DE19600159A1 - Bleichmittelsysteme enthaltend Bis- und Tris-(mu-oxo)-di-Mangan-Komplexsalze - Google Patents
Bleichmittelsysteme enthaltend Bis- und Tris-(mu-oxo)-di-Mangan-KomplexsalzeInfo
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Description
Bleichmittel, die aktiven Sauerstoff freisetzen, sind ein wesentlicher Bestandteil
moderner Wasch- und Reinigungsmittel. Ihre Hauptaufgabe ist die Entfernung
hartnäckiger Anschmutzungen wie Tee, Kaffee, Rotwein oder Fruchtsäften von
textilen Fasern oder festen Oberflächen. Dies erfolgt durch oxidative Zerstörung
des chromophoren Systems; gleichzeitig werden anhaftende Mikroorganismen
abgetötet und Geruchsstoffe neutralisiert.
Als bleichendes Agens werden meist Wasserstoffperoxid, organische oder
anorganische Persäure verwendet. In pulverförmigen Produkten wird als Quelle
für aktiven Sauerstoff meist ein Persalz eingesetzt. Typische Beispiele dafür sind
Natriumperborate oder -percarbonate oder Harnstoffaddukte.
Um die Wirksamkeit dieser Perverbindungen im Temperaturbereich von 40 bis
60°C zu steigern, werden vielfach Bleichaktivatoren zugesetzt. Beispiele hierfür
sind Tetraacetylethylendiamin (TAED), Diacetyldioxohexahydrotriazin (DADHT),
Pentaacetylglycose (PAG), Benzoyloxibenzolsulfonat (BOBS) und
Nonanoyloxibenzolsulfonat (NOBS). In Gegenwart des Aktivators werden aus
den Persalzen die entsprechenden Persäuren freigesetzt, die meist ein breiteres
Wirkspektrum aufweisen als Wasserstoffperoxid.
In vielen Fällen führt aber auch die Kombination eines Persalzes mit einem
Aktivator noch nicht zu den optimalen Bleicheigenschaften. Problematisch ist
insbesondere die eingeschränkte Wirksamkeit solcher Bleichsysteme bei
niederen Anwendungstemperaturen und ihre fehlende Reaktivität gegenüber
bestimmten Anschmutzungen.
Wünschenswert sind daher Systeme mit weiter gesteigerter Leistung. Aus
ökonomischen und ökologischen Gründen werden katalytisch wirkende Additive
bevorzugt. Daneben besteht aber auch ein Bedarf an Katalysatoren, die direkt
mit Wasserstoffperoxid oder Caroaten reagieren und durch die die
Aktivatorkonzentration deutlich reduziert oder überflüssig wird.
Es ist seit vielen Jahren bekannt, daß Übergangsmetalle in freier oder
komplexierter Form die Zersetzung von Wasserstoffperoxiden katalysieren. Die
Wirksamkeit der bisher beschriebenen Verbindungen ist aber in den meisten
Fällen unbefriedigend. Vielfach führt der Zusatz von Metallsalzen zwar zu einer
katalytischen Zersetzung des Wasserstoffperoxids, ein Bleicheffekt wird jedoch
nicht beobachtet. Meist ist dies mit einer Schädigung des textilen Gewebes
verbunden. Das Auftreten freier Übergangsmetalle während des Wasch- und
Reinigungsprozesses ist daher unerwünscht. Wird dagegen das Metallsalz in
komplexierter Form verwendet, muß der entsprechende Komplex während der
Lagerung und unter Anwendungsbedingungen hydrolyse- und oxidationsstabil
sein, um diese Nebenwirkungen zu unterdrücken.
Komplexe des Kupfers oder Cobalts mit Pyridincarbonsäure oder -dicarbonsäure
sind in US 3,156,654 beschrieben. US 3,532,634 lehrt die Verwendung von
Picolinsäuren, Pyrrolidincarbonsäuren oder Phenanthrolin. In US 4,430,243
werden EDTA und EDTMP-Komplexe von Kupfer, Eisen und Mangan als
Bleichkatalysatoren beansprucht, nach US 4,478,733 können Mangansalze in
Waschmittelformulierungen auf Basis Zeolith/Ortophosphat erfolgreich
verwendet werden. Als effektive Komplexierungsmittel für Übergangsmetalle
wurden zudem Hydroxicarbonsäuren (EP A 237 111), Porphorinsysteme
(EP A 306 089), 2,2′-Bispyridylamine (EP A 392 592), Salen-Derivate
(EP A 408 131), makrocyclische Polyamine (EP A 439 387) oder Polyole wie
Sorbitol (EP A 443 651) beschrieben. Aus ökologischen Gründen wird meist
Mangan als Zentralatom gewählt, daneben sind aber auch Komplexe von Eisen,
Kupfer und Cobalt bekannt.
EP A 458 397 und 458 398 beschreibt die Verwendung von macrocyclischen
Polyaminen als Komplexliganden in mehrkernigen, sauerstoffverbrückten
Mangankomplexen. Diese Komplexe zeigen in Kombination mit
Oxidationsmitteln, insbesondere an Tee-Anschmutzungen, gute
Bleicheigenschaften. Als nachteilig wirkt sich allerdings der schwer zugängliche
Komplexligand vom Triazacyclononan-Typ aus. Er ist nur in einem mehrstufigen,
nebenproduktreichen Herstellprozeß zugänglich. In EP 544 519 sind ähnliche
Komplexe beschrieben, wiederum ist die Synthese des Komplexliganden sehr
aufwendig und großtechnisch schwer zu realisieren.
Es besteht daher auch weiterhin ein Bedarf an einfach herzustellenden,
effektiven Bleichkatalysatoren mit breiten Wirkspektren zum Einsatz in Wasch-
und Reinigungsmitteln.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß sich die im folgenden
beschriebenen Mangankomplexsalze ausgezeichnet zum Einsatz in Wasch- und
Reinigungsmitteln eignen und bereits in katalytischen Mengen die Wirksamkeit
von Wasserstoffperoxid, Peressigsäure und anderen Bleichsystemen um ein
Mehrfaches steigern. Von besonderem Vorteil gegenüber dem Stand der
Technik erweist sich die leichte Zugänglichkeit dieser Katalysatoren.
Gegenstand der Erfindung sind Bleichmittelsysteme enthaltend Bis- und Tris-(µ-
oxo)-di-Mangan-Komplexsalze der Formel I
[LMn(µ-O)a(µ-OAc)bMnL]xAy (I)
worin
Ac eine C₂-C₈-Acylgruppe ist,
a ist 1, 2 oder 3,
b ist 0, wenn a 2 oder 3 ist oder b ist 2, wenn a 1 ist,
x bezeichnet die Anzahl der positiven Ladungen und ist 2 oder 3,
A ist ein ein- oder zweifach negativ geladenes Anion,
y bedeutet die für den Ausgleich der positiven Ladungen erforderliche equivalente Menge an Anion A und
L bedeutet einen Liganden der Formel II
Ac eine C₂-C₈-Acylgruppe ist,
a ist 1, 2 oder 3,
b ist 0, wenn a 2 oder 3 ist oder b ist 2, wenn a 1 ist,
x bezeichnet die Anzahl der positiven Ladungen und ist 2 oder 3,
A ist ein ein- oder zweifach negativ geladenes Anion,
y bedeutet die für den Ausgleich der positiven Ladungen erforderliche equivalente Menge an Anion A und
L bedeutet einen Liganden der Formel II
worin R C₁-C₁₂-Alkyl, C₅-C₁₀-Cycloalkyl, Phenyl, NH₂, NHR², N(R²)₂, OH, OR²
oder COOH, R¹ Wasserstoff, C₁-C₁₂-Alkyl, C₅-C₁₀-Cycloalkyl, NH₂, NHR²,
N(R²)₂, OH, OR², COOH, COOR², Cl, Br, F oder CN, R² C₁-C₁₂-Alkyl oder
C₅-C₁₀-Cycloalkyl bedeuten, g 2 oder 3 und m und n Null oder eine ganze Zahl
von 1 bis 4 ist.
Bevorzugt sind Liganden der Formeln I und II, bei denen alle Substituenten R¹ in
den Liganden L Wasserstoff bedeuten und n = 1 ist. Für den Fall a = 3 und
b = 0, ist L vorzugsweise ein Ligand der Formel II. Bevorzugt sind auch
Komplexsalze der Formel I, worin a = 1 und b = 2 ist und L einen Liganden der
Formel II bedeutet. Bei Verbindungen der Formel I, worin L einen Liganden der
Formel II bedeutet, ist R vorzugsweise C₁-C₄-Alkyl, insbesondere Methyl. Als
Anion A kommen in Frage Cl-, Br-, J-, NO₃-, ClO₄-, NCS-, PF₆-, RSO₃-, RSO₄-,
SO₄2-, BPh₄-, OAc-. Bevorzugte Anionen sind PF₆-, ClO₄-, Tosylat.
Die Herstellung der in diesen Mangan-Komplexsalzen enthaltenen Liganden der
Formel III erfolgt durch Umsetzung von 2-(Chlormethyl)pyridiniumchlorid mit
einem Alkylendiamin in Gegenwart eines Phasentransferkatalysators
(s. Synthesis, June 1992, p. 539-540) bzw. in analoger Weise für die
substituierten anderen Liganden der Formel III. In gleicher Weise werden die
Liganden der Formel II hergestellt durch Umsetzung von 2-(Chlormethyl)-
pyridiniumchlorid bzw. von analogen Pyridiniumverbindungen mit einem Anin
R-NH₂. Die Herstellung der Mangan-Komplexsalze der Formel I erfolgt
entsprechend den Angaben in Inorg. Chem. 1989, 28, 3606-3608, indem man
eine wäßrige Lösung, die MnCl₂ und den Liganden enthält, mit H₂O₂ oxidiert
oder analog zu dem in Inorg. Chem. 1994, 33, 4105-4111 beschriebenen
Verfahren, bei dem die Oxidation mit Ammoniumperoxodisulfat vorgenommen
wird.
Beispiele für besonders bevorzugte Komplexliganden sind:
N,N′-bis(2-pyridylmethyl)-N-methylamin
N,N,N′,N′-Tetrakis(2-pyridylmethyl)-1,2-ethylendiamin
N,N,N′,N′-Tetrakis(2-pyridylmethyl)-1,3-propylendiamin
N,N,N′,N′-Tetrakis(2-pyridylethyl)-1,3-propylendiamin
N,N,N′,N′-Tetrakis(2-pyridyleth yl)-1,4-butylendiamin
Die Metallkomplexe können entweder in vorgefertigter Form dem Wasch- und Reinigungsmittel zugegeben oder während des Waschprozesses aus Ligand und Übergangsmetall insitu generiert werden.
N,N′-bis(2-pyridylmethyl)-N-methylamin
N,N,N′,N′-Tetrakis(2-pyridylmethyl)-1,2-ethylendiamin
N,N,N′,N′-Tetrakis(2-pyridylmethyl)-1,3-propylendiamin
N,N,N′,N′-Tetrakis(2-pyridylethyl)-1,3-propylendiamin
N,N,N′,N′-Tetrakis(2-pyridyleth yl)-1,4-butylendiamin
Die Metallkomplexe können entweder in vorgefertigter Form dem Wasch- und Reinigungsmittel zugegeben oder während des Waschprozesses aus Ligand und Übergangsmetall insitu generiert werden.
Beispiele für erfindungsgemäß zu verwendende Komplexsalze sind:
Bis(µ-oxo)bis[N,N,N′,N′-tetrakis(2-pyridylmethyl)-1,2-ethylendiamin]- dimangan(III, IV)Perchlorat
Tris(µ-oxo)bis[N,N,N′,N′-tetrakis(2-pyridylmethyl)-1,2-ethylendiamin-]- dimangan(IV, IV)Hexafluorophosphat
(µ-Oxo)bis(µ-OAc)bis[N,N,N′,N′-tetrakis(2-pyridylmethyl)-1,2-ethylen-diamin]- dimangan(III, III)Perchlorat
(µ-Oxo)bis(µ-OBu)bis[N,N,N′,N′-tetrakis(2-pyridylmethyl)-1,2-ethylen-diamin]- dimangan(III, III)Perchlorat
Tris(µ-oxo)bis[N,N,N′,N′-tetrakis(2-pyridylmethyl)-1,3-propylendiami-n]- dimangan(IV, IV)Hexafluorophosphat
Bis(µ-oxo)bis[N,N′-bis(2-pyridylmethyl)-N-methylamin]-dimangan(III,I-V)Perchlorat
Tris(µ-oxo)bis[N,N′-bis(2-pyridylmethyl)-N-methylamin]- dimangan(IV, IV)Hexafluorophosphat
(µ-Oxo)bis(µ-OBu)bis[N,N′-bis(2-pyridylmethyl)-N-methylamin]- dimangan(IV, IV)Hexafluorophosphat
Diese Komplexsalze besitzen katalytische Eigenschaften und sind in der Lage die Bleichleistung von Persäuren, Persalzen oder Wasserstoffperoxid im Wasch- und Reinigungsprozeß beträchtlich zu steigern.
Bis(µ-oxo)bis[N,N,N′,N′-tetrakis(2-pyridylmethyl)-1,2-ethylendiamin]- dimangan(III, IV)Perchlorat
Tris(µ-oxo)bis[N,N,N′,N′-tetrakis(2-pyridylmethyl)-1,2-ethylendiamin-]- dimangan(IV, IV)Hexafluorophosphat
(µ-Oxo)bis(µ-OAc)bis[N,N,N′,N′-tetrakis(2-pyridylmethyl)-1,2-ethylen-diamin]- dimangan(III, III)Perchlorat
(µ-Oxo)bis(µ-OBu)bis[N,N,N′,N′-tetrakis(2-pyridylmethyl)-1,2-ethylen-diamin]- dimangan(III, III)Perchlorat
Tris(µ-oxo)bis[N,N,N′,N′-tetrakis(2-pyridylmethyl)-1,3-propylendiami-n]- dimangan(IV, IV)Hexafluorophosphat
Bis(µ-oxo)bis[N,N′-bis(2-pyridylmethyl)-N-methylamin]-dimangan(III,I-V)Perchlorat
Tris(µ-oxo)bis[N,N′-bis(2-pyridylmethyl)-N-methylamin]- dimangan(IV, IV)Hexafluorophosphat
(µ-Oxo)bis(µ-OBu)bis[N,N′-bis(2-pyridylmethyl)-N-methylamin]- dimangan(IV, IV)Hexafluorophosphat
Diese Komplexsalze besitzen katalytische Eigenschaften und sind in der Lage die Bleichleistung von Persäuren, Persalzen oder Wasserstoffperoxid im Wasch- und Reinigungsprozeß beträchtlich zu steigern.
In den erfindungsgemäßen Bleichmittelsystemen werden die Bleichkatalysatoren
in Kombination mit einem Oxidationsmittel eingesetzt. Beispiele solcher
Oxidationsmittel, die Verwendung finden können, sind Wasserstoffperoxid,
Alkalimetallperborate, -percarbonate, -perphosphate oder -persulfate. Besonders
bevorzugt werden, wenn die Katalysatoren in pulverförmigen Produkten
eingesetzt werden, Natriumperborat Mono- oder Tetrahydrat, Caroat in Form
des Tripelsalzes und Natriumpercarbonat, letzteres insbesondere in gecoateter
Form. Diese Verbindungen können entweder mit den Katalysatoren allein oder
gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, zusätzlich zusammen mit einem
Bleichaktivator verwendet werden. Hierdurch wird das Anwendungsspektrum
erweitert und die keimabtötenden Eigenschaften der Formulierung verstärkt.
Bleichaktivatoren sind aus zahlreichen Patentanmeldungen bekannt. Beispiele
hierfür sind reaktive Ester und Amide wie in GB 836,988, 864,798, 907,356,
1,003,310 und 1,519,351; EP 284,292, 331,229, 303,520, 185,522,
174,132, 120,591 und US 1,246,339, 3,332,882, 4,128,494, 4,412,934,
4,675,393, 4,751,015 und 4,397,757 beschrieben. Besonders bevorzugt sind
Tetraacetylethylendiamin, Nonanyloxibenzolsulfonat, Benzoyloxibenzolsulfonat,
Nonanoyl- und Benzoylcaprolactam, Isatosäure-, Malein-, Bernstein- und
Zitronensäureanhydride sowie acylierte Zucker oder Zuckerderivate, daneben
Alkyl- oder Arylnitrile.
An Stelle des Aktivatorsystems (Persalz plus Bleichaktivator) können auch
bestimmte organische Peroxicarbonsäuren als Oxidationsmittel direkt
Verwendung finden. Typische Vertreter sind Peroxibenzoesäure und
substituierte Derivate, aliphatische oder Mono- und Dicarbonsäuren wie
Pernonansäure, Perlaurinsäure, 1,9-Diperoxiazelensäure und
1,12-Dodecandipersäure. Weitere Beispiele sind
N,N′-Phthaloylaminoperoxicarbonsäuren wie
N,N′-Phthaloylaminoperoxihexansäure (PAP), 6-Octylamino-6-
oxoperoxihexansäure, Monoperoxiphthalsäure und ihre Salze, 2-Alkylperoxi-1,4-
butandisäuren oder 4,4′-Sulphonylbisperoxibenzoesäure.
Die Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Bleichmittelsystems kann in
weiten Grenzen schwanken und liegt im allgemeinen zwischen 0,0005 bis
2 Gew.-%, vorzugsweise 0,001 bis 0,5 Gew.- % des beschriebenen
Bleichkatalysators und 1 bis 99,9995%, vorzugsweise 5 bis 99,999% eines
Oxidationsmittels aus der Gruppe der anorganischen oder organischen
Persäuren oder Persalze, und gegebenenfalls 0 bis 70%, vorzugsweise 10 bis
60% eines Bleichmittelaktivators.
Die erfindungsgemäßen Bleichsysteme finden Verwendung in Vollwaschmitteln,
Mehrkomponentenwaschmitteln (Baukastensysteme), Fleckensalzen,
Fleckenvorbehandlungsmitteln, Maschinengeschirrspülmitteln, Reinigungsmitteln
für harte Oberflächen, Desinfektionsmitteln, und Gebißreinigern. Neben der
Bleiche übernehmen die Katalysatoren auch die Funktion von Dye-Transfer-
Inhibitoren. Normalerweise werden die Katalysatoren in granulierter Form dem
Wasch- und Reinigungsmittel zugesetzt. Als Granulierhilfsmittel können dabei
anorganische Salze wie Natriumsulfat, -chlorid, -phosphat oder Silikate
verwendet werden. In einer bevorzugten Anwendungsform werden sie in das
Aktivatorgranulat eingearbeitet. Zur Granulierung können dem Stand der
Technik entsprechend anorganische oder organische Hilfsstoffe verwendet
werden, bevorzugt sind filmbildende Materialien wie Tenside, Fettsäuren,
Celulosederivate, oder Polymere. Die Granulate können zusätzlich mit einem
Coating versehen sein, wodurch zum einen ihre Lagerstabilität erhöht und
Wechselwirkungen mit anderen Waschmittelinhaltsstoffen während der
Lagerung unterbunden werden können, zum anderen aber auch ihre
Auslösekinetik beeinflußt werden kann.
Üblicherweise werden die erfindungsgemäßen Bleichmittelsysteme, bestehend
aus Katalysator und Oxidationsmittel und gegebenenfalls Aktivator, in den
Wasch- und Reinigungsmitteln in folgenden Konzentrationen eingesetzt:
Vollwaschmittel: 2 bis 40 Gew.-%
Fleckensalze und Wäschevorbehandlungsmittel: 20 bis 100 Gew.-% Maschinengeschirrspülmittel: 1 bis 30 Gew.-%
Reinigungsmittel für harte Oberflächen und Desinfektionsreiniger: 2 bis 50 Gew.-%
Gebißreiniger: 2 bis 20 Gew.-%
Das erfindungsgemäße Bleichmittelsystem kann den Wasch- und Reinigungsmitteln in Form eines Pulvers oder als Granulat zugesetzt werden.
Vollwaschmittel: 2 bis 40 Gew.-%
Fleckensalze und Wäschevorbehandlungsmittel: 20 bis 100 Gew.-% Maschinengeschirrspülmittel: 1 bis 30 Gew.-%
Reinigungsmittel für harte Oberflächen und Desinfektionsreiniger: 2 bis 50 Gew.-%
Gebißreiniger: 2 bis 20 Gew.-%
Das erfindungsgemäße Bleichmittelsystem kann den Wasch- und Reinigungsmitteln in Form eines Pulvers oder als Granulat zugesetzt werden.
Neben dem Bleichmittelsystem enthalten die Wasch- und Reinigungsmittel
normalerweise noch oberflächenaktive Verbindungen wie anionischen,
nichtionische, zwitterionische, amphoterische oder kationische Tenside, Builder,
Enzyme und Additive.
Tenside können natürlichen oder synthetischen Ursprungs sein und sind z. B. in
"Surface Active Agents and Detergents" Band I und II von Schwartz, Perry und
Berch beschrieben. Beispiele sind Alkylsulfate, Alkylsulfonate,
Alkylarylsulfonate, alpha-Sulfofettsäuremethylester, Seifen und
Alkylethersulfonate. Nichtionische Tenside wie Alkylpolyglykolether,
Alkylpolyglucoside, Glucamide, Zuckerester und Aminoxide können ebenfalls
verwendet werden.
Wichtige Builder- und Cobuildersubstanzen, die in Kombination mit den
erfindungsgemäßen Bleichmittelsystemen verwendet werden können, sind
Phosphate wie Natriumtripolyphosphat, Zeolithe vom Typ A, X und P,
Alkalimetallcarbonate und -hydrogencarbonate, amorphe und kristalline Silikate,
insbesondere Schichtsilikate wie SKS-6, 7, 9 oder 10 der Hoechst AG oder
Disilikate wie sie von Akzo unter dem Handelsnamen Britesil® vertrieben
werden. Als Co-Builder können u. a. organische Carbonsäuren wie Zitronensäure
oder Aminosäuren verwendet werden, daneben aber auch Polymere vom Typ
der Polyacrylsäure oder Mischpolymerisate aus Acrylsäure und Maleinsäure oder
deren Derivate. Weiterhin können Phosphonat oder andere Komplexbildner
zugesetzt werden.
Als Enzyme können Amylase, Proteasen, Lipasen, Cellulasen und Peroxidasen,
als weitere Additive Celluloseether, Silikone, Bentonite, optische Aufheller und
Parfum verwendet werden.
(µ-Oxo) bis(µ-acetato) bis[N,N,N′,N′-tetrakis(2-pyridylmethyl-)1, 2-ethylendiamin]-
di-mangan IV, IV-perchlorat (Katalysator K1)
Eine Mischung aus 25,5 ml Ethanol und 4,5 ml Wasser wurde durch dreimaliges Anlegen eines Vakuums entgast und mit Argon behandelt, um alle Reste an Sauerstoff zu entfernen, die sonst eine Oxidation von MnII zu MnIV bewirken würden. Zu dieser Mischung wurden 2,47 g (5,82 mmol) N,N,N′,N′-Tetrakis(2- pyridylmethyl)-ethylendiamin gegeben. Man erhielt eine gelbe Lösung mit einem pH-Wert von 8,8. Dann wurden 0,96 g (3,6 mmol) Mangantriacetat (Mn(OAc)₃·3H₂O) zugegeben. Die Lösung wurde braun und wies einen pH-Wert von 6,2 auf. Anschließend wurden 2 g (14,58 mmol) Natriumacetat zugegeben (pH 6,5), dann Perchlorsäure (55 Tropfen) bis zu einem pH-Wert von 5. Nach Zugabe von 3 g (24,48 mmol) Natriumperchlorat fiel bei pH 6,1 ein Niederschlag aus. Die Reaktionsmischung wurde 4 Stunden lang gerührt. Die ausgefallenen Kristalle wurden abgefiltert und unter Stickstoff getrocknet. Man erhielt 3,08 g Rohprodukt der Verbindung (µ-Oxo) bis (µ-acetato)bis[N,N,N′,N′- tetrakis-(2-pyridylmethyl-)1,2-ethylendiamin-]di-mangan-IV, IV-perchlorat.
Analyse:
ber.: Mn 8,39%, C 51,35%, H 4,92%, N 12,83%, O 17,1%;
gef.: Mn 8,4%, C 48,0%, H 4,9%, N 12,7%, O 17,9%.
Eine Mischung aus 25,5 ml Ethanol und 4,5 ml Wasser wurde durch dreimaliges Anlegen eines Vakuums entgast und mit Argon behandelt, um alle Reste an Sauerstoff zu entfernen, die sonst eine Oxidation von MnII zu MnIV bewirken würden. Zu dieser Mischung wurden 2,47 g (5,82 mmol) N,N,N′,N′-Tetrakis(2- pyridylmethyl)-ethylendiamin gegeben. Man erhielt eine gelbe Lösung mit einem pH-Wert von 8,8. Dann wurden 0,96 g (3,6 mmol) Mangantriacetat (Mn(OAc)₃·3H₂O) zugegeben. Die Lösung wurde braun und wies einen pH-Wert von 6,2 auf. Anschließend wurden 2 g (14,58 mmol) Natriumacetat zugegeben (pH 6,5), dann Perchlorsäure (55 Tropfen) bis zu einem pH-Wert von 5. Nach Zugabe von 3 g (24,48 mmol) Natriumperchlorat fiel bei pH 6,1 ein Niederschlag aus. Die Reaktionsmischung wurde 4 Stunden lang gerührt. Die ausgefallenen Kristalle wurden abgefiltert und unter Stickstoff getrocknet. Man erhielt 3,08 g Rohprodukt der Verbindung (µ-Oxo) bis (µ-acetato)bis[N,N,N′,N′- tetrakis-(2-pyridylmethyl-)1,2-ethylendiamin-]di-mangan-IV, IV-perchlorat.
Analyse:
ber.: Mn 8,39%, C 51,35%, H 4,92%, N 12,83%, O 17,1%;
gef.: Mn 8,4%, C 48,0%, H 4,9%, N 12,7%, O 17,9%.
(µ-Oxo)bis(µ-butyrato)bis[N,N,N′,N′-tetrakis(2-pyridylmethyl-)1,2-et-hylendi
amin]dimangan III, IV perchlorat (Katalysator K2)
2,47 (5,82 mmol) N,N,N′,N′-Tetrakis-(2-pyridylmethyl)-1,2-ethylendiamin wurden in 30 ml einer Mischung aus Ethanol und Wasser (5 : 1) gelöst und anschließend Mn(Acetat)₃·2H₂O (0,96 g; 3,6 mmol) hinzugegeben. Dann wurde 2,2 g (20 mmol) Natriumbutyrat zugegeben und anschließend 2 ml HClO₄ (70%ig). Es stellte sich ein pH-Wert von 7,5 ein. Dann wurden 3 g (24,48 mmol) NaClO₄ zugegeben und diese Mischung wurde 4 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Es bildete sich ein Niederschlag, der abfiltriert, mit einer EthanollWasser-Mischung (85% EtOH/15% H₂O) gewaschen und getrocknet wurde. Rohausbeute 2,3 g. Der Feststoff wurde mit 70 ml Aceton behandelt und die Aceton-Lösung von den unlöslichen anorganischen Salzen abfiltriert. Nach Abdestillation des Acetons und Umkristallisation mit Ethanol/Wasser 5 : 1 erhielt man das oben genannte Komplexsalz.
Analyse:
ber.: Mn 7,5%, C 49,17%, H 4,95%, N 11,47%;
gef.: Mn 8,0%, C 44,8%, H 4,5%, N 12,1%.
2,47 (5,82 mmol) N,N,N′,N′-Tetrakis-(2-pyridylmethyl)-1,2-ethylendiamin wurden in 30 ml einer Mischung aus Ethanol und Wasser (5 : 1) gelöst und anschließend Mn(Acetat)₃·2H₂O (0,96 g; 3,6 mmol) hinzugegeben. Dann wurde 2,2 g (20 mmol) Natriumbutyrat zugegeben und anschließend 2 ml HClO₄ (70%ig). Es stellte sich ein pH-Wert von 7,5 ein. Dann wurden 3 g (24,48 mmol) NaClO₄ zugegeben und diese Mischung wurde 4 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Es bildete sich ein Niederschlag, der abfiltriert, mit einer EthanollWasser-Mischung (85% EtOH/15% H₂O) gewaschen und getrocknet wurde. Rohausbeute 2,3 g. Der Feststoff wurde mit 70 ml Aceton behandelt und die Aceton-Lösung von den unlöslichen anorganischen Salzen abfiltriert. Nach Abdestillation des Acetons und Umkristallisation mit Ethanol/Wasser 5 : 1 erhielt man das oben genannte Komplexsalz.
Analyse:
ber.: Mn 7,5%, C 49,17%, H 4,95%, N 11,47%;
gef.: Mn 8,0%, C 44,8%, H 4,5%, N 12,1%.
Tris(µ-oxo)bis[N,N,N′,N′-tetrakis(2-pyridylmethyl-]1,3-diaminpropan--di-mangan-
IV, IV-Hexafluorphosphat (Katalysator K3)
3,5 g (19 mmol) KPF₆ und 3,86 g (8,8 mmol) N,N,N′,N′-tetrakis-(2- pyridylmethyl-)1,3-diaminopropan wurden bei 5°C zu 120 ml einer Äthanol/ Wasser-Mischung (5 : 1) zugegeben und gerührt. Die Lösung verfärbte sich gelb und es wurden 3,48 g (17,6 mmol) MnCl₂·4H₂O zugegeben. Zu der schwach gelben Lösung wurden dann 20 ml H₂O₂ (3%ig) und 5,2 ml NaOH (20%ig) zugegeben. Die Temperatur stieg auf 12°C und das Reaktionsgemisch verfärbte sich braun. Die Reaktionsmischung wurde dann 1 Stunde lang auf 5°C gekühlt und dann 2 Stunden bei Raumtemperatur gehalten. Die Lösemittel wurden im Vakuum abdestilliert und das angefallene Rohprodukt wurde mit Aceton behandelt um überschüssiges Mangandioxid zu entfernen.
Analyse:
ber.: C 35,86%, H 3,75%, N 9,29%;
gef.: C 33,8%, H 3,2%, N 8,3%.
3,5 g (19 mmol) KPF₆ und 3,86 g (8,8 mmol) N,N,N′,N′-tetrakis-(2- pyridylmethyl-)1,3-diaminopropan wurden bei 5°C zu 120 ml einer Äthanol/ Wasser-Mischung (5 : 1) zugegeben und gerührt. Die Lösung verfärbte sich gelb und es wurden 3,48 g (17,6 mmol) MnCl₂·4H₂O zugegeben. Zu der schwach gelben Lösung wurden dann 20 ml H₂O₂ (3%ig) und 5,2 ml NaOH (20%ig) zugegeben. Die Temperatur stieg auf 12°C und das Reaktionsgemisch verfärbte sich braun. Die Reaktionsmischung wurde dann 1 Stunde lang auf 5°C gekühlt und dann 2 Stunden bei Raumtemperatur gehalten. Die Lösemittel wurden im Vakuum abdestilliert und das angefallene Rohprodukt wurde mit Aceton behandelt um überschüssiges Mangandioxid zu entfernen.
Analyse:
ber.: C 35,86%, H 3,75%, N 9,29%;
gef.: C 33,8%, H 3,2%, N 8,3%.
Tris-(µ-oxo)bis[N,N′-bis(2-pyridylmethyl-)N-methylamin]dimangan IV, IV
hexafluorophosphat (Katalysator K4)
1,74g (8,8 mmol) MnCl₂·4H₂0, 1,88 g (8,8 mmol) N,N′-bis-(2-pyridylmethyl)- N-methylamin und 1,75 g (9,5 mmol) KPF₆ wurden in 600 ml einer Mischung aus Ethanol und Wasser (2 : 1) gelöst. Die Lösung wurde 20 Min. bei Raumtemperatur gerührt und dann im Eisbad auf 5°C gekühlt. Dann wurden 10 ml H₂O₂ (3%ig) und 2,6 ml einer 20%igen wäßrigen NaOH-Lösung zugegeben, wobei die Temperatur auf 10°C anstieg und ein Niederschlag ausfiel. Diese Mischung wurde 1 Stunde lang bei 5°C und eine weitere Stunde bei 20°C gerührt. Der Niederschlag wurde abfiltriert und mit Wasser gewaschen. Rohausbeute 6,1 g. Nach dem Trocknen wurde der Feststoff mit Aceton behandelt, wobei MnO₂ als Feststoff zurückblieb. Die Acetonlösung wurde vom unlöslichen MnO₂ abfiltriert und das Aceton abdestilliert. Man erhielt 1,25 g eines grau-grünen Feststoffs.
Analyse:
ber.: C 40,9%, H 3,8%, N 10,9%;
gef.: C 35,0%, H 3,6%, N 9,42%.
1,74g (8,8 mmol) MnCl₂·4H₂0, 1,88 g (8,8 mmol) N,N′-bis-(2-pyridylmethyl)- N-methylamin und 1,75 g (9,5 mmol) KPF₆ wurden in 600 ml einer Mischung aus Ethanol und Wasser (2 : 1) gelöst. Die Lösung wurde 20 Min. bei Raumtemperatur gerührt und dann im Eisbad auf 5°C gekühlt. Dann wurden 10 ml H₂O₂ (3%ig) und 2,6 ml einer 20%igen wäßrigen NaOH-Lösung zugegeben, wobei die Temperatur auf 10°C anstieg und ein Niederschlag ausfiel. Diese Mischung wurde 1 Stunde lang bei 5°C und eine weitere Stunde bei 20°C gerührt. Der Niederschlag wurde abfiltriert und mit Wasser gewaschen. Rohausbeute 6,1 g. Nach dem Trocknen wurde der Feststoff mit Aceton behandelt, wobei MnO₂ als Feststoff zurückblieb. Die Acetonlösung wurde vom unlöslichen MnO₂ abfiltriert und das Aceton abdestilliert. Man erhielt 1,25 g eines grau-grünen Feststoffs.
Analyse:
ber.: C 40,9%, H 3,8%, N 10,9%;
gef.: C 35,0%, H 3,6%, N 9,42%.
(µ-Oxo)bis(µ-butyrato)bis[N,N′-bis(2-pyridylmethyl-)N-methylamin]dimangan
IV, IV-perchlorat (Katalysator K5)
Eine Mischung von 25,5 ml Ethanol und 4,5 ml Wasser wurde durch dreimaliges Anlegen eines Vakuums und Einleiten von Argon frei von Sauerstoff gemacht. Zu dieser Mischung wurden 1,25 g (5,82 mmol) N,N′-bis(2- pyridylmethyl)-N-methylamin in Form einer Lösung in 25,5 ml Ethanol und 4,5 ml Wasser zugegeben. Der Reaktionsansatz verfärbte sich braun. Dann wurden 0,96 g (3,6 mmol) Mn(Acetat)₃·2H₂O zugegeben und nachdem sich der Reaktionsansatz dunkelbraun verfärbt hatte, wurden 2,2 g (20 mmol) Natriumbutyrat zugegeben. Dann wurden 1 ,8 ml HClO₄ (70%ig) zugegeben, wobei der pH-Wert von 5,0 erreicht wurde, und anschließend 3,0 g (24,48 mmol) NaClO₄. Nach 4 Stunden wurde der erhaltene Niederschlag abfiltriert, um überschüssiges Mangandioxid zu entfernen. Das Lösemittel wurde aus dem Filtrat abdestilliert und nach Umkristallisation mit 20 ml Isopropanol erhielt man die Titelverbindung als weißen Feststoff.
Eine Mischung von 25,5 ml Ethanol und 4,5 ml Wasser wurde durch dreimaliges Anlegen eines Vakuums und Einleiten von Argon frei von Sauerstoff gemacht. Zu dieser Mischung wurden 1,25 g (5,82 mmol) N,N′-bis(2- pyridylmethyl)-N-methylamin in Form einer Lösung in 25,5 ml Ethanol und 4,5 ml Wasser zugegeben. Der Reaktionsansatz verfärbte sich braun. Dann wurden 0,96 g (3,6 mmol) Mn(Acetat)₃·2H₂O zugegeben und nachdem sich der Reaktionsansatz dunkelbraun verfärbt hatte, wurden 2,2 g (20 mmol) Natriumbutyrat zugegeben. Dann wurden 1 ,8 ml HClO₄ (70%ig) zugegeben, wobei der pH-Wert von 5,0 erreicht wurde, und anschließend 3,0 g (24,48 mmol) NaClO₄. Nach 4 Stunden wurde der erhaltene Niederschlag abfiltriert, um überschüssiges Mangandioxid zu entfernen. Das Lösemittel wurde aus dem Filtrat abdestilliert und nach Umkristallisation mit 20 ml Isopropanol erhielt man die Titelverbindung als weißen Feststoff.
Als Vergleichsverbindungen wurden Mangan(II)sulfat und der 4zähnige
Mangankomplex Bis(µ-oxo)bis[N,N′-bis(2-pyridylmethyl)-N,N′-dimethyl-1,2-
ethylendiamin]dimangan III, IV Perchlorat (Katalysator V1) verwendet.
0,5 g Natriumperborat-Monohydrat wurden in 1 l Wasser (15°dH) gelöst und
auf 20°C temperiert. Nach Zugabe von 4 mg einer Manganverbindung wurde
die Wasserstoffperoxidkonzentration in Abhängigkeit von der Zeit durch
jodometrische Titration verfolgt.
Die Ergebnisse zeigen, daß die erfindungsgemäßen Katalysatoren im Gegensatz
zu freien Manganionen Wasserstoffperoxid nicht unkontrolliert zersetzen.
1 g Natriumpercarbonat und 0,5 g TAED-Pulver (TAED:
Tetraacetylethylendiamin) werden zusammen mit 0,01 g der Manganverbindung in 1 l Wasser (15°dH) gegeben, das auf 40°C temperiert ist. Die freigesetzte Menge an Peressigsäure wird in Abhängigkeit von der Zeit durch jodometrische Titration bestimmt.
Tetraacetylethylendiamin) werden zusammen mit 0,01 g der Manganverbindung in 1 l Wasser (15°dH) gegeben, das auf 40°C temperiert ist. Die freigesetzte Menge an Peressigsäure wird in Abhängigkeit von der Zeit durch jodometrische Titration bestimmt.
Die Ergebnisse zeigen, daß weder die Freisetzung der Persäure noch ihre
Stabilität in wäßriger Lösung durch die erfindungsgemäßen Katalysatoren
wesentlich beeinflußt werden. Eine unkontrollierte Zersetzung durch
Metallspuren findet nicht statt.
2 g/l Testwaschmittel (P-frei, WMP, Wäschereiforschung Krefeld) wurden in
200 ml Wasser (15°dH) gelöst. Anschließend wurden 1 g/L Natriumpercarbonat
und 0,5 g/L TAED und jeweils 4 Lappen einer Testanschmutzung (Tee auf
Baumwolle, BC-1, Wäschereiforschung Krefeld) hinzugegeben. Die
Waschversuche wurden bei 40°C in einem Linitest-Gerät der Fa. Haraeus,
Hanau, durchgeführt, Waschdauer 30 min. Der Weißgrad der Wäsche wurde
anschließend mit einem Elrepho-Gerät (Fa. Datacolor) bestimmt. In einer
zweiten Versuchsreihe wurden die Versuche unter Zugabe von 10 mg/L eines
Katalysators durchgeführt. In den Ergebnistabellen sind die
Remissionsdifferenzen (Wäsche mit Katalysator) - (Wäsche ohne Katalysator)
aufgeführt.
Die Ergebnisse zeigen die Überlegenheit der erfindungsgemäßen Katalysatoren
auf Basis 3- und 6zähniger Komplexliganden gegenüber freien Manganionen
und dem nicht erfindungsgemäßen Katalysator V1.
Die Versuche wurden wie in Beispiel 3 beschrieben durchgeführt. Anstelle der
Testanschmutzung Tee (BC-1) wurden Rote Bete und Curry auf Baumwolle
(Hersteller Wäschereiforschung Krefeld) verwendet.
Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Katalysatoren lassen sich auch die
Bleichergebnisse an den Testanschmutzungen Rote Bete und Curry deutlich
steigern.
Die Waschversuche wurden im Linitestgerät bei 40°C durchgeführt; Waschzeit
30 min. 1,5 g/l WMP wurden in 200 ml Wasser (15°dH) vorgelöst und 0,5 g/l
Natriumperborat-Monohydrat hinzugegeben. Vor Beginn der Waschversuche
wurden 0; 1,5; 3; 6; 12; 25 mg/l der Katalysatoren hinzugefügt. Die
Waschversuche wurden analog Beispiel 3 durchgeführt. In der Tabelle
aufgeführt sind die Remissionsdifferenzen ΔRE der Wäschen mit und ohne
Katalysator.
Die Ergebnisse zeigen, daß die erfindungsgemäßen Katalysatoren bereits in
geringsten Konzentrationen eine deutliche Verstärkung der Bleichleistung von
Wasserstoffperoxid bewirken.
Die Versuche wurden analog Beispiel 5 durchgeführt. Zusätzlich wurden jeweils
0,25 g/l TAED zur Waschlauge hinzugegeben. In der folgenden Tabelle sind die
jeweiligen Remissionsdifferenzen -RE der Wäschen mit und ohne Katalysator
aufgeführt.
Die Ergebnisse zeigen, daß die erfindungsgemäßen Katalysatoren bereits in
geringsten Konzentrationen eine deutliche Verstärkung der Bleichleistung von
Peressigsäure bewirken.
Die Waschversuche wurden im Linitestgerät bei 20°C durchgeführt.
Wasserhärte: 15°dH,
Waschzeit: 30 min,
Anschmutzung: Tee auf Baumwolle (BC-1),
Waschmittel: 1,5 g/l WMP-Waschmittel.
Waschzeit: 30 min,
Anschmutzung: Tee auf Baumwolle (BC-1),
Waschmittel: 1,5 g/l WMP-Waschmittel.
Oxidationssysteme:
PAP: Phthalimidoperoxicapronsäure (0,5 g/l),
BOBS: Benzoyloxybenzolsulfonat-Natrium (0,25 g/l) in Kombiantion mit 0,5 g/l Natriumperborat-Monohydrat,
Caroat: Kaliumperoxomonosulfat (0,5 g/l).
PAP: Phthalimidoperoxicapronsäure (0,5 g/l),
BOBS: Benzoyloxybenzolsulfonat-Natrium (0,25 g/l) in Kombiantion mit 0,5 g/l Natriumperborat-Monohydrat,
Caroat: Kaliumperoxomonosulfat (0,5 g/l).
In der folgenden Tabelle sind die jeweiligen Remissionsdifferenzen ΔRE der
Wäschen mit und ohne Katalysator aufgeführt.
Die Ergebnisse zeigen, daß die Katalysatoren bereits in geringsten
Konzentrationen in der Lage sind, die Bleichleistung verschiedenartiger
Oxidationsmittel bei 20°C zu steigern.
Claims (9)
1. Bleichmittelsysteme enthaltend Bis- und Tris-(µ-oxo)-di-
Mangan-Komplexsalze der Formel I
[LMn(µ-O)a(µ-OAc)bMnL]xAy (I)worin
Ac eine C₂-C₈-Acylgruppe ist,
a ist 1, 2 oder 3,
b ist 0, wenn a 2 oder 3 ist oder b ist 2, wenn a 1 ist,
x bezeichnet die Anzahl der positiven Ladungen und ist 2 oder 3,
A ist ein ein- oder zweifach negativ geladenes Anion,
y bedeutet die für den Ausgleich der positiven Ladungen erforderliche equivalente Menge an Anion A und
L bedeutet einen Liganden der Formel II worin R C₁-C₁₂-Alkyl, C₅-C₁₀-Cycloalkyl, Phenyl, NH₂, NHR², N(R²)₂, OH, OR² oder COOH, R¹ Wasserstoff, C₁-C₁₂-Alkyl, C₅-C₁₀-Cycloalkyl, NH₂, NHR², N(R²)₂, OH, OR², COOH, COOR², Cl, Br, F oder CN, R² C₁-C₁₂-Alkyl oder C₅-C₁₀-Cycloalkyl bedeuten, g 2 oder 3 und m und n Null oder eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist.
Ac eine C₂-C₈-Acylgruppe ist,
a ist 1, 2 oder 3,
b ist 0, wenn a 2 oder 3 ist oder b ist 2, wenn a 1 ist,
x bezeichnet die Anzahl der positiven Ladungen und ist 2 oder 3,
A ist ein ein- oder zweifach negativ geladenes Anion,
y bedeutet die für den Ausgleich der positiven Ladungen erforderliche equivalente Menge an Anion A und
L bedeutet einen Liganden der Formel II worin R C₁-C₁₂-Alkyl, C₅-C₁₀-Cycloalkyl, Phenyl, NH₂, NHR², N(R²)₂, OH, OR² oder COOH, R¹ Wasserstoff, C₁-C₁₂-Alkyl, C₅-C₁₀-Cycloalkyl, NH₂, NHR², N(R²)₂, OH, OR², COOH, COOR², Cl, Br, F oder CN, R² C₁-C₁₂-Alkyl oder C₅-C₁₀-Cycloalkyl bedeuten, g 2 oder 3 und m und n Null oder eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist.
2. Bleichmittelsysteme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie
Verbindungen der Formel I enthalten, worin alle Substituenten R¹ in den
Liganden L Wasserstoff bedeuten und n = 1 ist.
3. Bleichmittelsysteme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie
Verbindungen der Formel I enthalten, worin L einen Liganden der Formel II
bedeutet und R C₁-C₄-Alkyl ist.
4. Bleichmittelsysteme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie
Verbindungen der Formel I enthalten, wobei Cl-, Br-, J-, NO₃-, ClO₄-, NCS-, PF₆-,
RSO₃-, RSO₄-, SO₄2-, BPh₄-, OAc-.
5. Bleichmittelsysteme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein
anorganisches Peroxid aus der Gruppe der Percarbonate, Perborate,
Perphosphate, Persilikate oder Peroxamono- oder disulfate enthalten.
6. Bleichmittelsysteme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie
zusätzlich einen Bleichaktivator aus der Gruppe der reaktiven Ester, amide,
Imide, Anhydride oder Nitrile enthält.
7. Bleichmittelsysteme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie
den Bleichkatalysator in granulierter Form enthalten.
8. Bleichmittelsysteme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie
den Bleichkatalysator als Bestandteil eines Bleichaktivatorgranulates enthalten.
9. Wasch- und Reinigungsmittel enthaltend ein Bleichmittelsystem gemäß
Anspruch 1.
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CA002194342A CA2194342A1 (en) | 1996-01-04 | 1997-01-03 | Bleach systems comprising bis- and tris (.mu.-oxo)dimanganese complex salts |
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