DE69220535T2

DE69220535T2 - Oberflächenaktive, von Sulfobernsteinsäureestern abgeleitete Verbindungen

Info

Publication number: DE69220535T2
Application number: DE69220535T
Authority: DE
Inventors: Paolo Bernardi; Dario Fornara; Salvatore Garlisi
Original assignee: AUSCHEM SpA IN FALLIMENTO
Current assignee: AUSCHEM SpA IN FALLIMENTO
Priority date: 1991-04-24
Filing date: 1992-04-21
Publication date: 1997-10-09
Anticipated expiration: 2012-04-22
Also published as: ATE154805T1; ITMI911134A0; EP0510565B1; AU636535B2; ES2104766T3; DE69220535D1; JPH05194362A; AU1506792A; EP0510565A1; ITMI911134A1; JPH0819082B2; IT1247516B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft oberflächenaktive Verbindungen, die von Sulfobernsteinsäurediestern und -semiestern abgeleitet sind.
Oberflächenaktive Sulfonbernsteinsäure-Verbindungen. die von Fettalkoholen, die ethoxyliert sein können, abgeleitet sind. sind bereits bekannt. Diese oberflächenaktiven Verbindungen haben eine hervorragende Hauttoleranz, biologische Abbaubarkeit, Nichttoxizität in Verbindung mit einem ziemlich guten Schaumbildungs-, Emulgierungs- und Befeuchtungsvermögen.
Sie sind daher für die Verwendung in einem großen Anwendungsbereich geeignet, wie z.B. als Detergentien im allgemeinen, in der Nahrungsmittelindustrie, der Textilindustrie, der Emulsionspolymerisation usw.
Die nichtethoxylierten Arten jedoch sind in Wasser nicht löslich. Um eine ausreichende Löslichkeit für die Verwendung als Dertergenz zu haben, müssen die ethoxylierten Arten ein Ausmaß der Ethoxylierung von wenigstens 3 bis 4 haben.
Die Ethoxylierung beinhaltet auf der anderen Seite aber die Verwendung von Ethylenoxid, das für die Arbeiter gefährlich ist, und zu der Bildung von Reaktionsnebenprodukten führt, die bereits in kleinen Mengen, insbesondere für die Haut, gefährlich sein können.
In der EP-A-0 454 321, zum Zeitpunkt des Anmeldedatums der vorliegenden Anmeldung noch unveröffentlicht, sind Glykosidester der Sulfobernsteinsäure offenbart.
Es wurden oberflächenaktive Verbindungen gefunden, die aus Sulfobernsteinsäurediestern und -semiestern bestehen, welche eine hervorragende Löslichkeit in Wasser besitzen, selbst wenn in ihrer Struktur keine Oxyethyleneinheiten vorhanden sind.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher Sulfobernsteinsäureester mit der folgenden Formel:
wobei
M für Na, K, Mg, NH&sub4; oder ihre Gemische steht,
R&sub1; die Gruppe
bedeutet, worin
R für Alkyl, enthaltend 8 bis 20 Kohlenstoffatome, steht,
X für H oder CH&sub3; steht,
Z den Rest einer Hexose, Pentose oder von Sorbit bedeutet, wobei m den Wert 0 oder 1 haben kann, n von 0 bis 20 variieren kann und p von 1 bis 10 variieren kann,
R&sub2; für M oder R steht,
mit der Maßgabe, daß, wenn Z den Rest von Sorbit bedeutet, m = 1, n = 0 und p = 1 ist.
Das Kation M ist bevorzugt ausgewählt aus Natrium und der Ammoniumgruppe.
Der Rest R wird bevorzugt aus linearen oder verzweigten Alkylen, welche 8 bis 14 Kohlenstoffatome enthalten, ausgewählt. Im besonderen ist der Rest R für m = 1 vorzugsweise ein Alkyl, welches 8 Kohlenstoffatome enthält.
Eine bevorzugte Gruppe von Verbindungen ist die, in denen in der R&sub1;- Gruppe Z einen Glucoserest bedeutet, m und n gleich 0 sind und p zwischen 1 und 5 liegt.
Eine andere Gruppe von bevorzugten Verbindungen sind die, in denen die R&sub1;-Gruppe den Rest von Hydroxydecylsorbit bedeutet.
Sulfobernsteinsäureester der Formel (I) werden durch einen Prozeß hergestellt, welcher die Sulfonierung des entsprechenden Maleinsäurediesters und -semiesters der Formel
mit dem benötigten Sulfit oder Bisulfit des Kations M, wobei R&sub1;, R&sub2; und M die oben angegebenen Bedeutungen haben, beinhaltet.
Die Reaktion kann durch die folgende Gleichung dargestellt werden:
Die Maleinsäurediester und -semiester der Formel (I) sind gut bekannte Produkte und können durch die Reaktion von Maleinsäure mit Alkoholen der Formeln R&sub1;OH und R&sub2;OH hergestellt werden, wobei R&sub1; und R&sub2; die oben angegebenen Bedeutungen haben.
Die Alkohole der Formel R&sub1;OH können durch die Reaktion eines R&sub3;OH-Alkohols mit einer Hexose oder Pentose hergestellt werden, wobei R&sub3; die gleiche Bedeutung wie R&sub1; hat, mit der Ausnahme, daß p = 0 ist.
Im Falle des Sorbits wird der Alkohol R&sub1;OH, ausgehend von -Epoxid in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichungq hergestellt:
wobei R die oben definierte Bedeutung hat.
In Übereinstimmung mit einem spezifischen Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Alkohole der Formel R&sub1;OH sogar mit großen Mengen (bis zu 50 Gew.-% und mehr) an nicht-umgesetzten Alkoholen der Formel R&sub3;OH gemischt werden, vorzugsweise von 5 bis 90%, mehr bevorzugt von 70 bis 80%, wobei R&sub3; ein Alkyl mit einer langen Kette ist, und von 10 bis 20%, wenn das Alkyl eine kurze Kette hat, von 20 bis 70%, wenn die Kette des Alkyls etwa mittlere Werte des bevorzugten R&sub1; hat.
Alkohole der Formel R&sub3;OH erzeugen durch Reaktion mit Maleinsäure und nachfolgender Sulfonierung Sulfosuccinate der Formel
Sowohl die der Formel (I) der vorliegenden Erfindung entsprechenden Ester, als auch diese, welche der Formel (III) entsprechen, sind sehr wirksame oberflächenaktive Verbindungen, die auch bei der Verwendung in relativ geringen Prozentsätzen, eine erhebliche Abnahme in der Oberflächenspannung ermöglichen und deshalb als Emulgatoren, Dispersionsmittel und Detergentien im allgemeinen verwendet werden können.
Die Wasserlöslichkeit der Ester der vorliegenden Erfindung, auch der nichtethoxylierten Verbindungen, ist hoch, und ist jedoch bei einem gleichen Ausmaß der Ethoxylierung höher als die der bekannten Sulfosuccinate, ebenso wie die Oberflächenspannung, die Schaumbildungs- und Aufsaugkraft.
Neben ihren hervorragenden Eigenschaften als Detergentien haben sie keine toxischen oder reizenden Effekte auf Haut oder Augen, und es gibt keine akute Toxizität bei oralem Schlucken. Zusätzlich sind sie in hohem Maße biologisch abbaubar.
Es wurde nachgewiesen, daß die Sulfosuccinate gemäß der vorliegenden Erfindung mit den meisten bekannten anionischen, amphoteren und nichtionischen oberflächenaktiven Verbindungen kompatibel sind und deshalb mit diesen zusammen zubereitet werden können.
Aufgrund ihrer Kombination an Eigenschaften erwiesen sich die Ester der vorliegenden Erfindung als sehr flexibel bei den verschiedenen Anwendungen für oberflächenaktive Substanzen.
Aufgrund ihrer hohen Detergenzkraft in Verbindung mit den fehlenden toxischen Effekten auf Haut, Haare und Augen sind sie besonders geeignet für kosmetische Anwendungen, wie z.B. der Herstellungen von flüssigen und cremigen Detergentien für die Haut, Shampoo und Badeschaum.
Die folgenden Beispiele geben eine bessere Darstellung der vorliegenden Erfindung, ohne diese jedoch auf irgendeine Art und Weise einzuschränken.

BEISPIEL

Herstellung eines Sulfobernsteinsäuresemiesters mit Hydroxyalkylsorbit

Unter Verwendung des gleichen Verfahrens wie in Beispiel 1 wurden 436 g (1,0 mol) eines Maleinsäuresemiesters, welcher aus Hydroxydecylsorbit hergestellt wurde, mit 138,6 g (1,1 mol) Natriumsulfit und 861,9 g destillierten Wassers zur Reaktion gebracht.
Es wurden 1436,5 g eines weißen, pastenartigen flüssigen Produkts erhalten, welches 60% Wasser enthielt, eine 5%ige Lösung der aktiven Substanz mit einem pH von 6,8 und einen organischen SO&sub3;-Anteil von 5,5% hat.

ANWENDUNGSTESTS

Die folgenden Versuche wurden mit den Produkten, die im Beispiel erhalten wurden, und dem Sulfobernsteinsäuresemiester von C&sub1;&sub2;-C&sub1;&sub4;-Fettalkoholen, Natriumsalz, (Beispiel A als Vergleich) durchgeführt:

- Oberflächenspannung

Unter Verwendung der du-Nouy-Methode wurde die Oberflächenspannung von Lösungen mit 0,1% der aktiven Substanz bei 20ºC gemessen. Die Ergebnisse, gemessen in N/m (dine/cm) bei einer Konzentration von 1 g/l sind in der Tabelle angegeben.

- Schaumbildekraft

Die Fähigkeit Schaum zu bilden wurde unter Verwendung der Ross- Miles-Methode bei 25ºC bestimmt. Die Messungen wurden in destilliertem Wasser bei Konzentrationen von 0,5 g/l nach 0 Minuten (I) und nach 5 Minuten (II) und bei Konzentrationen von 1 g/l nach 0 Minuten (III) und nach 5 Minuten (IV) durchgeführt. Dieselben Messungen wurden in hartem Wasser, 5 mg/l Ca, (30ºF) (V-VIII), wiederholt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle gezeigt.

- Benetzungskraft

Die Benetzungskraft wurde durch die Messung der Zeit bestimmt, die ein spezielles Baumwoll-Probierschälchen, welches vollständig in einer Lösung, welche 0,2% der aktiven Substanz des getesteten Produkts enthielt, eingetaucht war, benötigt, bis es auf den Boden des Behälters fällt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle gezeigt.

- Löslichkeit

Eine 5%ige wäßrige Lösung der Verbindung, welche im Beispiel erhalten wurde, ist sehr klar, wohingegen im Falle des Vergleichsbeispiels A die Erscheinung deutlich trübe ist. TABELLE

Claims

1. Sulfobernsteinsäureester der Formel:

worin

M für Na, K, Mg, NH&sub4; oder ihre Gemische steht;

R&sub1; die Gruppe:

bedeutet, worin

R für Alkyl, enthaltend 8 bis 20 Kohlenstoffatome, steht;

X für H oder CH&sub3; steht;

Z den Rest einer Hexose, Pentose oder von Sorbit bedeutet;

wobei m den Wert 0 oder 1 haben kann, n von 0 bis 20 variieren kann und p von 1 bis 10 variieren kann;

R&sub2; für M oder R steht,

mit der Maßgabe, daß, wenn Z den Rest von Sorbit bedeutet, m=1, n=0 und p=1, und daß, wenn Z für eine Hexose oder eine Pentose steht und R&sub2; für M steht, m den Wert 1 hat.

2. Ester nach Anspruch 1, mit der Ausnahme, daß, wenn Z eine Hexose oder eine Pentose ist, m sowohl den Wert 0 als auch 1 hat, im Gemisch mit Sulfobernteinsäureestern mit der Formel:

worin R&sub3; die gleiche Bedeutung wie R&sub1; hat, ausgenommen, daß p den Wert 0 hat.

3. Sulfobernsteinsäureester mit der Formel:

worin

M für Na, K, Mg, NH&sub4; oder ihre Gemische steht;

R&sub1; die Gruppe:

bedeutet, worin

R für Alkyl, enthaltend 8 bis 20 Kohlenstoffatome, steht;

X für H oder CH&sub3; steht;

Z den Rest einer Hexose, Pentose oder von Sorbit bedeutet;

R&sub2; für M oder R steht,

mit der Maßgabe, daß, wenn Z den Rest von Sorbit bedeutet, m=1, n=0 und p=1; und mit der Maßgabe, daß, wenn Z eine Hexose oder eine Pentose ist und R&sub2; für M steht, dann m den Wert 1 hat oder n 1 bis 20 ist und X für CH&sub3; steht.

4. Kosmetische und/oder Detergenszubereitungen, enthaltend ein oder mehrere Sulfobernsteinsäureester nach den Ansprüchen 1 bis 3.

5. Detergenszubereitungen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet ,daß die Sulfobernsteinsäureester im Gemisch mit anderen oberflächenaktiven Mitteln vorliegen.