DE19648513B4

DE19648513B4 - Verfahren zur Herstellung von hochreinem Alkanolamid

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Publication number: DE19648513B4
Application number: DE1996148513
Authority: DE
Inventors: Yukiko Ohshima; Hiroyuki Imoto; Akira Fujiu
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1995-11-24
Filing date: 1996-11-22
Publication date: 2007-02-15
Anticipated expiration: 2016-11-23
Also published as: JPH09143133A; JP3529920B2; DE19648513A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Alkanolamides dargestellt durch die Formel (1): R¹CONH_m-1(R³-OH)_n, worin R¹ eine geradkettige oder verzweigte Alkyl- oder Alkenylgruppe mit 7 bis 21 Kohlenstoffatomen ist, R³ eine geradkettige oder verzweigte Alkylengruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen ist, und m und n jeweils 1 oder 2 sind, mit dem Vorbehalt, dass die Gesamtsumme von m und n 3 ist, umfassend die Reaktion eines Fettsäureesters, dargestellt durch die Formel (2): R¹COOR², worin R¹ wie oben definiert ist und R² eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen ist, mit einem Alkanolamin, dargestellt durch die Formel (3):
H_mN(R³-OH)_n, worin R³, m und n jeweils wie oben definiert sind, bei einer Temperatur von 90 bis 150° C in der Gegenwart eines Alkalikatalysators, während das Reaktionssystem so gesteuert wird, dass die folgende Formel (I) erfüllt wird: 0 < [A – (W + S) ] ≤ 0,5 (I)worin A ein Gehalt des Alkalikatalysators (mmol/g der Gesamtsumme der...

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von hochreinem Alkanolamid, insbesondere ein Verfahren, bei dem ein hochreines Alkanolamid, das einen geringen Gehalt an Amidester als Nebenprodukt aufweist und einen guten Farbton hat, aus Fettsäureester und Alkanolamin konstant hergestellt wird.
Alkanolamide werden als Waschkraftverstärker, Schaummittel, Schaumstabilisatoren für Flüssigwaschmittel, in Shampoos, Spülmitteln oder Kosmetika benutzt. Auch die Derivate, die durch Addition von Alkylenoxid an Alkanolamid, gegebenenfalls mit anschließender Carboxymethylierung, Phosphorylierung oder Sulfatierung erhalten sind, werden wegen ihrer reduzierten Reizwirkung, ihres hohen Aufschäumvermögens und Reinigungsvermögens als hauptsächliche Tenside in den Waschmittelzusammensetzungen verwendet.

Zu dem Verfahren zur Herstellung solcher Alkanolamide gehört das Verfahren, bei dem in der Gegenwart eines Alkalikatalysators ein Fettsäureester mit Alkanolamin umgesetzt wird (vgl. Surfactant Science Series, Band 1, Seite 215). Jedoch wird bei diesem Verfahren die Menge des Amidesters als Nebenprodukt nicht konstant gehalten. Wenn durch die Addition von Alkylenoxid an das so hergestellte Alkanolamid, ggf. mit anschließender Carboxymethylierung, Phosphorylierung oder Sulfatierung, dessen Derivate hergestellt werden, ergibt sich der Nachteil, daß der Amidester wegen seiner geringen Löslichkeit in Wasser zur Trübung des flüssigen Produktes oder zur Erhöhung der Verunreinigungen führt. Durch die Verwendung einer größeren Menge des Alkalikatalysators kann das Alkanolamid, das einen geringeren Gehalt an Amidester aufweist, konstant hergestellt werden. Jedoch ergibt sich wiederum die Schwierigkeit, daß dieses Verfahren nicht nur unwirtschaftlich ist, sondern daß auch die Produkte gefärbt sind und bei der Neutralisation des Alkalikatalysators viele Salze gebildet werden.

Unter anderen Verfahren zur Herstellung des Alkanolamides, das einen geringen Gehalt des Nebenproduktes Amidester aufweist, kann das Verfahren, bei dem in einer ersten Stufe ein Amidester aus Fettsäure und Alkanolamin gebildet wird und dann in einer zweiten Stufe der Amidester durch Aminolyse zum Alkanolamid umgesetzt wird, genannt werden (JP-A-53-44513). Jedoch sind bei diesem Verfahren die Verfahrensschritte umständlich, ferner kann das Alkanolamid mit einem geringen Amidestergehalt nicht konstant hergestellt werden.

US 2, 844,609 A beschreibt ein Verfahren zur Aminolyse von Estern, besonders höheren Fettsäureestern durch Erwärmen einer Mischung aus hochsiedendem Alkanolamin und einem Natriummethoxid-Katalysator bei 50 bis 75°C und graduelles Zugeben von kaltem Fettsäureester zum Amin und Katalysator, wobei die Mischung im Vakuum gehalten wird.

Dieser Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur konstanten Herstellung von hochreinem Alkanolamid anzugeben, bei dem die Menge des Nebenproduktes Amidester zufriedenstellend verringert ist. Das Verfahren soll weiterhin einfach durchzuführen sein.

Die Erfinder haben intensive Untersuchungen durchgeführt, um diese Aufgabe zu lösen. Überraschenderweise haben sie festgestellt, daß die Menge des gebildeten Amidesters von der Katalysatormenge ebenso wie von den geringen Mengen an Wasser und saueren Stoffen, die im Reaktionssystem vorhanden sind, stark abhängig ist. Wenn die Menge des eingesetzten Katalysators in einem bestimmten Bereich eingestellt ist, kann das Alkanolamid mit einem guten Farbton und einer höheren Reinheit, d.h. einem geringen Amidestergehalt, konstant erhalten werden, obwohl der Katalysatorgehalt gering ist.

Gemäß einem ersten Aspekt betrifft diese Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Alkanolamides mit der Formel (1): R¹CONH_m-1(R³-OH)_n, worin R¹ ein geradkettiger oder verzweigter Alkylrest oder Alkenylrest mit 7 bis 21 Kohlenstoffatomen ist, R³ eine geradkettige oder verzweigte Alkylengruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen ist und m und n jeweils 1 oder 2 sind, mit dem Vorbehalt, daß die Gesamtsumme von m und n 3 ist, umfassend die Reaktion eines Fettsäureesters, dargestellt durch die Formel (2): R¹COOR², worin R¹ wie oben definiert ist, und R² eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen ist, mit einem Alkanolamin, dargestellt durch die Formel (3): H_mN(R³-OH)_n, worin R³, m und n jeweils wie oben definiert sind bei einer Temperatur von 9 bis 150°C, in der Gegenwart eines Alkalikatalysators, während das Reaktionssystem so eingestellt wird, daß es die folgende Bedingung (I) erfüllt: 0 < [A – (W + S)] ≤ 0,5 (I)worin A einen Gehalt des Alkalikatalysators (mmol/g der gesamten Ausgangsmaterialien und Reaktionsprodukte) des Reaktionssystems bedeutet, W einen Wassergehalt (mmol/g der gesamten Ausgangsmaterialien und Reaktionsprodukte) des Reaktionssystems bedeutet, und S der Gehalt einer sauren Substanz (mmol/g der gesamten Ausgangsmaterialien und Reaktionsprodukte) des Reaktionssystems ist.

Unter dem Ausgangsmaterial wird der Fettsäureester (2) und das Alkanolamin (3) verstanden. Diese Ausgangsmaterialien müssen nicht rein sein, sondern können Verunreinigungen enthalten, die auf dem technischen Gebiet üblich sind. Unter den Reaktionsprodukten wird das Alkanolamid (1) und der Alkohol der Formel R²OH (worin R² die oben genannte Bedeutung hat) verstanden.

Bei einem einfachen Reaktionssystem kann die Beziehung (I) durch die folgende Beziehung (I') ersetzt sein. Wenn z.B. das Reaktionssystem kein Lösungsmittel enthält, oder wenn wasserfreie Lösungsmittel verwendet werden und wenn ein nicht wasserbildender Katalysator zugesetzt wird, handelt es sich gemäß einem zweiten Aspekt dieser Erfindung um ein Verfahren zur Herstellung eines Alkanolamides der Formel (1):
R¹CONH_m-1(R³-OH)_n, worin R¹ eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe oder Alkenylgruppe mit 7 bis 21 Kohlenstoffatomen ist, R³ eine geradkettige oder verzweigte Alkylengruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen ist und m und n jeweils 1 oder 2 sind, wobei die Summe von m und n 3 ist, durch Reaktion eines Fettsäureesters, dargestellt durch die Formel (2): R¹COOR², worin R¹ die oben genannte Bedeutung hat und R² eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen ist, und eines Alkanolamides der Formel (3): H_mN(R³-OH)_n, worin R³, m und n die oben genannten Bedeutungen haben bei einer Temperatur von 90 bis 150°C, in der Gegenwart eines Alkalikatalysators, wobei der Alkalikatalysator in einer Menge verwendet wird, so daß die folgende Beziehung (1') erfüllt ist: 0 < [A' – (W' + S')] ≤ 0,5 (I')worin A' die Konzentration des zugeführten Alkalikatalysators (mmol/g der zugeführten Ausgangsmaterialien) ist, W' der Wassergehalt (mmol/g der zugeführten Ausgangsmaterialien) der zugeführten Ausgangsmaterialien ist, und S' der Gehalt der sauren Substanzen (mmol/g der zugeführten Ausgangsmaterialien) der zugeführten Ausgangsmaterialien ist.

Dabei hat das Gemisch der zugeführten Ausgangsmaterialien eine Konzentration an Wasser W' und eine Konzentration der sauren Substanzen S'.

Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte hochreine Alkanolamid ist als Waschkraftverstärker, Schaummittel und Schaumstabilisator für Flüssigwaschmittel ausgezeichnet geeignet.

Wenn durch die Addition von Alkylenoxid an Alkanolamid, ggf. mit anschließender Carboxymethylierung, Phosphorylierung bzw. Sulfatierung, die Derivate von Alkanolamid hergestellt sind, stellen sie Tenside dar, die in einer Wasserlösung keine Trübung bilden und hohe Schaumwirkung und Waschkraft aufweisen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die als Ausgangsmaterialien eingesetzte Fettsäure und Alkanolamin je nach der Art des herzustellenden Alkanolamides in geeigneter Weise ausgewählt.

Der Acylrest (R¹CO-) der Fettsäure der Formel (2) leitet sich aus einer geradkettigen oder verzweigten Fettsäure mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen ab. Beispiele solcher Fettsäuren sind höhere Fettsäuren, z.B. Caprylsäure, Undecansäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Pentadecansäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Oleinsäure, Arachinsäure, Behensäure, Kokosfettsäure, Talgfettsäure und auch synthetische Fettsäuren wie solche, die durch ein Paraffinoxidationsverfahren bzw. Oxosynthese hergestellt sind. von diesen sind geradkettige oder verzweigte Fettsäuren mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen, bevorzugt geradkettige oder verzweigte Fettsäuren mit 8 bis 14 Kohlenstoffatomen, weiter bevorzugt geradkettige Fettsäuren mit 8 bis 14 Kohlenstoffatomen, insbesondere bevorzugt Laurinsäure geeignet. Weiterhin ist die Fettsäure bevorzugt eine gesättigte.

R² in der Formel (2) ist ein aus niedrigen Alkoholen mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen wie Methanol und Ethanol, vorzugsweise Methanol, abgeleiteter Niedrigalkylrest.

Als Alkanolamin der Formel (3) werden beispielsweise Monoethanolamin, Diethanolamin, Monopropanolamin, Dipropanolamin, Monoisopropanolamin und Diisopropanolamin, vorzugsweise Monoalkanolamin, insbesondere bevorzugt Monoethanolamin, genannt.

Der erfindungsgemäß eingesetzte Alkalikatalysator ist z.B. ein Hydroxid und Alkoholat von Alkalimetall. Geeignete Alkalikatalysatoren gemaß dieser Erfindung sind solche Katalysatoren, die auch bei einer Reaktion mit den in den Ausgangsmaterialien enthaltenen geringen Mengen an Fettsäure kein Wasser bilden, insbesondere ein Alkoholat eines Alkalimetalls und bevorzugt solche Alkoholate mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen. Beispiele derartiger Alkoholate sind Natriummethylat, Natriumethylat, Kaliummethylat und Kaliumethylat. Natriummethylat ist insbesondere geeignet.

Von diesen Katalysatoren bildet ein Hydroxid eines Alkalimetalls wie Natriumhydroxid bei der Reaktion mit der im Ausgangsmaterial enthaltenen geringen Menge an Fettsäure Wasser. Daher sollte beim Einsatz eines solchen Alkalimetallhydroxides ein solches Ausgangsmaterial eingesetzt werden, bei dem die Menge des als Verunreinigung enthaltenen Wassers möglichst gering ist; alternativ kann während der Reaktion eine Entwässerung durchgeführt werden. Wenn das Ausgangsmaterial einer Entwässerung unter Vakuum unterworfen wird, wird ein Ausgangsmaterial mit einem geringen Wassergehalt erhalten.

Erfindungsgemäß können alle geeigneten Verhältnisse der Ausgangsmaterialien ausgewählt werden. Jedoch liegt vorzugsweise das molare Verhältnis von Alkanolamin (3) zu Fettsäureester (2) bei 1 bis 1,3, mehr bevorzugt bei 1,1. Wenn in einem derartigen Verhältnis die Fettsäure (2) mit dem Alkanolamin (3) in Reaktion gebracht wird, ist die Menge an Alkanolamin, das im Reaktionsgemisch verbleibt, gering, und das resultierende Reaktionsgemisch hat gute physikalische Eigenschaften und eine gute Stabilität des Farbtons.

Diese Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung eines Alkanolamides der Formel (1) durch Reaktion des Fettsäureesters (2) und Alkanolamins (3) der Alkalikatalysator in dem Reaktionssystem verbleibt und daß die Reaktion unter Erfüllung der Beziehung (I) eingestellt wird. Durch Einstellung des Reaktionssystems derart, daß der Wert [A – (W + S)] über 0 und ≤ 0,5 (mmol/g der Gesamtsumme an Ausgangsmaterialien und Reaktionsprodukten), bevorzugt über 0 und < 0,1 ist, verläuft die Reaktion gut ab. Wenn der Wert [A – (W + S)] der Formel (I) innerhalb dieses Bereiches gehalten wird, erzielt man eine geringere Menge des als Nebenprodukt gebildeten Amidesters. Weiterhin hat das resultierende Reaktionsgemisch eine geringere Tendenz, gefärbt zu werden.

In der Formel (I) bedeutet A die Konzentration des Alkalikatalysators des Reaktionssystems, d.h. die Menge des Alkalikatalysators, der in dem Reaktionssystem enthalten ist, die als Gehalt in mmol/g der Summe der Ausgangsmaterialien und der Reaktionsprodukte ausdrückt wird. W bedeutet die Konzentration an Wasser des Reaktionssystems, d.h. die Menge an Wasser, das in dem Reaktionssystem enthalten ist, das als Gehalt in mmol/g der Summe der Ausgangsmaterialien und der Reaktionsprodukte ausgedrückt wird. S bedeutet die Konzentration der sauren Substanz(en) des Reaktionssystems, d.h. die Menge der sauren Substanz(en), die im Reaktionssystem enthalten sind, ausgedrückt als Gehalt in mmol/g der Summe der Ausgangsmaterialien und der Reaktionsprodukte.

Der Wert (Ausgangsmaterial + Reaktionsprodukt) zeigt die Summe der Fettsäure (2), des Alkanolamins (3), des Alkanolamides (1) und des Alkohols der Formel: R²OH (worin R² die oben angegebene Bedeutung hat) an. Da die Reaktion im Unterdruck abläuft, wird ein Teil des Alkanolamins (2) und des Alkohols der Formel R²OH (worin R² die oben angegebene Bedeutung hat) aus dem Reaktionssystem abdestilliert. Jedoch werden bei der Berechnung von A, W und S nicht die im Reaktionssystem wirklich vorhandenen Mengen an Alkanolamin (3) und Alkohol der Formel R²OH in die Berechnung einbezogen, sondern es werden die berechneten Werte eingesetzt, die unter der Annahme einer nicht stattfindenden Destillation, wie oben erwähnt, erhalten werden. Daher ändert sich bei der Reaktion nach dem Chargenverfahren nicht die Summe von Ausgangsmaterialien und Reaktionsprodukten von dem Anfang der Reaktion (nur Rohstoff) bis zu dem Reaktionsende (Summe von Reaktionsprodukt und noch nicht ungesetztem Rohstoff) nicht wesentlich.

Die Konzentration der sauren Substanzen in der Beziehung (I), d.h. S, bedeutet, wie oben beschrieben, die Menge der in dem Reaktionssystem vorhandenen sauren Stoffe, ausgedrückt als Gehalt in mmol/g der Summe der Ausgangsmaterialien und Reaktionsprodukte. Jedoch werden alle sauren Stoffe als Monocarbonsäure angesehen. S wird durch Dividieren der gemessenen Säurezahl der in dem Reaktionssystem vorhandenen Stoffe durch das Molekulargewicht von Kaliumhydroxid (56,11) ermittelt. Der saure Stoff ist für gewöhnlich nur auf das Ausgangsmaterial zurückzuführen, daher kann die Konzentration der sauren Stoffe in dem Reaktionssystem vor dem Reaktionsbeginn durch Dividieren der gemessenen Säurezahl des Ausgangsmaterials durch das Molekulargewicht von Kaliumhydroxid (56,11) ermittelt werden. Da die Konzentrationen der sauren Stoffe und des Katalysators im Verlaufe der Reaktion sich jeweils um die gleiche Molzahl verringern, kann die Änderung dieser Werte den Wert von [A – (W + S)] nicht beeinflussen.

Erfindungsgemäß besteht das System aus dem Fettsäureester (2) und Alkanolamin (3), Alkalikatalysator und ggf. Lösungsmittel als Ausgangsmaterialien. Das Lösungsmittel muß nicht notwendigerweise vorhanden sein, ist aber normalerweise für die Auflösung des Katalysators und die Erniedrigung der Viskosität des Reaktionssystems nützlich.

Erfindungsgemäß soll die Reaktion unter der Bedingung ablaufen, daß die Konzentration des Alkalikatalysators (mmol/g der Gesamtsumme der Ausgangsmaterialien und Reaktionsprodukte) größer als die Gesamtkonzentration an Wasser und der sauren Stoffe und kleiner als die Gesamtkonzentration an Wasser und der sauren Stoffe + 1 (mmol/g der Summe der Ausgangsmaterialien und Reaktionsprodukte) ist. Folgende Vorgehensweisen können durchgeführt werden, um diese Bedingung zu erfüllen.

(1) Ein Ausgangsmaterial, dessen Gehalt an sauren Stoffen, z.B. Fettsäure, als Verunreinigung und dessen Gehalt an Wasser gering ist, soll eingesetzt werden. Geeignet ist ein Rohstoffgemisch, d.h. eine Mischung aus Fettsäureester und einem Alkanolamin, dessen Gehalt an sauren Stoffen unter 0,2 mmol/g Ausgangsmaterial, insbesondere unter 0,05 mmol/g Ausgangsmaterial ist und dessen Wassergehalt kleiner als 0,2 mmol/g Ausgangsmaterial ist, insbesondere unter 0,1 mmol/g Ausgangsmaterial.
(2) Es wird entweder kein Lösungsmittel oder ein wasserfreies Lösungsmittel eingesetzt.
(3) Vor der Verwendung sollen Ausgangsmaterial und Lösungsmittel einer Entwässerung unterworfen werden.
(4) Es wird ein nichtwasserbildender Alkalikatalysator eingesetzt.
(5) Die Anlage wird so ausgebildet, daß die Entwässerung während des Reaktionsverlaufes möglich ist.
(6) Der Katalysator wird während des Reaktionsverlaufes beigemischt.

Wenn z.B. die in dem Reaktionssystem vor Reaktionsbeginn vorhandenen sauren Stoffe und das Wasser nur von dem Ausgangsmaterial resultieren, d.h. wenn entweder kein Lösungsmittel verwendet oder ein wasserfreies Lösungsmittel eingesetzt wird und ein nichtwasserbildender Alkalikatalysator wie ein Alkalimetallalkoholat verwendet wird, ist es möglich, die erfindungsgemäße zweite Ausführungsform anzuwenden. Dabei werden zuvor der Wassergehalt und der Gehalt der sauren Stoffe gemessen, daraus werden W' und S' gemäß der Beziehung (I') berechnet, anschließend wird aus den Werten von W' und S' sowie dem Verbrauch der Ausgangsmaterialien die Menge des hinzuzufügenden Alkalikatalysators berechnet. Danach kann nach dem Zumischen der so ermittelten Menge des Alkalikatalysators zu dem Reaktionssystem die Reaktion ablaufen.

Der Gehalt an Wasser und an sauren Stoffen kann einzeln an dem Fettsäureester (2) und Alkanolamin (3) oder an dem Gemisch von beiden, das einen Gehalt an Fettsäureester (2) und Alkanolamin (3) im gleichen Verhältnis wie bei der Reaktion aufweist, gemessen werden. Wenn ein Ausgangsmaterial eingesetzt wird, dessen Gehalt an Wasser und an sauren Stoffen bekannt ist, oder wenn ein Rohstoffgemisch eingesetzt wird, dessen Werte von W' und S' bekannt sind, ist es nicht erforderlich, diese Werte noch einmal zu messen.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann absatzweise oder kontinuierlich betrieben werden, aber das absatzweise betriebene Verfahren ist wegen seiner einfachen Vorgehensweise geeignet. Bei dem absatzweise betriebenen Verfahren kann durch bloßes Vermischen der bestimmten konstanten Menge (Menge, berechnet nach der Formel (I')) des Katalysators zu dem Ausgangsmaterial das Reaktionssystem so gesteuert werden, daß die Formel (I) erfüllt wird. Ferner kann auch bei dem absatzweise betriebenen Verfahren, wenn während des Reaktionsverlaufes Wasser gebildet wird, die Steuerung des Reaktionssystems durch die Entwässerung, Nachfüllung des Katalysators, etc., falls erforderlich, erfolgen, um so im Verlaufe der Reaktion die Bedingungen gemäß Formel (I) stets zu erfüllen. Bei der Reaktion nach dem kontinuierlich durchgeführten Verfahren werden das Ausgangsmaterial und ggf. der Katalysator Schritt für Schritt eingeführt, jedoch ist es erforderlich, die Menge des einzuführenden Ausgangsmaterials und des zugeführten Katalysators unter Berücksichtigung des Wassergehaltes und des Gehaltes an sauren Substanzen der Ausgangsmaterialien sowie der Menge des Katalysators, der von dem Verfahren abgezogen ist, wenn die Reaktionsprodukte aus dem Reaktionssystem entfernt sind, zu bestimmten.

Erfindungsgemäß werden die anderen Bedingungen, die bei der Reaktion zwischen dem Fettsäureester (2) und Alkanolamin (3) zu berücksichtigen sind, nach der Art des Ausgangsmaterials geeignet ausgewählt. Die Reaktionstemperatur liegt vorzugsweise bei 90-150°C, mehr bevorzugt bei 90-120°C. Der Reaktionsdruck liegt vorzugsweise bei 1,33-53,3 kPa, mehr bevorzugt bei 1,33-13,3 kPa, und die Reaktionszeit dauert bei dem absatzweise betriebenen Verfahren üblicherweise 1 bis 10 Stunden, vorzugsweise 1 bis 6 Stunden, während sie bei dem kontinuierlichen Verfahren beliebig eingestellt wird.

Durch die Einhaltung der Reaktionstemperatur innerhalb der angegebenen Grenze kann eine geeignete Reaktionsgeschwindigkeit erhalten werden; daneben kann die Zersetzung des erhaltenen Endproduktes, d.h. des Alkanolamides unterdrückt werden. Durch die Einhaltung des Reaktionsdruckes innerhalb der angegebenen Grenze kann eine Abdestillation des Ausgangsmaterials, d.h. des Alkanolamins (3) unterdrückt werden; daneben kann das Nebenprodukt Alkohol geeigneterweise abdestilliert werden. Außerdem kann eine geeignete Reaktionsgeschwindigkeit erzielt werden. Beim absatzweise betriebenen Verfahren kann durch die Auswahl der Reaktionszeit innerhalb der angegebenen Grenze eine gute Ausgewogenheit zwischen Wirtschaftlichkeit und der Reinheit des Reaktionsproduktes erzielt werden.

In der einzigen Figur wird ein Diagramm dargestellt, das die Abhängigkeit des Wertes [A – (W + S)] von dem Gehalt des Laurinsäureaminesters des Reaktionsgemisches der Beispiele 1 bis 6 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 4 und 8 darstellt.

Diese Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen näher erläutert.

Falls nichts anderes angegeben ist, bezieht sich die Prozentangabe auf das Gewicht.

Folgendes Meßverfahren wurde für die Messung des Gehaltes an Wasser und der sauren Stoffe des Ausgangsmaterials, das in den nachfolgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele verwendet wurde, wurde angewandt:

1. Meßverfahren zur Bestimmung des Wassergehaltes (vgl. JIS K0068).

Der Wassergehalt wurde durch das Karl Fischer-Verfahren gemessen. Eine 10 bis 15 ml Probe (Gemisch aus Fettsäureester und Alkanolamin als Ausgangsmaterial) wurde genau abgewogen, und der Wassergehalt der jeweiligen Probe wurde in dem Karl Fischer Wassergehaltsmeßgerät (HIRANUMAAQU-5S AQUACOUNTER) mittels Karl Fischer (KF)-Reagenz gemessen. Als wasserfreies Lösungsmittel wurde absoluter Alkohol eingesetzt. Entsprechend der Formel (a) wurde zunächst der Wassergehalt (in %) berechnet, dann wurde durch Umrechnen der %-Angabe nach der Formel (b) der Wassergehalt (in mmol/g Ausgangsmaterial) ermittelt.

(a) Wassergehalt (%) = [Verbrauch des KF-Reagenses × Titer (Wassermenge (mg) entsprechend 1 ml KF-Reagens) × 0,1]/Probengewicht (g)
(b) Wassergehalt (mmol/g-Ausgangsmaterial = Wassergehalt (%) × 0,01 × 1000

2. Verfahren zum Messen des Gehaltes an sauren Stoffen.

Die Säurezahl der Proben (d.h. des Gemisches aus den Ausgangsmaterialien, d.h. Fettsäureester und Alkanolamin) wird gemessen, dann wird der Gehalt an sauren Stoffen daraus berechnet, unter der Annahme, daß die saure Substanz Monocarbonsäure ist.

Die Säurezahl wird gemäß der Fett-Standardanalysemethode (vgl. JIS K0070) gemessen. Dabei wird die Probe genau gewogen, das jeweilige Lösungsmittelgemisch und der Phenolphthalein-Indikator werden beigemischt, dann wird mit der Standardlösung aus der alkoholischen Lösung von Kaliumhydroxid die Titration durchgeführt. Die Säurezahl wird nach der Formel (c) berechnet: Säurezahl = (A × f × K)/Probengewicht (g) (c)

Darin bedeutet A der Verbrauch (ml) der oben genannten Standardlösung im Meßverfahren, f ist der Faktor dieser Standardlösung, K ist die Konstante (falls 0,1 mol/l alkoholische Kaliumhydroxidlösung als Standardlösung verwendet wird, 5,611, und falls 0,5 mol/l verwendet werden: 28,05).

Da der Gehalt an sauren Stoffen (mmol/g Ausgangsmaterial) unter der oben genannten Voraussetzung der Molzahl des bei der Titration verbrauchten Kaliumhydroxides entspricht, wird dieser nach der Formel (d) berechnet: Gehalt an sauren Stoffen (mmol/g-Rohstoff) = Säurezahl/56,11 (d)
Veraleichsbeispiel 1
In einen 500 ml Vierhalskolben werden 214,4 g (1,0 mol) Methyllaurat und 61,7 g (1,01 mol) Monoethanolamin gegeben. Dabei lag der Wassergehalt des Inhalts in dem System bei 0,048 mol/g Ausgangsmaterial, der Gehalt an sauren Stoffen bei 0,0035 mmol/g Ausgangsmaterial. Ferner werden 28%-iges Natriummethylat in Methanol in einer solchen Menge zugegeben, daß der Gehalt an Natriummethylat 0,029 mmol/g Ausgangsmaterial ist. Das Reaktionssystem wird unter Stickstoffstrom auf eine Temperatur von 90°C aufgewärmt, dann wird der Druck des Systems in ca. 1 Stunde auf 6,67 kPa reduziert. Unter Entfernung von Methanol als Nebenprodukt und unter Beibehaltung der Reaktionsmischung für 2 Stunden wird Methyllaurat mit Monoethanolamin zur Reaktion gebracht.
Damit wird das Laurinsäuremonoethanolamid mit der Formel:
C₁₁H₂₃CONHC₂H₄OH hergestellt.
Vergleichsbeispiel 2
In einen 500 ml Vierhalskolben werden 214,4 g (1,0 mol) Methyllaurat und 61,7 g (1,01 mol) Monoethanolamin gegeben. Der Wassergehalt des Inhalts in dem Reaktionssystem lag bei 0,048 mmol/g Ausgangsmaterial, der Gehalt an sauren Stoffen bei 0,0035 mmol/g Ausgangsmaterial. Ferner wurde 28%-iges Natriummethylat in Methanol in einer solchen Menge eingeführt, daß der Natriummethylatgehalt bei 0,043 mmol/g Ausgangsmaterial lag.
Das Reaktionssystem wurde unter einem Stickstoffstrom auf eine Temperatur von 90°C erwärmt, dann wurde der Druck des Reaktionssytems in ca. 1 Stunde auf 6,67 kPa reduziert. Unter Entfernung des Methanols als Nebenprodukt und unter Haltung dieses Zustandes für 2 Stunden wird Methyllaurat mit Monoethanolamin zur Reaktion gebracht. Hierdurch wird das Laurinsäuremonoethanolamid hergestellt.
Beispiel 1
In einen 500 ml Vierhalskolben werden 214,4 g (1,0 mol) Methyllaurat und 61,7 g (1,01 mol) Monoethanolamin eingeführt. Dabei lag der Gehalt an Wasser des Inhalts in dem Reaktionssystem bei 0,048 mmol/g Ausgangsmaterial, der Gehalt an sauren Stoffen bei 0,0035 mmol/g Ausgangsmaterial. Ferner wurden 28%-iges Natriummethylat in Methanol in einer solchen Menge zugegeben, daß der Natriummethylatgehalt 0,065 mmol/g Ausgangsmaterial ausmachte. Das Reaktionssystem wird unter Stickstoffstrom auf eine Temperatur von 90°C aufgeheizt, dann wird der Druck des Reaktionssystems in ca. 1 Stunde auf 6,67 kPa reduziert. Unter Entfernung des Methanols als Nebenprodukt und unter Haltung dieses Zustandes für 2 Stunden wird Methyllaurat mit Monoethanolamin zur Reaktion gebracht. Damit wird Laurinsäuremonoethanolamid hergestellt.
Beispiel 2
In einen 500 ml Vierhalskolben werden 214,4 g (1,0 mol) Methyllaurat und 61,7 g (1,01 mol) Monoethanolamin gegeben. Dabei lag der Gehalt an Wasser des Inhalts in dem Reaktionssystem bei 0,048 mmol/g Ausgangsmaterial, der Gehalt an sauren Stoffen bei 0,0035 mmol/g Rohstoff. Ferner wird 28%-iges Natriummethylat in Methanol in einer solchen Menge eingeführt, daß der Gehalt an Natriummethylat 0,101 mmol/g Ausgangsmaterial ausmacht. Das Reaktionssystem wird unter Stickstoffstrom auf eine Temperatur von 90°C aufgeheizt, dann wird der Druck des Reaktionssystems in ca. 1 Stunde auf 6,67 kPa reduziert. Unter Entfernung des Methanols als Nebenprodukt und unter Haltung dieses Zustandes für 2 Stunden wird Methyllaurat mit Monoethanolamin zur Reaktion gebracht. Damit wird das Laurinsäuremonoethanolamid hergestellt.
Beispiel 3
In einen 500 ml Vierhalskolben werden 214,4 g (1,0 mol) Methyllaurat und 61,7 g (1,01 mol) Monoethanolamin gegeben. Dabei lag der Gehalt des Wassers des Inhalts in dem Reaktionssystem bei 0,048 mmol/g Ausgangsmaterial, der Gehalt an sauren Stoffen bei 0,0035 mmol/g Rohstoff. Ferner werden 28% Natriummethylat in Methanol in einer solchen Menge eingeführt, daß der Gehalt an Natriummethylat 0,150 mmol/g Ausgangsmaterial ausmacht. Das Reaktionssystem wird unter Stickstoffstrom auf eine Temperatur von 90°C aufgewärmt, dann wird der Reaktionsdruck in ca. 1 Stunde auf 6,67 kPa reduziert. Unter Entfernung von Methanol als Nebenprodukt und unter Haltung dieses Zustandes für 2 Stunden wird Methyllaurat mit Monoethanolamin zur Reaktion gebracht. Dadurch wird das Laurinsäuremonoethanolamid hergestellt.
Beispiel 4
In einen 500 ml Vierhalskolben werden 214,4 g (1,0 mol) Methyllaurat und 61,7 g (1,01 mol) Monoethanolamin gegeben. Dabei lag der Wassergehalt des Inhalts in dem Reaktionssystem bei 0,048 mmol/g Ausgangsmaterial, der Gehalt an sauren Stoffen bei 0,0035 mmol/g Ausgangsmaterial. Ferner wird 28%-iges Natriummethylat in Methanol in einer solchen Menge zugegeben, daß der Gehalt an Natriummethylat 0,545 mmol/g Ausgangsmaterial ausmacht. Das Reaktionssystem wird unter Stickstoffstrom auf eine Temperatur von 90°C aufgeheizt, dann wird der Druck des Reaktionssystems in ca. 1 Stunde auf 6,67 kPa reduziert. Unter Entfernung des Methanols als Nebenprodukt und unter Haltung dieses Zustandes für ca. 2 Stunden wird Methyllaurat mit Monoethanolamin zur Reaktion gebracht. Damit wird das Laurinsäuremonoethanolamid hergestellt.
Vergleichsbeispiel 3
In einen 500 mm Vierhalskolben werden 214,4 g (1,0 mol) Methyllaurat und 61,7 g (1,01 mol) Monoethanolamin gegeben. Dabei lag der Wassergehalt des Inhalts in dem Reaktionssystem bei 0,081 mmol/g Ausgangsmaterial, der Gehalt an sauren Stoffen bei 0,0035 mmol/g Ausgangsmaterial. Ferner wurde 28%-iges Natriummethylat in Methanol in einer solchen Menge zugegeben, daß der Natriummethylgehalt 0,065 mmol/g Ausgangsmaterial ausmacht. Das Reaktionssystem wird unter Stickstoffstrom auf eine Temperatur von 90°C aufgeheizt, dann wird der Reaktionsdruck in ca. 1 Stunde auf 6,67 kPa reduziert. Unter Entfernung von Methanol als Nebenprodukt und unter Haltung dieses Zustandes für 2 Stunden wird Methyllaurat mit Monoethanolamin zur Reaktion gebracht.
Damit wird das Laurinsäuremonoethanolamid hergestellt.
Beispiel 5
In einen 500 ml Vierhalskolben werden 214,4 g (1,0 mol) Methyllaurat und 61,7 g (1,01 mol) Monoethanolamin gegeben. Dabei lag der Wassergehalt des Inhalts des Reaktionssystems bei 0,081 mmol/g Ausgangsmaterial, der Gehalt an sauren Stoffen bei 0,0035 mmol/g Ausgangsmaterial. Ferner wurde 28%-iges Natriummethylat in Methanol in einer solchen Menge zugegeben, daß der Natriummethylatgehalt 0,101 mmol/g Ausgangsmaterial ausmacht. Das Reaktionssystem wird unter Stickstoffstrom auf eine Temperatur von 90°C aufgeheizt, dann wird der Reaktionsdruck in ca. 1 Stunde auf 6,67 kPa reduziert. Unter Entfernung des Methanols als Nebenprodukt und unter Haltung dieses Zustandes für 2 Stunden wird Methyllaurat mit Monoethanolamin zur Reaktion gebracht. Damit wird das Laurinsäuremonoethanolamid hergestellt.
Vergleichsbeispiel 4
In einen 500 ml Vierhalskolben werden 214,4 g (1,0 mol) Methyllaurat und 61,7 g (1,01 mol) Monoethanolamin eingeführt. Dabei lag der Wassergehalt des Inhalts des Reaktionssystems bei 0,042 mmol/g Ausgangsmaterial, der Gehalt an sauren Stoffen bei 0,194 mmol/g Ausgangsmaterial.
Ferner wird 28%-iges Natriummethylat in Methanol in einer solchen Menge zugeführt, daß der Natriummethylatgehalt 0,043 mmol/g Ausgangsmaterial wird. Das Reaktionssystem wird unter Stickstoffstrom auf eine Temperatur von 90°C erwärmt, dann wird der Reaktionsdruck in ca. 1 Stunde bei 6,67 kPa reduziert. Unter Entfernung von Methanol als Nebenprodukt und unter Haltung dieses Zustandes für 2 Stunden wird Methyllaurat mit Monoethanolamin zur Reaktion gebracht. Damit wird das Laurinsäuremonoethanolamid hergestellt.
Beispiel 6
In einen 500 ml Vierhalskolben werden 214,4 g (1,0 mol) Methyllaurat und 61,7 g (1,01 mol) Monoethanolamin gegeben. Dabei lag der Wassergehalt des Inhalts des Reaktionssystems bei 0,042 mmol/g Ausgangsmaterial, der Gehalt an sauren Stoffen bei 0,194 mmol/g Augsgangsmaterial. Ferner wird 28%-iges Natriummethylat in Methanol in einer solchen Menge zugegeben, daß der Natriummethylatgehalt 0,240 mmol/g Augsgangsmaterial ausmacht. Das Reaktionssystem wird unter Stickstoffstrom auf eine Temperatur von 90°C erwärmt, dann wird der Druck des Reaktionssystems in ca. 1 Stunde auf 6,67 kPa reduziert. Unter Entfernung des Methanols als Nebenprodukt und unter Haltung dieses Zustandes für 2 Stunden wird Methyllaurat mit Monoethanolamin zur Reaktion gebracht. Damit wird das Laurinsäuremonoethanolamid hergestellt.
Vergleichsbeispiel 5
In einen 500 ml Vierhalskolben werden 242,4 g (1,0 mol) Methylmyristat und 64,2 g (1,05 mol) Monoethanolamin eingeführt. Dabei lag der Wassergehalt des Inhalts in dem Reaktionssystem bei 0,052 mmol/g Ausgangsmaterial, der Gehalt an sauren Stoffen bei 0,003 mmol/g Ausgangsmaterial. Ferner wird 28%-iges Natriummethylat in Methanol in einer solchen Menge zugeführt, daß der Natriummethylatgehalt 0,045 mmol/g Ausgangsmaterial ausmacht. Das Reaktionssystem wird unter Stickstoffstrom auf eine Temperatur von 90°C aufgeheizt, dann wird der Druck des Reaktionssystems in ca. 1 Stunde auf 6,67 kPa reduziert. Unter Entfernung von Methanol als Nebenprodukt und unter Haltung dieses Zustandes für 3 Stunden wird Methylmyristat mit Monoethanolamin zur Reaktion gebracht. Damit wird das Myristinsäuremonoethanolamid hergestellt.
Vergleichsbeispiel 6
In einen 500 ml Vierhalskolben werden 270,4 g (1,0 mol) Methylpalmitat und 64,2 g (1,05 mol) Monoethanolamin gegeben. Dabei lag der Wassergehalt des Inhalts des Reaktionssystems bei 0,052 mmol/g Ausgangsmaterial, der Gehalt an sauren Stoffen bei 0,003 mmol/g Ausgangsmaterial. Ferner wird 28%-iges Natriummethylat in Methanol in einer solchen Menge zugeführt, daß der Natriummethylatgehalt 0,043 mmol/g Ausgangsmaterial ausmacht. Das Reaktionssystem wird unter Stickstoffstrom auf eine Temperatur von 90°C erwärmt, dann wird der Druck des Reaktionssystems in ca. 1 Stunde auf 6,67 kPa reduziert. Unter Entfernung des Methanols als Nebenprodukt und unter Haltung dieses Zustandes für 3 Stunden wird Methylpalmitat mit Monoethanolamin zur Reaktion gebracht. Damit wird das Palmitinsäuremonoethanolamid hergestellt.
Vergleichsbeispiel 7
In einen 500 ml Vierhalskolben werden 298,4 g (1,0 mol) Methylstearat und 67,9 g (1,10 mol) Monoethanolamin gegeben. Dabei lag der Wassergehalt des Inhalts in dem Reaktionsystem bei 0,051 mmol/g Ausgangsmaterial, der Gehalt an sauren Stoffen bei 0,003 mmol/g Ausgangsmaterial. Ferner wird 28%-iges Natriummethylat in Methanol in einer solchen Menge zugegeben, daß der Natriummethylatgehalt 0,043 mmol/g Ausgangsmaterial ausmacht. Das Reaktionssystem wird unter Stickstoffstrom auf eine Temperatur von 120°C erwärmt, dann wird der Druck des Reaktionssystems in ca. 1 Stunde auf 6,67 kPa reduziert. Unter Entfernung des Methanols als Nebenprodukt und unter Haltung dieses Zustandes für 5 Stunden wird Methylstearat mit Monoethanolamin zur Reaktion gebracht. Damit wird das Stearinsäuremonoethanolamid hergestellt.
Vergleichsbeispiel 8
In einen 500 ml Vierhalskolben werden 214,4 g (1,0 mol) Methyllaurat und 61,7 g (1,01 mol) Monoethanolamin gegeben. Dabei lag der Wassergehalt des Inhalts des Reaktionssystems bei 0,048 mmol/g Ausgangsmaterial, der Gehalt an sauren Stoffen bei 0,003 mmol/g Ausgangsmaterial. Ferner wird 28%-iges Natriummethylat in Methanol in einer solchen Menge zugegeben, daß der Natriummethylatgehalt 1100 mmol/g Ausgangsmaterial ausmacht. Das Reaktionssystem wird unter Stickstoffstrom auf eine Temperatur von 90°C aufgeheizt, dann wird der Druck des Reaktionssystems in ca. 1 Stunde auf 6,67 kPa reduziert. Unter Entfernung des Methanols als Nebenprodukt und unter Haltung dieses Zustandes für 5 Stunden wird Methyllaurat mit Monoethanol zur Reaktion gebracht. Damit wird das Laurinsäuremonoethanolamid hergestellt.
Beispiel 7
In einen 500 ml Vierhalskolben werden 242,4 g (1,0 mol) Methylmyristat und 64,2 g (1,05 mol) Monoethanolamin gegeben. Dabei lag der Wassergehalt des Inhalts des Reaktionssystems bei 0,052 mmol/g Ausgangsmaterial, der Gehalt an sauren Stoffen bei 0,003 mmol/g Ausgangsmaterial. Ferner wird 28%-iges Natriummethylat in Methanol in einer solchen Menge zugegeben, daß der Natriummethylatgehalt 0,075 mmol/g Ausgangsmaterial ausmacht. Das Reaktionssystem wird unter Stickstoffstrom auf eine Temperatur von 90°C erwärmt, dann wird der Druck des Reaktionssystems in ca. 1 Stunde auf 6,67 kPa reduziert. Unter Entfernung des Methanols als Nebenprodukt und unter Haltung dieses Zustandes für 3 Stunden wird Methylmyristat mit Monoethanolamin zur Reaktion gebracht. Damit wird Myristinsäuremonoethanolamid hergestellt.
Beispiel 8
In einen 500 ml Vierhalskolben werden 270,4 (1,0 mol) Methylpalmitat und 64,2 g (1,05 mol) Monoethanolamin gegeben. Dabei lag der Wassergehalt des Inhalts des Reaktionssystems bei 0,052 mmol/g Ausgangsmaterial, der Gehalt an sauren Stoffen bei 0,003 mmol/g Ausgangsmaterial. Ferner wird 28%- iges Natriummethylat in Methanol in einer solchen Menge zugegeben, daß der Natriummethylatgehalt 0,086 mmol/g Ausgangsmaterial ausmacht. Das Reaktionssystem wird unter Stickstoffstrom auf eine Temperatur von 90°C erwärmt, dann wird der Druck des Reaktionssystems in ca. 1 Stunde auf 6,67 kPa reduziert. Unter Entfernung des Methanols als Nebenprodukt und unter Haltung dieses Zustandes für 3 Stunden wird Methylpalmitat mit Monoethanolamin zur Reaktion gebracht. Damit wird das Palmitinsäuremonoethanolamid hergestellt.
Beispiel 9
In einen 500 ml Vierhalskolben werden 298,4 g (1,0 mol) Methylstearat und 67,9 g (1,10 mol) Monoethanolamin eingeführt. Dabei lag der Wassergehalt des Inhalts des Reaktionssystems bei 0,051 mmol/g Ausgangsmaterial, der Gehalt an sauren Stoffen bei 0,003 mmol/g Ausgangsmaterial. Ferner wird 28%-iges Natriummethylat in Methanol in einer solchen Menge zugeführt, daß der Natriummethylatgehalt bei 0,071 mmol/g Ausgangsmaterial liegt. Das Reaktionssystem wird unter Stickstoffstrom auf eine Temperatur von 120°C erwärmt, dann wird der Druck des Reaktionssystems in ca. 1 Stunde auf 6,67 kPa reduziert. Unter Entfernung des Methanols als Nebenprodukt und unter Haltung dieses Zustandes für 5 Stunden wird Methylstearat mit Monoethanolamin zur Reaktion gebracht. Damit wird das Stearinsäuremonoethanolamid hergestellt.
Beurteilung der Qualität des Fettsäuremonoethanolamides Für das in den Beispielen und Vergleichsbeispielen hergestellte Fettsäuremonoethanolamid (genauer ausgedrückt das Reaktionsgemisch, das Fettsäuremonoethanolamid als Hauptkomponente enthält) wird die Überprüfung seiner Qualität wie folgt durchgeführt.
1. Messung des Gehalts an Fettsäureamidester
Die Menge des als Nebenprodukt in dem Reaktionsgemisch enthaltenen Fettsäureamidesters der Formel: RCONHC₂H₄OCOR (worin R eine Alkylgruppe mit 11, 13, 15 oder 17 Kohlenstoffatomen bedeutet) wird durch Gaschromatographie gemessen. Diese Menge wird als Gewichts-% ausgedrückt, bezogen auf das Gewicht des erzielten Produktes, d.h. des Fettsäuremonoethanolamides.
2. Messung des Farbtons
Der Farbton des Reaktionsgemisches wird mit dem Gardner-Index gekennzeichnet.
Die Messung des Farbtons wird durchgeführt, indem eine angemessene Menge an Kaliumchloroplatinat in einer 0,1 M- wässrigen Salzsäurelösung aufgelöst wird, um hierdurch die verschiedenen bestimmten Konzentrationen zu erhalten und das Gardner-Farbmuster herzustellen. Das Reaktionsgemisch wird in eine Kolorimeter-Küvette eingefüllt, dann wird diese Küvette parallel zu der Küvette angeordnet, die das Gardner-Farbmuster enthält, und die Farben werden miteinander verglichen. Die Nummer des Gardner-Farbmusters, dessen Farbe der Farbe des Reaktionsgemisches entspricht, wird festgestellt. Wenn das Reaktionsgemisch bei Zimmertemperatur fest ist, wird der Farbton nach seiner Einschmelzung beurteilt.
3. Beurteilung der Wasserlöslichkeit der Derivate von Fettsäuremonoethanolamid
(1) Synthese der Derivate
Die in den Beispielen 1 bis 9 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 8 synthetisierten Fettsäuremonoethanolamide werden jeweils bei einem Druck von 0,5 bis 4 kg/cm² auf eine Temperatur von 100°C (bei Laurinsäuremonoethanolamid, Myristinsäuremonoethanolamid oder Palmitinsäuremonoethanolamid) oder von 120°C (bei Stearinsäuremonoethanolamid) mit 2 Mol Ethylenoxid zur Reaktion gebracht. Dadurch werden die Ethylenoxidaddukte hergestellt. 1 Mol Ethylenoxidaddukt wird auf 70-75°C aufgeheizt, dann werden dazu nach dem Schema der Tabelle 1 1 Mol Natriummonochloracetat und 1,1 Mol festes Natriumhydroxid zugegeben. Nach dem Abschluß der Zugabe von Natriummonochloracetat und festem Natriumhydroxid wird das Reaktionsgemisch für eine weitere Stunde gerührt. Danach wird die Temperatur der Reaktionsmischung auf 85°C eingestellt. 20 g Wasser werden zu der Reaktionsmischung gegeben, und die somit erhaltene Mischung wird für 1 Stunde gerührt. Dadurch wird das Reaktionsgemisch hergestellt, das Natrium-2-(fettsäureamidopolyethoxy)acetat (d.h. Natriumpolyoxyethylenfettsäureamidoacetat) als Hauptkomponente enthält.
Tabelle 1
(2) Beurteilung der Wasserlöslichkeit der Derivate
Das Reaktionsgemisch, das Natrium-2-(fettsäureamidopolyethoxy)acetat als Hauptkomponente enthält, wird mit Wasser verdünnt, um eine 30%-ige (als Konzentration der Reaktionsmischung) wässrige Lösung herzustellen. Das Aussehen des so erhaltenen wässrigen Lösung wird bei Zimmertemperatur beobachtet.
In den Tabellen 2 und 3 werden der Katalysatorgehalt (A), der Wassergehalt der Ausgangsmaterialien (B), der Gehalt an sauren Stoffen der Ausgangsmaterialien (S), der Wert [A – (W + S)], der Gehalt des in dem Reaktionsgemisch als Nebenprodukt gebildeten Fettsäureamidesters (bezogen auf den Gehalt des Hauptproduktes, d.h. des Fettsäuremonoethanolamides) und der Farbton der Reaktionsmischung sowie der Zustand der wässrigen Lösung des von dem Fettsäuremonoethanolamid in dem jeweiligen Reaktionsgemisch abgeleiteten Natrium-2-(fettsäureamidopolyethoxy)acetats der oben genannten Beispiele und Vergleichsbeispiele gezeigt.
In der 1 wird die Abhängigkeit des Wertes [A – (W + S)] von dem Gehalt des in dem Reaktionsgemisch als Nebenprodukt gebildeten Laurinsäureamidesters (bezogen auf den Gehalt des Hauptproduktes, d.h. Laurinsäuremonoethanolamides) in den Beispielen 1 bis 6 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 und 8 gezeigt.
Tabelle 3
Bemerkung)

*: Die Einheit wird als [/g Ausgangsmaterial] dargestellt, weil vor dem Reaktionsbeginn die Beziehung [Ausgangsmaterial * Reaktionsprodukt = Ausgangsmaterial] gilt. Während des Reaktionsverlaufes wird die Menge des Ausgangsmaterials geringer und die Menge des Reaktionsproduktes größer. Jedoch ist die Gesamtsummte immer gleich.
**: Gewichts-%, bezogen auf das Hauptreaktionsprodukt, d.h. Fettsäuremonoethanolamid.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Alkanolamides dargestellt durch die Formel (1): R¹CONH_m-1(R³-OH)_n, worin R¹ eine geradkettige oder verzweigte Alkyl- oder Alkenylgruppe mit 7 bis 21 Kohlenstoffatomen ist, R³ eine geradkettige oder verzweigte Alkylengruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen ist, und m und n jeweils 1 oder 2 sind, mit dem Vorbehalt, dass die Gesamtsumme von m und n 3 ist, umfassend die Reaktion eines Fettsäureesters, dargestellt durch die Formel (2): R¹COOR², worin R¹ wie oben definiert ist und R² eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen ist, mit einem Alkanolamin, dargestellt durch die Formel (3): H_mN(R³-OH)_n, worin R³, m und n jeweils wie oben definiert sind, bei einer Temperatur von 90 bis 150° C in der Gegenwart eines Alkalikatalysators, während das Reaktionssystem so gesteuert wird, dass die folgende Formel (I) erfüllt wird: 0 < [A – (W + S) ] ≤ 0,5 (I)worin A ein Gehalt des Alkalikatalysators (mmol/g der Gesamtsumme der Ausgangsmaterialien und der Reaktionsprodukte) des Reaktionssystems ist, W der Wassergehalt (mmol/g der Gesamtsumme der Ausgangsmaterialien und der Reaktionsprodukte) des Reaktionssystems ist, und S der Gehalt von sauren Substanzen (mmol/g der Gesamtsumme der Ausgangsmaterialien und der Reaktionsprodukte) des Reaktionssystems ist.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Alkalikatalysator ein Alkalimetalalkoholat mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin in den Formeln (1) und (3) m 2 und n 1 sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin R¹ eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 7 bis 17 Kohlenstoffatomen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend die Durchführung der Reaktion unter solchen Bedingungen, dass das molare Verhältnis des Alkanolamides (3) zu dem Fettsäureester (2) 1 bis 1,3, der Reaktionsdruck 1,33-53,3 kPa und die Reaktionszeit 1-6 Stunden sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin das Wasser und die saure(n) Substanz(en), die in dem Reaktionssystem enthalten sind, sich von dem bzw. den Ausgangsmaterialien ableiten.
Verfahren nach Anspruch 6, umfassend die Verwendung eines Alkalikatalysators, der kein Wasser als Nebenprodukt bildet.
Verfahren nach Anspruch 7, weiterhin umfassend die Bestimmung des Wassergehaltes und des Gehaltes an sauren Substanzen der Ausgangsmaterialien, Berechnen der Menge des Alkalikatalysators, die die Formel (I) erfüllt, von den bestimmten Gehalten an Wasser und den sauren Substanzen, und Zugabe des Alkalikatalysators zu dem Reaktionssystem in der derartig berechneten Menge, wobei in dem Reaktionssystem kein Lösungsmittel oder ein trockenes Lösungsmittel vorhanden ist.
Verfahren zur Erzeugung eines Alkanolamides, dargestellt durch die Formel (1): R¹CONH_m-1(R³-OH)_n, worin R¹ eine geradkettige oder verzweigte Alkyl- oder Alkenylgruppe mit 7 bis 21 Kohlenstoffatomen ist, R³ eine geradkettige oder verzweigte Alkylengruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen ist, und m und n jeweils 1 oder 2 sind, mit dem Vorbehalt, dass die Gesamtsumme von m und n 3 sind, durch Reaktion eines Fettsäureesters, dargestellt durch die Formel (2): R¹COOR², worin R¹ wie oben definiert ist und R² eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen bedeutet, mit einem Alkanolamin, dargestellt durch die Formel (3): H_mN(R³-OH)_n, worin R³, m und n jeweils wie oben definiert sind, bei einer Temperatur von 90 bis 150° C in der Gegenwart eines Alkalikatalysators, umfassend die Verwendung des Alkalikatalysators in einer solchen Menge, dass die folgende Formel (I') erfüllt ist, 0 < [A' – (W' + S') ] ≤ 0,5 (I')worin A' der Gehalt des zugeführten Alkalikatalysators (mmol/g der zugeführten Ausgangsmaterialien) ist, W' der Wassergehalt (mmol/g der zugeführten Ausgangsmaterialien) der Ausgangsmaterialien ist, und S' der Gehalt der sauren Substanzen (mmol/g der zugeführten Ausgangsmaterialien) der Ausgangsmaterialien ist.