DE19524265C2 - Verfahren zur Herstellung von Amphotensiden - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von AmphotensidenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein zweistufiges Verfahren zur Herstellung qualitativ hochwertiger Amphotenside
durch Umsetzung von 1-Hydroxyethyl-2-alkyl-2-imidazolinen mit Acrylsäure und einem Alkalisalz einer
Halogencarbonsäure.
Amphotere Tenside, insbesondere vom Typ der Imidazolin basierten Amphotenside, weisen gute
Schaum- und Reinigungseigenschaften auf und gewinnen als Co-Tenside in Handgeschirrspülmitteln
sowie kosmetischen Reinigungs- und Pflegemitteln zunehmend an Bedeutung [Seife-Fette-Öle-
Wachse, 108, 373 (1982)]. Üblicherweise werden solche Tenside durch Kondensation von Amino
ethylethanolamin mit der entsprechenden Fettsäure unter Bildung eines Imidazolins, das anschließend
mit Natriummonochloracetat umgesetzt wird, erhalten. Dabei kann das Imidazolin entweder direkt mit
Natriummonochloracetat reagieren und anschließend zum entsprechenden Amphotensid hydrolysieren,
oder aber es findet zunächst die Hydrolyse und im Anschluß die Carboxymethylierung statt. Seltener
wird die Reaktion mit Acrylsäure anstelle von Natriummonochloracetat durchgeführt [Euro Cosmetic,
7,14 (1994)]. Für beide Reaktionstypen spielen die molaren Einsatzmengen eine entscheidende Rolle,
da es immer auch zur Bildung unerwünschter Nebenprodukte kommt. Diese führen einerseits dazu,
daß der Aktivsubstanzanteil am Feststoffgehalt im allgemeinen maximal 70 Gew.-% beträgt, zum an
deren mindern sie die hautkosmetische Verträglichkeit des Produktes. In der Literatur sind Einsatz
mengen von 0,3 bis 3 Mol Natriummonochloracetat pro Mol Imidazolin vorbeschrieben [DE-OS 20 63 424],
häufig wurden 2 bis 2,5 Mol Natriummonochloracetat pro Mol Imidazolin eingesetzt. Die
Herstellung von Amphotensiden durch Umsetzung von Imidazolinen mit Acrylsäure und Halogen
carbonsäuren ist aus GB-PS 1574916 bekannt. Durch Einsatz von bis zu 1,6 Mol Natriummono
chloracetat pro Mol Imidazolin konnte ein Aktivsubstanzanteil am Feststoffgehalt von 80 Gew.-% er
reicht werden [Comunicaciones presentadas a la XXVI Jornadas del Comite Español de la Deter
gencia, S. 107ff (1995)], da weniger Kochsalz und Glycolsäure als Nebenprodukt anfallen. Setzt man
Imidazolin mit stöchiometrischen Mengen an Acrylsäure um, so findet keine quantitative Umsetzung
statt und es können bis zu 2 Gew.-% Acrylsäure im Produkt enthalten sein. Die nach dem Stand der
Technik bekannten Verfahren zur Herstellung von Imidazolin basierten Amphotensiden weisen zum
einen den Nachteil auf, daß man Produkte mit einem geringen Aktivsubstanzanteil am Feststoffgehalt
erhält, zum anderen mindern die im Produkt enthaltenen Nebenbestandteile die hautkosmetische
Verträglichkeit der Amphotenside.
Die komplexe Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem
man Amphotenside mit einem Aktivsubstanzanteil am Feststoffgehalt von mehr als 80 Gew.-%
herstellen kann und gleichzeitig den Anteil an unerwünschten Nebenbestandteilen verringern kann.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Amphotensiden, welches sich dadurch
auszeichnet, daß man 1-Hydroxyethyl-2-alkyl-2-imidazoline der Formel (I),
in der R1 für einen Alkyl- und/oder Alkenylrest mit 5 bis 21 Kohlenstoffatomen steht, unter Zugabe von
Wasser bei 70 bis 90°C unter alkalischen Bedingungen hydrolysiert, zunächst bei der angegebenen
Temperatur mit Acrylsäure in einem Unterschuß von 10 bis 95 Mol-% - bezogen auf das Imidazolin -
und dann mit einem Alkalisalz einer Halogencarbonsäure in einem Überschuß von 1 bis 70 Mol-% -
bezogen auf das noch nicht umgesetzte Imidazolin - umsetzt, wobei durch Zugabe von Base der pH-
Wert zwischen 8 und 10 gehalten wird und nach Abschluß der Reaktion die abgekühlte Lösung auf
einen pH-Wert von 8 eingestellt wird.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß man durch Kombination zweier bislang getrennt ein
gesetzter Verfahren zur Herstellung von Amphotensiden Imidazolin basierte Amphotenside mit einem
höheren Aktivsubstanzanteil am Feststoffgehalt herstellen kann. Die Erfindung schließt die Erkenntnis
ein, daß die Produkte infolge Minimierung störender Nebenbestandteile eine besonders hohe hautkos
metische Verträglichkeit aufweisen.
Als geeignete Imidazoline kommen 1-Hydroxyethyl-2-alkyl-2-imidazoline in Frage, bei denen im Fett
rest 5 bis 21 Kohlenstoffatome enthalten sind. 1-Hydroxyethyl-2-alkyl-2-imidazoline stellen bekannte
Stoffe dar, die man beispielsweise durch Kondensation von Fettsäuren mit Aminoethylethanolamin er
hält. Typische Beispiele für Imidazoline, die im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens als Aus
gangsstoffe in Betracht kommen, sind die Kondensationsprodukte von Aminoethylethanolamin mit,
geradkettigen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten Fettsäuren mit 6 bis 22 Kohlenstoff
atomen. Typische Beispiele für derartige Fettsäuren sind Capronsäure, Caprylsäure, Caprinsäure, Lau
rinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Isostearinsäure, Ölsäure, Arachinsäure und Be
hensäure sowie deren technische Mischungen, wie sie beispielsweise bei der Druckspaltung von
nativen Fetten und Ölen anfallen. Vorzugsweise werden Imidazoline der Formel (I) auf Basis von tech
nischen Kokos- oder Talgfettsäuren eingesetzt, in der R1 für einen Alkylrest mit 7 bis 17 Kohlen
stoffatomen steht. Unter halogenierten Carbonsäuresalzen sind die Natrium- und/oder Kaliumsalze von
Chlor- bzw. Bromcarbonsäuren mit 2 bis 3 Kohlenstoffatomen zu verstehen. Bevorzugte Carbonsäuren
sind Halogenessigsäure, Halogenpropionsäure und/oder Halogenbuttersäure. Besonders bevorzugt
setzt man Natriummonochloracetat ein.
Vor der Alkylierung erfolgt zweckmäßigerweise die Hydrolyse zur Ringöffnung des Imidazolins. Die
Hydrolyse wird durch alkalische Bedingungen begünstigt, wobei die Basizität der Imidazoline selber
häufig schon ausreicht. Für 0,5 bis 2 Stunden, bevorzugt 1 bis 1,5 Stunden, wird das Imidazolin unter
Zugabe von Wasser bei Temperaturen von 70 bis 90°C, bevorzugt 78 bis 83°C hydrolysiert.
Üblicherweise erfolgt anschließend bei der gleichen Temperatur die Zugabe von Acrylsäure in 10 bis
95, bevorzugt 30 bis 80 Mol-%igem Unterschuß bezogen auf das Imidazolin. Durch Einsatz der
Acrylsäure im Unterschuß wird erreicht, daß diese quantitativ mit dem lmidazolin innerhalb von 2 bis 6,
bevorzugt 4 Stunden reagiert. Das restliche Imidazolin-Hydrolysat setzt man nun mit einem 1 bis 70,
vorzugsweise 5 bis 50 Mol-%igem Überschuß, bezogen auf das noch nicht umgesetzte Imidazolin-
Hydrolysat, an halogeniertem Carbonsäuresalz, bevorzugt Natriummonochloracetat um. Dabei hält man
die Temperatur für die Reaktionsdauer von 1 bis 3, bevorzugt 2 Stunden weiterhin bei 70 bis 85,
vorzugsweise 78 bis 83°C. Gleichzeitig gibt man 20 bis 40, bevorzugt 35 bis 38 Gew.-%ige wäßrige
Natriumhydroxidlösung hinzu, um den pH-Wert stets zwischen 8 und 10, bevorzugt 9 und 9,5 zu halten.
Nach Abschluß der Reaktion läßt man den Ansatz abkühlen und gibt 20 bis 30, bevorzugt 24 Gew.
%ige Salzsäure hinzu, um einen pH-Wert von 8,0 einzustellen. Dadurch läßt sich die Lagerstabilität des
Produktes ohne Zusatz von Konservierungsstoffen erhöhen. Um Amphotenside besonders hoher
Qualität zu erhalten, kann man diese einer Nachbehandlung zur Entfernung der Mono- und Dichlor
essigsäure unterziehen. Dazu wird der Reaktionsansatz durch Zugabe von Base auf einen pH-Wert
von 11 bis 14 eingestellt und bei Temperaturen von 80 bis 180, vorzugsweise 90 bis 120°C und
Drücken von 1 bis 5 bar über einen Zeitraum von 1 bis 5 Stunden einer alkalischen Nachbehandlung
unterworfen (vgl. DE C1 43 07 791]. Anschließend erfolgt die oben beschriebene Zugabe der Salzsäure.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Amphotenside weisen einen Aktivsubstanz
anteil am Feststoffgehalt von mehr als 85 Gew.-% auf. Gleichzeitig enthalten sie weniger Neben
bestandteile als die nach herkömmlichen Verfahren hergestellten Imidazolin basierten Amphotenside.
Sie eignen sich aufgrund ihrer besseren hautkosmetischen Verträglichkeit besonders zum Einsatz in
Spezialprodukten wie Babyshampoos und Handgeschirrspülmitteln. Dabei lassen sie sich auch sehr
gut in Kombination mit anderen Tensiden, beispielsweise Alkyloligoglucosiden, Fettalkoholether
sulfaten, Acylglutamaten, Monoglyceridsulfaten, Fettsäureisethionaten, Sulfosuccinaten, Ethercarbon
säuren und/oder Proteinfettsäurekondensaten einsetzen.
In einem 2-l-Vierhalskolben mit Rührer, Thermometer, pH-Elektrode, Tropftrichter und Rückflußkühler,
wurden 269,8 g (1 Mol) eines aus Kokosfettsäure und Aminoethylethanolamin hergestellten Imidazolins
vorgelegt und auf 85°C erwärmt. Bei gleichbleibender Temperatur wurden 36,0 g (2 Mol) Wasser
zugesetzt und eine Stunde zur Öffnung des Imidazolinrings gerührt. Danach wurde mit 350 g Wasser
verdünnt und 36 g (0,5 Mol) Acrylsäure zugesetzt. Die Lösung wurde ca. 4 Stunden bei 85°C gerührt.
Durch HPLC-Analyse konnte nachgewiesen werden, daß zu diesem Zeitpunkt die gesamte
Acrylsäuremenge reagiert hatte. Anschließend wurden 82,6 (0,5 Mol) festes Natriummonochloracetat
zugegeben und weiterhin bei 85°C gerührt. Durch Zugabe von 37 gew.-%iger wäßriger Natrium
hydroxidlösung wurde der pH-Wert stets zwischen 9,0 und 9,5 gehalten. Nach 2 Stunden waren 130 g
der wäßrigen Natriumhydroxidlösung verbraucht. Anschließend wurde das Produkt zur Entfernung der
Monochloressigsäure eine Stunde bei 120°C in einem Druckgefäß nachbehandelt und mit 67 g 24gew.-%iger
Salzsäure ein pH-Wert von 8 eingestellt. Die Analysendaten ergaben folgende Zusam
mensetzung:
Monochloressigsäure: < 10 ppm
Glycolsäure: 0,6 Gew.-%
Kochsalz: 6,9 Gew.-%
Wasser: 52,6 Gew.-%.
Monochloressigsäure: < 10 ppm
Glycolsäure: 0,6 Gew.-%
Kochsalz: 6,9 Gew.-%
Wasser: 52,6 Gew.-%.
Der berechnete Tensidanteil am Gesamtfeststoffgehalt lag bei 84 Gew.-%.
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung von Amphotensiden, dadurch gekennzeichnet, daß man 1-Hydroxy
ethyl-2-alkyl-2-imidazoline der Formel (I),
in der R1 für einen Alkyl- und/oder Alkenylrest mit 5 bis 21 Kohlenstoffatomen steht, unter Zugabe von Wasser bei 70 bis 90°C unter alkalischen Bedingungen hydrolysiert, zunächst bei der angegebenen Temperatur mit Acrylsäure in einem Unterschuß von 10 bis 95 Mol-% - bezogen auf das Imidazolin - und dann mit einem Alkalisalz einer Halogencarbonsäure in einem Überschuß von 1 bis 70 Mol-% - bezogen auf das noch nicht umgesetzte Imidazolin - umsetzt, wobei durch Zugabe von Base der pH-Wert zwischen 8 und 10 gehalten wird und nach Abschluß der Reaktion die abgekühlte Lösung auf einen pH-Wert von 8 eingestellt wird.
in der R1 für einen Alkyl- und/oder Alkenylrest mit 5 bis 21 Kohlenstoffatomen steht, unter Zugabe von Wasser bei 70 bis 90°C unter alkalischen Bedingungen hydrolysiert, zunächst bei der angegebenen Temperatur mit Acrylsäure in einem Unterschuß von 10 bis 95 Mol-% - bezogen auf das Imidazolin - und dann mit einem Alkalisalz einer Halogencarbonsäure in einem Überschuß von 1 bis 70 Mol-% - bezogen auf das noch nicht umgesetzte Imidazolin - umsetzt, wobei durch Zugabe von Base der pH-Wert zwischen 8 und 10 gehalten wird und nach Abschluß der Reaktion die abgekühlte Lösung auf einen pH-Wert von 8 eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Imidazoline der Formel (I)
einsetzt, in der R1 für einen Alkylrest mit 11 bis 17 Kohlenstoffatomen steht.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man bevorzugt Natrium
monochloracetat einsetzt.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Amphotensid einer
alkalischen Nachbehandlung bei Temperaturen von 80 bis 180°C und Drücken von 1 bis 5 bar
unterzieht.
Priority Applications (1)
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DE1995124265 DE19524265C2 (de) | 1995-07-04 | 1995-07-04 | Verfahren zur Herstellung von Amphotensiden |
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DE19524265A1 DE19524265A1 (de) | 1997-01-09 |
DE19524265C2 true DE19524265C2 (de) | 1998-08-06 |
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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GB1574916A (en) * | 1977-06-01 | 1980-09-10 | Miranol Chemical Co Inc | Surface-active amides and imidazolines |
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1995
- 1995-07-04 DE DE1995124265 patent/DE19524265C2/de not_active Expired - Fee Related
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