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 derselben

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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.
Tabelle 1
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.
Bezugsbeispiel 1 Synthese von 1,3-Bis-O-(2,3-O-isopropylidenglyceryl)-glycerin (II)
  • (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)].
Bezugsbeispiel 2 Synthese von Methyl-verzweigtem Isostearylalkohol
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.
Bezugsbeispiel 3 Synthese von Methyl-verzweigtem Isostearylbromid
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)
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).
Beispiel 1 Synthese von 1,3-Bis-O-(2,3-dihydroxypropyl)-2-O-methyl-verzweigtem-Isostearylgly-cerin
  • (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).
Beispiele 2 bis 7
  • (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.
Beispiel 8
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.
Tabelle 4
(Bemerkung 1)
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.
Beispiel 9
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.
(Bemerkung 2)
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.
Beispiel 10 Lotion
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
Herstellungsverfahren
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.
Beispiel 11 Emulsion
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
Herstellungsverfahren
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.
Beispiel 12 Lippencreme vom Emulsions-Typ
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
Herstellung
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.
Beispiel 13 Handcreme (Öl/Wasser-Typ)
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
Herstellung
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).
6. Kosmetisches Mittel mit einem Gehalt einer wirksamen Menge einer Polyolether-Verbindung gemäß Anspruch 1.
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