DE4200850A1 - Verfahren zur bleiche von alkyl- und/oder alkenyloligoglycosiden - Google Patents

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bleiche von Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykosiden, bei dem man die Bleiche mit Persauerstoffverbindungen in Gegenwart von Aluminiumionen, Alkalisilicaten, Zuckersäuren und/oder organischen Komplex­ bildnern als Stabilisatoren durchführt.

Stand der Technik

Oberflächenaktive Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside sind als Rohstoffe für die Herstellung von Waschmitteln bereits seit langem bekannt. Ihre Herstellung erfolgt üblicherweise durch säurekatalysierte Acetalisierung von Zuckern (Glykosen) - insbesondere Glucose - mit Fettalkoholen. Zur Einstellung des Glucosepolymerisationsgrades wird die Alkoholkomponente im Überschuß eingesetzt, das freiwerdende Reaktionswasser kontinuierlich aus dem Reaktionsgleichgewicht entfernt und die Reaktion abgebrochen, wenn die Glucose praktisch voll­ ständig abreagiert hat. Anschließend wird der saure Katalysator neutralisiert, der überschüssige Fettalkohol destillativ abgetrennt und der Rückstand mit Wasser angepastet. Stellvertretend für die große Zahl von Verfahren zum Stand der Technik sei hier auf die Druckschriften US 38 39 318, US 34 50 690 und EP 01 32 046 A1 verwiesen.

Die Abtrennung überschüssigen Fettalkohols von den Glykosiden bedarf hoher Temperaturen und stark verminderter Drücke. Üb­ licherweise arbeitet man in Destillationsapparaturen, bei denen die Verdampfung aus einer dünnen Schicht bei einer Temperatur von 160 bis 220°C und einem Betriebsdruck von ca. 0,1 bar erfolgt. Trotz aller Anstrengungen, die Alkoholab­ trennung möglichst schonend durchzuführen, finden unter den Destillationsbedingungen Zersetzungs- und Kondensationsreak­ tionen statt, die in aller Regel eine unerwünschte Verfärbung der Produkte hervorrufen.

In der Vergangenheit hat es nicht an Versuchen gemangelt, hellfarbige Alkyl- bzw. Alkenyloligoglykoside herzustellen. Neben präventiven Maßnahmen, wie beispielsweise Minimierung des Restzuckergehaltes, stehen dabei Verfahren zur Bleiche der Produkte, insbesondere unter Verwendung von Wasserstoff­ peroxid, im Vordergrund.

So wird beispielsweise in der Europäischen Patentschrift EP 01 65 721 B1 vorgeschlagen, Alkylglykoside zunächst mit Was­ serstoffperoxid oder anderen Persauerstoffverbindungen und anschließend mit einer SO₂-Quelle zu behandeln.

Aus der Europäischen Patentanmeldung EP 03 38 151 A1 ist ein Verfahren zur Bleiche von Alkylglucosiden bekannt, bei dem man die Produkte einer Hydrierung, beispielsweise mit Na­ triumboranat, unterwirft.

Die genannten Verfahren des Stands der Technik sind jedoch insgesamt nicht zufriedenstellend. Die Bleiche von Alkyl- bzw. Alkenyloligoglykosiden unter reduzierenden Bedingungen ist mit hohem technischen Aufwand verbunden und daher aus ökonomischen Gründen unvorteilhaft. Bei Einsatz von Wasser­ stoffperoxid müssen Stabilisatoren, beispielsweise Magnesi­ umoxid, mitverwendet werden, die die Bleichwirkung unter­ stützen und einen spontanen Zerfall des H₂O₂ verhindern. Un­ ter den üblichen Lagerbedingungen (pH = 11,5) kommt es jedoch häufig zu unerwünschten Austrübungen, die auf die Anwesenheit schwer löslicher Stabilisatoren zurückzuführen ist.

Die Aufgabe der Erfindung bestand somit darin, ein verbes­ sertes Verfahren zur Bleiche von Alkyl- und/oder Alkenyl­ oligoglyosiden zu entwickeln, das frei von den geschilderten Nachteilen ist.

Beschreibung der Erfindung

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Bleiche von Alkyl- und/oder Alkenylglykosiden mit Hilfe von Persauer­ stoffverbindungen, das sich dadurch auszeichnet, daß man die Bleiche in Gegenwart von Stabilisatoren ausgewählt aus der Gruppe, die von Aluminiumionen, Alkalisilicaten, Zuckersäuren und organischen Komplexbildnern gebildet wird, durchführt.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß Aluminiumionen, Al­ kalisilicate, Zuckersäuren und/oder organische Komplexbildner Wasserstoffperoxid in gleicher Weise wie beispielsweise Mag­ nesiumionen stabilisieren, die resultierenden Alkyl- bzw. Alkenyloligoglykosid-Pasten jedoch bei pH-Werten größer 10 klar bleiben und auch bei längerer Lagerung nicht austrüben.

Die zu bleichenden Alkyl- und/oder Alkenylglykoside folgen der Formel (I),

R¹-O-[G]_p (I)

in der
R¹ für einen aliphatischen, linearen oder verzweigten Alkyl- und/oder Alkenylrest mit 6 bis 22 Kohlenstoff­ atomen,
[G] für eine Glykose-Einheit mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen und
p für eine Zahl von 1 bis 10 steht.

Die Glycose-Einheit [G] kann sich von Aldosen bzw. Ketosen ableiten. Vorzugsweise werden wegen der besseren Reaktions­ fähigkeit die reduzierend wirkenden Saccharide, die Aldosen, verwendet. Unter den Aldosen kommt wegen ihrer leichten Zu­ gänglichkeit und technischen Verfügbarkeit insbesondere die Glucose in Betracht. Die bevorzugt gebleichten Alkyl- und/ oder Alkenyloligoglykoside sind daher die Alkyl- und/oder Alkenyloligoglucoside.

Die Indexzahl p in der allgemeinen Formel (I) gibt den Oli­ gomerisierungsgrad, d. h. die Verteilung von Mono- und Oli­ goglykosiden an und steht für eine Zahl zwischen 1 und 10. Während p in einer gegebenen Verbindung stets ganzzahlig sein muß und hier vor allem die Werte p = 1 bis 6 annehmen kann, ist der Wert p für ein bestimmtes Alkyl- bzw. Alkenyloligo­ glykosid eine analytisch ermittelte rechnerische Größe, die meistens eine gebrochene Zahl darstellt. Vorzugsweise werden Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside mit einem mittleren Oligomerisierungsgrad p von 1,1 bis 3,0 verwendet. Besonders bevorzugt sind solche Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside, deren Oligomerisierungsgrad kleiner als 1,7 ist und insbe­ sondere zwischen 1,2 und 1,4 liegt.

Der Alkylrest R¹ kann sich von primären Alkoholen mit 6 bis 22, vorzugsweise 12 bis 18 Kohlenstoffatomen ableiten. Ty­ pische Beispiele sind Capronalkohol, Caprylalkohol, Caprin­ alkohol, Laurylalkohol, Myristylalkohol, Cetylalkohol, Palm­ oleylalkohol, Stearylalkohol, Oleylalkohol, Elaidylalkohol, Petroselinylalkohol, Linolylalkohol, Linolenylalkohol, Ara­ chylalkohol, Gadoleylalkohol, Behenylalkohol, Erucylalkohol sowie deren technische Mischungen auf Basis von natürlichen Fetten und Ölen, beispielsweise Palmöl, Palmkernöl, Kokosöl oder Rindertalg.

Bevorzugt ist der Einsatz von Alkyloligoglykosiden der Formel (I), in der R¹ für einen Alkylrest mit 12 bis 18 Kohlenstoff­ atomen, [G] für einen Glucoserest und/oder p für Zahlen von 1,1 bis 3,0 steht.

Die Bleiche wird in Gegenwart von Persauerstoffverbindungen durchgeführt. Typische Beispiele hierfür sind Perborate, Per­ carbonate und insbesondere Wasserstoffperoxid, das in Form wäßriger, 5 bis 70, vorzugsweise 15 bis 35 gew.-%iger Lösung zum Einsatz gelangen kann. Die Konzentration der Persauer­ stoffverbindungen kann 1 bis 5, vorzugsweise 2 bis 3 Gew.-% - bezogen auf den Feststoffgehalt der zu bleichenden Alkyl- bzw. Alkenyloligoglykosid-Paste - betragen.

Als Stabilisatoren kommen Aluminiumionen, Alkalisilicate, Zuckersäuren und/oder organische Komplexbildner in Betracht.

Die Aluminiumionen können den Persauerstoffverbindungen in Form von Salzen, beispielsweise Sulfaten, Carbonaten, Sili­ caten oder Phosphaten zugesetzt werden.

Typische Beispiele für Alkalisilicate sind Natrium- und/oder Kaliumsilicate ("Wasserglas"), bei denen auf ein Mol Alkali­ oxid durchschnittlich 2 bis 4 Mol Siliciumdioxid entfallen.

Unter den Zuckersäuren eignen sich insbesondere Gluconsäure, Glucarsäure, Glucoronsäure und Glucoheptonsäure sowie deren Alkali- und Erdalkalisalze.

Typische Beispiele für organische Komplexbildner sind Phos­ phonsäuren, wie beispielsweise Diethylentriaminpentamethyl­ phosphonsäure.

Die Stabilisatoren können einzeln oder in Kombination in Konzentrationen von jeweils 0,1 bis 5,0, vorzugsweise 0,5 bis 3,0 und insbesondere 1,0 bis 2,0 Gew.-% - bezogen auf den Feststoffgehalt der zu bleichenden Alkyl- bzw. Alkenyloligo­ glykosid-Paste - eingesetzt werden.

Zur Bleiche werden die oberflächenaktiven Verbindungen mit den Persauerstoffverbindungen und den Stabilisatoren ver­ setzt. Dies kann bei Umgebungstemperatur oder aber auch bei der Bleichtemperatur erfolgen, wobei letztere 80 bis 120, vorzugsweise 90 bis 100°C betragen kann.

Es empfiehlt sich, die Bleiche über einen Zeitraum von 0,1 bis 5, vorzugsweise 1 bis 3 h durchzuführen. Des weiteren hat es sich als optimal erwiesen, hierbei einen pH-Wert von 7 bis 14, vorzugsweise 9 bis 11 einzustellen.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Alkyl- bzw. Alkenyloligoglykoside sind hellfarbig und eignen sich zur Herstellung von Wasch-, Spül- und Reinigungsmitteln sowie für Produkte zur Haar- und Körperpflege, in denen sie in Mengen von 0,1 bis 50, 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 I. Herstellung einer C_12-14-Kokosalkylglucosid-Paste

In einem 2-l-Dreihalskolben mit Rührer, Destillationsaufsatz und Innenthermometer wurden 180 g (1 Mol) wasserfreie Glucose und 870 g (4,5 mol) C_12-14-Kokosfettalkohol (Lorol® S, Hy­ roxylzahl 290, Fa. Henkel KGaA, Düsseldorf, FRG) vorgelegt und unter einem verminderten Druck von ca. 20 mbar auf 110°C er­ hitzt. Anschließend wurde die Reaktionsmischung mit 0,1 bis 0,5 Gew.-% - bezogen auf die Glucose - Sulfobernsteisäure in Form einer 5 gew.-%igen Lösung in Kokosfettalkohol versetzt. Zur Verlagerung des Gleichgewichtes wurde das Reaktionswasser kontinuierlich abdestilliert und die Reaktion abgebrochen, nachdem die Wasserabscheidung beendet war und der Restgehalt an nicht umgesetzter Glucose in der Mischung weniger als 1 Gew.-% - bezogen auf die Ausgangsmenge - betrug. Danach wurde die Reaktionsmischung mit Magnesiumoxid neutralisiert, der überschüssige Kokosfettalkohol unter vermindertem Druck (ca. 1 mbar) und einer Temperatur von 180°C mit Hilfe eines Dünn­ schichtverdampfers abgetrennt und der Rückstand mit Wasser angepastet.

Anschließend wurde die Paste mit Natronlauge auf pH = 9 bis 10 eingestellt und bei 90°C mit 1,5 bis 2 Gew.-% Wasser­ stoffperoxid (30 gew.-%ige wäßrige Lösung) - bezogen auf die Paste - sowie den Stabilisatoren versetzt und über 1 bis 1,5 h gerührt. Die Ergebnisse sind in Tab. 1 zusammengefaßt.

Tabelle 1

Bleiche von Kokosalkylglucosid (Prozentangabe als Gew.-%)

Claims (7)

1. Verfahren zur Bleiche von Alkyl- und/oder Alkenylglyko­ siden mit Hilfe von Persauerstoffverbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Bleiche in Gegenwart von Stabilisatoren ausgewählt aus der Gruppe, die von Alu­ miniumionen, Alkalisilicaten, Zuckersäuren und organi­ schen Komplexbildnern gebildet wird, durchführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Alkyl- und/oder Alkenylglykoside der Formel (I) einsetzt, R¹-O-[G]_p (I)in der
R° für einen aliphatischen, linearen oder verzweigten Alkyl- und/oder Alkenylrest mit 6 bis 22 Kohlen­ stoffatomen,
[G] für eine Glykose-Einheit mit 5 oder 6 Kohlenstoff­ atomen und
p für eine Zahl von 1 bis 10 steht.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man die Persauerstoffverbindungen in Kon­ zentrationen von 0,1 bis 5 Gew.-% - bezogen auf den Feststoffgehalt der zu bleichenden Alkyl- bzw. Alkenyl­ oligoglykosid-Paste - einsetzt.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stabilisatoren in Konzentrationen von jeweils 0,1 bis 5 Gew.-% - bezogen auf den Feststoffgehalt der zu bleichenden Alkyl- bzw. Alkenyloligoglykosid-Paste - einsetzt.

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Bleiche bei einer Temperatur von 80 bis 120°C durchführt.

6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Bleiche über einen Zeitraum von 0,1 bis 5 h durchführt.

7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Bleiche bei einem pH-Wert von 7 bis 14 durchführt.