DE1206877B - Verfahren zur Herstellung von grenzflaechenaktiven, biologisch abbaufaehigen AEthern von Zuckern oder mehrwertigen aliphatischen Alkoholen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstelluüg vdn grenzflächenaktiven, biologisch abbaufähigen Athern von Zuckern oder mehr@reeen aliphatischen Alkoholen Durch Veresterung von Zuckern oder mehrwertigen aliphatischen Alkoholen mit 4 bis 6 Kohlenstoff atomen, den Zuckeralkoholen, mit höhermolekularen Fettsäuren werden oberflächenaktive Substanzen erhalten, die sich durch ihre günstigen physiologischen Eigenschaften gegenüber der menschlichen Haut auszeichnen und die auch im Abwasser leicht biologisch abgebaut werden. Sie nehmen in dieser Hinsicht eine Sonderstellung unter den nichtionogenen grenzflächenaktiven Stoffen ein und unterscheiden sich vorteilhaft von der großen Zahl der Nichtionogenen, die durch Polyaddition von Athylenoxyd oder Propylenoxyd an Verbindungen mit hydrophobem Rest und einem `reaktionsfähigen Wasserstoffatom erhalten werden. Diese Athylenoxyd- oder Propylenoxydaddukte sind biologisch hart, und sie werden im Abwasser nicht oder nur sehr- schwer durch Bakterien abgebaut.
• Die Ester von Zuckern oder Zuckeralkoholen mit Fettsäuren besitzen aber auch einen erheblichen Nachteil in ihrer leichten Verseifbarkeit, da sie bei der Verwendung in heißen alkalischen Waschbädern rasch ,zerfallen.
• Es wurde nun gefunden, daß als Wasch-, Reinigungs- und Emulgiermittel geeignete Ather von Zuckern oder mehrwertigen aliphatischen Alkoholen mit sehr guten grenzflächenaktiven Eigenschaften dadurch erhalten werden, daß man Zucker oder mehrwertige aliphatische Alkohole mit 4 bis 6 Kohlenstoffatomen in an sich bekannter Weise mit 2,3-Epoxypropanen der allgemeinen Formeln umsetzt, wobei R eine aliphatische kohlenwässerstoff kette mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen und einen aliphatischen, cycloäliphafäschei@ oder aromatischen Rest mit nicht mehr als'- 7 KohlenstöAtomen darstellt. Die 1-Alkoxy 2,3-xypropane ünrl die 2',3-Epoxypropyl-alkylamine mit niederen Alkylresteai sind bekannt und in H o n ß'e n=W'e' y @i''Methöden der organischen Chemie;"'4_'Auflgge, @ Bd. XI/l; 1957, S. 324, und Bd. XIV/2,; 1963; S: -455fI:'beschrieben. Die Herstellung der" `Ieänspnchten :' Verbindungen mit längeren AIkylketten wird'@nach analogen Verfahren durchgef`ühr: Für die Herstellung der grenfäche'näktiven Zukkeräther sind. grundsätzlich. alle 'Monosen ebenso wie die-'- Pplyosen :geeignet: Ans ! wirtschaftlichen Gründen wird die Gluköse als Rohmaterial besonders bevorzugt. Als mehrwertige Alkohole kommen Erythrit, Mannit und Sorbit in Frage. Geeignete 2,3 Epoxypropane sind; alle. GIycidyläther höherer aliphatischer Alkohole; sie geben bei der Umsetzung ml t 2;u@herri' odertck'Whi-älkoholerl `' güt netzende, schäumende und mit l4rer s'hkraizt für' die meisten AnwWungsgeiiete ausreichende ";Ilieinigüngsmittel. Bgixrigt, .;werden f=Declglycid" ei d, 1-Tetrade@yiglycid, ' 1-Hexadecytgiycid und 1-Octadecyg@did, sov@ie der bigly@iüätheifides Oxy-octa= decanol - , 'Tenside'' mit vbrzizglichen ,Ei#enscli4iten liefern beider eäkqorft 'Zücket`ci ünd;tckerälkoliolen 1-1VIet.3'1-dode@@-amii;o-2@3-epcixy@propan, 1-Athyltefiaclecyl=aminö-2,3-eptixypropai, @-Mefhyl=h'exädecyl -amino-2,3-epoxypropan und 1-Methyl-octadecyl-amino-2,3-epoxypropan, ebenso wie Bis-(2,3-epoxypropyl)-dodecylamin und die entsprechenden höheren Amine.
• Die Umsetzung der 2,3-Epoxypropanverbindungen mit den Zuckern und Zuckeralkoholen kann in den indifferenten Lösungsmitteln für Zucker, wie Dimethylformamid und Dimethylsulfoxyd, durchgeführt werden. Weiterhin kann in Suspensionen der Zucker oder ihrer Alkohole in inerten Lösungsmitteln gearbeitet werden, in die unter kräftigem Turbinieren die Epoxypropane langsam eingetragen werden.
• Die Umsetzung zwischen den Zuckern und den Epoxypropanen ist auch in konzentrierten wäßrigen Lösungen mit guten Ausbeuten möglich, wenn bei Temperaturen zwischen 0 und l0°C und unter kräftiger Bewegung des Reaktionsgemisches gearbeitet wird. In jedem Falle ist aber beim Zusammengeben der Reaktionsteilnehmer darauf zu achten, daß Wärmestöße durch plötzlich anspringende Umsetzungen vermieden und die entstehende Reaktionswärme sofort abgeführt wird.
• Die Einwirkung der Epoxypropane auf die Zucker erfolgt bevorzugt in molaren Verhältnissen. Nur für die Herstellung von Emulgatoren kann es zweckmäßig sein, den hydrophoben Teil des Endproduktes zu vergrößern und auf 1 Mol Zucker mehr als 1 Mol der Epoxypropanverbindungen zur Umsetzung einzubringen. Die Epoxydgruppen reagieren mit den Wasserstoffatomen der reaktionsfähigen Hydroxylgruppen der Zucker, und unter Ausbildung von Atherbrücken werden die hydrophoben Reste der Epoxypropane mit den Zuckern oder Zuckeralkoholen verknüpft.
• Die entstehenden oberflächenaktiven Verbindungen sind sehr stabil, und sie werden auch durch längeres Kochen mit verdünnten wäßrigen Alkalien nicht verseift im Gegensatz zu den Fettsäureestern der Zucker. Sie zeigen eine hohe Grenzflächenaktivität und eignen sich vorzüglich als Wasch-, Reinigungs-und Emulgiermittel. Durch die Wahl der Kettenlänge der Alkylreste ist es möglich, die Eigenschaften der Endprodukte in weitem Rahmen zu ändern und besonderen Verwendungszwecken anzupassen. Es ist in manchen Fällen auch zweckmäßig, an die freien Hydroxylgruppen der Reaktionsprodukte noch Äthylen- oder Propylenoxyd anzulagern, um ihre oberflächenaktiven Eigenschaften zu verändern.
• Wichtig ist auch die Tatsache, daß die beanspruchten Waschmittel in Gegenwart von biologisch aktiven Schlämmen durch Luftsauerstoff rasch und völlig abgebaut werden, so daß sie im Abwasser keine Gefahr für unsere Seen und Flüsse bilden. Das Verfahren wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert Beispiel 1 In eine Lösung von 180 Teilen Glukose in Dimethylformamid wird unter Rühren und Kühlung bei 25°C eine Lösung von 250 Teilen 1-Dodecylglycid in Dimethylformamid innerhalb von 45 Minuten eingetragen. Die Temperatur soll dabei 30°C nicht überschreiten. Nach dem Eintragen des Glycides wird die Temperatur auf 50°C gesteigert und dabei 1 Stunde gehalten. Dimethylformamid wird nun bei möglichst hohem Vakuum abdestilliert, und es verbleibt als Rückstand das hellgelbe Reaktionsprodukt, das` in Wasser klare Lösungen ergibt, die eine Netzkraft besitzen. Der Gehalt des Produktes an Epoxydsauerstoff liegt unter 0,1°l0.
• Beispiel 2 In eine Suspension von 182 Teilen Sorbit in Methylenchlorid werden bei einer Temperatur von 20°C unter kräftigem Turbinieren 260 Teile 1-Methyldodecylamino-2,3-epoxypropan, gelöst in Methylenchlorid, innerhalb einer Stunde eingetragen. Nach Beendigung des Eintragens wird unter Rückfluß des Lösungsmittels noch 2 Stunden lang auf 40°C erwärmt und dann das Lösungsmittel abdestilliert. Es bleibt im Rückstand ein bernsteinfarbenes Reaktionsprodukt, das sich in Wasser gut löst und deren Lösungen eine ausgezeichnete Waschkraft zeigen. Beispiel 3 In die Lösung von 180 Teilen Glukose in 360 Teilen Wasser wird zwischen 5 und 10°C unter kräftigem Rühren die Lösung von 400 Teilen Bis-(2,3-epoxypropyl)-dodecylamin in Hexan zugegeben. Dies dauert etwa 1 Stunde. Nun wird die Temperatur langsam auf 20°C gesteigert und etwa 1 Stunde bei dieser Temperatur gehalten. Dann wird auf 40°C erwärmt und wiederum 1 Stunde lang unter Rühren die Reaktion zu Ende geführt. Nach dem Abdestillieren des eingebrachten Hexans fällt eine wäßrige Lösung des Endproduktes an, die einen Epoxysauerstoffgehalt unter 0,10% aufweist. Es ist ein ausgezeichnetes Waschmittel mit sehr gutem Schmutztragevermögen.

Claims (1)

1. Patentanspruch: Verfahren zur Herstellung von grenzflächenaktiven, biologisch abbauf-ahigen Athern von Zuckern oder mehrwertigen aliphatischen Alkoholen,dadurch gekennzeichnet,daß man Zucker oder mehrwertige aliphatische Alkohole mit 4 bis 6 Kohlenstoffatomen in an sich bekannter Weise mit 2,3-Epoxypropanen der allgemeinen Formeln umsetzt, wobei R eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen und R' einen aliphatischen, cycloaliphatischen oder aromatischen Rest mit nicht mehr als 7 Kohlenstoff atomen darstellt. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 674 619.