DE4127231A1

DE4127231A1 - Neue alkyletherglycoside

Info

Publication number: DE4127231A1
Application number: DE19914127231
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr Weuthen; Bert Dr Gruber
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1991-08-16
Filing date: 1991-08-16
Publication date: 1993-02-18
Also published as: WO1993004075A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft neue Alkyletherglykoside, erhältlich durch Kondensation von Polyolpartialethern mit Zuckern in Gegenwart von Säuren, ein Verfahren zu ihrer Herstellung so wie ihre Verwendung in oberflächenaktiven Mitteln.

Stand der Technik

Alkylglykoside und Alkyletherglykoside, insbesondere Alkyl glucoside, stellen wichtige oberflächenaktive Stoffe dar, die über ausgezeichnete Detergenseigenschaften verfügen. Da man zur Herstellung dieser Verbindungen nicht von Petrochemika lien, sondern vorzugsweise von nachwachsenden pflanzlichen oder tierischen Rohstoffen, beispielsweise von Zucker oder Stärke sowie Fettalkoholen ausgeht, besitzen diese nichtio nischen Tenside eine hohe Umweltakzeptanz und schonen nicht erneuerbare Rohstoffquellen wie Kohle und Erdöl.

Die Herstellung von Alkylglykosiden und Alkyletherglykosiden war in den letzten 60 Jahren Gegenstand einer Vielzahl von Untersuchungen. Schon 1935 wurde in der Deutschen Patent schrift DE-PS 6 11 055 auf ein Verfahren verwiesen, bei dem man Zucker in Gegenwart von Salzsäure mit Fettalkoholen um setzt.

Unter der Bezeichnung "Umacetalisierung" sind nach der US- Patentschrift US 35 47 828 sowie der Deutschen Offenlegungs schrift DE 37 23 826 A1 Verfahren bekannt, bei denen man im ersten Schritt Glucose mit Butanol zum Butylglucosid umsetzt und dieses dann in Gegenwart saurer Katalysatoren mit lang kettigen Fettalkoholen einer Umacetalisierung unterwirft.

Als "Direktsynthese" sind Verfahren bekanntgeworden, bei denen man Zucker und Fettalkohol säurekatalysiert direkt verethert ohne die Zwischenstufe der Butylglykoside zu durchlaufen. Hierzu ist es erforderlich, den Zucker im Fettalkohol mit Hilfe geeigneter Lösungsmittel und/oder grenzflächenaktiver Stoffe zu emulgieren bzw. dispergieren. Verfahren dieser Art sind beispielsweise in den US-Patentschriften US 35 98 865 und US 37 07 535 beschrieben.

Sowohl bei der Umacetalisierung als auch bei der Direktsyn these ist es erforderlich, den Fettalkohol in großem Über schuß einzusetzen, um eine Polykondensation des Zuckers unter den sauren Bedingungen weitgehend zu verhindern. Nachteilig ist dabei jedoch, daß der nichtumgesetzte Alkohol nach der Acetalisierung mit hohem Aufwand an Zeit und Energie wieder abgetrennt werden muß. Dies kann die Herstellung der Alkyl- bzw. Alkyletherglykoside mit so hohen Kosten belasten, daß ihr Einsatz in bestimmten Anwendungsbereichen nicht mehr rentabel ist.

Die Aufgabe der Erfindung bestand somit darin, neue Glyko sidderivate zu entwickeln, die frei von den geschilderten Nachteilen sind.

Beschreibung der Erfindung

Gegenstand der Erfindung sind neue Alkyletherglykoside, die man dadurch erhält, daß man Polyolpartialether in Gegenwart einer Säure mit einem Zucker mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen umsetzt.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß die erfindungsgemäßen neuen Alkyletherglykoside über besonders vorteilhafte Deter genseigenschaften verfügen und überschüssiger Polyolpartial ether nach der Synthese problemlos über eine Phasentrennung abgetrennt oder aber ausgewaschen werden kann.

Neue Alkyletherglykoside mit besonders vorteilhaften anwen dungstechnischen Eigenschaften werden erhalten, wenn der Polyolpartialether ein Glycerinmonoalkylether, der Zucker Glucose und die Säure Sulfobernsteinsäure darstellt.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung neuer Alkyletherglykoside, das sich dadurch auszeichnet, daß man Polyolpartialether in Gegenwart einer Säure mit einem Zucker mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen um setzt.

Polyolpartialether stellen bekannte Stoffe dar, die nach den einschlägigen Methoden der präparativen organischen Chemie erhalten werden können. Es ist beispielsweise möglich, die Polyole mit Alkylhalogeniden nach Williamson zu verethern. In anderen Verfahren werden anstelle der Halogenide die Alkohole in Form ihrer Sulfate eingesetzt; in diesen Fällen wird die organische -OSO₃X-Gruppe als anorganisches Sulfat abgespalten (DE-PS 6 15 171).

Die als Ausgangsmaterial verwendeten Polyolpartialether kön nen sich von aliphatischen Polyolen mit 2 bis 30 Kohlen stoffatomen und 2 bis 12 Hydroxylgruppen ableiten.

Typische Polyolpartialether, die sich für die Herstellung der erfindungsgemäßen Alkyletherglykoside eignen, stellen solche Stoffe dar, bei denen sich der Polyolrest von 1,2-Propandiol, 1,3-Propandiol, Ethylenglycol, Diethylenglycol, Triethylen glycol, Polyethylenglycol (durchschnittliches Molgewicht 300 bis 1500), Glycerin, Diglycerin, Oligoglycerin (durch schnittlicher Kondensationsgrad 3 bis 10), Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Sorbit oder Sorbitan und der Alkylrest von Fettalkoholen mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen und 0, 1, 2 oder 3 Doppelbindungen ableitet. Der Substitutionsgrad des einge setzten Polyolrestes ist dabei unkritisch; bevorzugt sind jedoch solche Einsatzstoffe, die im statistischen Mittel über nicht mehr als 1 bis 1,5 Mol Ethergruppen pro Mol freier Hy droxylgruppen im Molekül verfügen. Besonders bevorzugt sind Glycerinmonoalkylether mit 6 bis 18, insbesondere 8 bis 10 Kohlenstoffatomen im Alkylrest.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden als Polyolpartialether Glycerinmono- und/oder -di octylether eingesetzt, die durch palladiumkatalysierte Telomerisation von 2 Mol 1,3-Butadien mit 1 Mol Glycerin und nachfolgende Absättigung der im Molekül enthaltenen Doppel bindungen mit Wasserstoff erhalten werden. Das Verfahren zur Herstellung dieser Stoffe ist beispielsweise in der Deutschen Auslegeschrift DE-AS 18 07 491 beschrieben.

Aus der großen Gruppe der Zucker kommen für die Herstellung der erfindungsgemäßen neuen Alkyletherglykoside ausschließ lich solche in Betracht, die sich von Aldosen bzw. Ketosen mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen ableiten. Vorzugsweise werden wegen der höheren Reaktivität die reduzierend wirkenden Sac charide, die Aldosen, eingesetzt. Unter den Aldosen kommt wegen ihrer leichten Zugänglichkeit und technischen Verfüg barkeit der Glucose eine besondere Bedeutung zu. Die bevor zugten neuen Alkyletherglykoside stellen daher Alkylether glucoside dar.

Das molare Einsatzverhältnis von Polyolpartialether und Zu cker kann 1 : 1 bis 10 : 1 betragen. Im Hinblick auf einen für die meisten technischen Anwendungen der neuen Alkyl etherglykoside befriedigenden Acetalisierungsgrad hat es sich als optimal erwiesen, Polyolpartialether und Zucker im mo laren Verhältnis von 3 : 1 bis 5 : 1 einzusetzen.

Die Acetalisierung der Polyolpartialether mit den Zuckern gelingt in Anwesenheit von Säuren. Typische Beispiele hierfür sind Methansulfonsäure, Butansulfonsäuren, para-Toluolsul fonsäure, Naphthalinsulfonsäure, Sulfoölsäure und insbeson dere Sulfobernsteinsäure.

Die Säuren können in Mengen von 0,01 bis 1, vorzugsweise 0,03 bis 0,5 Gew.-% - bezogen auf die Ausgangsstoffe - eingesetzt werden.

Die Temperatur, bei der die Acetalisierung durchgeführt wird, kann 80 bis 130°C betragen. Im Hinblick auf einen hohen Ace talisierungsgrad einerseits und einer möglichst geringen thermischen Belastung der Einsatzstoffe andererseits, hat sich für die Umsetzung ein Temperaturintervall von 90 bis 110°C als optimal erwiesen.

Während der Acetalisierung der Polyolpartialether mit den Zuckern empfiehlt es sich, das Kondensationswasser kontinu ierlich beispielsweise über einen Wasserabscheider zu ent fernen, um das Reaktionsgleichgewicht auf die Produktseite zu verlagern und eine Polykondensation des Zuckers weitgehend zu verhindern.

Im Anschluß an die Umsetzung ist es ratsam, die saure Reak tionsmischung beispielsweise mit Alkalihydroxiden, Magnesi umoxid oder basischem Zinkoxid zu neutralisieren. Da die neuen Alkyletherglykoside und die Polyolpartialether in der Kälte nicht miteinander mischbar sind, tritt beim Abkühlen der Reaktionsmischung Entmischung auf. Zur Trennung der neuen Alkyletherglykoside von den Ausgangsstoffen kann die Phase, die im wesentlichen nichtumgesetzten Polyolpartialether ent hält, problemlos beispielsweise durch Dekantieren oder mit Hilfe eines Absitztankes oder einer Mixer-Settler-Batterie abgetrennt und ohne weitere Reinigung wiederverwendet werden. Es ist auch möglich, überschüssiges Ausgangsmaterial durch Behandlung des Reaktionsproduktes mit Wasser auszuwaschen.

Durch Acetalisierung von Polyolpartialethern mit Zuckern sind neue Alkyletherglykoside mit einem breiten Spektrum an Sub stitutionsmustern zugänglich. Den Gesetzen der Statistik folgend, stellen die erfindungsgemäßen neuen Alkylethergly koside komplexe Gemische dar, in denen Polyolpartialether je nach Anzahl freier Hydroxylgruppen mit einem oder mehreren Zuckerresten substituiert sein können. Da die verwendeten sauren Katalysatoren nicht nur die Acetalisierung, sondern auch die Eigenkondensation der Zucker unterstützen, können in der Mischung auch Polyzucker mit 1 bis 20, vorzugsweise 1 bis 3 Zuckereinheiten sowie die davon abgeleiteten Acetalisie rungssprodukte enthalten sein.

Die neuen Alkyletherglykoside zeichnen sich durch ein beson ders starkes Schaumvermögen und gute Detergenseigenschaften aus. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft daher die Verwendung der neuen Alkyletherglykoside in Wasch-, Spül- und Reinigungsmitteln sowie Produkten zur Haar- und Körperpflege, in denen sie zu 0,1 bis 25, vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-% - bezogen auf die Mittel - enthalten sein können.

Die folgenden Beispiele sollen den Gegenstand der Erfindung näher erläutern, ohne ihn darauf einzuschränken.

Beispiele Beispiel 1

In einem 1-l-Dreihalskolben mit Tropftrichter, Rührer und Wasserabscheider wurden

180 g (1,00 Mol) D-Glucose und
845 g (3,84 Mol) Glycerinmonooctylether

bei einem verminderten Druck von 10 mbar auf eine Temperatur von 110°C erhitzt. Über den Tropftrichter wurde eine Mischung von 0,8 g Sulfobernsteinsäure (70 gew.-%ig in Wasser) und 35 g (0,16 Mol) Glycerinmonooctylether zudosiert. Während der Acetalisierung wurden 18 g Kondensationswasser abgeschieden und die saure Reaktionsmischung anschließend durch Zusatz von 0,3 g Magnesiumoxid neutralisiert. Das Reaktionsprodukt wurde auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei es sich entmischte. Die untere Phase (230 g), die das Glycerinmonooctylether-glucosid (GMOG) enthielt, wurde über einen Scheidetrichter abgetrennt. Aus der oberen Phase wurden durch Destillation weitere 93 g GMOG erhalten.

Beispiel 2

Analog Beispiel 1 wurden 180 g D-Glucose und 880 g Glycerin monooctylether kondensiert. Nach der Umsetzung wurde das Produkt 5mal mit jeweils 150 ml Wasser behandelt und der überschüssige Glycerinmonooctylether vollständig ausgewa schen.

Claims

1. Neue Alkyletherglykoside, dadurch erhältlich, daß man Polyolpartialether in Gegenwart einer Säure mit einem Zucker mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen umsetzt.

2. Neue Alkyletherglykoside nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Polyolpartialether Glycerinmono alkylether darstellen.

3. Neue Alkyletherglykoside nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Zucker Glucose darstellt.

4. Neue Alkyletherglykoside nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Säure Sulfobernsteinsäure dar stellt.

5. Verfahren zur Herstellung neuer Alkyletherglykoside, dadurch gekennzeichnet, daß daß man Polyolpartialether in Gegenwart einer Säure mit einem Zucker mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen umsetzt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als Polyolpartialether Glycerinmonoalkylether ein setzt.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekenn zeichnet, daß man als Zucker Glucose einsetzt.

8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man als Säure Sulfobern steinsäure einsetzt.

9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man Polyolpartialether und Zucker im molaren Verhältnis von 1 : 1 bis 10 : 1 ein setzt.

10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man die Säure in Mengen von 0,01 bis 1 Gew.-% - bezogen auf die Ausgangsstoffe - einsetzt.

11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man die Acetalisierung bei Temperaturen von 80 bis 130°C durchführt.

12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man den überschüssigen Polyolpartialether nach der Umsetzung durch Phasentren nung entfernt.

13. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man den überschüssigen Polyolpartialether nach der Umsetzung auswäscht.

14. Verwendung der neuen Alkyletherglykoside nach den An sprüchen 1 bis 4 zur Herstellung von Wasch-, Spül- und Reinigungsmitteln sowie Produkten zur Haar- und Körper pflege.

15. Verwendung der neuen Alkyletherglykoside nach dem Ver fahren nach den Ansprüchen 5 bis 13 zur Herstellung von Wasch-, Spül- und Reinigungsmitteln sowie Produkten zur Haar- und Körperpflege.