DE3843327A1 - Hydroxyaminethersulfate, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung als oberflaechenaktive mittel - Google Patents

Hydroxyaminethersulfate, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung als oberflaechenaktive mittel

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DE3843327A1
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Gilbert Dr Schenker
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C11DDETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
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Description

Die Erfindung betrifft Hydroxyaminethersulfate der allgemeinen Formel I
R¹-CH(O-A-SO₃M)-CH₂-(OC m H₂ m ) n -NR²R³ (I)
in der
R¹ ein geradkettiger oder verzweigter Alkylrest mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen,
R² und R³, die gleich oder verschieden sein können, Alkylgruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen,
m die Zahlen 2 und/oder 3,
n eine Zahl im Bereich von 2 bis 30,
A eine Einfachbindung oder eine Gruppe der Formel II
-(C m H₂ m O-) p (II)
in der m wie oben definiert und p eine Zahl im Bereich von 1 bis 30 ist,
und
M ein Kation aus der von Alkalimetallkationen und gegebenenfalls mono- oder di-alkyl- bzw. -hydroxyalkylsubstituierten Ammoniumionen gebildeten Gruppe
bedeuten.
Die Erfindung betrifft weiterhin Verfahren zur Herstellung der Hydroxyaminethersulfate der allgemeinen Formel I sowie ihre Verwendung als oberflächenaktive Mittel.
Typische Beispiele für den Rest R¹ der allgemeinen Formel I sind geradkettige oder verzweigte Alkylgruppen wie Hexyl, Heptyl, Octyl, Nonyl, Decyl, Undecyl, Dodecyl, Tridecyl, Tetradecyl, Pentadecyl, Hexadecyl, Heptadecyl, Octadecyl, Nonadecyl und Eicosyl. Bevorzugt sind geradkettige oder verzweigte Alkylreste mit 8 bis 18, insbesondere 10 bis 16 Kohlenstoffatomen aus der obigen Aufzählung.
Die Gruppen R² und R³ aus der allgemeinen Formel I können gleiche oder verschiedene Alkylgruppen wie Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl und Hexyl sein; bevorzugt sind Propyl und Butyl.
Die Gruppe -OC m H₂ m - der allgemeinen Formel I und auch der allgemeinen Formel II kann ein Ethylenoxy- oder Propylenoxyrest sein. Für n bzw. p < 1 gilt, daß reine Polyoxyethylen- oder Polyoxypropylengruppen vorliegen können; es ist jedoch auch möglich, daß gemischte Polyoxyethylen/ Polyoxypropylen-Gruppen in random- oder block-Verteilung der Oxyalkylenreste vorliegen können. Bevorzugt ist die Bedeutung m=2.
In der allgemeinen Formel I kann n bevorzugt im Bereich von 2 bis 12 liegen. Für die Gruppe der allgemeinen Formel II ist p bevorzugt 1 bis 12.
Die Gruppe A der allgemeinen Formel I kann eine Einfachbindung oder eine Gruppe der oben genannten Formel II sein; eine Einfachbindung ist bevorzugt.
Die Gruppe M der allgemeinen Formel I kann ein Kation aus der von Alkalimetallkationen, z. B. Lithium-, Natrium- und Kalium-Ionen und der gegebenenfalls mono- oder di-alkyl- bzw. -hydroxyalkyl-substituierten Ammoniumionen sein. Typische Alkylsubstituenten sind solche mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, z. B. Methyl, Ethyl, Propyl oder Butyl; ein typisches Beispiel für Hydroxyalkyl-Substituenten, die bevorzugt 2 bis 4 Kohlenstoffatome aufweisen, ist die Hydroxyethylengruppe. Besonders vorteilhaft sind Hydroxyaminethersulfate der allgemeinen Formel I, in der M ein Natriumion ist.
Die Hydroxyaminethersulfate der allgemeinen Formel I können hergestellt werden, indem man einen Hydroxyaminether der allgemeinen Formel III
R¹-CH(O-A-H)-CH₂-(OC m H₂ m ) n -NR²R³ (III)
in der R¹, R² und R³ sowie A und n wie oben definiert sind, mit üblichen Sulfiermitteln und unter üblichen Sulfierbedingungen umsetzt. Übliche Sulfiermittel sind z. B. insbesondere gasförmiges Schwefeltrioxid und Chlorsulfonsäure. Übliche Sulfierbedingungen sind Sulfiertemperaturen im Bereich von 20 bis 70, insbesondere 30 bis 60°C, bei kurzen Verweilzeiten der Hydroxyaminether, wie sie z. B. in üblichen Sulfierreaktoren vom Typ der Fallfilmreaktoren erreicht werden können. Dabei wird das Schwefeltrioxid dem zu sulfierenden Ausgangsmaterial mit einem inerten Trägergas verdünnt zugeführt. Für weitere Einzelheiten der Sulfierung wird auf die einschlägige Fachliteratur, insbesondere auf G. Dieckelmann, H. J. Heinz, "The Basics of Industrial Oleochemistry", Hrsg.: Peter Pomp GmbH, Essen, Bundesrepublik Deutschland, 1988, Seiten 108-126, und die dort zitierte Primärliteratur verwiesen.
Die als Ausgangsverbindungen der allgemeinen Formel III (A = Einfachbindung) eingesetzten Hydroxyaminether sind bekannte Verbindungen, die z. B. in der DE-A 36 14 834 und der EP-A 88 039 beschrieben sind. Sie können erhalten werden, indem man Epoxide von endständigen alpha-Olefinen entsprechender Kohlenstoffzahl in Gegenwart alkalischer Katalysatoren mit Anlagerungsprodukten von Ethylenoxid und/oder Propylenoxid an Di-(C₁-C₆)-alkylamine unter Öffnung des Oxiranringes umsetzt. Setzt man die so erhaltenen Hydroxyaminether mit 1 bis 30 Mol Ethylenoxid und/oder Propylenoxid in Gegenwart alkalischer Katalysatoren, z. B. Natriummethylat, und unter den üblichen Reaktionsbedingungen von Polyalkoxylierungsreaktionen um, vgl. das oben zitierte Werk "The Basics of Industrial Oleochemistry", Seiten 102 bis 107, und die dort zitierte Primärliteratur, erhält man Ausgangsverbindungen der allgemeinen Formel III, in denen die Gruppe A der allgemeinen Formel II entspricht.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Beispiel 1
Herstellung eines Hydroxyaminethersulfats der Formel
C₁₀H₂₁-CH(OSO₃Na)-CH₂-(OC₂H₄)₁₀-N(C₄H₉)₂ .
In einem Laborstandreaktor, der mit 140,3 g eines Hydroxyaminethers der Formel
C₁₀H₂₁-CH(OH)-CH₂-(OC₂H₄)₁₀-N(C₄H₉)₂
(0,2 Mol; Umsetzungsprodukt eines alpha-C₁₂-Olefinepoxids mit einem Anlagerungsprodukt von 10 Mol Ethylenoxid an Dibutylamin) gefüllt und auf 55°C thermostatisiert war, wurden innerhalb von 15 min 17,6 g (0,22 Mol) gasförmiges (aus 27,1 g Oleum ausgetriebenes) Schwefeltrioxid, mit Stickstoff auf 5 Vol.-% verdünnt, über ein Tauchrohr eingeleitet. Die Reaktion verlief stark exotherm; die Kühlwassertemperatur des Thermostaten wurde auf 35°C eingestellt, um die Innentemperatur des Reaktors auf 55°C konstant zu halten. Das rohe Sulfierprodukt wurde ausgewogen, um die Menge des aufgenommenen SO₃ zu bestimmen; diese betrug 15,7 g (0,196 Mol) entsprechend einem Verhältnis von 0,98 Mol SO₃ pro Mol Hydroxyaminether.
100 g des sauren Sulfierprodukts wurden mit einer Lösung von 10,6 g Natriumhydroxid in 100 ml Wasser versetzt und 30 min bei 90°C gerührt. Anschließend wurde die so erhaltene Tensidlösung durch Wasserzugabe auf ein Gesamtvolumen von 300 ml verdünnt und auf einen pH-Wert von 8 eingestellt.
Analytische Kenndaten:
Trockenrückstand:
30,0 Gew.-%
Unsulfierte Anteile: 2,6 Gew.-%
Natriumsulfat: 1,6 Gew.-%
Beispiel 2
Das Beispiel 1 wurde mit 140,3 g (0,2 Mol) des dort genannten Hydroxyaminethers und 32,0 g SO₃ (0,26 Mol) wiederholt, so daß 1,13 Mol SO₃ pro Mol Ausgangsverbindung aufgenommen wurde. Die Zugabezeit für das SO₃ betrug 20 min, die Kühlwassertemperatur 45°C und die Innentemperatur des Reaktors 55°C; die zugesetzte NaOH-Menge betrug 12 g.
Analytische Kenndaten:
Trockenrückstand:
30,7 Gew.-%
Unsulfierte Anteile: 2,0 Gew.-%
Natriumsulfat: 2,1 Gew.-%
Die oben genannten Hydroxyaminethersulfate wurden bezüglich ihrer Netzzeiten nach dem Tauchnetzverfahren (DIN 53 901) sowie bezüglich ihres Waschvermögens in einem Launder-ometer (Hersteller Fa. Atlas Electric Comp., Chicago, USA) getestet. Nähere Angaben zum Test im Launder-ometer finden sich in J. Falbe et al., Surfactants in Consumer Products, Springer-Verlag Berlin, 1986, Seiten 215-221, und in G. Jacobi, A. Löhr, Detergents and Textile Washing-Principles and Practice, VCH Verlagsgesellschaft, 1987, Seiten 151-153, sowie in der dort jeweils zitierten Primärliteratur.
Die Testergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefaßt. Die Verbindungen der Erfindung zeigen - vor allem im unteren Temperaturbereich - sehr gute Wascheigenschaften. Zum Vergleich enthält die Tabelle 1 weiterhin Testergebnisse für handelsübliche Tenside.
Tabelle 1

Claims (5)

1. Hydroxyaminethersulfate der allgemeinen Formel I R¹-CH(O-A-SO₃M)-CH₂-(OC m H₂ m ) n -NR²R³ (I)in der
R¹ ein geradkettiger oder verzweigter Alkylrest mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen,
R² und R³, die gleich oder verschieden sein können, Alkylgruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen,
m die Zahlen 2 und/oder 3,
n eine Zahl im Bereich von 2 bis 30,
A eine Einfachbindung oder eine Gruppe der Formel II-(C m H₂ m O-) p (II)in der m wie oben definiert und p eine Zahl im Bereich von 1 bis 30 ist,
und
M ein Kation aus der von Alkalimetallkationen und gegebenenfalls mono- oder di-alkyl- bzw. -hydroxyalkylsubstituierten Ammoniumionen
bedeuten.
2. Hydroxyaminethersulfate der allgemeinen Formel I, in der
R¹ ein geradkettiger oder verzweigter Alkylrest mit 8 bis 18, insbesondere 10 bis 16 Kohlenstoffatomen,
R² und R³ Propyl- oder Butylgruppen,
m die Zahl 2,
n eine Zahl im Bereich von 2 bis 12,
A eine Einfachbindung und
M wie oben definiert ist.
3. Verfahren zur Herstellung von Hydroxyaminethersulfaten der allgemeinen Formel I R¹-CH(O-A-SO₃M)-CH₂-(OC m H₂ m ) n -NR²R³ (I)in der
R¹ ein geradkettiger oder verzweigter Alkylrest mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen,
R² und R³, die gleich oder verschieden sein können, Alkylgruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen,
m die Zahlen 2 und/oder 3,
n eine Zahl im Bereich von 2 bis 30,
A eine Einfachbindung oder eine Gruppe der Formel II-(C m H₂ m O-) p (II)in der m wie oben definiert und p eine Zahl im Bereich von 1 bis 30 ist,
und
M ein Kation aus der von Alkalimetallkationen und gegebenenfalls mono- oder di-alkyl- bzw. -hydroxyalkylsubstituierten Ammoniumionen
bedeuten,
dadurch gekennzeichnet, daß man einen Hydroxyaminether der allgemeinen Formel IIIR¹-CH(O-A-H)-CH₂-(OC m H₂ m ) n -NR²R³ (III)in der
R¹, R² und R³ sowie A, m und n wie oben definiert sind, mit üblichen Sulfiermitteln umsetzt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Hydroxyaminether der allgemeinen Formel III, in der
R¹ einen geradkettigen Alkylrest mit 8 bis 18, insbesondere 10 bis 16 Kohlenstoffatomen,
R² und R³ Propyl- oder Butylgruppen,
n die Zahl 2,
m eine Zahl im Bereich von 2 bis 12 und
A eine Einfachbindung
bedeuten, mit üblichen Sulfiermitteln, insbesondere mit gasförmigem Schwefeltrioxid, umsetzt.
5. Verwendung von Hydroxyaminethersulfaten nach Anspruch 1 oder 2 als oberflächenaktive Mittel.
DE3843327A 1988-12-22 1988-12-22 Hydroxyaminethersulfate, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung als oberflaechenaktive mittel Withdrawn DE3843327A1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996016033A1 (de) * 1994-11-21 1996-05-30 HÜLS Aktiengesellschaft Amphiphile verbindungen mit mindestens zwei hydrophilen und mindestens zwei hydrophoben gruppen auf der basis von di-, oligo- oder polyolethern

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WO1996016033A1 (de) * 1994-11-21 1996-05-30 HÜLS Aktiengesellschaft Amphiphile verbindungen mit mindestens zwei hydrophilen und mindestens zwei hydrophoben gruppen auf der basis von di-, oligo- oder polyolethern
AU692604B2 (en) * 1994-11-21 1998-06-11 Sasol Germany Gmbh Amphiphilic compounds with at least two hydrophilic and at least two hydrophobic groups based on di, oligo or polyolethers
US5977404A (en) * 1994-11-21 1999-11-02 Huels Aktiengesellschaft Amphiphilic compounds with at least two hydrophilic and at least two hydrophobic groups based on di-, oligo- and polyol ethers
US6316396B1 (en) 1994-11-21 2001-11-13 Rwe-Dea Aktiengesellschaft Fuer Mineraloel Und Chemie Amphiphilic compounds with at least two hydrophilic and at least two hydrophobic groups based on di-, oligo- or polyolethers

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