DE2039745B2

DE2039745B2 - Verfahren zur herstellung einer mischung von sulfosuccinathalbestern

Info

Publication number: DE2039745B2
Application number: DE19702039745
Authority: DE
Inventors: Adolf Dr.phil. St. Bees Cumberland Koebner (Großbritannien)
Original assignee: Rewo Chemische Fabrik Gmbh, 6497 Steinau
Priority date: 1969-08-11
Filing date: 1970-08-11
Publication date: 1976-12-09
Also published as: GB1281219A; DE2039745A1; ZA705544B

Description

und

IO

R'-CO-N-X-O-CO-CH-CH-COOM

I 1 I

R" Y Y'

in denen

R für die Kohlenwasserstoffketten der im Gesamtspermöl oder Spermacetiöl enthaltenen Fettalkohole.

R' für die Kohlenwasserstoffketten der im Gesamtspermöl oder Spermacetiöl enthaltenen Fettsäuren,

X für eine gerad- oder verzweigtkettige Kohlenwaserstoffkette mit mindestens zwei C-Atomen,

R" für Wasserstoff, eine Alkylgruppe oder eine Hydroxyalkylgruppe, wobei die Gesamtzahl an C-Atomen in X und R" zusammen 2 bis 6 beträgt,

M für ein Äquivalent eines für Waschzwecke geeigneten, dem Produkt Wasserlöslichkeit verleihenden Kations sowie

Y für Wasserstoff und Y' für SO₃M oder umgekehrt

steht, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst Spermöl oder Spermacetiöl entweder zu Fettalkoholen und Fettsäuren verseift oder mit einem aliphatischen einwertigen Alkohol mit 1 bis 3 C-Atomen zu Fettalkoholen und den entsprechenden Fettsäurealkylestern umestert, anschließend die freigesetzten Säuren bzw. deren Alkylester in Acylalkanolamide in Anwesenheit der freigesetzten Fettalkohole umwandelt und schließlich die resultierende Mischung aus Fettalkoholen und AcyJalkanoJ-amiden durch Reaktion mit Maleinsäureanhydrid und einem Sulfit zu Sulfosuccinathalbestern umsetzt.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Mischung von Sulfosuccinathalbestern der Formeln

R- -O-CO—CH- CH-COOM

I I

Y Y' und
R'—CO—N—X—O—CO—CH—CH-COOM

I I I

R" Y Y'

in denen

R für die Kohlenwasserstoffketten der im Gesamtspermöl oder Spermacetiöl enthaltenen Fettalkohole,

X für eine gerad- oder verzweigtkettige Kohlenwasserstoffkette mit mindestens zwei C-Atomen,

Y für Wasserstoff und Y' für SO₃M oder umgekehrt

steht.

Es sind beispielsweise aus der DT-AS 12 78 670 und der schweizerischen Patentschrift 4 67 334 sowie der französischen Patentschrift 15 46 581 Sulfosuccinate der vorstehend bezeichneten Strukturen bekannt, in denen R und R' von einem Fettalkohol- bzw. Fettsäurerest mit mindestens 6 C-Atomen, vorzugsweise einem Fettalkohol- bzw. Fettsäurerest mit 8 bis 18 C-Atomen gebildet wird. Die bekannten Sulfosuccinate besitzen bei im allgemeinen guten Tensideigenschaften sowie guter Haut- und gegebenenfalls Schleimhautverträglichkeit je nach Struktur die verschiedensten Vorteile. So besitzen beispielsweise die aus der französischen Patentschrift 15 46581 bekannt gewordenen Undecylensäure-alkanolamid-sulfosuccinate neben guter Hautverträglichkeit und Reinigungswirkung einen niedrigen Trübungspunkt und eignen sich daher zur Herstellung klarflüssiger Lösungen, weiterhin die aus der DT-AS 12 78 670 bekanntgewordenen Sulfosuccinate von äthoxylierten Fettalkoholen trübungspunktherabsetzende Wirkung. Die aus der schweizerischen Patentschrift 4 67 334 bekanntgewordenen Sulfosuccinate von Fettalkoholen und Fettsäurealkylolamiden wiederum weisen gute Trocknungseigenschaften sowie eine gewisse antistatisehe Wirkung auf und eignen sich damit besonders als Reinigungsmittel für Bodenbeläge.

Insoweit haben sich die bekannten Sulfosuccinate gut bewährt, es wird jedoch für eine Reihe von Anwendungsfällen ihr Schaumvermögen und insbesondere ihre Schaumstabilität als unbefriedigend empfunden, in welcher Hinsicht die Sulfosuccinate von Fettalkoholen und Fettsäuren mit 12 bis 14 C-Atomen in der Alkylkette noch die besten Ergebnisse zeigen, ohne die Werte des weithin verwendeten Natriumlaurylsulfat und Natriumlauroxy-tri-äthoxysulfat zu erreichen.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Sulfosuccinats mit gutem Schaumvermögen und großer Schaumstabilität. Die Erfindung besteht darin, daß man bei einem Verfahren zur Herstellung von Sulfosuccinathalbestern der eingangs genannten Art zunächst Spermöl oder Spermacetiöl entweder zu Fettalkoholen und Fettsäuren verseift oder mit einem aliphatischen einwertigen Alkohol mit 1 bis 3 C-Atomen zu Fettalkoholen und den entsprechenden Fettsäurealkylestern ,umestert, anschließend die freigesetzten Säuren bzw. deren Alkylester in Acylalkanolamide in Anwesenheit der freigesetzten Fettalkohole umwandelt und schließlich die resultierende Mischung aus Fettalko-

holen und Acylalkanolamiden durch Reaktion mit Maleinsäureanhydrid und einem Sulfit zu Sulfosuccinathalbestern umsetzt.

Die resultierende Mischung aus Sulfosuccinaten der im Gesamtspermöl bzw. Spermacetiöl enthaltenen Fettalkohole und Alkanolamid-Sulfosuccinaten der im Gesamtspermöl bzw. Spermacetiöl enthaltenen Fettsäuren zeigt ausgezeichnete Schaumeigenschaften (Schäumvermögen und Schaumstabilität), die nicht nur die bekannten Sulfosuccinate vergleichbarer synthetischer Fettsäure- bzw. Fettalkoholfraktionen sondern auch andere als ausgezeichnete Schaumbildner bekannte Substanzen (wie beispielsweise Natriumlaurylsulfat) übertreffen. Die deutlich verbesserten Schaumeigenschaften ergeben sich aus einem Vergleich der bei 40° C gemessenen Schaumzahlen nach Ross — Miles für jeweils 0,1%-Lösungen von

A. Sulfosuccinat auf Basis eines etwa Spermölfettalko-

hol entsprechenden Cu-m-Alkoholgemisches, B. Sulfosuccinat auf Basis Spermölfettsäuremonoäthanolamid,

C. ein molares Gemisch von A und B, ίο D. erfindungsgemäße Substanz (Sulfosuccinat des mit Monoäthanolamin umgesetzten Gesamtspermöls),

die in der nachstehenden Übersicht wiedergegeben sind:

Schaumhöhe (mm) sofort/nach 5 Min. für Produkt ABC

Bestimmung 1	140/130	150/145	100/90	165/160
Bestimmung 2	130/120	155/145	120/110	160/150

Die erfindungsgemäß hergestellte Mischung aus von Spermöl abgeleiteten Sulfosuccinaten ist wasserlöslich, besitzt daneben eine ausgezeichnete Waschwirkung und eine gute Hautverträglichkeit und eignet sich daher ausgezeichnet zum Einsatz in Geschirrwaschmitteln, kosmetischen Reinigungsmitteln und Shampoos. Sie ist

— gegebenenfalls unter Zumischen anorganischer Salze

— bis zur Rieselfähigkeit trockenbar und kann daher zusammen mit anderen bekannten und handelsüblichen Substanzen zur Herstellung von Seife-Arensidwaschmitteln verwendet werden, die ein ausgezeichnetes Kalkseifendispergiervermögen besitzen.

Als Ausgangsmaterial dient vorteilhaft Spermacetiöl, das höhere Anteile an Wachsestern und unverseifbaren Substanzen als das Gesamtspermöl aufweist. Aufgrund der vorgesehenen Arbeitsweise, wonach die Umsetzung der Verseifungs- bzw. Umesterungsprodukte unmittelbar und ohne Abtrennung der Fettalkohole erfolgt, wird in nahezu quantitativem Ausbringen eine Mischung aus Fettalkoholen, Glycerin und Alkanolamiden der in dem öl enthaltenen Fettsäuren erzielt, aus der das einen Anteil von etwa 4% der Gesamtmischung ausmachende Glycerin mit Salzlösung ausgewaschen werden kann. Die Waschung ist zwar nicht zwingend erforderlich, doch werden durch die Entfernung des Glycerins Farbe und Geruch des Produktes sowie die Wirtschaftlichkeit der nachfolgenden Verfahrensstufen verbessert.

Vorteilhaft erfolgt die Umsetzung des Gesamtspermöls bzw. Spermacetiöls durch Umesterung mit beispielsweise Methanol zu einer Mischung aus Fettalkoholen und Fettsäuremethylestern, wobei sich eine untere, durch Abdekantieren von der oberen Schicht trennbare Glycerinschicht absetzt Die Umesterung erfolgt zweckmäßig mit einem Alkoholüberschuß.

Die gemäß der Erfindung hergestellten Mischungen können in ihrer im Herstellungsverfahren anfallenden Form oder in Mischung mit anderen Substanzen verwendet werden, etwa mit anorganischen Salzen und Phosphaten, mit sogenannten Sequestrierungsmitteln, mit Bleichmitteln, weiterhin mit den als Schäumer wirkenden Fettsäureamiden und Fettsäurealkanolamiden, mit Fettaminoxiden sowie amphoteren und anderen anionischen Tensiden. Es ist weiterhin Mischung mit verschiedenen organischen Lösungsmitteln, mit Überfettungsmitteln und anderen Materialien möglich, die in Waschmitteln üblicherweise Verwendung finden, wie Harnstoff und Carboxymethylzellulose, Parfüms oder Deodorants, Schutzstoffe urd Germizide, wie beispielsweise Ester von p-Hydroxybenzoesäure oder chlorierte Phenole, wie p-Chlor-m-kresol und Dichlor-m-xylol.

Nachstehend wird die Erfindung anhand einiger Beispiele erläutert:

Beispiel 1

100 g Gesamtspermöl mit der Säurezahl 1 und der

Verseifungszahl 125 wurden auf 55° C erwärmt und mit

114 g Methanol, in dem 2,5 g metallisches Natrium

gelöst waren, unter starkem Rühren versetzt. Die

Mischung war nach wenigen Minuten homogenisiert

und wurde eine Stunde unter ständigem Rühren auf 55 bis 6O⁰C gehalten, wobei die Mischung infolge des

Ausfallens von unlöslichem Glycerin trüb wurde.

Während einer weiteren Stunde, in der die Mischung ohne Rühren auf gleicher Temperatur gehalten wurde,

schlug sich das Glycerin in einer Menge von 40 g als

dunkler Bodensatz nieder, der entfernt wurde. Es resultierte eine schwach gefärbte Mischung von Fettalkoholen und Fettsäuremethylestern in einer Menge von 1000 g.

Die in der vorstehend beschriebenen Verfahrensstufe gewonnene Mischung wurde auf 70⁰C erwärmt und

unter starkem Rühren mit 137 g Monoäthanolamin und 2 g in 20 cm³ Methanol gelöstem metallischem Natrium

versetzt. Nach der Homogenisierung der Mischung, die sehr schnell eintrat, wurden 120 g Methanol abdestilliert, gegen Ende unter Vakuum bei 80° C.

Die erforderliche Menge an Maleinsäureanhydrid für die nächste Reaktionsstufe kann aus der Hydroxylzahl der Produktmischung errechnet werden, die im vorliegenden Fall mit 170 ermittelt wurde. Infolgedessen wurden der Fettalkohol'/Fettsaureathanolamidmischung 300 g Maleinsäureanhydrid kontinuierlich unter Rühren zugesetzt, wobei eine Temperatur von 80 bis 85⁰C eingehalten wurde. Nach einer Stunde war die Reaktion vollendet. Das Produkt besaß eine Säurezahl von 130, entsprechend der Halbester ein durchschnittliches Molekulargewicht von 430. Das Gewichtsverhältnis von Alkylsulfosuccinat zu Acylalkanolamidsulfosuccinat betrug etwa 39 :61.

Die Kondensation von 430 g Maleinsäurehalbester wurde mit einer wäßrigen Lösung von 270 g kristallinem Natriumsulfit in 700 cm³ Wasser unter kräftigem Rühren bei 80°C durchgeführt Die Reaktionszeit betrug eine Stunde, nach der eine klare homogene Lösung erhalten wurde. Zur Vervollständigtyg der Reaktion wurde die Mischung eine weitere halbe Stunde gerührt und anschließend die Lösung neutralisiert. Es resultierte eine etwa 40%ige Lösung von oberflächenaktiven gemischten Sulfosuccinaten in Wasser, die nach Abkühlung eine di!?ne, gießfähige wäßrige Schlämme ergab.

Bei O,!°/oiger Konzentration an waschaktiver Substanz in wäßriger Lösung besaß die Zubereitung eine Schaumzahl nach Ross und Miles, gemessen bei 40⁰C, von 180/175 cm. ,₅

Beispiel 2

500 g einer nach Beispiel 1 vorbereiteten Mischung von SpermölfettsäuremethyJestern und Spermölfeilalkoholen wurden nach Erwärmung auf 70° C 84 g Monoisopropanolamin mit darin in einer Menge von 1 g gelöst enthaltenem metallischem Natrium zugesetzt. Die Reaktionsmischung wurde stark gerührt und erlangte schnell Homogenität. Methanol wurde freigesetzt und durch Destillation und Kondensation zurückgewonnen. Die Temperatur der Reaktionsmischung wurde nunmehr auf 80°C erhöht und eine Stunde auf dieser Höhe gehalten, wobei das Abdestillieren des Methanols gegen Ende der Zeit zur vollständigen Entfernung des Methanols und zur Vervollständigung der Amidierungsreaktion unter Vakuum sowie einer Temperatur von 80°C erfolgte.

Der Mischung aus Spermölfettalkohol und Spermölfettsäureisopropanolamid wurden 150 g bei 70 bis 80° C geschmolzenes Maleinsäureanhydrid unter Rühren zugesetzt. Die zugesetzte Menge entsprach einem Überschuß von 2% über die stöchiometrische Menge. Die Mischung wurde eine Stunde bei 85° C gehalten, wonach die Reaktion nach Erreichen einer konstanten Säurezahl der Mischung von 128 abgeschlossen war.

Der so gewonnenen Mischung aus Sulfobernsteinsäurehalbestern von Spermölfettalkoholen und Spermölfettsäureisopropanolamiden (435 g) wurde bei 80°C gleichmäßig unter ständigem Rühren eine Lösung von 270 g Natriumsulfit (Na₂SO₃ · 7 H₂O) in 700 cm³ Wasser zugesetzt. Es resultierte nach einer halben Stunde ständigem Rühren bei 80 bis 85° C eine niedrigviskose klare Lösung. Während der Reaktion wurde der pH-Wert durch Zusatz von je nach Erfordernis Säure oder Lauge auf einem Wert zwischen 6 und 7 gehalten. Die erhaltene 40%ige Lösung blieb auch nach Abkühlung auf Raumtemperatur klar. Der Schaumwert entsprach dem der Substanz des Beispieles 1. Die auf Isopropanolamin basierende Substanz zeigte eine bessere hydrolytische Stabilität bei niedrigem pH-Wert als die auf Äthanolamin basierende Substanz nach Beispiel 1.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung einer Mischung von Sulfosuccinathalbestern der Formeln

5 R-O-CO-CH—CH-COOM

I I γ ν