurden im Vakuumexsikkator getrocknet. Die Reinheit ergab :-äco zn 98,1 %.

50 Die Herstellung und Reinigung der substituierten Perbenzoesäuren ist nicht Gegenstand der Erfindung.

Claims

Patentansprüche:

1. Festes Waschmittel mit einem Gehalt an einer waschaktiven Substanz und einer Peroxybenzoesäure, die am Benzolkern durch eine oder mehrere Nitro-, Chlor-, Cyano-, niedrigmolekulare Alkyl- und/oder niedrigmolekulare Alkoxygruppen substituiert ist, wobei die Substitution derart ist, daß die substituierte Peroxybenzoesäure einen Schmelzpunkt von 50° C oder darüber besitzt.

2. Festes Waschmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die substituierte Peroxybenzoesäure in der Form von Tabletten vorliegt.

3. Festes Waschmittel nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß die substituierte Peroxybenzoesäure mit einem neutralen oder sauren anorganischen Salz vermischt wurde, bevor sie zu Tabletten verformt wurde.

4. Festes Waschmittel nach Anspruch 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Tabletten in irgendeiner bekannten Weise mit einem Schutzüberzug aus einem inerten Material versehen sind.

5. Festes Waschmittel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Schutzüberzuges aus Paraffinwachs mit einer Jodzahl von nicht über 10 und einem Schmelzpunkt von nicht über 49° C besteht.

6. Festes Waschmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die substituierte Peroxybenzoesäure 2-Chlor-, 3-Chlor-, 4-Chlor-, 2,4-Dichlor-, 2-Nitro-, 3-Nitro-, 4-Nitro-, 3-Methyl-, 4-Methyl-, 4-Methoxy-, 4-t.-Butyl-, 4-Isopropyl-, 4-Cyano- oder 2-Chlor-4-nitroperoxybenzoesäure ist.

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