DE2557456A1 - PROCESS FOR THE PRODUCTION OF AMINOXIDES - Google Patents
PROCESS FOR THE PRODUCTION OF AMINOXIDESInfo
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Description
PatentanwältePatent attorneys
Dipl. Incr. iTuns-rTii'-r-n Müller
Dr. rar. r. U. Tlw>:\.j.^ UereudtDipl. Incr. iTuns-rTii'-rn Müller
Dr. rar. r. U. Tlw>: \. J. ^ Uereudt
D6 München oQ Lu^iis-Gichn-SlraSe 38D6 Munich oQ Lu ^ iis-Gichn-SlraSe 38
Albright & Wilson Limited,Albright & Wilson Limited,
Oldbury, Warley, West Midlands, Großbritannien Oldbury, Warley, West Midlands, UK
Verfahren zur Herstellung von AminoxidenProcess for the preparation of amine oxides
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Aminoxiden.The invention relates to a process for the preparation of amine oxides.
Es ist bekannt, tertiäre Amine mit Peroxiverbindungen, wie Wasserstoffperoxid, in Gegenwart von Wasser umzusetzen, wobei verdünnte Lösungen der entsprechenden Aminoxide erhalten werden. Die erhaltenen Aminoxide werden als oberflächenaktive Mittel und Bakteriostatika in Shampoos und Waschmitteln verwendet. Das Verfahren ist zum Beispiel in "Journal of the American Oil Chemists Society», Bd. 40, (1963}, Seiten 268-271 und 628-631, US-PS 3 316 236 und GB-PSS 992 860; 1 084 739 und 1 087 beschrieben worden.It is known to react tertiary amines with peroxy compounds, such as hydrogen peroxide, in the presence of water, dilute solutions of the corresponding amine oxides being obtained. The amine oxides obtained are used as surfactants and bacteriostats in shampoos and laundry detergents. The procedure is for example in "Journal of the American Oil Chemists Society", Vol. 40, (1963}, pages 268-271 and 628-631, U.S. Patent 3,316,236 and GB-PSS 992,860; 1,084,739 and 1,087.
Die Reaktion läuft sehr leicht ab, sofern eine ausreichende Wassermenge vorhanden ist. Wenn jedoch die Konzentration des am Ende erhaltenen Gemisches etwa 30 Gew.-% Aminoxid übersteigt, bildet sich eine stark viskose Phase, wodurch das Gemisch ein schwer zu bearbeitendes Gel bildet, wenn die Konzentration ansteigt. Um dieser Erscheinung entgegenThe reaction is very easy if there is a sufficient amount of water. However, if the concentration of the mixture obtained at the end exceeds about 30% by weight of amine oxide, a highly viscous phase is formed, as a result of which the mixture forms a hard-to-work gel as the concentration increases. To counter this phenomenon
609826/1CUb609826 / 1CUb
zu wirken wurde gemäß dem Stand der Technik hervorgehoben, daß mit verdünnten Lösungen gearbeitet werden soll. Es gibt jedoch bei der Lagerung und beim Transport von Lösungen, die nicht weniger als 70 Gew.-% Wasser enthalten, erhebliche wirtschaftliche Nachteile. Die Abtrennung von Aminoxiden aus wäßrigen Lösungen ist schwierig und aufwendig, die Herstellung von konzentrierten Lösungen wurde als unmöglich oder undurchführbar angesehen, da der Viskositätsanstieg mit steigender Konzentration als kontinuierlich angenommen wurde, wenn die Konzentration auf 100 Gew.-% ansteigt.To work it was emphasized according to the prior art that one should work with dilute solutions. However, there are in storage and transport solutions that not less than 70 wt -.% Containing water, significant economic disadvantages. The separation of amine oxides from aqueous solutions is difficult and expensive, the production of concentrated solutions was considered impossible or impracticable, since the increase in viscosity with increasing concentration was assumed to be continuous when the concentration rises to 100% by weight.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß wenn die Konzentration des Aminoxids über etwa 60 Gew.-% ansteigen gelassen wird, die Viskosität ein Maximum durchläuft und eine flüssige Phase gebildet wird, wonach die Viskosität bei etwa 75 Gew.-% auf ein Minimum zurückfällt, bevor sie mit weiterem Konzentrationsanstieg erneut ansteigt. Es wurde überraschenderweise gefunden, daß innerhalb des Konzentrationsbereichs von 70 bis 80 Gew.-% wäßrige Lösungen von Aminoxiden ausreichend flüssig sind, um gegossen zu werden und es gestatten, solche Lösungen in wirtschaftlich durchführbarer Weise herzustellen, selbst wenn diese zu viskos sind, um bei jeder anderen Konzentration oberhalb 30 Gew.-% hergestellt zu werden.It has now surprisingly been found that when the concentration of the amine oxide increases above about 60% by weight is left, the viscosity passes through a maximum and a liquid phase is formed, after which the viscosity falls back to a minimum at about 75% by weight before increasing again with further increase in concentration. It has surprisingly been found that within the concentration range from 70 to 80% by weight aqueous solutions of amine oxides are sufficiently liquid to be poured and allow such solutions in economical feasible way to make them, even if these are too viscous to be at any other concentration above 30% by weight to be produced.
Gemäß der Erfindung wird daher ein Verfahren zur Herstellung von Aminoxiden geschaffen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein tertiäres Amin, ein Peroxidierungsmittel und ausreichend Wasser, um das Produkt bei einer Konzentration oberhalb 60 Gew.-%, bezogen auf das Gemisch, in einem gießfähigen Zustand zu halten, miteinander vermischt.According to the invention, therefore, a process for the preparation of amine oxides is provided, which is characterized in that that you have a tertiary amine, a peroxidizing agent and sufficient water to make the product at a concentration above 60% by weight, based on the mixture, in a pourable State to keep mixed together.
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Die erfindungsgemäßen Reaktionsbedingungen sind im wesentlichen die gleichen, wie dies bei den eingangs genannten Veröffentlichungen des Standes der Technik der Fall ist, mit Ausnahme des verminderten Mengenanteils an Wasser.■The reaction conditions according to the invention are in essentially the same as in the publications of the prior art mentioned at the beginning is the case, with the exception of the reduced proportion of water
Die Reaktion ist allgemein anwendbar auf die Oxidation von Jeder wäßrigen Lösung eines oxidierbaren Amins* dessen Oxide bei einem Viskositätsminimum oberhalb 60 Gew.-96 gießfähig sind, einschließlich Alkyl-, Alkenyl-, Aralkyl-, Polyoxyalkylen-, Alkyl-polyoxyalkylenamine und heterocyclische tertiäre Amine. Die Erfindung ist besonders brauchbar zur Oxidation von Aminen der allgemeinen FormelThe reaction is generally applicable to the oxidation of any aqueous solution of an oxidizable amine * whose oxides are pourable at a viscosity minimum above 60% by weight, including alkyl, alkenyl, Aralkyl, polyoxyalkylene, alkyl polyoxyalkylene amines and heterocyclic tertiary amines. The invention is particularly useful for the oxidation of amines of the general formula
Rf R f
R-NR-N
• ... ι• ... ι
in welcher R1, R11 jeweils niedere Alkylgruppen (z.B. solche mit 1 bis 4 C-Atomen), insbesondere Methylgruppen und R eine höhere Alkylgruppe (z.B. eine solche mit 8 bis 20 C-Atomen), insbesondere eine Alkylgruppe mit 12 bis 16 C-Atomen oder eine Alkyl-polyoxyalkylengruppe darstellt, wobei die Alkylgruppe z.B. 8 bis 20 C-Atome aufweist und diese Gruppe z.B. 1 bis 20 Oxyalkylen-Einheiten (z.B. Oxyäthylen-Einheiten) aufweist. Es kann jedes der oxidierbaren tertiären Amine, die im eingangs genannten Stand der Technik veröffentlicht sind, verwendet werden, sofern die wäßrigen Lösungen der hergestellten Oxide bei Konzentrationen über 60 Gew.-% eine gießfähige Phase aufweisen. Es ist ebenfalls möglich, Gemische von tertiären Amin/zu verwenden.in which R 1 , R 11 each have lower alkyl groups (for example those with 1 to 4 carbon atoms), in particular methyl groups, and R is a higher alkyl group (for example those with 8 to 20 carbon atoms), in particular an alkyl group with 12 to 16 carbon atoms Represents atoms or an alkyl-polyoxyalkylene group, the alkyl group having, for example, 8 to 20 carbon atoms and this group having, for example, 1 to 20 oxyalkylene units (eg oxyethylene units). Any of the oxidizable tertiary amines published in the prior art mentioned at the beginning can be used, provided that the aqueous solutions of the oxides produced have a pourable phase at concentrations above 60% by weight. It is also possible to use mixtures of tertiary amines.
Das Peroxidierungsmittel ist vorzugsweise eine wäßrige Lösung von Wasserstoffperoxid, z.B. eine 50%ige wäßrigeThe peroxidizing agent is preferably an aqueous solution of hydrogen peroxide, for example a 50% aqueous solution
6 Ü 9 8 2 ü / 1 0 l b6 over 9 8 2 over / 1 0 l b
Lösung. Andere Peroxidierungsmittel können verwendet werden, sofern die bei der Oxidation gebildeten Nebenprodukte die Viskosität der Lösung nicht soweit erhöhen, daß die Bildung einer gießfähigen Phase vermieden wird. Z.B. können Gemische von Wasserstoffperoxid mit Peressigsäure, eine wäßrige Ozonlösung oder Perbenzoesäure verwendet werden.Solution. Other peroxidizing agents can be used as long as the by-products formed in the oxidation do not increase the viscosity of the solution to such an extent that the formation of a pourable phase is avoided. For example, mixtures of hydrogen peroxide with peracetic acid, an aqueous ozone solution or perbenzoic acid can be used will.
Die verwendete Wassermenge hängt von dem herzustellenden bestimmten Aminpxid ab. Im allgemeinen ist bevorzugt, eine Wassermenge entsprechend (m + 5) bis (m - 5) Gew.-%, bezogen auf das fertige Gemisch, besonders bevorzugt m Gew.-%, zu verwenden, wobei m die prozentuale Konzentration des Wassers in Gew.~%, bezogen auf das Gemisch, bei demjenigen Minimum ist, das auftritt, wenn die Viskosität gegen die Konzentration graphisch aufgetragen wird, wobei dieses Minimum unterhalb 40 Gew.-% Wasser liegt. Der Wert von m schwankt leicht je nach dem ausgewählten tertiären Amin und kann durch eine übliche Routineprüfung in jedem bestimmten Fall bestimmt werden. Der Wert liegt im allgemeinen zwischen Konzentration/von 10 bis 40 Gew.-#, z.B. 20 bis 30 Gew.-%. Vorzugsweise wird die verwendete Gesamtmenge Wasser so berechnet, daß man möglichst nahe an den Wert m Gew.-% Wasser herankommt, wie dies beim fertigen Gemisch durchführbar ist. Das Wasser kann zusammen mit dem Peroxidierungsmittel, dem Amin oder teilweise mit jedem dieser Bestandteile zugefügt werden, wird jedoch vorzugsweise mit dem Peroxidierungsmittel zugesetzt.The amount of water used will depend on the particular amine oxide being made. In general, it is preferred an amount of water corresponding to (m + 5) to (m - 5)% by weight, based on the finished mixture, particularly preferably m% by weight, to be used, where m is the percentage concentration of the water in% by weight, based on the mixture, at the minimum that occurs when the viscosity is plotted graphically against concentration, this minimum being below 40% by weight of water. The value of m varies slightly depending on the tertiary amine selected and can be checked by a usual routine test in each specific case. The value is generally between concentration / from 10 to 40 wt. #, E.g. 20 to 30% by weight. Preferably, the total amount of water used is calculated so that you get as close as possible to the Value m wt .-% water comes, as can be done with the finished mixture. The water can go along with however, it is preferred added with the peroxidizing agent.
Gemäß einer typischen Ausführungsform wird das Peroxidierungsmittel zu dem Amin langsam und vorzugsweise unter Rühren zugefügt. Das Gemisch kann leicht erhitzt werden, wie dies nach dem Stand der Technik bekannt ist, wobei auch alle anderen Bedingungen der Temperatur, der Reaktionsdauer und den Mischbedingungen im wesentlichen gemäß dem According to a typical embodiment, the peroxidizing agent is added to the amine slowly and preferably with stirring. The mixture can be easily heated, as is known in the art, all other conditions of the temperature, the reaction time and the mixing conditions essentially according to the
- 5 60 982H/ 1 \)2 b- 5 60 982H / 1 \) 2 b
genannten Stand der Technik ausgewählt werden.mentioned prior art can be selected.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besteht diese darin, den Wert von m gemäß obiger Definition für ein bestimmtes tertiäres Aminoxid zu bestimmen und ein Peroxidierungsmittel, wie vorzugsweise eine wäßrige Lösung von Wasserstoffperoxid, zu dem entsprechenden tertiären Amin in Gegenwart von ausreichend Wasser zuzufügen, daß eine Gesamtkonzentration von (m + 5) bis (m - 5) Gew.-% (bezogen auf das Gewicht des Gemisches) Wasser im Endprodukt erhalten wird. Der Wert von m kann zweckmäßig dadurch bestimmt werden, daß die Viskosität verschiedener Lösungen, die zwischen 60 und 90 Gew.-% des gewünschten Aminoxide enthalten, gemessen wird und die Viskosität gegen die Konzentration graphisch aufgetragen und das Minimum bestimmt wird. Die Existenz des Minimums zeigt an, daß das bestimmte Aminoxid zur Herstellung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geeignet ist und die Konzentration, die der Minimum-Viskosität entspricht, gibt den Wert von m an.According to one embodiment of the invention, this consists in the value of m as defined above for a to determine certain tertiary amine oxide and a peroxidizing agent, such as preferably an aqueous one Solution of hydrogen peroxide to be added to the corresponding tertiary amine in the presence of sufficient water, that a total concentration of (m + 5) to (m - 5) wt .-% (based on the weight of the mixture) Water is retained in the final product. The value of m can expediently be determined by the viscosity various solutions containing between 60 and 90 wt .-% of the desired amine oxide is measured and the viscosity is plotted against the concentration and the minimum is determined. The existence of the Minimum indicates that the particular amine oxide is suitable for preparation by the process of the invention is and the concentration, which corresponds to the minimum viscosity, gives the value of m.
In der gewöhnlichen Durchführungsform der Erfindung werden das Amin und das Peroxidierungsmittel im wesentlichen in stöchiometrischen Mengenverhältnissen vermischt, obwohl auch andere Mengenverhältnisse verwendet werden können, wenn ein Überschuß des einen oder anderen Reaktionsteilnehmers im Produkt erwünscht ist oder geduldet werden kann. Im allgemeinen ist es bevorzugt, einen kleinen Überschuß Wasserstoffperoxid zu verwenden, der vorzugsweise nach vollständigem Ablauf der Reaktion mit Alkali, wie Natriumhydroxid, entfernt wird. Gegebenenfalls kann der pH-Wert mittels einer kleinen Menge einerIn the usual embodiment of the invention the amine and the peroxidizing agent are essentially mixed in stoichiometric proportions, although other proportions can be used if there is an excess of one or the other Reaction participant in the product is desired or can be tolerated. In general it is preferred to use a small excess of hydrogen peroxide, preferably after the reaction is complete removed with alkali such as sodium hydroxide. Optionally, the pH can be adjusted using a small amount of a
6 ü 9 8 2 b / 1 (j I b6 ü 9 8 2 b / 1 (j I b
Mineralsäure, wie Salzsäure, eingestellt werden. Vorzugsweise läßt man das Gemisch über einen Zeitraum von 1 bis 24 Stunden, am meisten bevorzugt mehr als 6 Stunden, z.B. 12 Stunden bei Umgebungstermperatur stehen. Es ist ebenfalls möglich, das Gemisch leicht zu erwärmen, z.B. bis zu einer Temperatur von etwa 500C.Mineral acid, such as hydrochloric acid, can be adjusted. The mixture is preferably left to stand for a period of from 1 to 24 hours, most preferably more than 6 hours, for example 12 hours, at ambient temperature. It is also possible to heat the mixture slightly, for example up to a temperature of about 50 ° C.
Die Erfindung gestattet zum ersten Mal die Herstellung von konzentrierten wäßrigen Lösungen von Aminoxiden, die im wesentlichen wirtschaftlicher zu lagern, zu transportieren und zu verwenden sind, verglichen mit den verdünnten Produkten des Standes der Technik, wobei jedoch ein Verfahren geschaffen wird, das genauso leicht und preiswert durchzuführen ist wie die bekannten Herstellungsverfahren. The invention allows for the first time the preparation of concentrated aqueous solutions of amine oxides which are essentially more economical to store, transport and use compared to the diluted ones Prior art products, but providing a process that is just as easy and can be carried out inexpensively like the known manufacturing processes.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.The invention is illustrated in more detail by the following examples.
Es wurden die Viskositäten und Konzentrationen von Dime thyldodecylaminoxid bestimmt und gegen einander aufgetragen, wobei die Kurve ein Minimum bei etwa 70 Gew.-% ergab.The viscosities and concentrations of Dime thyldodecylamine oxide determined and plotted against each other, the curve having a minimum at about 70 wt .-% revealed.
Das Produkt wurde dann in folgender Weise hergestellt.The product was then made in the following manner.
Dimethyldodecylamin : 221 gDimethyldodecylamine: 221 g
Wasserstoffperoxid : 75 gHydrogen peroxide: 75 g
Wasser : 27 gWater: 27 g
Athylendiamintetraessigsäure : 0,4 g.Ethylenediaminetetraacetic acid: 0.4 g.
— ν _- ν _
Λ-Λ-
Das Amin und Athylendiamintetraessigsäure wurden vermischt und auf 6O0C erhitzt. Das Wasserstoffperoxid und Wasser wurden vermischt und tropfenweise zu dem gerührten Gemisch aus dem Amin und der Athylendiamintetraessigsäure über einen Zeitraum von etwa 1 Stunde zugegeben. Nach vollständiger Zugabe wurde das Gemisch weitere 19 Stunden gerührt. Die Analyse des erhaltenen Produkts ergab folgende Werte:The amine and Athylendiamintetraessigsäure were mixed and heated to 6O 0 C. The hydrogen peroxide and water were mixed and added dropwise to the stirred mixture of the amine and ethylenediaminetetraacetic acid over a period of about 1 hour. When the addition was complete, the mixture was stirred for an additional 19 hours. The analysis of the product obtained gave the following values:
Aminoxid : 70,1 Gew„-%Amine oxide: 70.1% by weight
freies Amin : 0,03 Gew.-%free amine: 0.03% by weight
Wasserstoffperoxid : 0,12 Gew.-%Hydrogen peroxide: 0.12% by weight
Wasser : RestWater: rest
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde unter Verwendung von N L dodecyl-tri(oxyäthyl) J amin wiederholt.The procedure of Example 1 was repeated using N L dodecyl-tri (oxyethyl) amine.
Das Minimum wurde bei 80 Gew.-% Aminoxid gefunden. Es wurden daher folgende Mengen in das Verfahren eingesetzt:The minimum was found at 80 wt% amine oxide. It The following amounts were therefore used in the process:
Amin : 400 g Wasserstoffperoxid (50%): 76 g Athylendiamintetraessigsäure : 0,8 gAmine: 400 g hydrogen peroxide (50%): 76 g ethylenediaminetetraacetic acid : 0.8 g
Die Analyse des gemäß Beispiel 1 hergestellten Produkts ergab folgende Werte:The analysis of the product prepared according to Example 1 gave the following values:
Aminoxid : 75,3 Gew.-%Amine oxide: 75.3% by weight
freies Amin : 0,85 Gew.-%free amine: 0.85% by weight
Wasserstoffperoxid : 0,48 Gew.-%Hydrogen peroxide: 0.48% by weight
Wasser · RestWater rest
ß Ü 9 B 2 b / 1 (J l ß Ü 9 B 2 b / 1 (J l
Das am Ende der Reaktion verbliebene Wasserstoffperoxid wurde durch katalytische Zersetzung durch Zugabe von Natriumhydroxid entfernt. In folgendem Beispiel wurden 0,1 Gew.-% und 1 Gew.-% Natriumhydroxid, bezogen auf das Gesamtgewicht der Probe, zu dem Produkt von Beispiel 2 zugefügt und das Gemisch bei 6O0C gerührt. Es wurden folgende Peroxidkonzentrationen anschließend gemessen.The hydrogen peroxide remaining at the end of the reaction was removed by catalytic decomposition by adding sodium hydroxide. In the following example, 0.1 wt .-% and 1 wt .-% of sodium hydroxide, based on the total weight of the sample added to the product of Example 2 and the mixture stirred at 6O 0 C. The following peroxide concentrations were then measured.
Tabelle I
Peroxidkonzentrationen (Gew.-96} Table I.
Peroxide concentrations (weight-96}
Das Natriumhydroxid hatte keinen nachteiligen Einfluß auf das Produkt und wurde mittels Salzsäure nach der Entfernung des Peroxids neutralisiert.The sodium hydroxide had no adverse effect on the product and was purified by means of hydrochloric acid after Removal of the peroxide neutralized.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: BERENDT, T., DIPL.-CHEM. DR., PAT.-ANW., 8000 MUEN |
|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8330 | Complete disclaimer |