DE4414863A1

DE4414863A1 - Verfahren zur Herstellung lagerstabiler Sulfosuccinate und Sulfosuccinamate

Info

Publication number: DE4414863A1
Application number: DE19944414863
Authority: DE
Inventors: Ansgar Dr Behler; Werner Seipel; Wilhelm Dr Barlage; Almud Folge
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Cognis IP Management GmbH
Priority date: 1994-04-28
Filing date: 1994-04-28
Publication date: 1995-11-02
Anticipated expiration: 2014-04-29
Also published as: WO1995029890A1; DE4414863B4

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Sul fosuccinaten bzw. Sulfosuccinamaten mit verbesserter Lager stabilität, bei dem man Fettalkohole bzw. Fettamine oder de ren Alkylenoxidaddukte in Gegenwart von Polyolen mit Malein säureanhydrid umsetzt und die Reaktionsprodukte anschließend in an sich bekannter Weise sulfitiert.

Stand der Technik

Sulfosuccinate und Sulfosuccinamate stellen anionische Ten side dar, die sich durch starkes Schaumvermögen, ausgezeich nete Netzeigenschaften und hohe dermatologische Verträglich keit auszeichnen. Sie finden als Textil- und Flotationshilfs mittel, in Handgeschirrspülmitteln und im Bereich kosmeti scher Produkte Verwendung. Zu ihrer Herstellung geht man ge wöhnlich von Fettalkoholen oder Fettaminen bzw. deren Ethy lenoxidaddukten aus, die in der ersten Stufe mit Maleinsäu reanhydrid verestert bzw. amidiert und dann anschließend durch Anlagerung von Hydrogensulfit zu den Sulfobernstein säureestern bzw. -amiden umgesetzt werden. Übersichten zu diesem Thema sind beispielsweise von T.Schoenburg in Cosm. Toil. 104, 105 (1989) oder B.Fabry in Seifen-Öle-Fette- Wachse, 117, 3 (1991) erschienen.

Obschon es sich bei den genannten Stoffen um etablierte an ionische Tenside handelt, ist ihre Herstellung nicht frei von Problemen. Eine Schwierigkeit besteht beispielsweise darin, daß sich bei der Sulfitierung der in der 1. Reaktionsstufe - der Veresterung bzw. Amidierung - gebildeten Reaktionspro dukte eine hohe Viskosität einstellt und die Sulfitierung daher nur unter starker Scherung durchgeführt werden kann.

Sulfosuccinate und Sulfosuccinamate sind zudem bei niedrigen Temperaturen nicht ausreichend lagerstabil. So trüben bei spielsweise ursprünglich klar gelöste Produkte unterhalb von 10°C innerhalb von 2 bis 4 Wochen aus und bilden bei weiterer Lagerung unlösliche Niederschläge bzw. Bodensätze.

Die Aufgabe der Erfindung hat somit darin bestanden, ein Ver fahren zur Herstellung von Sulfosuccinaten bzw. Sulfosuccina maten zur Verfügung zu stellen, das einerseits die Viskosi tätsprobleme während der Sulfitierung löst und andererseits zu Produkten mit verbesserter Lagerstabilität führt.

Beschreibung der Erfindung

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von lagerstabilen Sulfosuccinaten und Sulfosuccinamaten durch Umsetzung von Fettalkoholen oder Fettaminen bzw. deren Alky lenoxidaddukten mit Maleinsäureanhydrid und nachfolgende Sul fitierung der resultierenden Ester bzw. Amide, bei dem man die Veresterung bzw. Amidierung in Gegenwart von 0,5 bis 3 und vorzugsweise 1 bis 2 Gew.-% eines Polyols durchführt.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß der Zusatz geringer Mengen Polyol, vorzugsweise Glycerin, in der Veresterung bzw. Amidierung die Viskosität der Reaktionsprodukte signifikant herabsetzt und die resultierenden Sulfitierungsprodukte auch bei längerer Lagerung, beispielsweise von 10 Wochen bei 8°C, klar bleiben und nicht austrüben.

Polyole

Im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens kommen als Polyole Verbindungen mit mindestens zwei, vorzugsweise drei Hydroxyl gruppen in Betracht:

*** Glycerin,
*** Alkylenglycole wie beispielsweise Ethylenglycol, Di ethylenglycol, Propylenglycol, Anlagerungsprodukte von Ethylenoxid an Alkylenglycole;
*** technische Oligoglyceringemische mit einem Eigenkonden sationsgrad von 1,5 bis 10 wie etwa technische Diglyce ringemische mit einem Diglyceringehalt von 40 bis 50 Gew.-%;
*** Methyolverbindungen, wie insbesondere Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Trimethylolbutan, Pentaerythrit und Dipentaerythrit;
*** Niedrigalkylglucoside, insbesondere solche, mit 1 bis 8 Kohlenstoffen im Alkylrest wie beispielsweise Methyl- und Butylglucosid;
*** Zuckeralkohole mit 5 bis 12 Kohlenstoffatomen wie bei spielsweise Sorbit oder Mannit,
*** Zucker mit 5 bis 12 Kohlenstoffatomen wie beispielsweise Glucose oder Saccharose;
*** Aminozucker wie beispielweise Glucamin.

Einsatzstoffe

Als Einsatzstoffe kommen beispielsweise Fettalkohole sowie deren Ethylenoxidaddukte in Frage, die der Formel (I) folgen,

R¹O(CH₂CH₂O)_nH (I)

in der R¹ für einen linearen oder verzweigten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 6 bis 22 und vorzugsweise 12 bis 18 Kohlenstoffatomen und 0 und/oder 1 bis 3 Doppelbindungen so wie n für 0 oder Zahlen von 1 bis 30, vorzugsweise 2 bis 7 steht.

Typische Beispiele sind Capronalkohol, Caprylalkohol, 2- Ethylhexylalkohol, Caprinalkohol, Laurylalkohol, Isotridecyl alkohol, Myristylalkohol, Cetylalkohol, Palmoleylalkohol, Stearylalkohol, Isostearylalkohol, Oleylalkohol, Elaidylalko hol, Petroselinylalkohol, Linolylalkohol, Linolenylalkohol, Elaeostearylalkohol, Arachylalkohol, Gadoleylalkohol, Behe nylalkohol und Erucylalkohol sowie deren technische Mi schungen, die z. B. bei der Hochdruckhydrierung von techni schen Methylestern auf Basis von Fetten und Ölen oder Alde hyden aus der Roelen′schen Oxosynthese sowie als Monomerfrak tion bei der Dimerisierung von ungesättigten Fettalkoholen anfallen. Weitere Beispiele sind die Anlagerungsprodukte der genannten Fettalkohole mit 1 bis 10 und vorzugsweise 2 bis 7 Mol Ethylenoxid. Besonders bevorzugt ist der Einsatz eines Anlagerungsproduktes von 1 bis 3 Mol Ethylenoxid an eine technische C_12/14- bzw. C_12/18-Kokosfettalkoholfraktion.

Bevorzugt sind technische Fettalkohole mit 12 bis 18 Kohlen stoffatomen wie beispielsweise Kokos-, Palm-, Palmkern- oder Talgfettalkohol.

Als Einsatzstoffe kommen ferner Fettamine sowie deren Ethy lenoxidaddukte in Betracht, die der Formel (II) folgen,

in der R² für einen linearen oder verzweigten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 6 bis 22 und vorzugsweise 12 bis 18 Kohlenstoffatomen und 0 und/oder 1 bis 3 Doppelbindungen, R³ für Wasserstoff oder eine (CH₂CH₂O)_nH-Gruppe sowie m und n unabhängig voneinander für 0 oder Zahlen von 1 bis 30, vor zugsweise 2 bis 7 steht.

Typische Beispiele sind Laurylamin, Kokosalkylamin und Talg alkylamin.

Veresterung bzw. Amidierung

Zur Herstellung der Sulfosuccinate bzw. Sulfosuccinamate wer den zunächst die Fettalkohole oder Fettamine bzw. deren Alky lenoxidaddukte ("Fettstoffe") mit Maleinsäure, vorzugsweise Maleinsäureanhydrid umgesetzt, wobei das molare Einsatzver hältnis 3 : 1 bis 1 : 3 betragen kann. Für die Herstellung der bevorzugten Monoester empfiehlt es sich, die Fettstoffe und das Maleinsäureanhydrid im molaren Verhältnis von 1 : 1 bis 1 : 2 einzusetzen und die Veresterung bzw. Amidierung bei Temperaturen von 60 bis 100°C durchzuführen. Eine weitere Erkenntnis der Erfindung besteht darin, daß es für die Her stellung besonders lagerstabiler Produkte vorteilhaft ist, einen Überschuß von etwa 5 bis 20 Mol-% an Maleinsäureanhy drid bezogen auf die Fettstoffe einzusetzen.

Für die Herstellung von Sulfobernsteinsäurediestern bzw. -amiden hat es sich ferner als günstig erwiesen, die Veresterung bzw. Amidierung bei Temperaturen von 80 bis 100°C mit einem Überschuß der Fettstoffe durchzuführen und das Re aktionswasser kontinuierlich aus dem Gleichgewicht zu ent fernen.

Sulfitierung

Die Sulfitierung der Maleinsäuremono/diester bzw. -amide kann in an sich bekannter Weise durchgeführt werden. Üblicherweise erfolgt die Umsetzung unter Verwendung eines Hydrogensulfits, beispielsweise Natriumhydrogensulfit, das in methanolischer Lösung an die Doppelbindung des Maleinsäureesters addiert wird. In einer bevorzugten Ausführungsform führt man die Sul fitierung bei Temperaturen von 60 bis 100°C in wäßriger Lö sung unter Verwendung von Alkalisulfit, insbesondere Natrium sulfit durch, bei der das Hydrogensulfit in situ gebildet wird. Hierbei kann das molare Einsatzverhältnis von Malein säureester bzw. -amid zu Sulfit 1 : 1 bis 1 : 2 betragen. In Abhängigkeit des eingesetzten Sulfitierungsmittels liegen die Sulfosuccinate bzw. Sulfosuccinamate anschließend als Lö sungen ihrer Alkalisalze, vorzugsweise ihrer Natriumsalze vor.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Sulfo succinate bzw. Sulfosuccinamate sind oberflächenaktiv und besitzen ausgezeichnete Detergenseigenschaften. Sie fördern die Benetzung harter Oberflächen und die Emulgierung von hy drophoben Stoffen in Wasser. Da sie über ein ausgeprägtes Schaumvermögen verfügen und dermatologisch gut verträglich sind, eignen sie sich zur Herstellung von Wasch-, Spül- und Reinigungsmitteln sowie für Produkte zur Haar- und Körper pflege, 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 Beispiele 1 bis 5 a) Herstellung des Maleinsäurehalbesters (Sulfosuccinat- Vorstufe)

731,6 g (2,31 mol) C_12/14-Kokosfettalkohol- 3EO-Addukt (Dehydol® LS3, Henkel KGaA, Düsseldorf/FRG) und 249,0 g (2,54 mol) Maleinsäureanhydrid wurden in Gegenwart von jeweils 12,5 g

a1) Glycerin,
a2) Oligoglycerin (Diglyceringehalt 42 Gew.-%),
a3) Butylglucosid,
a4) Sorbit und
a5) Ethylenglycol

- entsprechend 1,3 Gew.-% bezogen auf die Ausgangsstoffe - 4 h bei 80°C gerührt.

b) Herstellung des Sulfobernsteinsäureesters (Sulfosucci nat)

In einer Rührapparatur wurden 245 g (1,89 mol) Natriumsulfit gelöst in 1430 g Wasser vorgelegt und mit jeweils 800 g (1,92 mol) der fünf Monoester aus a) ver setzt. Anschließend wurden die Mischungen 2 h bei 75°C unter Stickstoff gerührt. Nach Abschluß der Reaktion wurde nicht umgesetztes Natriumsulfit durch Zugabe von Wasserstoffperoxid zerstört.

In allen Fällen wurden Produkte mit einem Aniontensidgehalt von ca. 34 Gew.-% erhalten, die auch nach einer Lagerzeit von 10 Wochen bei 8°C klar blieben.

Beispiele 6 bis 10 a) Herstellung des Maleinsäurehalbamids (Sulfosuccinamat- Vorstufe)

422,6 g (2,31 mol) C_12/14-Kokosfettamin und 249,0 g (2,54 mol) Maleinsäureanhydrid wurden in Gegen wart von jeweils 6,5 g

- entsprechend 1 Gew.-% bezogen auf die Ausgangsstoffe - 4 h bei 80°C gerührt.

b) Herstellung des Sulfobernsteinsäureamids (Sulfosucci namat)

In einer Rührapparatur wurden 245 g (1,89 mol) Natriumsulfit gelöst in 1430 g Wasser vorgelegt und mit jeweils 546 g (1,9 mol) der fünf Monoamide aus a) ver setzt. Anschließend wurden die Mischungen 2 h bei 75°C unter Stickstoff gerührt. Nach Abschluß der Reaktion wurde nicht umgesetztes Natriumsulfit durch Zugabe von Wasserstoffperoxid zerstört.

In allen Fällen wurden Produkte mit einem Aniontensidgehalt von ca. 30 Gew.-% erhalten, die auch nach einer Lagerzeit von 10 Wochen bei 8°C klar blieben.

Vergleichsbeispiel 1

Beispiel 1 wurde wiederholt, Abschnitt a) jedoch ohne Zugabe von Glycerin durchgeführt. Es wurde ein Produkt mit einem Aniontensidgehalt von ca. 34 Gew.-% erhalten, das jedoch nach einer Lagerzeit von 10 Wochen bei 8°C austrübte und einen Bodensatz bildete.

Vergleichsbeispiel 2

Beispiel 5 wurde wiederholt, Abschnitt a) jedoch ohne Zugabe von Glycerin durchgeführt. Es wurde ein Produkt mit einem Aniontensidgehalt von ca. 30 Gew.-% erhalten, das jedoch nach einer Lagerzeit von 10 Wochen bei 8°C austrübte und einen Bodensatz bildete.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von lagerstabilen Sulfosucci naten und Sulfosuccinamaten durch Umsetzung von Fett alkoholen oder Fettaminen bzw. deren Alkylenoxidaddukten mit Maleinsäureanhydrid und nachfolgende Sulfitierung der resultierenden Ester bzw. Amide, dadurch gekenn zeichnet, daß man die Veresterung bzw. Amidierung in Gegenwart von 0,5 bis 3 Gew.-% eines Polyols durchführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Polyole einsetzt, die ausgewählt sind aus der Grup pe, die von Glycerin, Alkylenglycolen, technischen Oli goglyceringemischen, Methylolverbindungen, Niedrigalkyl glucosiden, Zuckeralkoholen, Zuckern und Aminozuckern gebildet wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß man Fettalkohole sowie deren Ethylenoxid addukte einsetzt, die der Formel (I) folgen, R¹O(CH₂CH₂O)_nH (I)in der R¹ für einen linearen oder verzweigten aliphati schen Kohlenwasserstoffrest mit 6 bis 22 und vorzugswei se 12 bis 18 Kohlenstoffatomen und 0 und/oder 1 bis 3 Doppelbindungen sowie n für 0 oder Zahlen von 1 bis 30, vorzugsweise 2 bis 7 steht.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß man Fettamine sowie deren Ethylenoxidad dukte einsetzt, die der Formel (II) folgen, in der R² für einen linearen oder verzweigten aliphati schen Kohlenwasserstoffrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffato men und 0 und/oder 1 bis 3 Doppelbindungen, R³ für Was serstoff oder eine (CH₂CH₂O)_nH-Gruppe sowie m und n un abhängig voneinander für 0 oder Zahlen von 1 bis 30 steht.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß man bei der Veresterung bzw. Amidierung einen Überschuß von 5 bis 20 Mol-% Maleinsäureanhydrid bezogen auf die Fettstoffe einsetzt.