DE3427093C2 - Neue Polyolether-Verbindungen, Verfahren zur Herstellung derselben und Kosmetika mit einem Gehalt derselben - Google Patents
Neue Polyolether-Verbindungen, Verfahren zur Herstellung derselben und Kosmetika mit einem Gehalt derselbenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft neue Polyolether-Verbindungen,
nämlich 1,3-Bis-O-(2,3-dihydroxypropyl)-2-O-alkyl (gesättigt
oder ungesättigt)-glycerin (im folgenden kurz
als Triglycerin-monoalkylether bezeichnet). Ferner betrifft
die Erfindung Verfahren zur Herstellung dieser
Etherverbindungen und Kosmetika mit einem Gehalt derselben.
Es ist eine große Anzahl von mehrwertigen Alkoholderivaten
mit Etherbindungen bekannt. Sie kommen als Naturstoffe
vor. Monoalkylether des Glycerins (im folgenden
einfach als Glycerylether bezeichnet) sind am häufigsten.
Beispielsweise enthalten die Lipide von Fischen
Palmitylglycerylether (im folgenden als Chimylalkohol
bezeichnet, Stearylglycerylether (im folgenden als
Batylalkohol bezeichnet, und Oleylglycerylether (Selakylalkohol).
Die Glycerylether haben Emulgier-Charakteristika vom
W/O-Typ. Sie werden somit häufig als Substrate für Kosmetika
verwendet (JA-OS 49-87 612, 49-92 239 und 52-12 109;
JA-PS 57-36 260). Es ist ferner bekannt, daß
Glycerylether pharmazeutische Wirkungen entfalten, z. B.
einen Beschleunigungseffekt auf die Blutzellenbildung
im Mark, antiphlogistische Wirkungen und Anti-Tumorwirkungen
(JA-PS 49-10 724 und 52-18 171).
Im Hinblick auf die Tatsache, daß Glycerylether mit einer
Anzahl von Charakteristika einen besonderen Typ
von oberflächenaktiven Mitteln darstellen, wurden Versuche
unternommen, um aus mehrwertigen Alkoholen Polyolether-Verbindungen
mit einer ähnlichen Molekülstruktur
wie Glycerylether (d. h. im gleichen Molekül sind sowohl
Etherbindungen als auch hydrophile OH-Gruppen enthalten)
zu erhalten (US-PS 2 258 892; JA-AS 52-18 170; JA-OS
53-137 905 und 54-145 224). Die erhaltenen Polyolether-Verbindungen,
welche Emulgiercharakteristika vom W/O-Typ
aufweisen, dienen als Kosmetika-Grundlagen (DE-OS
24 55 287) oder werden neben dem Gebrauch als gewöhnliche
Emulgatoren als antibakterielle Mittel oder als
Schimmelverhütungsmittel verwendet.
Die Erfinder haben sich mit der Verwendung solcher Polyolether-Verbindungen
befaßt. Es wurde bereits festgestellt
(JA-OS 57-197 235, 57-197 236 und 58-13 530 und JA-OS 59-93 022),
daß Alkylglycidylether, welche leicht aus
Alkoholen gewonnen werden, sich zur Herstellung von Mono-
und Dialkylethern eignen. Dabei erhält man Polyolether-
Verbindungen, welche sich als Substrate für verschiedenste
Kosmetika eignen.
Es wurde nun festgestellt, daß Triglycerin-monoalkylether
der allgemeinen Formel (I), bei denen es sich um neue
Polyolether-Verbindungen handelt,
wobei R eine gesättigte oder ungesättigte, lineare oder
verzweigte Fettkohlenwasserstoff-Gruppe mit 8 bis 24
Kohlenstoffatomen ist, ausgezeichnete oberflächenaktive
Wirkungen entfalten.
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, neue
Polyolether-Verbindungen der Formel (I) zu schaffen.
Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur
Herstellung der Verbindungen (I) zu schaffen.
Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, Kosmetika mit einem
Gehalt der Verbindungen (I) zu schaffen.
Glycerinpolymere oder deren Ester wurden bereits als oberflächenaktive
Mittel vorgeschlagen [z. B. Journal of
American Oil Chemist's Society, Band 56, S. 835A-840A
(1979)]. Diese Glycerinpolymere oder deren Ester zeigen
jedoch in bezug auf die Verknüpfungen der Glycerinmoleküle
Unregelmäßigkeiten oder es handelt sich um komplizierte
Gemische mit einer breiten Molekulargewichtsverteilung.
Im Gegensatz dazu haben die erfindungsgemäßen
Polyolether-Verbindungen eine klare Struktur, bei der
die Etherbindungen in der Mitte der Hauptkette eines linearen
Trimeren des Glycerins vorliegen. Es handelt sich
somit um definierte neue Verbindungen, welche vollständig
verschieden sind von den in der Literatur beschriebenen
Verbindungen.
Die Triglycerin-monoalkylether (I) der Erfindung werden
nach dem unten erläuterten Verfahren in hoher Ausbeute
und hoher Reinheit aus einer bekannten Verbindung hergestellt,
nämlich aus 1,3-Bis-O-(2,3-O-isopropylidenglyceryl)-
glycerin [Journal für Prakt. Chemie, Band 316,
Seiten 325-326 (1974)].
In den Formeln haben R, R₁ und R₂ die oben gegebene Bedeutung;
X bezeichnet ein Halogenatom oder eine äquivalente
Abgangsgruppe. R₁ und R₂ können gleich oder verschieden
sein und stehen für Wasserstoffatome, niedere
Alkylgruppen, Arylgruppen oder Aralkylgruppen.
Insbesondere verethert die bekannte Verbindung 1,3-Bis-
O-(2,3-O-isopropylidenglyceryl)-glycerin (II) in Gegenwart
einer alkalischen Substanz und einer katalytischen
Menge eines quaternären Oniumsalzes (Williamson'sche
Ethersynthese). Man erhält dabei 1,3-Bis-O-(2,3-O-isopropylidenglyceryl)-
2-O-alkylglycerin (III), worauf das
Alkylglycerin hydrolysiert wird und der angestrebte
Triglyceryl-monoalkylether (I) erhalten wird.
In der ersten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird
1,3-Bis-O-(2,3-O-isopropylidenglyceryl)-2-O-alkylglycerin
(III) aus 1,3-Bis-O-(2,3-O-isopropylidenglyceryl)-glycerin
(II) mit einem Veretherungsmittel (IV) hergestellt.
Bei dieser Reaktion handelt es sich um die sog. Williamson'sche
Ethersynthese, welche vorzugsweise in Gegenwart
einer alkalischen Substanz und einer katalytischen Menge
eines quaternären Oniumsalzes durchgeführt wird.
Als Veretherungsmittel (IV: RX) verwendet man z. B. Alkylhalogenide,
Alkylsulfonate oder Alkylsulfate.
Diese Mittel sollten eine gesättigte oder ungesättigte,
lineare oder verzweigte Fettkohlenwasserstoffgruppe mit
8 bis 24 und vorzugsweise 8 bis 18 Kohlenstoffatomen aufweisen.
Insbesondere handelt es sich um Alkylhalogenide,
wie Alkylchloride, Alkylbromide, Alkyljodide,
oder um Alkyl-p-toluolsulfonate, Alkylmethansulfonate und
Alkylbenzolsulfonate. Unter diesen sind wiederum
bevorzugt Alkylbromide. Die Alkylreste der Veretherungsmittel
(IV) sind insbesondere lineare Fettkohlenwasserstoffgruppen,
wie n-Octyl, n-Decyl, n-Dodecyl,
n-Tetradecyl, n-Hexadecyl, n-Octadecyl, n-Octadecenyl
(Oleyl) und n-Dococyl, verzweigte Fettkohlenwasserstoffgruppen,
wie 2-Ethylhexyl, 2-Hexyldecyl, 2-Octyldodecyl,
2-Heptylundecyl, 2-(1,3,3-Trimethylbutyl)-octyl,
2-Decyltetradecyl, 2-Tetradecyloctadecyl, 5,7,7-
Trimethyl-2-(1,3,3-trimethylbutyl)-octyl, und Methyl-verzweigte
Isostearylgruppen der folgenden allgemeinen
Formel
wobei m eine ganze Zahl von 4 bis 10 bedeutet, n eine
ganze Zahl von 5 bis 11 darstellt und wobei m + n 11
bis 17 bedeutet, wobei die Molekulargewichtsverteilung
bei m=7 und n=8 ein Maximum hat. Ferner kommen sek.-Decyl,
sek.-Octyl und sek.-Dodecyl in Frage. Die
Menge des Veretherungsmittels ist nicht kritisch und beträgt
im allgemeinen 1 bis 5 Mol und bevorzugt 1 bis
2 Mol/Mol 1,3-Bis-O-(2,3-O-isopropylidenglyceryl)-glycerin
(II).
Die quaternären Oniumsalze sind vorzugsweise Ammoniumsalze,
da diese industriell zugänglich sind. Beispiele
der quaternären Ammoniumsalze sind Tetraalkylammoniumsalze,
wie z. B. Tetrabutylammoniumchlorid, Tetrabutylammoniumhydrogensulfat,
Trioctylmethylammoniumchlorid,
Lauryltrimethylammoniumchlorid, Stearyltrimethylammoniumchlorid
und Benzyltrimethylammoniumchlorid;
eine Gruppe von Alkylammoniumsalzen mit einer Polyoxyalkylengruppe,
wie Tetraoxyethylen-stearyldimethylammoniumchlorid
und Bis-tetraoxyethylen-stearylmethylammoniumchlorid;
sowie Betainverbindungen, Aminoxidverbindungen
und Ionenaustauscherharze.
Die quaternären Oniumsalze können in katalytischen Mengen
eingesetzt werden oder in Mengen im Bereich von
0,005 bis 0,5 Mol und bevorzugt 0,05 bis 0,20 Mol/Mol
1,3-Bis-O-(2,3-O-isopropyliden-glyceryl)-glycerin (II).
In der Reaktion der ersten Stufe wird 1,0 Mol 1,3-Bis-O-(2,3-O-isopropyliden-glyceryl)-glycerin (II) der Reaktion
in Gegenwart einer wäßrigen Lösung von 1 bis
10 Mol und bevorzugt 3 bis 6 Mol einer alkalischen Substanz
(10 bis 80% und vorzugsweise 30 bis 60% wäßrige
Lösung) in einem inerten Kohlenwasserstoff-Reaktionslösungsmittel
(z. B. Hexan, Benzol, Toluol, Xylol oder
dergl.) bei einer Temperatur von 30 bis 70°C und vorzugsweise
40 bis 60°C unterworfen. Als alkalische Substanz
kommen beispielsweise in Frage Natriumhydroxid,
Kaliumhydroxid oder Lithiumhydroxid. Unter industriellen
Bedingungen ist Natriumhydroxid bevorzugt.
Sodann wird 1,3-Bis-O-(2,3-O-isopropyliden-glyceryl)-
2-O-alkylglycerin(III) der Hydrolyse unterworfen. Diese
Hydrolyse kann nach bekannten Verfahren durchgeführt
werden. Es ist bevorzugt, das Alkylglycerin in einer
wäßrigen Lösung einer Protonensäure, wie Schwefelsäure,
Chlorwasserstoffsäure, Salpetersäure, Phosphorsäure oder
p-Toluolsulfonsäure, zu erhitzen. Die Menge
an Protonensäure reicht von 0,005 bis 0,2 und vorzugsweise
0,05 bis 0,1 Mol/Mol 1,3-Bis-O-(2,3-O-isopropyliden-
glyceryl)-2-O-alkylglycerin (III).
Die Hydrolyse kann in Abwesenheit eines Reaktionslösungsmittel
durchgeführt werden. Es ist jedoch bevorzugt, die
Hydrolyse unter Erhitzung, und zwar unter Rückflußtemperatur
bei 50 bis 100°C und unter Verwendung eines wasserlöslichen
Lösungsmittels, z. B. eines niederen Alkohols,
wie THF oder Dioxan, durchzuführen. Auf
diese Weise erhält man den angestrebten Triglycerinmonoalkylether
(I) in hoher Ausbeute.
Der erfindungsgemäße Triglycerin-monoalkylether ist
chemisch stabil, da in der Molekülstruktur des Ethers
keine zersetzungsempfindlichen Bindungen, z. B. Esterbindungen,
enthalten sind. Darüber hinaus führen die
Etherbindungen in einem verringerten Ausmaß zu Irritationen
der Haut. Sie sind außerdem oberflächenaktiv, so
daß sie als Emulgatoren äußerst brauchbar sind sowie als
Öle, als Befeuchtungsmittel, als Verdickungsmittel und
insbesondere als Komponenten für Kosmetika.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen haben die in Tabelle 1
angegebenen Eigenschaften.
Die Triglycerin-monoalkylether sind äußerst hydrophil
und wasserlöslich, jedoch nichtionisch. Sie sind somit
vergleichbar mit gewöhnlichen, ionischen oberflächenaktiven
Mitteln. Aufgrund der Glycerin-Struktur zeigen
die erfindungsgemäßen Verbindungen ein hohes Feuchtigkeitsabsorptionsvermögen.
Aufgrund der langen Alkylkette
eignen sie sich zur Ausbildung von Flüssigkristallen.
Dies hat zur Folge, daß Wasser, sobald es einmal in
der Verbindung enthalten ist, nicht ohne weiteres mehr
abgegeben wird. Insbesondere zeigen Verbindungen der
Formel (I), bei denen R für eine Gruppe mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen
steht, ein ausgeprägtes Feuchtigkeitsabsorptionsvermögen,
während andererseits die erneute Freisetzung
der Feuchtigkeit unterbunden ist. Somit zeigen
diese Verbindungen einen hohen Feuchtigkeitseffekt, d. h.
sie sind äußerst brauchbar als Befeuchtungsmittel von
Kosmetika.
Unter den erfindungsgemäßen Triglycerin-alkylethern haben
diejenigen Ether der Formel (I), bei denen R für eine
Gruppe mit 14 bis 18 Kohlenstoffatomen steht, eine höhere
Emulgierwirkung. Sie sind somit ausgezeichnet als Emulgatoren
für Kosmetika vom Emulsions-Typ geeignet.
Die Menge der Etherverbindungen der Erfindung in Kosmetika
variiert je nach den besonderen Bedingungen. Bei Verwendung
als Emulgator beträgt die Menge der Verbindung
etwa 0,2 bis 15 Gew.-%. Bei Verwendung als Befeuchtungsmittel
beträgt die Menge etwa 5 bis 50 Gew.-%.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen
und Bezugsbeispielen näher erläutert.
- (i) In einen 5 l-Reaktor, der mit einem Rückflußkühler,
einem Tropftrichter, einem Thermometer und einem
Rührer ausgerüstet ist, gibt man 1008 g einer 50%igen
wäßrigen Natriumhydroxidlösung [504 g (12,6 Mol) als
NaOH], 555 g (4,2 Mol) 1,2-O-Isopropylidenglycerin und
1 l Hexan, gefolgt von heftigem Rühren. Sodann werden
71,3 g (0,21 Mol) Tetrabutylammoniumhydrogensulfat zugegeben
und das erhaltene Reaktionsgemisch wird bei 30°C
gehalten. Aus dem Tropftrichter werden 583 g (6,3 Mol)
Epichlorhydrin eingetropft, und zwar portionsweise, worauf
im Reaktionsgemisch Wärme frei wird. Nach zweckentsprechendem
Abkühlen wird das Reaktionsgemisch bei 45 bis
50°C stehengelassen. Das Eintropfen von Epichlorhydrin
war nach etwa 2 h beendet. Das Reaktionsgemisch wird
weitere 2 h bei 45 bis 50°C gerührt. Durch Gaschromatographie
des Reaktionsgemisches wird festgestellt, daß
1,2-O-Isopropylidenglycerin verschwunden ist. Sodann wird
die Mischung abgekühlt und die Hexanphase abgetrennt.
Die Hexanphase wird nun unter vermindertem Druck destilliert,
um das Hexan zu entfernen. Der Rückstand wird
weiterhin bei vermindertem Druck destilliert, wobei man
500 g 1-O-(2,3-Epoxypropyl)-2,3-O-isopropylidenglycerin
als farblose, transparente Flüssigkeit erhält.
Ausbeute: 63%
Siedepunkt: 83 bis 85°C/73 mbar (1,3 mmHg) (Literaturwert: 92 bis 93°C/3,3 mbar (2,5 mmHg)
[Literatur: Journal für Prakt. Chemie, Band 316, Seiten 325 bis 336 (1974)]. - (ii) In den 3-l-Reaktor der Stufe (i) des Bezugsbeispiels
1 gibt man 1653 g (12,5 Mol) 1,2-O-Isopropylidenglycerin
und 6,8 g (0,125 Mol) Natriummethylat,
worauf man unter Rühren auf 85 bis 100°C erhitzt. Sodann
gibt man 471 g (2,5 Mol) 1-O-(2,3-Epoxypropyl)-2,3-O-
isopropylidenglycerin, erhalten in Stufe (i) des Bezugsbeispiels
1, aus einem Tropftrichter Portion für Portion
im Verlauf von etwa 3 h tropfenweise zu. Während des Eintropfens
wird die Reaktionsmischung bei etwa 100°C gehalten.
Nach beendetem Eintropfen wird die Mischung
weitere 5 h bei der gleichen Temperatur gerührt. Durch
Gaschromatographie des Reaktionsgemisches wird festgestellt,
daß 1-O-(2,3-Epoxypropyl)-2,3-O-isopropylidenglycerin
verschwunden ist. Danach wird der Reaktionsansatz
abgekühlt. Sodann wird das überschüssige 1,2-O-isopropylidenglycerin
unter vermindertem Druck abdestilliert.
Beim weiteren Destillieren unter vermindertem
Druck erhält man 600 g 1,3-Bis-O-(2,3-O-isopropylidenglyceryl)-glycerin
als farblose, transparente Flüssigkeit.
Ausbeute: 80%
Siedepunkt: 162 bis 168°C/0,93 mbar (0,7 mmHg) (Literaturwert: 173 bis 176°C/1,06 mbar (0,8 mmHg)
[gleiche Literatur wie in Stufe (i)].
In einen 20-l-Autoklaven gibt man 4770 g Isopropylisostearat
und 239 g Kupfer-Chrom-Katalysator.
Wasserstoffgas wird unter einem Druck von 147,15 bar
(150 kg/cm²) in den Reaktor gedrückt und das Reaktionsgemisch
auf 275°C erhitzt. Nach dem Hydrieren unter 147,15 bar (150 kg/cm²)/275°C während etwa 7 h wird das Reaktionsprodukt abgekühlt
und der Katalysatorrückstand abfiltriert. Man
erhält 3500 g Rohprodukt. Das Rohprodukt wird unter
vermindertem Druck abdestilliert, wobei man 3300 g des
farblosen, transparenten Isostearylalkohols als Fraktion
mit einem Siedepunkt von 80 bis 167°C/0,8 mbar (0,6 mmHg) erhält.
Dieser Isostearylalkohol (Monomethyl-verzweigter
Isostearylalkohol) hat einen Säurewert von 0,05, einen
Verseifungswert von 5,5 sowie einen Hydroxylwert von
181,4. Die IR-Analyse (Flüssigfilm) zeigt Absorptionsbanden
bei 3340 und 1055 cm-1 und die NMR-Analyse (CCl₄
als Lösungsmittel) zeigt eine Absorption bei (δ)=3,50
(br.t, -CH₂-OH). Im Gaschromatogramm erkennt man, daß
der Alkohol in der Hauptsache aus etwa 75% eines Alkohols
zusammengesetzt ist, welcher in der Alkylgruppe 18 Kohlenstoffatome
aufweist, während der restliche Alkoholanteil
aus Alkoholen mit Alkylgruppen mit 14 und 16 Kohlenstoffatomen
besteht. Die verzweigte Methylgruppe befindet
sich im wesentlichen in der Mitte der Hauptalkylkette
aller Alkoholkomponenten.
In einen 5 l fassenden Behälter, der mit Thermometer,
Rückflußkühler und Rührer ausgerüstet ist, gibt man
813 g (3 Mol) des in Bezugsbeispiel 2 erhaltenen, Methyl-verzweigten
Isostearylalkohols, 1032 g (6,1 Mol) einer
47%igen wäßrigen Bromwasserstofflösung und 50,1 g (0,15
Mol) Trimethylstearylammoniumchlorid, gefolgt von einem
Erhitzen auf 100 bis 120°C in einem Mantelheizgerät unter
Rühren. Nach etwa 6stündigem Rühren bei der gleichen
Temperatur wird gaschromatographisch festgestellt, daß
der Peak des Methyl-verzweigten Isostearylalkohols verschwunden
ist. Das Reaktionsprodukt wird abgekühlt und
die organische Phase abgetrennt. Die untere Phase (wäßrige
Phase) wird mit Ether versetzt (1,5 l), gefolgt von
einer Etherextraktion. Die Etherphase wird abgetrennt
und mit der zuvor abgetrennten, organischen Phase vereinigt.
Sodann setzt man eine wäßrige Wasserstoffbicarbonatlösung
zu, um die verbliebene Säure zu neutralisieren.
Durch Phasentrennung wird die Etherphase abgetrennt
und zum Trocknen mit Glaubersalz versetzt. Dann
wird der Ether unter vermindertem Druck abdestilliert
und der Rückstand ebenfalls unter vermindertem Druck
destilliert, wobei man 800 g Methyl-verzweigtes Isostearylbromid
erhält.
Ausbeute: 80%
Siedepunkt: 145 bis 169°C/0,4 mbar (0,3 mmHg)
IR (Flüssigfilm, cm-1): 1200 bis 1300, 720, 640, 560
NMR (CCl₄, δ, TMS innerer Standard): 3,30 (t, J=7,0 Hz, -CH₂Br)
Ausbeute: 80%
Siedepunkt: 145 bis 169°C/0,4 mbar (0,3 mmHg)
IR (Flüssigfilm, cm-1): 1200 bis 1300, 720, 640, 560
NMR (CCl₄, δ, TMS innerer Standard): 3,30 (t, J=7,0 Hz, -CH₂Br)
Elementaranalyse: für C₁₈H₃₇Br
gefunden: C 64,7; H 11,2; Br 24,4%;
berechnet: C 64,85; H 11,19; Br 23,97%.
Durchschnittliches Molekulargewicht (VPO-Methode/HCCl₃): 327 (berechnet 333).
gefunden: C 64,7; H 11,2; Br 24,4%;
berechnet: C 64,85; H 11,19; Br 23,97%.
Durchschnittliches Molekulargewicht (VPO-Methode/HCCl₃): 327 (berechnet 333).
- (i) 192 g einer 50%igen wäßrigen Natriumhydroxidlösung
[96 g (2,4 Mol) als NaOH], 128 g (0,4 Mol) der in
Stufe (ii) des Bezugsbeispiels 1 erhaltenen Bisdioxolanverbindung
und 400 ml Hexan werden in einen 2-l-Reaktor
gegeben, der mit einem Rückflußkühler, einem Thermometer,
einem Tropftrichter und einem Rührer ausgerüstet ist.
Der Inhalt wird sodann gerührt und mit 13,6 g (0,04 Mol)
Tetrabutylammoniumhydrogensulfat versetzt. Das Reaktionsgemisch
wird bei einer Temperatur von 30°C gehalten und
dann werden 133,4 g (0,4 Mol) des in Bezugsbeispiel 3
erhaltenen Methyl-verzweigten Isostearylbromid aus dem
Tropftrichter portionsweise während etwa 20 min zugetropft.
Nach beendetem Eintropfen wird die Reaktionsmischung
etwa 48 h bei 45 bis 50°C gehalten. Durch Gaschromatographie
wird festgestellt, daß das Methyl-verzweigte
Isostearylbromid verschwunden ist. Dann gibt
man 500 ml Wasser zu dem Reaktionsgemisch. Die Mischung
wird gerührt. Die Hexanphase wird abgetrennt. Das Hexan
wird unter vermindertem Druck abdestilliert. Der Rückstand
wird ebenfalls unter vermindertem Druck destilliert,
wobei man 30 g einer Fraktion mit einem Siedepunkt
von 60 bis 240°C (1,33 mbar (1,0 mmHg)) erhält. Durch Gaschromatographie,
IR-Spektrum und ¹H-NMR-Spektrum wird festgestellt,
daß es sich bei dieser Fraktion nicht um die
angestrebte Verbindung handelt. Als Destillationsrückstand
erhält man 200 g 1,3-Bis-O-(2,3-O-isopropylidenglyceryl)-
2-O-methyl-verzweigtes-isostearylglycerin als farblose,
transparente Flüssigkeit.
Ausbeute: 87% Elementaranalyse: für C₃₃H₆₄O₇
gefunden: C 69,3; H 11,2; O 19,5%;
berechnet: C 69,19; H 11,26; O 19,55%.IR (Flüssigfilm, cm-1): 3100 bis 2800, 1460, 1380, 1375, 1255, 1215, 1180-1000, 845
¹H-NMR (δ in CDCl₃, TMS innerer Standard): 1,40 und 1,45 (jeweils s und vier Isopropylidenmethylgruppen), 3,45 bis 4,45 (m, 17H - (ii) In einen 2-l-Reaktor, welcher mit den Instrumenten
gemäß Stufe (i) des Beispiels 1 ausgerüstet
ist, gibt man 400 ml Ethanol und 400 ml Leitungswasser
und anschließend weitere 4 g (0,04 Mol) konz. Schwefelsäure.
Aus dem Tropftrichter werden innerhalb etwa
30 min unter Rühren 164,4 g (0,287 Mol) des in Stufe (i)
von Beispiel 1 erhaltenen Bisdioxolans zugetropft. Nach
beendetem Zutropfen wird die Reaktionsmischung erhitzt
und refluxiert. Die zu Beginn der Reaktion opake Reaktionsmischung
geht mit fortschreitender Hydrolyse allmählich
in eine transparente, gleichförmige Lösung
über. Bei etwa 70°C wird eine gleichförmige, transparente
Lösung erhalten. Dann wird die Mischung etwa 3 h bei
80°C am Rückfluß erhitzt, das Reaktionsgemisch auf Zimmertemperatur
abgekühlt und mit 500 ml Ether und sodann
mit 300 g einer gesättigten Salzlösung zur Extraktion
des Ethers versetzt. Die Etherphase wird gesammelt und
der Ether unter vermindertem Druck abdestilliert. Zu
diesem Zeitpunkt stellt man fest, daß eine viskose, gelartige
Substanz unter gleichzeitigem heftigem Schäumen
gebildet wurde. Anschließend wird die Substanz erhitzt
und bei 80 bis 90°C/1,33 mbar (1,0 mmHg) getrocknet. Man erhält
138 g 1,3-Bis-O-(2,3-dihydroxypropyl)-2-O-methyl-verzweigtes-
isostearylglycerin (Triglycerin-isostearylether)
in Form einer hellgelben, viskosen Paste.
Ausbeute: 98% Elementaranalyse: für C₂₇H₅₆O₇
gefunden: C 65,7; H 11,2; O 22,8%;
berechnet: C 65,82; H 11,46; O 22,73%.Hydroxylwert: 450 (455,5)
IR (Flüssigfilm, cm-1): 3650-3050, 3000-2700, 1455, 1170-1000, 850
¹H-NMR (δ in CDCl₃, TMS interner Standard): 3,20 bis 4,0 (m, 17H 4,0 bis 4,4 (br.s, 4H, vier OH-Gruppen).
- (i) Es werden verschiedene 1,3-Bis-O-2,3-O-isopropylidenglyceryl)-2-O-alkylglycerine gemäß Arbeitsweise (i) von Beispiel 1 hergestellt. Die Ausbeuten und die physikalischen Eigenschaften der erhaltenen Verbindungen finden sich in Tabelle 2.
- (ii) Es werden verschiedene 1,3-Bis-O-(2,3-dihydroxypropyl)- 2-O-alkylglycerine gemäß Arbeitsweise (ii) von Beispiel 1 hergestellt. Die Ausbeuten dieser Verbindungen sind quantitativ. Die physikalischen Eigenschaften sind in Tabelle 3 aufgeführt.
Verschiedene Triglycerinalkylether werden einem Test bezüglich
der Feuchtigkeitsabsorption und der Feuchtigkeitsretention
(Bemerkung 1) unterworfen, um sie auf
diese Weise hinsichtlich ihrer Eignung als Befeuchtungsmittel
zu bewerten. Die Ergebnisse finden sich in Tabelle
4.
Feuchtigkeitsabsorptionsvermögen: 1,00 g der zu
testenden Verbindung wird getrocknet und in einen Glaszylinder
gegeben, welcher einen Durchmesser von 2,0 cm
und eine Höhe von 2,0 cm hat. Man läßt den Inhalt bei
konstanter Temperatur und konstanten Feuchtigkeitsbedingungen
stehen, und zwar bei einer Temperatur von
25°C und einer relativen Feuchtigkeit von 93%. Die
Feuchtigkeitsabsorption wird gemäß folgender Gleichung
errechnet:
Feuchtigkeitsretentionsvermögen: 1,00 g der Testverbindung,
welche 10% Feuchtigkeit enthält, wird in
einen zylindrischen Glasbehälter gegeben (Durchmesser
2,0 cm und Höhe 2,0 cm) und unter Bedingungen konstanter
Temperatur und konstanter Feuchtigkeit stehengelassen,
und zwar bei einer Temperatur von 25°C und einer relativen
Feuchtigkeit von 20%. Die Änderung des Gewichts wird
gemessen und das Feuchtigkeitsretentionsvermögen wird
gemäß folgender Gleichung berechnet:
Die Testergebnisse zeigen, daß die Triglycerinalkylether
ein vorzügliches Feuchtigkeitsabsorptionsvermögen und
Feuchtigkeitsretentionsvermögen aufweisen. Sie eignen
sich somit als Befeuchtungsmittel für Kosmetika.
Triglycerin-monoalkylether und Vergleichsverbindungen werden
jeweils einem Emulgiertest (Anmerkung 2) unterworfen
und dabei mit einer anderen Verbindung hinsichtlich des
Emulgierverhaltens verglichen. Die Ergebnisse finden
sich in Tabelle 5.
Emulgiertest: 5 g der zu testenden Verbindung
werden mit 45 g flüssigem Paraffin vermischt und auf
75°C erhitzt. Sodann werden gesondert 50 g gereinigtes
Wasser auf 75°C erhitzt und zu dem Gemisch des flüssigen
Paraffins und der Testverbindung unter Rühren zum Zwecke
der Emulgierung gegeben. Dann wird die Mischung unter
Rühren auf Zimmertemperatur abgekühlt. Die erhaltene Emulsion
wird unmittelbar nach dem Emulgieren untersucht und
der Zustand der Trennung nach dem Stehenlassen während
7 Tagen bei 25°C wird ebenfalls untersucht. Die Emulsionsstabilität
wird aus folgender Gleichung errechnet:
Die Testergebnisse zeigen, daß der erfindungsgemäße Triglycerin-monoalkylether
sich dazu eignet, Emulsionen vom
Öl/Wasser-Typ zu bilden, während die Diglycerin-monoalkylester
Emulsionen vom Wasser/Öl-Typ bilden. Die Emulgierfestigkeit
ist am höchsten, wenn die Anzahl der Kohlenstoffatome
im Rest R im Bereich von 14 bis 18 liegt.
Triglycerin-monooctylether wird zur Herstellung einer Lotion
gemäß folgender Zusammensetzung verwendet.
Zusammensetzung | |
Gew.-% | |
(1) Triglycerin-monooctylether (erfindungsgemäßes Produkt) | |
7,0 | |
(2) Ethanol | 15,0 |
(3) Glycin | 1,0 |
(4) Natriumpyrrolidoncarboxylat | 1,5 |
(5) Polyoxyethylen-laurylether | 1,5 |
(6) Parfum | 0,2 |
(7) gereinigtes Wasser | Rest |
Die Komponenten (1) bis (7) werden gleichförmig unter Rühren
vermischt. Die erhaltene Lotion wird auf die Haut
aufgetragen. Es wird festgestellt, daß sie eine gute
Affinität zur Haut zeigt und sich weich anfühlt. Sie
eignet sich somit ausgezeichnet als kosmetische Lotion.
Triglycerin-monolaurylether wird verwendet zur Herstellung
einer Emulsion der folgenden Zusammensetzung.
(Zusammensetzung) | |
Gew.-% | |
(1) Squalen | |
5,0 | |
(2) Vaseline | 2,0 |
(3) Polyoxyethylen-oleylether | 1,2 |
(4) Sorbitan-sesquioleat | 0,8 |
(5) Ethanol | 5,0 |
(6) Triglycerin-monolaurylether (Produkt der Erfindung) | 6,0 |
(7) 1%ige wäßrige Carboxyvinylpolymerlösung | 20,0 |
(8) Kaliumhydroxid | 0,1 |
(9) gereinigtes Wasser | Rest |
Die Komponenten (5), (6), (8) und (9) werden vermischt
und auf 70°C erhitzt. Die Mischung wird allmählich unter
Rühren zum Zwecke der Emulsion zu den Komponenten (1)
bis (4) gegeben, welche zuvor vermischt und erhitzt worden
waren. Sodann gibt man zu dem Gemisch die Komponente
(7), welche gleichförmig zugemischt wird, gefolgt von einer
gleichförmigen Emulgierung unter Verwendung eines Homogenisators.
Dann wird die Mischung auf Zimmertemperatur abgekühlt.
Die erhaltene Emulsion wird auf die Haut gegeben.
Sie führt zu einer weichen Haut. Somit hat die Mischung
vorzügliche Eigenschaften als kosmetische Emulsion.
Triglycerin-monocetylether wird zur Herstellung einer
Lippencreme vom Emulsions-Typ der folgenden Zusammensetzung
verwendet.
Zusammensetzung | |
Gew.-% | |
(1) flüssiges Paraffin | |
32 | |
(2) Karnaubawachs | 8 |
(3) mikrokristallines Wachs | 12 |
(4) Jojobawachs | 8 |
(5) Vaseline | 10 |
(6) Triglycerin-monocetylether (Produkt der Erfindung) | 5 |
(7) Glycerin | 5 |
(8) gereinigtes Wasser | Rest |
Die Komponenten (1) bis (5) werden auf 85°C erhitzt und
gleichförmig vermischt. Sodann gibt man ein erhitztes Gemisch
der Komponenten (6) bis (8) zu, gefolgt von einem
ausreichenden Rühren zum Zwecke der Emulgierung. Unmittelbar
nach der Emulgierung gießt man die Mischung in eine
Form und läßt sie abkühlen. Das erhaltene, emulgierte
Produkt liegt als relativ weicher Festkörper als Emulsion
vom Wasser/Öl-Typ vor. Es hat eine glänzende, milchig-weiße
Farbe. Das Produkt kann zu einem Lippenstift geformt
werden. Die Emulsion hat Eigenschaften, welche sie als
Lippencreme vorzüglich geeignet machen.
Triglycerin-mono-(methyl-verzweigter)-isostearylether
wird als Emulgator zur Herstellung einer Handcreme (Öl/Wasser-Typ)
verwendet.
Zusammensetzung | |
Gew.-% | |
(1) Triglycerin-mono-(methyl-verzweigter)-stearylether (Produkt der Erfindung | |
3,4 | |
(2) Stearinsäure | 8,0 |
(3) Squalen | 4,0 |
(4) Stearylalkohol | 1,5 |
(5) Butyl-p-oxybenzoat | 0,1 |
(6) Methyl-p-oxybenzoat) | 0,1 |
(7) Propylenglykol | 5,0 |
(8) Natriumhydroxid | 0,1 |
(9) gereinigtes Wasser | Rest |
Die Komponenten (1) bis (5) werden vermischt und auf 75°C
erhitzt. Gesondert werden die Komponenten (6) bis (9) gemischt
und auf 75°C erhitzt und allmählich zum Gemisch der
Komponenten (1) bis (5) unter Emulgierung gegeben. Dann
wird die Mischung auf Zimmertemperatur abgekühlt. Die erhaltene
Emulsion liegt als glänzende Creme vor. Sie hat
eine hohe Stabilität und eine gute Affinität zur Haut.
Sie eignet sich somit vorzüglich als Handcreme.
Claims (6)
1. Polyolether-Verbindung der allgemeinen Formel
(I)
in der R eine gesättigte oder ungesättigte, lineare oder
verzweigte Fettkohlenwasserstoff-Gruppe mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen
bedeutet.
2. Polyolether-Verbindung nach Anspruch 1, wobei R
eine lineare Fettkohlenwasserstoff-Gruppe mit 8 bis
18 Kohlenstoffatomen bedeutet.
3. Polyolether-Verbindung nach Anspruch 1, wobei R
eine methyl-verzweigte Isostearylgruppe der folgenden
Formel bedeutet:
wobei m eine ganze Zahl von 4 bis 10, n eine ganze Zahl
von 5 bis 11 und m + n eine Zahl von 11 bis 17 bedeutet,
wobei in der Verteilung bei m=7 und n=8 ein Peak
vorliegt.
4. Polyolether-Verbindung nach Anspruch 1, wobei R
eine Oleylgruppe bedeutet.
5. Verfahren zur Herstellung einer Polyolether-Verbindung der
Formel (I) gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden
Stufen:
Veretherung eines 1,3-Bis-O-(2,3-O-isopropylidenglyceryl)-glycerins der folgenden allgemeinen Formel (II) wobei R₁ und R₂ unabhängig jeweils für Wasserstoff oder eine niedere Alkylgruppe, eine Arylgruppe oder einer Aralkylgruppe stehen, in an sich bekannter Weise in Gegenwart einer alkalischen Substanz und einer katalytischen Menge eines quaternären Oniumsalzes unter Bildung eines 1,3-Bis-O-isopropylidenglyceryl)- 2-O-alkylglycerins der folgenden allgemeinen Formel (III) wobei R₁, R₂ und R die oben angegebene Bedeutung haben, gefolgt von der Stufe der Hydrolyse dieser Verbindung der Formel (III) in an sich bekannter Weise unter Gewinnung der Verbindung der Formel (I).
Veretherung eines 1,3-Bis-O-(2,3-O-isopropylidenglyceryl)-glycerins der folgenden allgemeinen Formel (II) wobei R₁ und R₂ unabhängig jeweils für Wasserstoff oder eine niedere Alkylgruppe, eine Arylgruppe oder einer Aralkylgruppe stehen, in an sich bekannter Weise in Gegenwart einer alkalischen Substanz und einer katalytischen Menge eines quaternären Oniumsalzes unter Bildung eines 1,3-Bis-O-isopropylidenglyceryl)- 2-O-alkylglycerins der folgenden allgemeinen Formel (III) wobei R₁, R₂ und R die oben angegebene Bedeutung haben, gefolgt von der Stufe der Hydrolyse dieser Verbindung der Formel (III) in an sich bekannter Weise unter Gewinnung der Verbindung der Formel (I).
6. Kosmetisches Mittel mit einem Gehalt einer wirksamen Menge
einer Polyolether-Verbindung gemäß Anspruch 1.
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