DE1206441B

DE1206441B - Verfahren zur Herstellung von Acylderivaten der beta-Amino-aethansulfonsaeure

Info

Publication number: DE1206441B
Application number: DEF41284A
Authority: DE
Inventors: Dr Johann Bohunek
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1963-11-15
Filing date: 1963-11-15
Publication date: 1965-12-09
Also published as: BE655814A; FR1415128A; NL6413253A; BE663544A; FR88010E; GB1085038A; DE1493662A1; CH457406A; GB1107572A; NL6505739A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

CO7c

Deutsche KL: 12 q - 6/03

Nummer: 1206441

Aktenzeichen: F 41284IV b/12 q

Anmeldetag: 15. November 1963

Auslegetag: 9. Dezember 1965

Die Fettsäuremethyltauride sind wertvolle oberflächenaktive Substanzen und werden bis jetzt im allgemeinen durch Kondensation von Fettsäurechloriden mit dem Natriumsalz der N-Methylaminoäthansulfonsäure (Methyltaurin) nach der Gleichung

R · CO · Cl + HN · CH₂CH₃ · SO₅Na

CH₃

R-CO-N- CH₂CH₂ · SO₃Na + HCI

CH_a

gewonnen. Das Ausgangsprodukt Methyltaurin wird zu diesem Zweck durch Umsetzung von Na-2-Oxyäthansulfonat mit einem Überschuß von Methylamin bei hohen Temperaturen unter Druck hergestellt. Im ganzen ist das Verfahren sehr aufwendig und führt außerdem zu sehr unreinen Fettsäuremethyltauriden. Verschiedentlich wurde daher versucht, günstigere Arbeitsweisen zu entwickeln. Nach dem Verfahren der deutschen Auslegeschrift 1124 509 wird an Stelle des Fettsäurechlorids ein gemischtes Anhydrid von Fettsäure mit Borsäure, z. B. Bortristearat, mit Aminoalkansulfonsäure umgesetzt. Bei dem Verfahren der Verfahren zur Herstellung von Acylderivaten der /3-Amino-äthansulfonsäure

Anmelder:

Farbwerke Hoechst Aktiengesellschaft

vormals Meister Lucius & Brüning, Frankfurt/M.

Als Erfinder benannt:

Dr. Johann Bohunek, Burgkirchen/Alz

deutschen Auslegeschrift 1124 484 wurde vorgeschlagen, das Fettsäurechlorid durch ein Gemisch von Fettsäure und Borsäure zu ersetzen und mit dem Taurin oder Alkyltaurin zur Reaktion zu bringen.

Nach dem Verfahren der USA.-Patentschrift 2 525 677 werden Äthersulf onate in der Weise hergestellt, daß man auf Hydroxylverbindungen der Formel R-OH mit einem Siedepunkt oberhalb 155° C hydroxyäthansulfonsaure Alkalisalze bei normalem Druck in Gegenwart katalytischer Mengen von Alkalimetallhydroxyden bei Temperaturen zwischen 155 und 260° C unter Wasserabspaltung einwirken läßt nach der Gleichung

R-OH + HO · CH₂CH₂ · SO₃Na = R-O- CH₂CH₂ · SO₃Na + H₂O .

Als Hydroxylverbindungen sind dabei neben primären und sekundären Alkoholen mit 8 bis 18 C-Atomen Phenole, mit Alkylenoxyden kondensierte Alkohole und Phenole sowie Polyalkylenglykole erwähnt.

Man erhält hier also als Umsetzungsprodukte Äther, in denen die Äthansulfonsäuregruppe mit einem Sauerstoffatom als Zwischenglied mit dem Reaktionspartner verknüpft ist.

Diese bekannten Verfahren sind sämtlich sehr umständlich und teuer und liefern außerdem recht unreine Produkte.

Es wurde nun gefunden, daß überraschenderweise bestimmte, am Stickstoffatom substituierte Carbonsäureamide mit 2-oxyäthansulfonsauren Salzen in Gegenwart eines alkalischen Katalysators unter Wasserabspaltung sich zu substituierten Carbonsäuretauriden kondensieren lassen.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man 2-oxyäthansulfonsaure Salze mit Carbonsäureamiden der allgemeinen Formel

R'

R-CO-NH

in Gegenwart von katalytisch wirksamen Mengen eines Hydroxyds oder Alkoholats eines Alkali- oder Erdalkalimetalls unter Rühren auf Temperaturen von 160 bis 250° C, vorzugsweise 190 bis 220° C, erhitzt und das sich abspaltende Wasser aus dem Reaktionsgemisch entfernt.
In der vorstehenden Formel bedeutet R eine aliphatische, gesättigte oder ungesättigte, vorzugsweise geradkettige, aber gegebenenfalls auch verzweigte Gruppe mit 6 bis 22 C-Atomen oder eine cycloali-

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phatische, aromatische, aliphatisch-aromatische oder heterocyclische Gruppe, R' einen Alkyl- oder Phenyl- oder einen aus aromatischen Ringen kondensierten Rest, wobei diese Reste durch Halogenatome, Hydroxylgruppen, Nitrogruppen oder Alkylgruppen substituiert sein können.

Das Verfahren der Erfindung verläuft nach der Gleichung

R'

R-CO-NH + HO · CH₂CH₂ · SO₃Me = R-CO-N- CH₂CH₂ · SO₃Me + H₂O

wobei R und R' die angegebenen Bedeutungen haben und Me ein Alkali- oder Erdalkali-Metallatom, vorzugsweise Natrium oder Kalium, darstellt.

Der alkalische Katalysator in Gestalteines Hydroxyds oder Alkoholate eines Alkali- oder Erdalkalimetalls wird vorzugsweise in Mengen von 0,1 bis 5%, berechnet auf das Gewicht des eingesetzten Säureamids, angewendet.

Eine zweckmäßige Ausführungsform besteht darin, daß während der Reaktion ein inertes Gas, wie Stickstoff oder Kohlendioxyd, auf oder durch das Reaktionsgemisch geleitet wird.

Während der Reaktion oder gegen deren Ende kann durch Druckverminderung das Abdestillieren von flüchtigen Stoffen erleichtert werden.

Das Verfahren der Erfindung erfordert apparativ keine besonderen Maßnahmen, da in schwach alkalischer Schmelze bei Normaldruck im Inertgasstrom und bei Temperaturen von etwa 160 bis etwa 220⁰C gearbeitet wird. Die als Ausgangsstoffe dienenden Carbonsäureamide lassen sich in bekannter Weise durch Umsetzung von primären Alkylaminen oder primären aromatischen Aminen mit den Carbonsäuren oder deren Estern sehr leicht und billig herstellen. Auch das 2-oxyäthansulfonsaure Salz ist einfach und preiswert im großtechnischen Maßstab aus Äthylenoxyd und Natriumbisulfit herstellbar.

Die Verfahrensprodukte fallen in guter Ausbeute an. Sie sind bei Reaktionstemperatur leicht rührfähige bis knetbare pastenaitige Massen von heller Farbe und mildem Geruch, sofern man von sauberen Rohstoffen ausgeht. In der Kälte stellen die Reaktionsprodukte plastisch verformbare bis pulverisierbarspröde, gelbliche oder weiße Massen dar, die in Wasser zum Teil bereits in der Kälte, zum Teil bei leichtem Erwärmen klar löslich sind. In ihrem oberflächenaktiven Verhalten entsprechen sie den Produkten ähnlicher Zusammensetzung, wie sie bisher nach dem Stand der Technik gewonnen werden konnten. Sie sind frei von Natriumchlorid und von Nebenprodukten, die bei der Herstellung der Alkyltaurine gebildet werden.

Man führt das Verfahren zweckmäßig in der Weise aus, daß das am Stickstoff entsprechend substituierte Carbonsäureamid in geschmolzenem Zustand in etwa äquivalentem Verhältnis zusammen mit dem trockenen Oxyäthansulfonat und der als Katalysator dienenden Alkaliverbindung unter Rühren und Einleiten von Stickstoff oder Kohlendioxyd auf eine Temperatur von 190 bis 210⁰C erhitzt wird. Bei etwa 195° C beginnt die Abspaltung von Kondensationswasser. Die Reaktion läuft verhältnismäßig schnell ab, so daß innerhalb 30 bis 60 Minuten die Hauptreaktion beendet ist. Die Masse wird zunehmend homogener und dickflüssiger und ihr Aussehen gleicht einem hellen, viskosen Seifenleim. Man vervollständigt die Reaktion bei 200 bis 220⁰C und gegebenenfalls verringertem Druck unter weiterem Rühren, bis kein Wasser mehr übergeht. Je nach der Intensität des Rührens, der Viskosität der Schmelze und der angewendeten Mengen Katalysator liegen die Reaktionszeiten zwischen etwa 1 und 4 Stunden.

Als Carbonsäuren, die im Sinne des Verfahrens als Amide einzusetzen sind, werden beispielsweise genannt: Capronsäure, Caprylsäure, Caprinsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Behensäure, Undecylensäure, ölsäure, Linolsäure, Linolensäure, Rizinolsäure, Alkylbenzoesäuren, Alkylnaphthoesäuren, Montansäuren sowie Fettsäuregemische, wie sie beispielsweise aus den Naturprodukten Talgfett, Rizinusöl, Olivenöl, Erdnußöl, Cocosnußöl, Sojabohnenöl, Baumwollsaatöl, Leinöl, Tallöl, Fischöl, Naphthensäuren, Harzsäuren gewonnen werden.

Die natürlichen Fette oder Öle können zur Vereinfachung auch unmittelbar, d. h. ohne Isolierung aus den Glyceriden, mit den primären Alkylaminen oder den aromatischen Aminen zu den entsprechenden Säureamiden umgesetzt werden. Thermisch instabile, stark verzweigte synthetische Carbonsäuren sind für das Verfahren der Erfindung weniger gut geeignet.

Die Verfahrensprodukte sind oberflächenaktive Stoffe und eignen sich vorzüglich als Waschmittel, Netzmittel, Emulgatoren, Dispergiermittel, Flotationsmittel, Emulsionsspalter für die Erdölindustrie und die sonstigen Anwendungsgebiete, auf denen oberflächenaktive Stoffe benutzt werden.

Beispiel 1

In einem 1-1-Rundkolben mit Rührer, Thermometer, Gaseinleitungsrohr und absteigendem Kühler schmilzt man 213 g Laurinsäuremethylamid (1 Mol), gibt 148 g (lMol) Na-2-Oxyäthansulfonat, trocken, pulverisiert, und 4 g pulverisiertes Natriumhydroxyd zu, leitet unter Rühren trockenen Stickstoff ein und erhitzt auf 200 bis 210⁰C. Nach Ablauf von 15 Minuten werden bei einer Temperatur von etwa 200⁰C die ersten Mengen Kondensationswasser abgespalten, worauf die Temperatur infolge der positiven Wärmetönung bis auf 210⁰C ansteigt.

Nach 30 Minuten ist die Hauptmenge des Kondensationswassers abdestilliert und die Masse homogen und dickflüssig geworden. Man rührt noch 3 Stunden bei 200 bis 210° C weiter und erhält das Reaktionsprodukt als spröde weiße Masse, die sich leicht pulverisieren läßt und in Wasser unter starker Schaumbildung klar löslich ist.

Beispiel 2

303 g (1 Mol) Myristinsäureanilid werden mit 163 g (1,1 Mol) Natriumoxyäthansulfonat und 2 g pulverisiertem Natriumhydroxyd zur Reaktion gebracht.

Das Reaktionsprodukt ist eine sehr harte, helle Masse, die sich in Wasser nur wenig löst und wenig Schaum bildet.

Beispiel 3

290 g (1 Mol) Leinölfettsäuremethylamid werden mit 163 g (1,1 Mol) Natriumoxyäthansulfonat und 4 g Natriumhydroxydpulver im Stickstoffstrom und gleichzeitiger Erzeugung eines zunehmenden Unterdruckes bis zu einem schließlichen Druck von 15 Torr zur Reaktion gebracht. Die Derivate der ungesättigten Fettsäuren reagieren besonders leicht und schnell und ergeben verhältnismäßig dünne Schmelzen.

Das Reaktionsprodukt ist eine leicht gelbliche, knetbare Masse, die sich bereits in kaltem Wasser leicht und schnell zu viskosen, schäumenden Lösungen auflöst.

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Acylderivaten der /?-aminoäthansulfonsäure, dadurch gekennzeichnet, daß man Salze der 2-Oxyäthansulfonsäure bei Temperaturen von 160 bis 250⁰C, vorzugsweise 190 bis 220⁰C, mit Carbonsäureamiden der allgemeinen Formel I

R'

R-CO-NH

in Gegenwart von katalytisch wirkenden Mengen eines Hydroxyds oder Alkoholate eines Alkalioder Erdalkalimetalls kondensiert und das sich bildende Wasser aus dem Reaktionsgemisch entfernt, wobei R eine aliphatische, gesättigte oder ungesättigte, vorzugsweise geradkettige, gegebenenfalls aber auch verzweigte Gruppe mit 6 bis 22 C-Atomen oder aber einen cycloaliphatische^ aromatischen, aliphatisch-aromatischen oder heterocyclischen Rest und R' einen Alkyl-, Phenyl- oder einen aus aromatischen Ringen kondensierten Rest bedeutet, wobei diese Reste durch Halogenatome, Hydroxylgruppen, Nitrogruppen oder Alkylgruppen ihrerseits substituiert sein können.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der alkalische Katalysator in Mengen von 0,1 bis 5°/₀> berechnet auf das Gewicht des Säureamids, angewendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während der Reaktion unter Rühren ein Inertgas, wie Stickstoff oder Kohlendioxyd, auf oder durch das Reaktionsgemisch geleitet wird.