DE19603629B4

DE19603629B4 - Verfahren zur Herstellung von Alkylglycosid

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Publication number: DE19603629B4
Application number: DE19603629A
Authority: DE
Inventors: Toyomi Koike; Kazunori Aizawa; Hiroshi Nagumo
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1995-02-01
Filing date: 1996-02-01
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2016-02-02
Also published as: DE19603629A1; US5696247A

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Alkylglycosides durch Reaktion eines Saccharides und eines einwertigen Alkohols oder Phenols, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:
Durchführung der Reaktion des Saccharides und des einwertigen Alkohols oder des Phenols in an sich bekannter Weise;
Einstellung der Reaktionsmischung, umfassend einen nicht-reagierten, einwertigen Alkohol oder Phenol und das erzeugte Alkylglycosid in 5 gewichtsprozentiger Verdünnung mit Wasser, auf einen pH von 2 bis 6; und
Entfernung des nicht-reagierten, einwertigen Alkohols oder des Phenols von der Reaktionsmischung durch Destillation in an sich bekannter Weise, unter Erhalt des Alkylglycosides.

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Alkylglycosides, das als ein Tensid oder ein Zwischenprodukt bei der Synthese davon nützlich ist. Spezifisch betrifft sie ein Verfahren zur Erzeugung eines Alkylglycosides mit einer guten Farbe (Farbton) und einem geringen Geruch.

Alkylglycoside, Tenside, die sich von Zucker ableiten, erregen seit einiger Zeit zunehmende Aufmerksamkeit, da sie wenig irritierend sind und es bekannt ist, daß sie, obwohl Alkylglycoside nicht-ionische Tenside sind, nicht nur als solche einen stabilen Schaum ergeben, sondern anderen anionischen Tensiden helfen, einen stabilen Schaum zu erzeugen.

Alkylglycoside haben neue, aber bemerkenswerte Merkmale wie oben erwähnt, aber deren Herstellung führt zu einer Anzahl von Problemen. Das größte Problem liegt darin, daß die Farbe und der Geruch von Alkylglycosiden während verschiedener Vorgänge bei der Herstellung zerstört werden können.

Um die Farbzerstörung während der Herstellung zu verhindern, wurden vorbeugende Maßnahmen bei der Reaktion eines Alkylglycosides mit einem Alkohol (nachfolgend mit "Reaktionsschritt" bezeichnet) vorgeschlagen. Da die Farbzerstörung bei der Trennung des Alkylglycosides von nicht-reagiertem Alkohol (nachfolgend mit "Trennschritt" bezeichnet) wegen der hohen Viskosität und der geringen thermischen Stabilität der Alkylglycoside signifikant ist, wurde vorgeschlagen, ein Viskositätsverminderungsmittel während dieses Schrittes zuzugeben. Diese vorbeugende Maßnahme hat jedoch nicht dazu geführt, daß Alkylglycoside mit einer zufriedenstellenden Farbe geschaffen werden können.

Als ein Alternativverfahren zur Verminderung der Farbe von Alkylglycosid-Zusammensetzungen wurde ein Verfahren untersucht, daß das Kontaktieren von Alkylglycosid-Zusammensetzungen, umfassend ein Farbhumin mit einer konjugierten, ungesättigten Bindung, mit Wasserstoff oder einer Wasserstoffquelle und die Wiedergewinnung von schwachgefärbten Alkylglycosid-Zusammensetzungen umfaßt. Obwohl die Farbverbesserungswirkung in gewissem Ausmaß durch dieses Verfahren erzielt werden konnte, hat der Grad der Verbesserung kein ausreichendes Maß erreicht. Ebenfalls erfordert dieses Verfahren eine Ausrüstung für die Hydrierung und teure Alkalimetallhydride als Wasserstoffquelle, und daher ist dies für die Herstellung in industriellem Maßstab nicht geeignet. Es wurde ebenfalls vorgeschlagen, ein resultierendes Alkylglycosid mit Wasserstoffperoxid und einer Schwefeldioxid-Quelle zu bleichen. Diese Verfahren konnte keine radikale Lösung für die Probleme ergeben, weil, obwohl die Farbzerstörung verhindert werden kann, neue Probleme wie Geruchszerstörung und geringe Lagerungsstabilität auftreten.

In dem japanischen offengelegten Patent Nr. 6-192284 wird ein Verfahren zur Verminderung der Farbe von Alkylglycosid-Zusammensetzungen offenbart, bei dem das Alkylglycosid-Produkt mit einem Alkali behandelt wird, damit es einen pH von 10 bis 14 hat, und bei einer Temperatur von 60 bis 120°C für 2 oder mehr Stunden gehalten wird und bei dem der nicht-reagierte Alkohol durch Destillation bei pH 7 bis 9 entfernt wird. Bei diesem Verfahren gibt es ein Problem, daß das Reaktionsprodukt während der Alkali-Behandlung und der Alkohol-Destillation gefärbt wird, was eine ziemliche Arbeit für die Entfärbung in Wasser nach der Alkohol-Entfernung erforderlich macht.

In WO94/24139 wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein Alkohol durch Destillation entfernt wird, nachdem ein Oxid wie Magnesiumoxid zu dem Produkt der Reaktion zwischen einem Saccharid und einem Alkohol vorzugsweise bei pH 3 bis 4 zugegeben wurde. Dieses Verfahren gibt ebenfalls ein Problem im Hinblick auf die industrielle Verwendung, weil das Metalloxid, das eine wesentliche Substanz bei diesem Verfahren ist, in Wasser nicht löslich ist und eine Trübheit verursacht, wodurch ein Filtrationsverfahren erforderlich wird, damit ein kommerziell akzeptables Produkt erhalten werden kann.

Aus DE 41 220 71 A1 ist ein Verfahren zur Neutralisation von sauren Lösungen von Alkylpolyglycosiden mit Alkylgruppen mit 8 bis 24 C-Atomen in Alkoholen mit 8 bis 24C-Atomen bekannt. Die Neutralisation kann zu Lösungen mit pH-Werten von 6,5 bis 11 führen. Vorzugsweise wird ein pH vo 7 bis 10 eingestellt.

Wie oben erwähnt, wurden verschiedene Annäherungen für die Herstellung von Alkylglycosiden versucht, aber weitere Verbesserungen sind noch erforderlich, um Probleme wie die unzureichende Entfärbung und einen unangenehmen Geruch zu lösen.

Um die obigen Probleme zu lösen, ist es ein Ziel dieser Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Erzeugung von Alkylglycosiden mit vorteilhafter Farbe und geringem Geruch anzugeben.

Als Ergebnis von intensiven Untersuchungen haben die Erfinder festgestellt, daß die Einstellung einer Reaktionsmischung, umfassend einen nicht-reagierten Alkohol oder Phenol und ein Alkylglycosid, auf einen pH von 2 bis 6,0 in 5 gew.%-iger Verdünnung mit Wasser und das Abdestillieren des überschüssigen Alkohols oder Phenols bei diesem pH-Wert die Herstellung eines Alkylglycosides mit guter Farbe ermöglicht.

Diese Erfindung betrifft hauptsächlich:

(1) Ein Verfahren zur Herstellung eines Alkylglycosides durch Reaktion eines Saccharides und eines einwertigen Alkohols oder Phenols, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Durchführung der Reaktion des Saccharides und des einwertigen Alkohols oder des Phenols in an sich bekannter Weise; Einstellung der Reaktionsmischung, umfassend den nicht-reagierten, einwertigen Alkohol oder Phenol und das erzeugte Alkylglycosid, in 5 gew.%-iger Verdünnung mit Wasser auf einen pH von 2 bis 6,0; und Entfernung des nicht-reagierten, einwertigen Alkohols oder des Phenols von der Reaktionsmischung durch Destillation in an sich bekannter Weise, unter Erhalt des Alkylglycosides.

Bevorzugte Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 6.

Nachfolgend wird diese Erfindung detailliert beschrieben.

Irgendein bekanntes Verfahren kann bei dem Reaktionsschritt dieser Erfindung angewandt werden, solange ein Alkylglycosid erhalten werden kann. z.B. können die folgenden Verfahren angewandt werden: ein Verfahren, bei dem eine Reaktion durch direktes Kontaktieren eines Saccharides mit einem Alkohol oder Phenol in der Gegenwart eines sauren Katalysators durchgeführt wird; und ein Verfahren, bei dem ein Alkylglycosid mit einer Niedrigalkyl-Gruppe zunächst durch Reaktion zwischen einem Saccharid und einem Niedrigalkohol, wie Methanol, Ethanol, Propanol und Butanol erhalten wird, das dann mit einem höheren Alkohol reagiert wird.

Irgendwelche Saccharide können als Ausgangssaccharid in dieser Erfindung verwendet werden. Z.B. können Monosaccharide, Oligosaccharide, Polysaccharide und Mischungen davon verwendet werden. Beispiele der erfindungsgemäß verwendeten Monosaccharide umfassen Aldosen wie Allose, Altrose, Glucose, Mannose, Gulose, Idose, Galactose, Talose, Ribose, Arabinose, Xylose und Lyxose. Beispiele von Oligosacchariden umfassen Maltose, Lactose, Sucrose und Maltotriose. Beispiele von Polysacchariden umfassen Hämicellulose, Inulin, Dextrin, Dextran, Xylan, Stärke und hydrolysierte Stärke.

Von den obigen Beispielen sind reduzierende Saccharide mit nicht mehr als sechs Kohlenstoffatomen wie Glucose, Mannose, Talose und Galactose im Hinblick auf die Leistung (Schäumfähigkeit, Detergenz) bevorzugt, wobei Glucose insbesondere bevorzugt wird.

Erfindungsgemäß werden irgendwelche einwertigen Alkohole verwendet. Beispiele umfassen einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten Alkohol mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen, ein Alkylenoxid-Additionsprodukt eines linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten Alkohols mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen oder eine Mischung davon, wobei im Hinblick auf die Leistung (Schäumfähigkeit, Detergenz) und die Produktivität eine Verbindung bevorzugt wird, dargestellt durch die folgende Formel (II): R₃(OR₄)_nOH (II)worin R₃ eine lineare oder verzweigte Alkyl- oder Alkenyl-Gruppe mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen; R₄ eine Alkylen-Gruppe mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen und n eine Zahl mit einem Durchschnittswert von 0 bis 5 bedeuten.

Hierin bedeutet R₃ eine lineare oder verzweigte Alkyl- oder Alkenyl-Gruppe mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise eine lineare oder verzweigte Alkyl-Gruppe mit 8 bis 16 Kohlenstoffatomen, mehr bevorzugt eine lineare Alkyl-Gruppe mit 10 bis 14 Kohlenstoffatomen. R₄ ist eine Alkylen-Gruppe mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise eine Ethylen-Gruppe. n ist eine Zahl mit einem durchschnittlichen Wert von 0 bis 5, vorzugsweise 0 bis 1, mehr bevorzugt 0.

Spezifische Beispiele des obigen einwertigen Alkohols umfassen Methanol, Ethanol, Isopropylalkohol, Butanol, Hexanol, Heptanol, 2-Ethylhexanol, Decylalkohol, Dodecylalkohol, Tetradecylalkohol, Hexadecylalkohol, Octadecylalkohol, Oleylalkohol, Icosylalkohol, Kokonußalkohol, Oxoalkohol und Guerbet-Alkohol. Ebenfalls werden Ethylenoxid-Additionsprodukte der obigen Alkohole veranschaulicht, wobei die molare Additionszahl von Ethylenoxid 1 bis 5 ist. Unter den obigen Beispielen sind im Hinblick auf die Leistung Decylalkohol, Dodecylalkohol und Tetradecylalkohol bevorzugt. Eine oder mehrere Arten der obigen einwertigen Alkohole können verwendet werden, so lange die gewünschte Wirkung erzielt werden kann.

Beispiele der erfindungsgemäß verwendeten Phenole umfassen Alkylphenole wie Nonylphenol und Dodecylphenol, und Ethylenoxid-Additionsprodukte dieser Phenole können ebenfalls verwendet werden, wobei die molare Additionszahl von Ethylenoxid 1 bis 5 ist. Unter diesen sind Nonylphenol und Dodecylphenol im Hinblick auf die Leistung bevorzugt.

Die oben erwähnten Alkohole und Phenole können von Zulieferern erhalten werden. Die Alkylenoxid-Additionsprodukte von einwertigen Alkoholen und Phenolen können durch konventionelle Verfahren erhalten werden. Spezifisch können sie durch Additionsreaktion eines Alkylenoxides an einen einwertigen Alkohol oder ein Phenol in der Gegenwart von KOH oder NaOH hergestellt werden.

Das bei dem Reaktionsschritt dieser Erfindung angewandte Reaktionsverfahren ist nicht begrenzt, wie oben erwähnt. Ein Ausgangsbeispiel dieser Erfindung wird nachfolgend beschrieben.

Ein Ausgangsalkohol oder -phenol, ein Saccharid und ein Katalysator werden in einen Reaktor gegeben. Einwertiger Alkohol oder Phenol wird in einer Menge von 2 bis 10 mol, bevorzugt 3 bis 7 mol zu 1 mol Saccharid verwendet. Die Menge des Alkohols oder Phenols ist vorzugsweise nicht weniger als 2 mol im Hinblick auf die Umwandlung und nicht höher als 10 mol im Hinblick auf technische und ökonomische Gesichtspunkte. Irgendwelche Reaktoren können verwendet werden, so lange von dem Inneren des Reaktors der Druck abgenommen werden kann. Beispiele umfassen einen SUS- und einen GL-Reaktor.

Irgendwelche bekannte Katalysatoren können erfindungsgemäß verwendet werden, solange sie für eine Dehydratisierungsreaktion geeignet sind. Beispiele umfassen p-Toluolsulfonsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure und stark saure Ionenaustauschharze (NAPHION, AMBERLITE und DIAION). Diese Substanzen können von Zulieferern erhalten werden. Eine oder mehrere Arten dieser Substanzen können verwendet werden. Unter diesen wird p-Toluolsulfonsäure wegen der geringen Färbung und des geringen Geruches während der Reaktion bevorzugt. Die Menge des zugegebenen Katalysators ist nicht besonders beschränkt. Um die Färbung der Reaktionsmischung zu inhibieren, werden 0,001 bis 0,01 mol, vorzugsweise 0,002 bis 0,005 mol des Katalysators pro 1 mol Saccharid zugegeben.

Die Ausgangsmaterialien und der Katalysator werden in den Reaktor gegeben, und die Dehydratisierung wird durch Erwärmen und Ablassen des Druckes in dem Reaktor durchgeführt. Die Reaktionstemperatur liegt in dem Bereich von 80 bis 150°C, vorzugsweise 90 bis 120°C. Eine Temperatur von 80°C oder mehr ist im Hinblick auf die Reaktionsrate, und eine Temperatur von 150°C oder weniger ist im Hinblick auf die Inhibition der Färbung bevorzugt. Der Druck wird um 5 bis 100 mmHg, vorzugsweise 20 bis 60 mmHg reduziert. Eine Reduktion von nicht weniger als 5 mmHg ist im Hinblick auf die Anlage und eine Reduktion von nicht mehr als 100 mmHg ist im Hinblick auf die Dehydratisierungswirksamkeit bevorzugt. Um in dem Reaktor gebildetes Wasser effizient zu entfernen, kann Stickstoff in den Reaktor eingeführt werden. Die in den Reaktor eingeführte Menge an Stickstoff ist nicht begrenzt und kann in dem Bereich von 0,1 bis 1 N m³/h pro 1 t der Reaktionsmischung, die zu dem Reaktor geführt wird, liegen. Die Reaktionszeit hängt von den Mengen der Ausgangsmaterialien ab. Daher kann die Reaktion zu irgendeiner Zeit gestoppt werden, wenn es aus der verbrauchten Menge der Ausgangsmaterialien oder Menge des Produktes bekannt ist, daß die Reaktion nahezu vollständig abgelaufen ist.

Nach der Vollendung der Reaktion wird der Druck in dem Reaktor normalisiert. Um die weitere Kondensation des Saccharides zu verhindern, kann die Reaktionsmischung, die einen Säurekatalysator enthält, auf einen pH von 6 bis 8 neutralisiert oder auf einen pH, der für die anschließenden Verfahren geeignet ist, eingestellt werden, indem eine basische Substanz zugegeben wird. Wenn ein Präzipitat (Polysaccharid-Nebenprodukte und nicht-reagiertes Saccharid) ausfällt, kann es je nach Erfordernis abfiltriert werden. Somit wird eine Reaktionsmischung erhalten, umfassend einen nicht-reagierten Alkohol oder Phenol und Alkylglycosid-Produkt. Irgendwelche basischen Substanzen können zum Neutralisieren des sauren Katalysators verwendet werden, einschließlich NaOH, KOH, Na₂CO₃, NaHCO₃, NH₃, Niedrigalkanolamine, Niedrialkylamine und stark basische Ionenaustauschharze, wobei NaOH und KOH im Hinblick auf die Ökonomie, Löslichkeit und Handhabbarkeit bevorzugt werden. NaOH oder KOH werden bevorzugt als eine wäßrige Lösung zur Verbesserung der Handhabbarkeit verwendet.

Das erfindungsgemäße Alkylglycosid ist nicht begrenzt. Solche, die durch die folgende Formel (I) dargestellt sind, sind bevorzugt, da sie als Tenside und als Zwischenprodukte bei der Synthese von Tensiden nützlich sind: R₁(OR₂)_xG_y (I)worin R₁ eine gerade oder verzweigte Alkyl-Gruppe mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen, eine gerade oder verzweigte Alkenyl- Gruppe mit 2 bis 22 Kohlenstoffatomen oder eine lineare oder verzweigte Alkylphenyl-Gruppe mit 7 bis 22 Kohlenstoffatomen; R₂ eine Alkylen-Gruppe mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen; G ein Rest, der sich von reduzierendem Saccharid mit 5 bis 6 Kohlenstoffatomen ableitet; x eine molare Additionszahl von Alkylenoxid-Gruppen mit einem durchschnittlichen Wert von 0 bis 5; y ein Kondensationsgrad des reduzierenden Saccharids mit einem durchschnittlichen Wert von 1 bis 10 sind.

Hier können R₁, R₂ und x durch Änderung der einwertigen Ausgangsalkohole und Phenole und G durch Änderung der Art der Saccharide gesteuert werden. y kann durch Änderung des molaren Verhältnisses des einwertigen Alkohols oder Phenols als Ausgangsmaterial zu dem Saccharid und der Reaktionsbedingungen gesteuert werden. Der Wert von y kann durch Bestimmung der Verteilung des Kondensationsgrades des Produktes durch GPC oder durch die Bestimmung des Verhältnisses der Anzahl von Protonen, die sich von R₁ ableiten, zu der Zahl, die sich von G ableiteten, durch NMR-Analyse bestätigt werden. Der Wert von y liegt in dem Bereich von 1 bis 10, vorzugsweise 1 bis 3, mehr bevorzugt 1,2 bis 1,6.

Als nächstes wird beim Trennschritt der Alkohol oder das Phenol von der Reaktionsmischung entfernt. Die Entfärbung kann vor der Entfernung des Alkohols oder Phenols durchgeführt werden, da die Farbe des Alkylglycosid-Produktes weiterhin durch diese Behandlung verbessert werden kann. Das Verfahren zur Entfärbungsbehandlung ist nicht begrenzt, und irgendeine bekannte Entfärbungsbehandlung wie Wasserstoffperoxid-Behandlung, Natriumhypochlorit-Behandlung und Hydrierungs-Behandlung kann angewandt werden.

Die Wasserstoffperoxid-Behandlung kann wie folgt durchgeführt werden: Der pH der Reaktionsmischung wird auf 7 bis 13, vorzugsweise 8 bis 12 eingestellt. Vor der pH-Einstellung kann eine Neutralisierung des sauren Katalysators durchgeführt werden oder nicht. Der pH der Reaktionsmischung ist vorzugsweise nicht weniger als 7 im Hinblick auf die Entfärbungseffizienz und nicht höher als 13, um die erneute Färbung zu verhindern. Erfindungsgemäß bedeutet der pH der Reaktionsmischung den pH-Wert für eine 5 Gew.-%ige Verdünnung der Reaktionslösung, die mit destilliertem Wasser verdünnt ist. Der pH wird während der Behandlung mit H₂O₂ graduell erniedrigt. Die Zugabemenge von Wasserstoffperoxid ist 0,05 bis 1,0 Gew.-Teile, bevorzugt 0,1 bis 0,5 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Reaktionsmischung (10 bis 80 Gew.-% Alkylglycosid), wobei die Menge im allgemeinen von der gewünschten Farbe des Alkylglycosid-Produktes abhängig ist. Nach Zugabe dieser Menge an Wasserstoffperoxid wird die Reaktionsmischung bei einer Temperatur von 40 bis 150°C, vorzugsweise 50 bis 90°C für 10 min bis 8 h für die Entfärbung gerührt. Die Temperatur für die Entfärbung ist vorzugsweise nicht weniger als 40°C im Hinblick auf die Entfärbungseffizienz und nicht höher als 150°C für die Verhinderung der Farbzerstörung, was durch hohe Temperatur verursacht wird.

Die Natriumhypochlorit-Behandlung kann wie folgt durchgeführt werden: Die Reaktionsmischung wird auf einen pH von 7 bis 13, vorzugsweise 8 bis 12 eingestellt. Es ist bevorzugt, den pH der Reaktionsmischung auf nicht weniger als 7 im Hinblick auf die Entfärbungseffizienz und nicht höher als 13 für die Verhinderung der erneuten Färbung des Produktes einzustellen. Die Menge an zuzugebendem Natriumhypochlorit ist 0,01 bis 0,5 Gew.-%, vorzugsweise 0,05 bis 0,3 Gew.-%, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Reaktionsmischung (10 bis 80 Gew.-% Alkylglycosid), wobei die Menge im allgemeinen von der gewünschten Farbe des Alkylglycosid-Produktes abhängig ist.

Nach der Zugabe dieser Menge an Natriumhypochlorit wird die Reaktionsmischung bei einer Temperatur von 40 bis 150°C, vorzugsweise 50 bis 90°C für 10 min bis 8 h für die Entfärbung gerührt. Die Temperatur für die Entfärbung ist vorzugsweise nicht weniger als 40°C im Hinblick auf die Entfärbungseffizienz und nicht höher als 150°C zur Verhinderung der Farbzerstörung, die durch hohe Temperatur verursacht wird.

Die Hydrierungs-Behandlung kann z.B. entsprechend dem Verfahren durchgeführt werden, das in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 1-290692 offenbart ist, bei dem die Reaktionsmischung direkt mit Wasserstoff oder einer Wasserstoffquelle kontaktiert wird. Spezifisch wird die Reaktionsmischung mit Wasserstoff bei einem Druck von 1 bis 100 atm und einer Temperatur von 150 bis 250°C in der Gegenwart eines Katalysators, umfassend Ni, Pt, Pd, etc. kontaktiert. Wenn Natriumborhydrid als Wasserstoffquelle verwendet wird, wird die Reaktionsmischung auf einen pH von nicht weniger als 8 eingestellt, und Natriumborhydrid wird in einer Menge von 0,01 bis 1,0 Gew.-%, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Reaktionsmischung zugegeben. Nach Zugabe von Natriumborhydrid wird die Reaktionsmischung bei einer Temperatur von 20 bis 75°C für 1 bis 100 h für die Entfärbung gerührt.

Beispiele der basischen Substanzen, die für die pH-Einstellung bei jeder der obigen Entfärbungsbehandlungen verwendet werden, umfassen solche, die für die Neutralisierung des sauren Katalysators verwendet werden. Im Hinblick auf die Entfärbungswirksamkeit sind NaOH und KOH bevorzugt. Es ist im Hinblick auf die Handhabbarkeit bevorzugt, NaOH oder KOH als eine wäßrige Lösung zu verwenden. Die Herstellungsverfahren der Substanzen, die bei der Entfärbungsbehandlung verwendet werden, d.h. Wasserstoffperoxid, Natriumhypochlorit, Wasserstoff, Hydrierungskatalysator und Natriumborhydrid sind nicht begrenzt. Die Verwendung von kommerziell erhältlichen ist ökonomisch vorteilhaft.

Der Trennschritt dieser Erfindung wird nachfolgend beschrieben. Der pH der Reaktionsmischung, die wie oben beschrieben erhalten wird, mit oder ohne Entfärbungsbehandlung, wird auf 2 bis 6,0, vorzugsweise 3 bis 6, mehr bevorzugt 3,5 bis 5 eingestellt. Hier bedeutet "der pH der Reaktionsmischung" den pH einer 5 Gew.-%igen Verdünnung der Reaktionsmischung, die mit destilliertem Wasser verdünnt ist. Beim Trennschritt ist der pH der Reaktionsmischung vorzugsweise nicht weniger als 2 für die Inhibition der weiteren Kondensation von Sacchariden und nicht höher als 6,0 für der Erhalt eines Produktes mit wünschenswerter Farbe. Der pH kann mit einer sauren oder basischen Substanz eingestellt werden. Die Menge der sauren oder basischen Substanz, die zu der Reaktionsmischung zugegeben wird, ist nicht begrenzt, solange der gewünschte pH erzielt werden kann.

Irgendeine saure Substanz kann verwendet werden, solange sie in der Reaktionsmischung bis zu einem gewünschten Maß aufgelöst werden kann. Beispiele der sauren Substanzen umfassen p-Toluolsulfonsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Milchsäure, Essigsäure, Glykolsäure und Salzsäure. Im Hinblick auf die Farbe des getrennten Produktes wird p-Toluolsulfonsäure der Vorzug gegeben. Die hier verwendeten basischen Substanzen sind nicht begrenzt, solange sie in der Reaktionsmischung in einem gewünschten Ausmaß aufgelöst werden können. Beispiele der basischen Substanzen umfassen NaOH, KOH, NH₃, Na₂CO₃, NaHCO₃, Niedrigalkylamine und Niedrigalkanolamine. Unter diesen NaOH und KOH ökonomisch bevorzugt.

Vor der Destillation des Alkohols oder Phenols können verschiedene Verbindungen für die pH-Einstellung oder andere Zwecke zugegeben werden. Jedoch verursacht die Zugabe eines gering löslichen Metalloxids wie Magnesiumoxid eine Trübheit der Reaktionsmischung, was eine Filtration für den Erhalt eines kommerziell akzeptablen Produktes erforderlich macht. Dieser zusätzliche Filtrationsvorgang erhöht die Produktionskosten und vermindert die Ausbeute. Daher ist die Verwendung eines Metalloxides im Hinblick auf die Produktion im industriellen Maßstab unerwünscht.

Die auf den gewünschten pH eingestellte Reaktionsmischung wird zur Entfernung des nicht-reagierten Alkohols oder Phenols destilliert. Die Destillation kann entsprechend einem bekannten Verfahren durchgeführt werden, bevorzugt bei niedriger Temperatur, um zu verhindern, daß das Alkylglycosid-Produkt eine Farbe und einen Geruch annimmt. Es ist bevorzugt, die Destillation unter vermindertem Druck durchzuführen, da die Destillation bei niedriger Temperatur möglich wird. Der Grad der Verminderung des Druckes hängt von der Art des Alkohols oder Phenols, die abdestilliert werden sollen, ab. Z.B. wird ein Alkohol mit 10 bis 14 Kohlenstoffatomen bei einem Druck von 0,01 bis 10 mmHg, vorzugsweise 0,1 bis 1 mmHg destilliert. Die Temperatur während der Destillation ist 100 bis 200°C, vorzugsweise 130 bis 170°C. Destillationsanlagen sind nicht begrenzt, und irgendwelche bekannten können verwendet werden. Spezifische Beispiele umfassen einen Dünnfilmverdampfer, absatzweise betriebenen und kontinuierlichen Verdampfer. Es ist bevorzugt, einen Verdampfer zu verwenden, der vermeiden kann, daß das Reaktionsprodukt lange Zeit der Wärme ausgesetzt wird. In dieser Hinsicht ist ein Dünnfilmverdampfer bevorzugt. Die Dicke des Dünnfilms ist vorzugsweise nicht mehr als 5 mm, mehr bevorzugt nicht mehr als 2 mm. Die Arten des Dünnfilmverdampfers umfassen solche mit einem Flüssigfilm, der herab- oder nach oben fließt, einen Wischfilm und einen Trommelverdampfer. Der Alkohol oder das Phenol in der Reaktionsmischung wird bis zu einem Gehalt von nicht mehr als 5 Gew.-% der Reaktionsmischung abdestilliert, vorzugsweise bis zu einem Gehalt von nicht mehr als 2 Gew.-% der Reaktionsmischung, für den Erhalt eines Alkylglycosides.

Die Farbe des somit erhaltenen Alkylglycosides wird wie folgt bewertet: eine 40%ige wäßrige Lösung des Alkylglycosides wird hergestellt, und die Farbe der wäßrigen Lösung wird visuell mit dem APHA-Farbstoff-Standard verglichen.

Das oben erhaltene Alkylglycosid-Produkt kann weiterhin einer Entfärbungsbehandlung unterworfen werden. Das für diese Entfärbungsbehandlung verwendete Verfahren ist nicht begrenzt. Z.B. können die oben beschriebenen bekannten Verfahren wie Wasserstoffperoxid-Behandlung, Natriumhypochlorit-Behandlung und Hydrierungs-Behandlung verwendet werden.

Erfindungsgemäß kann ein Alkylglycosid mit einer guten Farbe und ohne Geruch durch eine sehr einfache Vorgehensweise ohne Verwendung eines teuren Entfärbungsmittels erhalten werden.

Diese Erfindung wird nachfolgend detaillierter unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben.
Beispiel 1
In einen 20 l-SUS-Reaktor wurden 9497 g (60,0 mol) Decylalkohol, 2700 g (15,0 mol) wasserfreie Glucose und 14,3 g (0,075 mol) p-Toluolsulfonsäuremonohydrat gegeben und gerührt. Nach Erwärmen der Mischung auf 95°C wurde der Druck in dem Reaktionsschritt auf 40 mmHg zu Beginn der Dehydratisierung eingestellt. Während der Dehydratisierung wurde Stickstoff in den Reaktor mit 200 ml/min eingeführt, um das gebildete Wasser effizient zu entfernen. Die Mischung wurde weiterhin erwärmt. Als die Temperatur 110°C erreichte, wurde jede Stunde eine Probe gezogen, um die Menge des Glucose-Verbrauches festzustellen. Die Dehydratisierung wurde fortgesetzt, bis die von dem Glucose-Verbrauch berechnete Umwandlung 96 % oder höher wurde. Nach Vollendung der Reaktion wurde der Druck normalisiert und der Katalysator durch Zugabe von 17,5 g (0,21 mol) 48 Gew.-%iger, wäßriger NaOH-Lösung neutralisiert. Die während der Reaktion gebildeten Nebenprodukte wie Polysaccharide und nicht-reagierte Glucose wurden durch Filtration entfernt. Die Farbe der Lösung wurde als APHA 300 bis 400 bewertet.
Die Umwandlung wurde bezogen auf die Menge des Glucose-Verbrauches in der Reaktionsmischung berechnet. Spezifisch wurde die Reaktionsmischung filtriert, und die Menge an abfiltrierter, fester Glucose wurde gemessen. Die Differenz der Glucose-Menge in jeder Probe von der Ausgangsmenge wird als Menge des Glucose-Verbrauches zum Zeitpunkt des Probenziehens angesehen. Die Umwandlung wird unter Verwendung der folgenden Gleichung 1 berechnet:
Die Farbe des Produktes wurde durch APHA ausgedrückt. APHA entspricht der Hazen-Einheit von JIS KOO71-1993. Die spezifische Vorgehensweise wird nachfolgend beschrieben.
In 100 ml Salzsäure wurden 1,25 g Kaliumchloroplatinat und 1,00 g Cobaltchlorid aufgelöst, Wasser wurde dazugegeben, zur Herstellung eines Gesamtvolumens von 1 l. Nachdem die Lösung so eingestellt wurde, daß sie eine Absorbanz in dem in Tabelle 1 gezeigten Bereich hatte, wobei ein Spektrophotometer verwendet wurde, wurde sie als Standardvorratlösung verwendet.
Tabelle 1
Der APHA dieser Vorratslösung wird mit 500 definiert. Der APHA-Wert einer jeden Verdünnung der Vorratslösung wird berechnet, so daß das Multiplikationsprodukt des Verdünnungsverhältnisses mit dem APHA-Wert 500 wird, d.h. der APHA-Wert der 2fachen Verdünnung ist 250; der der 5fachen Verdünnung ist 100; usw. Eine von der Reaktionsmischung gezogene Probe wird visuell mit der Serie von APHA-Standard-Lösungen, die somit hergestellt sind, verglichen, und die APHA-Standard-Lösungen mit der zu der Probe ähnlichsten Farbe wird ausgewählt. Die Farbe der Probe wird durch den APHA-Wert der Standardlösung, die somit ausgewählt ist, ausgedrückt.
In einen 1 l-Reaktor wurden 500 g der Reaktionsmischung (umfassend Alkylglycosid in einer Menge von etwa 30 Gew.-%; nachfolgend als Reaktionsmischung von Beispiel 1 bezeichnet) gegeben und gerührt. Nach Erwärmen der Reaktionsmischung von Beispiel 1 auf 70°C wurden 1,00 g (0,012 mol) 48 Gew.-%ige wäßrige NaOH-Lösung und 2,86 g 35 Gew.-%ige, wäßrige H₂O₂-Lösung zugegeben und bei 70°C für 3 h für die Entfärbung gerührt. Während der Entfärbungsbehandlung wurden an mehreren Punkten Proben von der Reaktionsmischung gezogen. Die Probe wurde auf eine Konzentration von 5 Gew.-% verdünnt, und der pH der Verdünnung wurde bestimmt. Als Ergebnis lag der pH des Reaktionssystems während der Entfärbungsbehandlung in dem Bereich von 11,5 bis 8,5.
Nach Vollendung der Entfärbungsbehandlung wurde der pH der Reaktionsmischung mit 7,61 g (0,012 mol) einer 30 Gew.-%igen p-Toluolsulfonsäuremonohydrat-Decylalkohol-Lösung (nachfolgend mit "Säurelösung" bezeichnet) eingestellt. Die Farbe der Reaktionsmischung war APHA 70 bis 80, was anzeigt, daß die Reaktionsmischung entfärbt war. Der pH der Reaktionsmischung war 3,0. Die Reaktionsmischung wurde weiterhin mit destilliertem Wasser bis zu einer Konzentration von 5 Gew.-% verdünnt, und der pH der resultierenden Suspension war 3,5. Wenn nichts anderes angegeben, wurde der pH in den folgenden Beispielen bestimmt, nachdem die Zielflüssigkeit mit destilliertem Wasser auf eine Konzentration von 5 Gew.-% verdünnt war.
Nicht-reagierter Alkohol, der in der entfärbten Reaktionsmischung enthalten ist, wurde bis zu einem Ausmaß von 1 % (bestimmt durch GLC-Analyse) bei 160°C und 0,3 mmHg unter Verwendung eines Dünnfilmverdampfers entfernt. Das erhaltene Alkylglycosid wurde in destilliertem Wasser aufgelöst, unter Erzeugung einer 40 Gew.-%igen wäßrigen Alkylglycosid-Lösung. Diese wäßrige Lösung hatte eine gute Farbe von APHA 200 (G1) und keinen Geruch. Die NMR-Analyse des erhaltenen Alkylglycosides ergab, daß der durchschnittliche Grad der Glucose-Kondensation 1,35 war.
Beispiel 2
Die gleiche Vorgehensweise wie bei Beispiel 1 wurde durchgeführt, unter Erhalt eines Alkylglycosides, mit der Ausnahme, daß der pH nach der Entfärbung auf 5,0 durch Verminderung der Menge der sauren Lösung eingestellt wurde. Die wäßrige 40 Gew.-%ige Lösung des erhaltenen Alkylglycosides hatte eine gute Farbe von APHA 200 bis 250 (G1 bis 2) und keinen Geruch. Der durchschnittliche Grad der Glucose-Kondensation war 1,35.
Beispiel 3
Die gleiche Vorgehensweise wie bei Beispiel 1 wurde durchgeführt, unter Erhalt eines Alkylglycosides, mit der Ausnahme, daß der pH auf 6,5 nach der Entfärbung durch Reduktion der Menge der sauren Lösung eingestellt wurde. Die 40 Gew.-%ige, wäßrige Lösung des erhaltenen Alkylglycosides hatte eine relativ gute Farbe mit einem APHA von 300 (G2) und keinen Geruch. Der durchschnittliche Grad der Glucose-Kondensation war 1,35.
Beispiel 4
In einen 2 l-Reaktor wurde 734 g (4,0 mol) einer Mischung aus Decylalkohol, Dodecylalkohol und Tetradecylalkohol (molares Verhältnis = 40 %:30 %:30 %; nachfolgend mit "Alkoholmischung bezeichnet"), 180 g (1,0 mol) wasserfreie Glucose und 0,95 g (0,005 mol) p-Toluolsulfonsäuremonohydrat angeordnet und gerührt. Nach Erwärmen der Mischung auf 95°C wurde der Druck in dem Reaktionssystem zum Beginn der Dehydratisierung auf 40 mmHg eingestellt. Während der Dehydratisierung wurde Stickstoff in den Reaktor mit einer Rate von 10 ml/min eingeführt, um das gebildete Wasser effizient zu entfernen. Die Mischung wurde weiter erwärmt. Als die Reaktionstemperatur 110°C erreichte, wurde das Probenziehen jede Stunde wiederholt, um die Menge des Glucose-Verbrauches festzustellen. Die Dehydratisierung wurde fortgesetzt, bis die von dem Glucose-Verbrauch berechnete Umwandlung 96 % wurde.
Nach Vollendung der Reaktion wurde der Druck normalisiert, und der Katalysator wurde durch Zugabe von 1,17 g (0,014 mol) 48 Gew.-%iger wäßriger NaOH-Lösung neutralisiert. Während der Reaktionen gebildete Nebenprodukte wie Polysaccharide sowie nicht-reagierte Glucose wurden durch Filtration entfernt. Die Reaktionszeit für die Dehydratisierung und die Farbe der Reaktionsmischung (APHA 300 bis 400) von Beispiel 4 waren nahezu gleich wie bei Beispiel 1, bei dem Decylalkohol als Ausgangsmaterial verwendet wurde.
In einen 1 l-Reaktor wurden 500 g der Reaktionsmischung (umfassend Alkylglycosid in einer Menge von etwa 30 Gew.-%; nachfolgend mit "Reaktionsmischung von Beispiel 4 bezeichnet") angeordnet und gerührt. Nach Erwärmen der Reaktionsmischung von Beispiel 4 auf 70°C wurden 1,00 g (0,012 mol) 48 Gew.-%ige wäßrige NaOH-Lösung und 2,86 g (0,2 Gew.-% H₂O₂ zu der Menge der Reaktionsmischung) einer 35 Gew.-%igen, wäßrigen H₂O₂-Lösung zugegeben und bei 70°C für 3 h für die Entfärbung gerührt. Während der Entfärbungsbehandlung wurden mehrmals von der Reaktionsmischung Proben gezogen. Die Probe wurde auf eine Konzentration von 5 Gew.-% verdünnt, und der pH der Verdünnung wurde bestimmt. Als Ergebnis war der pH des Reaktionssystems während der Entfärbungsbehandlung in dem Bereich von 11,5 bis 8,5. Nach Vollendung der Entfärbungsbehandlung wurde der pH der Reaktionsmischung mit 7,61 g (0,021 mol) der sauren Lösung eingestellt. Die Reaktionsmischung hatte eine Farbe von APHA 70, was anzeigt, daß die Reaktionsmischung entfärbt war. Der pH der Reaktionsmischung war 3,0. Die Reaktionsmischung wurde weiterhin mit destilliertem Wasser bis zu einer Konzentration von 5 Gew.-% verdünnt, und der pH der resultierenden Suspension war 3,5.
Nicht-reagierter Alkohol, der in der obigen entfärbten Reaktionsmischung enthalten war, wurde bis zu einem Ausmaß von 1 % bei 160°C und 0,3 mmHg unter Verwendung eines Dünnfilmverdampfers zur Trennung eines Alkylglycosides entfernt. Das erhaltene Alkylglycosid wurde in destilliertem Wasser aufgelöst, zur Herstellung einer 40 Gew.-%igen, wäßrigen Alkylglycosid-Lösung. Diese wäßrige Lösung hatte eine gute Farbe mit einem APHA von 150 bis 200 (G1) und keinen Geruch. Der durchschnittliche Grad der Glucose-Kondensation des erhaltenen Alkylglycosides war 1,30.
Beispiel 5
In einen 1 l-Reaktor wurden 500 g der Reaktionsmischung von Beispiel 1, 1,00 g 48 Gew.-%ige, wäßrige NaOH-Lösung und 1,91 g (0,05 Gew.-Teile NaOCl, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Reaktionsmischung von Beispiel 1) einer 13,1 Gew.-%igen, wäßrigen NaOCl-Lösung (effektives Chlor: 12,5 %) als Entfärbungsmittel (anstelle von H₂O₂ gemäß Beispiel 1) gegeben und der Entfärbungsbehandlung und der pH-Einstellung entsprechend der gleichen Vorgehensweise wie bei Beispiel 1 unterworfen. Das Reaktionssystem wurde auf einen pH von 11,5 bis 9,0 während der Entfärbung und auf einen pH von 3,5 nach der Entfärbung eingestellt. Die Reaktionsmischung entfaltete eine Farbe von APHA 80, was anzeigt, daß die Reaktionsmischung entfärbt war.
Auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 wurde ein Alkylglycosid getrennt, und 40 Gew.-%ige wäßrige Alkylglycosid-Lösung wurde hergestellt. Diese wäßrige Lösung hatte eine gute Farbe mit einem APHA 200 (G1) und keinen Geruch. Der durchschnittliche Grad der Glucose-Kondensation des erhaltenen Alkylglycosides war 1,35.
Beispiel 6
Die gleiche Vorgehensweisen wie bei Beispiel 5 wurden angewandt unter Erhalt eines Alkylglycosides, mit der Ausnahme, daß der pH nach der Entfärbung auf 5,0 durch Verminderung der Menge der sauren Lösung eingestellt wurde. Eine 40 Gew.-%ige, wäßrige Lösung des erhaltenen Alkylglycosides wurde hergestellt. Diese wäßrige Lösung hatte eine gute Farbe mit APHA von 200 bis 250 (G1 bis 2) und keinen Geruch. Der durchschnittliche Grad der Glucose-Kondensation des erhaltenen Alkylglycosides war 1,35.
Beispiel 7
Die gleiche Vorgehensweise wie bei Beispiel 5 wurde durchgeführt, unter Erhalt eines Alkylglycosides mit der Ausnahme, daß der pH nach der Entfärbung auf 6,5 durch Verminderung der Menge der sauren Lösung eingestellt wurde. Eine 40 Gew.-%ige, wäßrige Lösung des erhaltenen Alkylglycosides wurde hergestellt. Diese wäßrige Lösung hatte eine gute Farbe mit APHA 300 (G2) und keinen Geruch. Der durchschnittliche Grad der Glucose-Kondensation des erhaltenen Alkylglycosides war 1,35.
Beispiel 8
In einen 1 l-Reaktor wurden 500 g der Reaktionsmischung von Beispiel 1, 1,00 g 48%ige wäßrige NaOH-Lösung und 0,25 g (als 0,05 Gew.-Teile NaBH, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Reaktionsmischung von Beispiel 1) Natriumborhydrid angeordnet und der Entfärbungsbehandlung und der pH-Einstellung durch die gleiche Vorgehensweise wie bei Beispiel 1 unterworfen. Das Reaktionssystem wurde auf einen pH von 11,5 bis 8,5 während der Entfärbung und einen pH von 3,5 nach der Entfärbung eingestellt. Die Reaktionsmischung entwickelte eine Farbe von APHA 120, was anzeigt, daß die Reaktionsmischung entfärbt war.
Von der oben entfernten Reaktionsmischung wurde ein Alkylglycosid auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 getrennt, und 40 Gew.-%ige, wäßrige Alkylglycosid-Lösung wurde hergestellt. Diese wäßrige Lösung hatte eine gute Farbe mit APHA 200 bis 250 (G1 bis 2) und keinen Geruch. Der durchschnittliche Grad der Glucose-Kondensation des erhaltenen Alkylglycosides war 1,35.
Beispiel 9
Zur 40 Gew.-%igen, wäßrigen Alkylglycosid-Lösung von Beispiel 8 wurden 0,02 Gew.-% NaBH₄, bezogen auf 100 Gew.-Teile der wäßrigen Alkylglycosid-Lösung zugegeben, um die erneute Entfärbungsbehandlung durchzuführen. Spezifisch wurde die gleiche Vorgehensweise bei der Entfärbungsbehandlung und der pH-Einstellung von Beispiel 1 durchgeführt. Der pH wurde eingestellt, daß er während der Entfärbung in dem Bereich von 10 bis 8 lag. Die Lösung nach der pH-Einstellung entfaltete eine Farbe mit APHA 100, was anzeigt, daß die Lösung entfärbt war.
Beispiel 10
Ein Alkylglycosid wurde getrennt, und eine 40 Gew.-%ige wäßrige Lösung des Alkylglycosides wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 8 hergestellt, mit der Ausnahme, daß der pH nach der Entfärbung auf 5,0 durch Verminderung der Menge an zugegebener saurer Lösung auf 5,0 eingestellt wurde. Die wäßrige Lösung entfaltete eine gute Farbe mit APHA von 200 bis 250 (G1 bis 2) und hatte keinen Geruch. Der durchschnittliche Grad der Glucose-Kondensation war 1,35.
Beispiel 11
Die Trennung des Alkylglycosides und die Herstellung der 40 Gew.-%igen, wäßrigen Lösung davon wurden auf gleiche Weise wie in Beispiel 8 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß der pH nach der Entfärbung auf 6,5 durch Verminderung der Menge der zugegebenen sauren Lösung eingestellt wurde. Die wäßrige Lösung entfaltete eine gute Farbe mit APHA 300 (G2) und hatte keinen Geruch. Der durchschnittliche Grad der Glucose-Kondensation war 1,34.
Vergleichsbeispiel 1
Die Trennung des Alkylglycosides und die Herstellung der 40 Gew.-%igen wäßrigen Lösung davon wurden auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß der pH nach der Entfärbung mit der sauren Lösung auf 1,5 eingestellt wurde. Die wäßrige Lösung entfaltete eine schlechte Farbe von APHA 500 < (G8). Da der starke unangenehme Geruch dieser wäßrigen Lösung den Abbau des Alkylglycosides anzeigte, wurde keine detaillierte Analyse mit dem erhaltenen Alkylglycosid durchgeführt.
Vergleichsbeispiel 2
Die Trennung des Alkylglycosides und die Herstellung der 40 Gew.-%igen, wäßrigen Lösung davon wurden auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß die pH-Einstellung nach der Entfärbung nicht durchgeführt wurde (d.h. bei pH 8,5). Die wäßrige Lösung entfaltete eine schlechte Farbe mit APHA 500 < (G6) und hatte einen verbrannten Geruch. Der durchschnittliche Grad der Glucose-Kondensation war 1,35.
Vergleichsbeispiel 3
Die Trennung des Alkylglycosides und die Herstellung einer 40 Gew.-%igen wäßrigen Lösung davon wurden auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß der pH nach der Entfärbung auf 10,0 mit 48 Gew.-%iger, wäßriger NaOH-Lösung eingestellt wurde. Die wäßrige Lösung entfaltete eine ziemlich schlechte Farbe mit APHA 500 < (G10) und hatte einen stark verbrannten Geruch. Der durchschnittliche Grad der Glucose-Kondensation war 1,35.
Vergleichsbeispiel 4
Die Trennung des Alkylglycosides und die Herstellung der 40 Gew.-%igen, wäßrigen Lösung davon wurden auf gleiche Weise wie in Beispiel 5 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß der pH nach der Entfärbung auf 1,5 mit der sauren Lösung eingestellt wurde. Die wäßrige Lösung entfaltete eine schlechte Farbe mit APHA 500 < (G8). Da der starke unangenehme Geruch dieser wäßrigen Lösung einen Abbau des Alkylglycosides anzeigte, wurde keine detaillierte Analyse des erhaltenen Alkylglycosides durchgeführt.
Vergleichsbeispiel 5
Die Trennung des Alkylglycosides und die Herstellung der 40 Gew.-%igen, wäßrigen Lösung davon wurden auf gleiche Weise wie in Beispiel 5 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß die pH-Einstellung nach der Entfärbung nicht durchgeführt wurde (d.h. bei pH 9,0). Die wäßrige Lösung entfaltete eine schlechte Farbe mit APHA 500 < (G6 bis 7) und hatte einen verbrannten Geruch. Der durchschnittliche Grad der Glucose-Kondensation des erhaltenen Alkylglycosides war 1,35.
Vergleichsbeispiel 6
Die Trennung des Alkylglycosides und die Herstellung der 40 Gew.-%igen wäßrigen Lösung davon, wurden auf gleiche Weise wie in Beispiel 5 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß der pH nach der Entfärbung mit 48 Gew.-%iger wäßriger NaOH-Lösung auf 10,0 eingestellt wurde. Die wäßrige Lösung entfaltete eine deutlich schlechte Farbe mit APHA 500 < (G11) und hatte einen stark verbrannten Geruch. Der durchschnittliche Grad der Glucose-Kondensation des erhaltenen Alkylglycosides war 1,35.
Vergleichsbeispiel 7
Die Trennung des Alkylglycosides und die Herstellung der 40 Gew.-%igen, wäßrigen Lösung davon wurden auf gleiche Weise wie in Beispiel 8 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß der pH nach der Entfärbung mit der sauren Lösung auf 1,5 eingestellt wurde. Die wäßrige Lösung entfaltete eine schlechte Farbe mit APHA 500 < (G8). Da der starke unangenehme Geruch dieser wäßrigen Lösung einen Abbau des Alkylglycosides anzeigte, wurde keine detaillierte Analyse des erhaltenen Alkylglycosides durchgeführt.
Vergleichsbeispiel 8
Die Trennung des Alkylglycosides und die Herstellung der 40 Gew.-%igen, wäßrigen Lösung davon wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 8 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß die pH-Einstellung nach der Entfärbung nicht durchgeführt wurde (d.h. bei pH 8,5). Die wäßrige Lösung entfaltete eine schlechte Farbe mit APHA 500 < (G6) und hatte einen verbrannten Geruch. Der durchschnittliche Grad der Glucose-Kondensation des erhaltenen Alkylglycosides war 1,35.
Vergleichsbeispiel 9
Die Trennung des Alkylglycosides und die Herstellung der 40 Gew.-%igen, wäßrigen Lösung davon wurden auf gleiche Weise wie in Beispiel 8 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß der pH nach der Entfärbung mit 48 Gew.-%iger, wäßriger NaOH-Lösung auf 10,0 eingestellt wurde. Die wäßrige Lösung entfaltete eine geringe Farbe mit APHA 500 < (G10) und hatte einen stark verbrannten Geruch. Der durchschnittliche Grad der Glucose-Kondensation des erhaltenen Alkylglycosides war 1,35.
Beispiel 12
Zu 500 g der Reaktionsmischung von Beispiel 4 wurden 0,21 g (0,33 mmol) einer 30 Gew.-%igen p-Toluolsulfonsäuremonohydrat-Lösung in der Alkohol-Mischung zugegeben, um den pH einzustellen. Der pH dieser Reaktionsmischung war 3,0. Die Reaktionsmischung wurde mit destilliertem Wasser verdünnt; unter Erhalt einer 5 Gew.-%igen Suspension, und der pH dieser Suspension war 5,1.
Von der obigen Reaktionsmischung, die einen pH von 3,0 hatte, wurde ein Alkylglycosid von nicht-reagiertem Alkohol auf gleiche Weise wie in Beispiel 4 abgetrennt. Das erhaltene Alkylglycosid wurde in destilliertem Wasser aufgelöst, zur Herstellung einer 40 Gew.-%igen wäßrigen Alkylglycosid-Lösung. Die Lösung hatte eine gute Farbe mit APHA 300 (G2) und keinen Geruch. Der durchschnittliche Grad der Glucose-Kondensation des erhaltenen Alkylglycosides war 1,34.
Vergleichsbeispiel 10
Zu 500 g der Reaktionsmischung von Beispiel 4 wurden 0,25 g (3,0 mmol) 48%ige, wäßrige NaOH-Lösung zum Einstellen des pH zugegeben. Diese Reaktionsmischung hatte einen pH von 10,7. Die Reaktionsmischung wurde mit destilliertem Wasser verdünnt, unter Erhalt einer 5 Gew.-%igen Suspension, und der pH dieser Suspension war 10,0.
Bei der obigen Reaktionsmischung mit einem pH von 10,7 wurde ein Alkylglycosid von einem nicht-reagierten Alkohol auf gleiche Weise wie in Beispiel 4 abgetrennt. Das erhaltene Alkylglycosid wurde in destilliertem Wasser aufgelöst, zur Herstellung einer 40 Gew.-%igen, wäßrigen Alkylglycosid-Lösung. Die Lösung hatte eine schwache Farbe mit APHA 500 < (G8 bis 9) und einen verbrannten Geruch. Der durchschnittliche Grad der Glucose-Kondensation des erhaltenen Alkylglycosides war 1,42.
Vergleichsbeispiel 11
Die Alkohol-Entfernung durch Destillation von der Reaktionsmischung gemäß Beispiel 4 wurde ohne Einstellung des pH durchgeführt. Die Reaktionsmischung vor der Destillation des Alkohols hatte eine Farbe mit APHA 300 bis 400 und einen pH von 7,0. Die Reaktionsmischung wurde weiterhin mit destilliertem Wasser verdünnt, zur Herstellung einer 5 Gew.-%igen Suspension, und der pH der Suspension war 6,8.
Während die obige Reaktionsmischung einen pH von 7,0 hatte, wurde ein Alkylglycosid von einem nicht-reagierten Alkohol auf gleiche Weise wie in Beispiel 4 abgetrennt. Das erhaltene Alkylglykosid wurde in destilliertem Wasser aufgelöst, zur Herstellung einer 40 Gew.-%igen, wäßrigen Alkylglycosid-Lösung. Diese wäßrige Lösung hatte eine schlechte Farbe mit APHA 500 < (G4) und einen verbrannten Geruch. Der durchschnittliche Grad der Glucose-Kondensation des erhaltenen Alkylglycosides war 1,35.
Vergleichsbeispiel 12
Zu 500 g der Reaktionsmischung von Beispiel 4 wurden 0,55 g (0,87 mmol) 30 Gew.-%ige p-Toluolsulfonsäuremonhydrat-Lösung, aufgelöst in der Alkohol-Mischung, zum Einstellen des pH zugegeben. Der pH der Reaktionsmischung war 0,1. Diese Reaktionsmischung wurde mit verdünntem Wasser zur Herstellung einer 5 Gew.-%igen Suspension verdünnt und der pH der Suspension war 1,5.
Während die obige Reaktionsmischung einen pH von 0,1 hatte, wurde ein Alkylglycosid von einem nicht-reagierten Alkohol abgetrennt. Das erhalten Alkylglycosid wurde in destilliertem Wasser aufgelöst, zur Herstellung einer 40 Gew.-%igen wäßrigen Alkylglycosid-Lösung. Die Lösung hatte eine schlechte Farbe mit APHA 500 < (G10). Wegen des starken eigenartigen Geruches der Lösung wurde ein Abbau des Alkylglycosides vermutet.
Beispiel 13
In einen 20 l SUS-Reaktor wurden 9497 g (60,0 mol) Decylalkohol, 2700 g (15,0 mol) wasserfreie Glucose und 14,3 g (0,075 mol) p-Toluolsulfonsäuremonhydrat gegeben und gerührt. Nach dem Erwärmen der Mischung auf 95°C wurde der Druck in dem Reaktionssystem auf 40 mmHg zum Beginn der Dehydratisierung eingestellt. Während der Dehydratisierung wurde Stickstoff in den Reaktor mit 200 ml/min eingeführt, um das gebildete Wasser effizient zu entfernen. Die Mischung wurde weiter erhitzt. Als die Temperatur 110°C erreichte, wurde von der Reaktionsmischung jede Stunde eine Probe gezogen, um die Menge des Glucose-Verbrauches festzustellen. Mit der Dehydratisierung wurde fortgesetzt, bis die Umwandlung 96 % oder mehr war. Nach Vollendung der Reaktion wurde der Druck normalisiert, und der Katalysator wurde durch Zugabe von 17,5 g (0,21 mol) 48 Gew.-%iger wäßriger NaOH-Lösung neutralisiert.
Das neutralisierte Produkt war eine Aufschlämmung, die Polysaccharid-Nebenprodukte und nicht-reagierte Glucose enthielt. Zur Bestätigung der Farbe dieses Produktes wurde eine kleine Menge des Produktes filtriert und die Farbe des Filtrats mit APHA 300 bis 400 bestimmt.
Nach der oben erwähnten Neutralisierung wurden 500 g der Aufschlämmung (umfassend ein Alkylglycosid in einer Menge von etwa 30 Gew.-%) in einen 1-l-Reaktor gegeben und gerührt. Die Aufschlämmung wurde dann auf 70°C erwärmt, dazu wurden 1,00 g (0,012 mol) 48%ige, wäßrige NaOH-Lösung und 2,86 g 35 Gew.-%ige, wäßrige H₂O₂-Lösung (umfassend 0,2 Gew.-Teile H₂O₂, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Reaktionsmischung) zugegeben und für 3 h bei 70°C zur Entfärbung gerührt. Während der Entfärbung wurden von der Mischung mehrere Male Probe gezogen, und die Probe wurde bis zu einer Konzentration von 5 Gew.-% für die pH-Bestimmung verdünnt. Der pH des Reaktionssystems während der Entfärbung war in dem Bereich von 11,5 bis 8,5.
Nach Vollendung der Entfärbungsbehandlung wurde der pH der Mischung mit 7,61 g (0,012 mol) der sauren Lösung eingestellt. Die Farbe der Mischung war APHA 70 bis 80, was anzeigt, daß die Mischung entfärbt war. Der pH der Mischung war 3,0. Die Mischung wurde weiterhin mit destilliertem Wasser zur Herstellung einer 5 Gew.-%igen Suspension verdünnt, und der pH der resultierenden Suspension war 3,5.
Mit der obigen entfärbten Reaktionsmischung wurde ein Alkylglycosid durch Entfernung eines nicht-reagierten Alkohols bis zu einem Gehalt von 1 % (bestimmt durch GPC-Analyse) bei 160°C und 0,3 mmHg unter Verwendung eines Dünnfilmverdampfers getrennt. Das erhaltene Alkylglycosid wurde in destilliertem Wasser aufgelöst, zur Herstellung einer 40 Gew.-%igen wäßrigen Alkylglycosid-Lösung. Diese wäßrige Lösung hatte eine gute Farbe mit APHA 200 (G1) und hatte keinen Gerucht. Die NMR-Analyse des erhaltenen Alkylglycosides zeigte, daß der durchschnittliche Grad der Glucosekondensation 1,35 war.
Beispiel 14
In einen 2 l-Reaktor wurden 734 g (4,0 mol) der Alkohol-Mischung, 180 g (1,0 mol) wasserfreie Glucose und 0,95 g (0,005 mol) p-Toluolsulfonsäuremonohydrat gegeben und gerührt. Nach Erwärmen der Mischung auf 95°C wurde der Druck in dem Reaktionssystem auf 40 mmHg zum Start der Dehydratisierung eingestellt. Während der Dehydratisierung wurde Stickstoff in den Reaktor mit einer Rate von 10 ml/min zur effizienten Entfernung des gebildeten Wassers eingeführt. Die Mischung wurde weiter erwärmt. Als die Reaktionstemperatur 110°C erreichte, wurde jede Stunde eine Probe gezogen, um die Menge des Glucose-Verbrauches festzustellen. Mit der Dehydratisierung wurde fortgesetzt, bis die Umwandlung, berechnet aus dem Glucose-Verbrauch, 96 % oder mehr wurde.
Nach der Vollendung der Reaktion wurde der Druck normalisiert und der Katalysator durch Zugabe von 1,17 g (0,014 mol) 48 Gew.-%iger, wäßriger NaOH-Lösung neutralisiert. Das neutralisierte Produkt war eine Aufschlämmung, umfassend Polysaccharid-Nebenprodukte und nicht-reagierte Glucose. Zur Bestätigung der Farbe dieses Produktes wurde eine kleine Menge des Produktes filtriert, und die Farbe des Filtrates wurde mit APHA 300 bis 400 bestimmt, was nahezu gleich war wie die Farbe gemäß Beispiel 13.
Nach der oben erwähnten Neutralisierung wurden 500 g der Aufschlämmung (umfassend ein Alkylglycosid in einer Menge von etwa 30 Gew.-%) in einen 1 l-Reaktor gegeben und gerührt. Die Aufschlämmung wurde dann auf 70°C erwärmt, dazu wurden 1,00 g (0,012 mol) 48 Gew.-%ige, wäßrige NaOH-Lösung und 2,86 g 35 Gew.-%ige, wäßrige H₂O₂-Lösung (umfassend 0,2 Gew.-Teile H₂O₂, bezogen auf 100 Gew.-Teile der Reaktionsmischung) gegeben und für 3 h bei 70°C zur Entfärbung gerührt. Während der Entfärbung wurden von der Reaktionsmischung mehrere Male Proben gezogen, und die Probe wurde bis zu einer Konzentration von 5 Gew.-% für die pH-Bestimmung verdünnt. Der pH des Reaktionssystems während der Entfärbung lag in dem Bereich von 11,5 bis 8,5. Nach der Vollendung der Entfärbungsbehandlung wurde der pH der Reaktionsmischung mit 7,61 g (0,012 mol) der sauren Lösung eingestellt. Die Reaktionsmischung hatte eine Farbe von APHA 70, was anzeigt, daß die Reaktionsmischung entfärbt war. Die pH der Reaktionsmischung war 3,0. Die Reaktionsmischung wurde weiter mit destilliertem Wasser verdünnt, zur Herstellung einer 5 Gew.-%igen Suspension, und der pH der resultierenden Suspension war 3,5.
Mit der obigen, entfärbten Reaktionsmischung wurde ein Alkylglycosid durch Entfernung des nicht-reagierten Alkohols bis zu einem Gehalt von 1 % bei 160°C und 0,3 mmHg unter Verwendung eines Dünnfilmverdampfers abgetrennt. Das erhaltene Alkylglycosid wurde in destilliertem Wasser aufgelöst, zur Herstellung einer 40 Gew.-%igen, wäßrigen Alkylglycosid-Lösung. Diese wäßrige Lösung hatte eine gute Farbe mit APHA 150 bis 200 (G1) und hatte keinen Geruch. Der durchschnittliche Grad der Glucose-Kondensation des erhaltenen Alkylglycosides war 1,30.
Beispiel 15
In einen 500 ml-Vierhals-Glaskolben wurden 300 g der gemäß Beispiel 1 erhaltenen 40 Gew.-%igen wäßrigen Alkylglycosid-Lösung (mit einer Farbe mit APHA 200) angeordnet und gerührt. Die Lösung wurde dann auf 45°C erwärmt und mit 4,4 g einer 4 Gew.-%igen, wäßrigen NaOH-Lösung auf einen pH von 10 bis 11 eingestellt. Nach der pH-Einstellung wurden 0,6 g 35 Gew.-%ige, wäßrige H₂O₂-Lösung zugegeben und bei 45°C für 2 h für die erneute Entfärbung gerührt. Nach der erneuten Entfärbung hatte die Lösung eine Farbe mit APHA 70 und einen pH von 8 bis 9, was anzeigt, daß die Lösung entfärbt war.
Die Tabellen 2 und 3 fassen die Bedingungen und die Ergebnisse der obigen Beispiele zusammen.
Die obigen Ergebnisse zeigen, daß ein Alkylglycosid mit einer guten Farbe und ohne Geruch durch diese Erfindung erhalten werden kann. Ebenso wurde festgestellt, daß Alkylglycoside, die durch Entfernung des nicht-reagierten Alkohols bei einem pH außerhalb des erfindungsgemäßen Bereiches erhalten werden, eine schlechte Farbe und einen starken unangenehmen Geruch hatten.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Alkylglycosides durch Reaktion eines Saccharides und eines einwertigen Alkohols oder Phenols, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt: Durchführung der Reaktion des Saccharides und des einwertigen Alkohols oder des Phenols in an sich bekannter Weise; Einstellung der Reaktionsmischung, umfassend einen nicht-reagierten, einwertigen Alkohol oder Phenol und das erzeugte Alkylglycosid in 5 gewichtsprozentiger Verdünnung mit Wasser, auf einen pH von 2 bis 6; und Entfernung des nicht-reagierten, einwertigen Alkohols oder des Phenols von der Reaktionsmischung durch Destillation in an sich bekannter Weise, unter Erhalt des Alkylglycosides.
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend den folgenden zusätzlichen Schritt: Durchführen einer an sich bekannten Entfärbungsbehandlung mit der Reaktionsmischung, die nicht-reagierten, einwertigen Alkohol oder Phenol und das erzeugte Alkylglycosid enthält, vor der Einstellung des pH Wertes oder Durchführen einer an sich bekannten Entfärbungsbehandlung nach der Entfernung des nichtreagierten Alkohols oder Phenols.
Verfahren nach Anspruch 2, worin die Entfärbungsbehandlung aus der Gruppe ausgewählt wird, bestehend aus Wasserstoffperoxid-Behandlung, Natriumhypochlorit-Behandlung und Hydrierungs-Behandlung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin der einwertige Alkohol ein linearer oder verzweigter, gesättigter oder ungesättigter Alkohol mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen oder ein Alkylenoxid-Additionsprodukt davon mit der Formel (II): R₃(OR₄)_nOH (II)worin R₃ eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen oder eine lineare oder verzweigte Alkenyl-Gruppe mit 2 bis 22 Kohlenstoffatomen; R₄ eine Alkylengruppe mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen und n eine Zahl mit einem Durchschnittswert von 0 bis 5 bedeuten; das Phenol ein lineares oder verzweigtes Alkylphenol mit 7 bis 22 Kohlenstoffatomen oder ein Ethylenoxidaddukt davon mit einer molaren Additionszahl von Ethylenoxid von 1 bis 5 oder eine Mischung aus diesen Verbindungen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin das Saccharid sich von einem reduzierendem Saccharid mit 5 bis 6 Kohlenstoffatomen ableitet und der Kondensationsgrad des reduzierenden Saccharides einen Durchschnittswert von 1 bis 10 aufweist.
Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 5, worin R₃ in der Formel (II) eine linare oder verzweigte Alkyl-Gruppe mit 8 bis 16 Kohlenstoffatomen und das Saccharid Glucose sind.