DE19956863A1 - Verfahren zur Isolierung von Amidosäurephenylestersulfonaten aus Wasser-Lösungsmittel-Gemischen - Google Patents

Verfahren zur Isolierung von Amidosäurephenylestersulfonaten aus Wasser-Lösungsmittel-Gemischen

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    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
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    • C07C303/42—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Isolierung von 4-Sulfophenyl-[(1-oxyalkanoyl)amino]alkanoat aus einem Gemisch enthaltend 4-Sulfophenyl-[(1-oxyalkanoyl)amino]alkanoat, Wasser und ein organisches Lösungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß man DOLLAR A a) ein Ausgangsgemisch enthaltend 4-Sulfophenyl-[(1-oxyalkanoyl)amino]alkanoat, Wasser und organisches Lösungsmittel bereitstellt, DOLLAR A b) dem Ausgangsgemisch Lösungsmittel ganz oder teilweise entzieht, DOLLAR A c) 4-Sulfophenyl-[(1-oxyalkanoyl)amino]alkanoat aus dem verbleibenden Gemisch abtrennt und DOLLAR A d) das abgetrennte 4-Sulfophenyl-[(1-oxyalkanoyl)amino]alkanoat trocknet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Isolierung von Amidosäurephenylestersulfonaten aus Wasser-Lösungsmittel-Gemischen.
Amidosäurephenylestersulfonate dienen als Bleichaktivatoren in Waschmitteln und anderen Reinigungsmitteln, die Bleichen enthalten. Diese Aktivatoren haben mehrere vorteilhafte Eigenschaften wie exzellente Bleichleistung bei minimaler Schädigung von Gewebefarben, gute Kompatibilität mit Waschmaschinen und ein gutes Geruchsprofil in der Wäsche.
Amidosäurephenylestersulfonate können außerdem aus relativ kostengünstigen und gut verfügbaren Substanzen synthetisiert werden. Es sind viele unterschiedliche Synthesewege aus dem Stand der Technik bekannt, wie z. B. in WO 95107882, WO 96/28417, beschrieben. Aus WO 99/09004 ist ein Verfahren zur Herstellung und Reinigung von Amidosäurephenylestersulfonaten bekannt.
Nach dem in WO 96/28417 beschriebenen Syntheseverfahren liegt das Amidosäurephenylestersulfonat nach der Reaktion in einem Gemisch aus Wasser, Lösungsmittel und Nebenprodukten vor. Bei einer bevorzugten Verfahrensvariante aus WO 99/09004 liegt das Amidosäurephenylestersulfonat in einem Gemisch aus Wasser, Lösungsmittel, Nebenprodukten und mindestens einem Katalysator vor. Andere Synthesewege und Reinigungswege sind denkbar, aus denen ein Gemisch aus Amidosäurephenylestersulfonat, Wasser, Lösungsmittel, Nebenprodukten und gegebenenfalls anderen Komponenten, wie z. B. Katalysatoren, resultiert.
Ein Teil der Nebenprodukte aus den verschiedenen Synthesewegen ist dabei sehr farbintensiv. Da diese intensive Farbe für den Einsatz in Waschmitteln äußerst unerwünscht ist, müssen in dem Verfahren zur Isolierung des Amidosäurephenylestersulfonats ausreichend hohe Produktreinheiten erzielt werden und vor allem die farbintensiven Nebenprodukte fast vollständig abgetrennt werden.
Bei der Isolierung von substituierten Benzolsulfonaten, worunter auch die Amidosäurephenylestersulfonate fallen, aus einem der oben beschriebenen Gemische aus Wasser, Lösungsmittel, Produkt und Nebenprodukten tritt die Schwierigkeit auf, daß die substituierten Benzolsulfonate in Gegenwart von Wasser und Lösungsmittel in pastösen bis gelartigen Konsistenzen vorliegen, so daß die substituierten Benzolsulfonate nur sehr langsam und mit unbefriedigender Reinheit aus den Synthese- und/oder Reinigungsgemischen abgetrennt werden können. Die Gemische filtrieren und sedimentieren nur sehr langsam. Die Folge sind unwirtschaftlich große Trennapparate und unerwünscht hohe Produktverunreinigungen durch Nebenprodukte, wie z. B. Fremdsalze und Farbkörper, oder Ausbeuteverluste beim Einsatz von Wäschen und/oder Bleichmitteln ["Surfactants" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A25, p. 747 ÷ 817, Weinheim 1994, und Deutsche Auslegeschrift 11 31 662].
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Isolierung von Amidosäurephenylestersulfonat aus einem Gemisch mit Wasser, Lösungsmittel, Nebenprodukten und gegebenenfalls anderen Komponenten zu entwickeln, das zum einen nicht den Nachteil der sehr langsamen mechanischen Abtrennung des Produktes besitzt und zum anderen ausreichend hohe Reinheiten erzielt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, das folgende Schritte umfaßt:
  • a) Bereitstellen eines Ausgangsgemischs aus 4-Sulfophenyl-[(1- oxyalkanoyl)amino]alkanoat, Wasser, organischem Lösungsmittel und anderen Komponenten,
  • b) Entzug von Lösungsmittel aus dem Ausgangsgemisch,
  • c) Abtrennung von 4-Sulfophenyl-[(1-oxyalkanoyl)amino]alkanoat aus dem verbleibenden Gemisch,
  • d) Trocknung des abgetrennten 4-Sulfophenyl-[(1-oxyalkanoyl)amino]alkanoats.
Das 4-Sulfophenyl-[(1-oxyalkanoyl)amino]alkanoat besitzt die allgemeine Strukturformel
m ist eine ganze Zahl zwischen 1 und 26, bevorzugt zwischen 1 und 10, ganz besonders bevorzugt 5.
R1 und R2 sind unabhängig voneinander gleich oder verschieden ausgewählt aus Wasserstoff, unsubstituiertem oder substituiertem geradkettigem oder verzweigtem C1- bis C20- Alkyl, unsubstituiertem oder substituiertem C3- bis C8-Cycloalkyl, C3- bis C8-Alkenyl, C3- bis C8-Alkinyl und C5 bis C14-Aryl.
Die oben angeführten unsubstituierten oder substituierten C3 bis C8-Cycloalkyl- Gruppen stehen für cycloaliphatische Kohlenwasserstoff-Gruppen, die 3 bis 8 Kohlenstoffatome im Ring enthalten, bevorzugt 5 bis 6 Kohlenstoffatome, und diese Cycloalkyl-Gruppen können mit einem oder zwei von C1- bis C4-Alkyl, C1- bis C4- Alkoxy, Hydroxy oder C1- bis C4-Alkaneoxy substituiert sein.
Die C3- bis C8-Alkenyl- und C3- bis C8-Alkinyl-Gruppen stehen für geradkettige oder verzweigte Kohlenwasserstoff-Radikale, die 3 bis 8 Kohlenstoffatome in der Kette und eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung beziehungsweise eine Kohlenstoff- Kohlenstoff-Dreifachbindung enthalten.
Der Begriff "Aryl" ist so gebraucht, daß er carboxylische Aryl-Gruppen, die bis zu 14 Kohlenstoffatome beinhalten, enthält, z. B. Phenyl und Naphtyl und solche, die substituiert sind mit einer oder zwei Gruppen, ausgewählt aus C1- bis C4-Alkyl, C1- bis C4-Alkoxy, C1- bis C4-Alkoxycarbonyl, C1- bis C4-Alkaneoxy, C1- bis C4- Alkanoylamino, Halogen, Cyano, C1- bis C4-Alkylsulfonyl, C1- bis C4-Alkylen-(OH)n, O-(C1- bis C4-Alkylen)-(OH)n, S-(C1- bis C4-alkylen)-(OH)n, SO2-(C1- bis C4-alkylen)- (OH)n, CO2-(C1- bis C4-alkylen)-(OH)n, SO2N-(C1- bis C4-alkylen)-(OH)n, CON-(C1- bis C4-alkylen)-(OH)n, N-(SO2-(C1- bis C4-alkyl))-alkylen-(OH)n, N(SO2-phenyl)-(C1- bis C4-Alkyl)-alkylen(OH)n, wobei n eins oder zwei ist.
Der Begriff "Aryl" ist auch so gebraucht, daß er heterocyclische Aryl-Gruppen wie einen 5- oder 6-teiligen heterocyclischen Ring, enthaltend ein Sauerstoff-Atom und/oder ein Schwefel-Atom und/oder bis zu drei Stickstoff-Atome, einschließt, und der heterocyclische Aryl-Ring kann optional an einen oder zwei Phenyl-Ringe oder einen anderen 5- oder 6-teiligen Heteroaryl-Ring gebunden sein. Beispiele solcher Ringsysteme schließen ein: Thienyl, Furyl, Pyrrolyl, Imidazolyl, Pyrazolyl, Thiazolyl, Isothiazolyl, Oxazolyl, Isoxazolyl, Triazolyl, Thiadiazolyl, Oxadiazolyl, Tetrazolyl, Thiatriazolyl, Oxatriazolyl, Pyridyl, Pyrimidyl, Pyrazinyl, Pyridazinyl, Thiazinyl, Oxazinyl, Triazinyl, Thiadizinyl, Oxadiazinyl, Dithiazinyl, Dioxazinyl, Oxathiazinyl, Tetrazinyl, Thiatriazinyl, Oxatriazinyl, Dithiadiazinyl, Imidazolinyl, Dihydropyridyl, Tetrahydropyridyl, Tetrazolo-[1,5b]pyridazinyl und -purinyl, Benzoxazolyl, Benzothiazolyl, Benzimidazolyl, Indolyl und ähnliche und solche Ringe, die mit einem oder mehr der oben angeführten Substituenten gemäß der Definition des Begriffes "Aryl" substituiert sind.
Zusätzlich enthält der Begriff "Aryl" Arylen-Gruppen. Der Begriff "Arylen" ist so gebraucht, daß er für divalente carboxylische Aryl-Kohlenwasserstoff-Anteile steht, die bis zu 14 Kohlenstoff-Atome enthalten, beispielsweise o-, m-, p-Phenylen, und solche, die mit einer oder zwei Gruppen aus C1- bis C4-Alkyl, C1- bis C4-Alkoxy oder einem Halogen substituiert sind.
Ganz besonders bevorzugt stehen R1 und R2 für Wasserstoff.
R3 steht für geradkettiges oder verzweigtes aliphatisches, cycloaliphatisches oder aromatisches Radikal, das 5 bis 25, bevorzugt 7 bis 9, besonders bevorzugt 8 Kohlenstoff-Atome enthält und eine Carboxylsäure oder einen Carboxylsäureester enthalten kann. Passende Beispiele für R3 sind Heptyl, Octyl, Nonyl, Decyl, Undecyl, Pentadecyl, Heptadecyl, 8-Heptadecenyl, 8,11-Heptadecadienyl, Docosanyl, p- Carboxybenzyl, o-Carboxybenzyl, m-Carboxybenzyl, Carboxyethyl, Carboxypropyl, Carboxybutyl, Carboxyheptyl, Carboxyoctyl und ähnliche Verbindungen.
Ganz besonders bevorzugt steht R3 für Octyl.
R4 steht für Wasserstoff, Methyl, Ethyl, Propyl oder Isopropyl, ganz besonders bevorzugt für Wasserstoff.
M steht für Wasserstoff, Ammonium oder ein Alkalimetall, ganz besonders bevorzugt für Natrium.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich generell zur Isolierung von Substanzen der oben angegebenen Strukturformel. Bevorzugte Substanzen sind p- substituierte Benzolsulfonate.
Das organische Lösungsmittel in Schritt a) ist ausgewählt aus der Reihe der Lösungsmittel, die mit den Edukten aus der Herstellung von 4-Sulfophenyl-[(1- oxyalkanoyl)amino]alkanoat nach einem der in den eingangs zitierten WO-Schriften offenbarten Verfahren kompatibel (d. h. kaum oder nicht reaktiv, also weitgehend inert) sind. Die Reihe der verwendbaren Lösungsmittel schließt polare aprotische Lösungsmittel, wie N,N-Dimethylacetamid und Dimethylsulfoxid ein. Vorzugsweise gehört das organische Lösungsmittel auch zu der Gruppe von Lösungsmitteln, die im Vakuum in Gegenwart von Wasser bevorzugt abdestillieren. Je nach Syntheseweg kann das organische Lösungsmittel auch ein aliphatischer, cyclischer oder aromatischer Kohlenwasserstoff, ein Ether, ein Ester, ein Keton oder ein chlorierter Kohlenwasserstoff sein, bevorzugt ein Alkan, Cycloalkan, Alkylbenzol, Alkylether, Alkylacetat, Alkylketon, Chloralkan oder Chlorbenzol, besonders bevorzugt Hexan, Heptan, Oktan, Nonan, Cyclohexan, Toluol, Xylol, Diethylether, Tetrahydrofuran, 1,2-Dimethoxyethan, Ethylacetat, n-Butylacetat, Aceton, Methylethylketon, Dichlormethan, 1,2-Dichlorethan oder Dichlorbenzol. Das organische Lösungsmittel in Schritt a) kann auch ein Gemisch aus zwei oder mehreren der oben angeführten Lösungsmittel sein.
Das Gewichtsverhältnis von Wasser zu organischem Lösungsmittel im Ausgangsgemisch, gemäß Schritt a), beträgt vorzugsweise zwischen 1 : 10 und 10 : 1.
Während oder nach dem Entzug von Lösungsmittel kann ein Bleichmittel, ein chemischer Entschäumer und/oder eine Mischung in beliebigem Aggregatszustand, enthaltend mindestens 95% Wasser, zum Gemisch hinzugegeben werden.
Während oder nach der Abtrennung von 4-Sulfophenyl-[(1- oxyalkanoyl)amino]alkanoat aus dem Gemisch kann das 4-Sulfophenyl-[(1- oxyalkanoyl)amino]alkanoat mit einem Waschsystem gewaschen werden. Bevorzugt besteht das Waschsystem zu mehr als 99 Gew.-% aus Wasser.
Durch Entzug von Lösungsmittel und/oder durch Zugabe von Wasser wird das Gewichtsverhältnis von Lösungsmittel zu Wasser bevorzugt auf unter 1 : 10, besonders bevorzugt auf unter 1 : 50, ganz besonders bevorzugt auf unter 1 : 100 vor der Abtrennung von 4-Sulfophenyl-[(1-oxyalkanoyl)amino]alkanoat aus dem Gemisch abgesenkt.
Der Entzug von Lösungsmittel kann durch alle Prozesse durchgeführt werden, die dem Fachmann zu diesem Zweck bekannt sind, beispielsweise durch Destillation, Rektifikation, Strippen mit Wasserdampf oder einen Membranprozess. Bevorzugt wird der Entzug von Lösungsmittel durch Destillation oder Strippen mit Wasserdampf, besonders bevorzugt durch eine Vakuumdestillation bei Drücken zwischen 10 und 200 mbar abs, ganz besonders bevorzugt zwischen 40 und 80 mbar abs durchgeführt. Die genannten Bereichsgrenzen sollen hier und in der gesamten Anmeldung mit zum Bereich gehören.
Abhängig sowohl vom gewählten Prozess des Lösungsmittelentzuges und seinen Bedingungen als auch vom gewählten Lösungsmittel können dem Gemisch während des Entzugs von Lösungsmittel unterschiedliche Mengen Wasser entzogen werden.
Die Temperatur des Gemisches bei der Vakuumdestillation wird bevorzugt zwischen 0°C und 80°C, besonders bevorzugt zwischen 20°C und 60°C, ganz besonders bevorzugt zwischen 30°C und 50°C eingestellt.
Vor der Abtrennung von 4-Sulfophenyl-[(1-oxyalkanoyl)amino]alkanoat aus dem Gemisch kann das Gemisch aufgeheizt oder abgekühlt werden. Das Gemisch wird vor der Abtrennung von 4-Sulfophenyl-[(1-oxyalkanoyl)amino]alkanoat bevorzugt auf Temperaturen zwischen 10°C und 40°C, besonders bevorzugt zwischen 15°C und 30°C eingestellt.
Die Abtrennung von 4-Sulfophenyl-[(1-oxyalkanoyl)amino]alkanoat aus dem Gemisch kann durch alle Prozesse durchgeführt werden, die dem Fachmann zu diesem Zweck bekannt sind, beispielsweise durch Sedimentation, Filtration oder Zentrifugation. Bevorzugt wird das 4-Sulfophenyl-[(1-oxyalkanoyl)amino]alkanoat durch Vakuumfiltration oder Dekantierzentrifugation aus dem Gemisch abgetrennt.
Die Trocknung des abgetrennten 4-Sulfophenyl-[(1-oxyalkanoyl)amino]alkanoats kann durch alle Prozesse durchgeführt werden, die dem Fachmann zu diesem Zweck bekannt sind. Bevorzugt wird eine Trocknung im Vakuum bei Drücken zwischen 10 und 200 mbar abs durchgeführt.
Das Verfahren kann ganz oder in Teilen absatzweise oder kontinuierlich betrieben werden, vorzugsweise wird das Verfahren vollständig kontinuierlich betrieben.
Die Erfindung beruht auf dem überraschenden Effekt, daß die mechanische Abtrennung von 4-Sulfophenyl-[(1-oxyalkanoyl)amino]alkanoaten aus einem Gemisch aus Wasser und Lösungsmittel sehr viel schneller und mit einem wesentlich besseren Trennergebnis, d. h. einer geringeren Restfeuchte verläuft, wenn das Lösungsmittel vorher weitgehend oder vollständig abgetrennt wurde. Außerdem wurde überraschend gefunden, daß 4-Sulfophenyl-[(1- oxyalkanoyl)amino]alkanoate nach der Synthese im Gemisch mit Lösungsmittel, Wasser und Nebenprodukten durch einen Lösungsmittelentzug sehr stark aufgereinigt werden, so daß die Nebenprodukte im Gegensatz zum Verfahren ohne Lösungsmittelentzug bei einer mechanischen Fest-Flüssig-Trennung fast vollständig in der abgetrennten Flüssigkeit vorliegen. Insbesondere ist es überraschend, daß eine Vakuumdestillation eine hohe Aufreinigung eines 4-Sulfophenyl-[(1- oxyalkanoyl)amino]alkanoats erzielt, obwohl keine der Verunreinigungen in nennenswertem Maße mit dem Lösungsmittel abdestilliert wird.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind im wesentlichen darin zu sehen, daß ein 4-Sulfophenyl-[(1-oxyalkanoyl)amino]alkanoat mit sehr hoher Reinheit und sehr guter Ausbeute mit geringem apparativem und energetischem Aufwand isoliert wird.

Claims (12)

1. Verfahren zur Isolierung von 4-Sulfophenyl-[(1-oxyalkanoyl)amino]alkanoat aus einem Gemisch enthaltend 4-Sulfophenyl-[(1-oxyalkanoyl)amino]alkanoat, Wasser und ein organisches Lösungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß man
  • a) ein Ausgangsgemisch enthaltend 4-Sulfophenyl-[(1- oxyalkanoyl)amino]alkanoat, Wasser und organisches Lösungsmittel bereitstellt,
  • b) dem Ausgangsgemisch Lösungsmittel ganz oder teilweise entzieht,
  • c) 4-Sulfophenyl-[(1-oxyalkanoyl)amino]alkanoat aus dem verbleibenden Gemisch abtrennt und
  • d) das abgetrennte 4-Sulfophenyl-[(1-oxyalkanoyl)amino]alkanoat trocknet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ausgangsgemisch zusätzlich Nebenprodukte und/oder Katalysatoren aus der Synthese des Amidosäurephenylestersulfonats enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gewichtsverhältnis von Wasser zu organischem Lösungsmittel im Ausgangsgemisch, gemäß Schritt a) zwischen 1 : 10 und 10 : 1 liegt.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei man während oder nach dem Entzug des Lösungsmittels ein Bleichmittel, einen chemischen Entschäumer und/oder eine Mischung in beliebigem Aggregatszustand, enthaltend mindestens 95% Wasser, zum Gemisch hinzugibt.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei man den Entzug von Lösungsmittel durch Destillation oder Strippen mit Wasserdampf durchführt.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei man den Entzug des Lösungsmittels mittels Vakuumdestillation durchführt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei man die Temperatur des Gemisches bei der Vakuumdestillation zwischen 0 und 80°C, bevorzugt zwischen 20 und 60°C, ganz besonders bevorzugt zwischen 30 und 50°C einstellt.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei man die Vakuumdestillation bei Drücken aus dem Bereich von 10 bis 200 mbar abs, bevorzugt 40 bis 80 mbar abs durchführt.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, wobei man dem Gemisch Lösungsmittel entzieht, bis das Gewichtsverhältnis von Lösungsmittel zu Wasser kleiner gleich 1 : 10, bevorzugt kleiner gleich 1 : 50, besonders bevorzugt kleiner gleich 1 : 100 ist.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, wobei man die Temperatur des Gemisches nach dem Schritt b) und vor dem Schritt c) auf einen Wert aus dem Bereich von 10 bis 40°C, bevorzugt von 15 bis 30°C einstellt.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, wobei man als organisches Lösungsmittel ein Alkan, Cycloalkan, Alkylbenzol, Alkylether, Alkylacetat, Alkylketon, Chloralkan oder Chlorbenzol, bevorzugt Hexan, Heptan, Oktan, Nonan, Cyclohexan, Toluol, Xylol, Diethylether, Tetrahydrofuran, 1,2-Dimethoxyethan, Ethylacetat, n-Butylacetat, Aceton, Methylethylketon, Dichlormethan, 1,2-Dichlorethan oder Dichlorbenzol, oder Gemische aus zwei oder mehreren dieser Lösemittel verwendet.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, wobei man die Trocknung im Vakuum, vorzugsweise bei einem Druck zwischen 10 und 200 mbar abs durchführt.
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