DE69309341T2 - Verfahren zur Herstellung von Kohlenhydrat-Tensiden und ihren Vorläufern - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Kohlenhydrat-Tensiden und ihren Vorläufern

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Kohlenhydrat-Tensiden und deren Vorstufen. Mehr im einzelnen betrifft die Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von N,N-Dialkylglykamin- Verbindungen, die wenigstens eine Fettalkylkette aufweisen, die wertvoll sind als Zwischenstufen bei der Herstellung einer Vielzahl verschiedener semipolarer, amphoterer und kationischer Tenside; weiterhin betrifft die Erfindung bestimmte neue Derivate dieser N,N-Dialkylglykamin-Verbindungen. So handelt es sich etwa bei den N-oxidierten, N-carboxymethylierten und N-sulphoalkylierten Derivaten der vorstehend genannten Zwischenstufen (Aminoxide, Betaine und Sulphöbetaine) um neue Verbindungen.
  • Diese neuen Verbindungen sind besonders sanft gegenüber der Haut und Augen und weisen geringe Toxizität auf; darüber hinaus sind diese neuen Verbindungen sehr wirksam als milde Tenside, insbesondere in neutralen oder schwach sauren Medien. Die Verbindungen sind abgeleitet von natürlich vorkommenden und erneuerbaren Rohstoffen, wie etwa Kohlenhydraten und natürlichen Fetten und Ölen; deshalb sind diese Verbindungen wünschenswert im Hinblick auf den Umweltschutz und toxikologische Gesichtspunkte. Tenside auf der Basis von Aminderivaten von Monosacchariden werden physiologisch besonders gut vertragen.
  • Das Dokument EP-A2-0 396 871 offenbart carboxymethylierte Derivate des N-Alkylglykamin. Dialkylierte Glykamine sind zwar in der Literatur beschrieben (Veksler et al, Zhur. Obshch. Khim., Band 44, Nr. 10, Seiten 2328-2329), jedoch ist ein zufriedenstellender weg zu deren Herstellung in einer brauchbaren Form nicht beschrieben. Die vorstehend genannte Literaturstelle beschreibt eine Synthese von N-Alkyl-N-methyl-D-glucamin, wobei ein Alkylhalogenid als Alkylierungsmittel eingesetzt wird; bekanntlich sind Alkylhalogenide toxische und teure Reagentien. Im Verlauf der vorstehend genannten Synthese werden auch kationische quaternäre Ammoniumsalze gebildet. Derartige kationische Verbindungen können Haut oder Auge reizen und sind deshalb höchst unerwünschte Nebenprodukte bei der Herstellung amphoterer Tenside. Aus diesen Gründen sind N,N-Dialkylglykamin-Verbindungen bislang nicht als geeignete Zwischenstufen für amphotere oder semipolare Tenside angesehen worden, obwohl die letzteren in weitem Umfang in der kosmetischen Industrie eingesetzt werden.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von N,N-Dialkylglykamin-Verbindungen der nachstehenden allgemeinen Formel (I):
  • wobei
  • R&sub1; steht für eine geradkettige oder verzweigtkettige Alkylgruppe oder Alkenylgruppe, je mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen;
  • R&sub2; steht für eine geradkettige oder verzweigtkettige Alkylgruppe oder Hydroxyalkylgruppe, je mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen; und
  • R&sub3; steht für einen Rest, der von einem Monosaccharid abgeleitet ist;
  • wobei dieses Verfahren gekennzeichnet ist durch die Umsetzung eines sekundären Amines der nachstehenden allgemeinen Formel (II):
  • wobei die Reste R&sub2; und R&sub3; die vorstehend angegebene Bedeutung haben,
  • mit einem aliphatischen Sulphat R&sub1;SO&sub4;M, wobei M für ein Alkalimetall oder Erdalkalimetall steht,
  • in alkalischer Lösung bei einer Temperatur, die ausreicht, um die Herstellung der N,N-Dialkylglykamin-Verbindung zu gewährleisten.
  • Die Reaktionspartner können in einem stöchiometrischen Verhältnis eingesetzt werden. Andererseits ist auch ein Überschuß des einen oder des anderen Reaktionspartners tolerierbar, da beide Reaktionspartner in Wasser löslich sind und durch Waschen aus dem Produkt entfernt werden können. Jedoch zeigt das Sulphat oberflächenaktive Eigenschaften und läßt sich daher weniger leicht entfernen als das Amin. Daher ist vorzugsweise ein kleiner Überschuß an Amin vorgesehen.
  • Typischerweise werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dieses sekundäre Amin, beispielsweise N-Methyl-D-glucamin und dieses Sulphat, beispielsweise Natrium-C&sub8;&submin;&sub2;&sub4;-alkyl- oder -alkenyl-sulphat, insbesondere Natrium-laurylsulphat, in geeigneter Form in ein Reaktionsgefäß gegeben, beispielsweise in einen Autoklaven, in einem Molverhältnis von 5:1 bis 1:1,5 Gew.-Teile Amin : Sulphat, insbesondere in einem solchen Molverhältnis von 4:1 bis 1:1,1, weiter bevorzugt in einem solchen Molverhältnis von 3:1 bis 1:1, beispielsweise 2:1 bis 1,1:1 in Gegenwart einer ausreichenden Menge von geeignetem Alkali, beispielsweise einem Alkalimetallhydroxid oder einem Erdalkalimetallhydroxid, insbesondere Natriumhydroxid, um jegliche gebildete Säure zu neutralisieren, beispielsweise bei einem pH-Wert von wenigstens 12.
  • Vorzugsweise ist ein heizbares Reaktionsgefäß vorgesehen, um eine geeignete Temperatur einzustellen, bei welcher eine adäquate Umsetzungsgeschwindigkeit gewährleistet ist, wobei jedoch eine übermäßige Zersetzung des Kohlenhydrat-Restes vermieden wird. Je nach dem Typ des eingesetzten Reaktionsgefäßes erstreckt sich ein geeigneter Temperaturbereich von Umgebungstemperatur bis zu 200ºC, beispielsweise von 120ºC bis 170ºC, insbesondere von 140ºC bis 160ºC, wie etwa 150ºC.
  • Eine typische Reaktionsdauer reicht von 0,5 bis 24 Stunden, beispielsweise von 1,5 bis 10 Stunden, in Abhängigkeit von der Reaktionstemperatur.
  • Das so erzeugte N,N-Dialkylglykamin-Produkt kann nach üblichen Verfahren gereinigt und gewonnen werden, etwa durch Waschen mit Wasser und/oder einem organischen Lösemittel wie beispielsweise Methanol. Typischerweise ist ein zusätzliche Reinigungsstufe nicht erforderlich.
  • Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Herstellung neuer Derivate der N,N-Dialkylglykamin-Verbindung mit der Struktur (I).
  • Beispielsweise ermöglicht die vorliegende Erfindung die Herstellung von N,N-Dialkylglykamin-Derivaten der nachstehenden allgemeinen Formel (III):
  • wobei
  • R&sub1;, R&sub2; und R&sub3; die oben angegebene Bedeutung haben, und R&sub4; für eine CH&sub2;CO-Gruppe oder für eine CH&sub2;CHOHCH&sub2;SO&sub2;-Gruppe steht; und
  • "n" einen Wert von 1 oder 0 hat.
  • Beispielsweise kann es sich bei diesen Derivaten handeln um N, N-Dialkylglykamin-acetat, N, N-Dialkylglykamin-2-hydroxy- 3-sulphopropan bzw. um N,N-Dialkylglykamin-oxid.
  • In den N,N-Dialkylglykamin-Derivaten der vorstehend angegegebenen allgemeinen Formel (III)
  • - weist der Rest R&sub1; vorzugsweise 8 bis 24 Kohlenstoffatome auf, beispielsweise 10 bis 22 Kohlenstoffatome und insbesondere 12 bis 14 Kohlenstoffatome; typischerweise handelt es sich um einen Fettalkylrest oder Fettalkenylrest der abgeleitet ist aus beispielsweise Öl-, Linol-, Myristin-, Sterin-, Taurin-, Laurin- oder Dodecan-Säure;
  • - handelt es sich bei dem Rest R&sub2; um eine Alkylgruppe oder um ei ne Hydroxyalkylgruppe, vorzugsweise je mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und typischerweise um eine Methylgruppe; und
  • - kann der Rest R&sub3; zweckmäßigerweise abgeleitet sein von Hexosezuckern, wie etwa D-Glucose, D-Galactose, D-Mannose und D-Fructose, so daß dieser Rest R&sub3; in Form einer Desoxyhexitylgruppe vorliegt, wie etwa
  • beispielsweise als 1-Desoxy-1-glucityl-Rest, als 2-Desoxy-2- glucityl-Rest und als 3-Desoxy-3-glucityl-Rest, insbesondere als 1-Desoxy-1-glucityl-Rest, und ganz besonders als 1-Desoxy-1-D-glucityl-Rest.
  • Zu tpyischen Beispielen der neuen Derivate von N,N-Dialkylglykamin-Verbindungen der vorstehend angegebenen allgemeinen Formel (III), die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden können, gehören N-Dodecyl-N-methyl-D-glucamin-acetat und N-Dodecyl-N-methyl-D-glucamin-N-oxid und N-Dodecyl-N-methyl-D-glucamin-2-hydroxy-3-sulphopropan.
  • Weiterhin wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Verbindungen nach der vorstehend angegebenen allgemeinen Formel (III) angegeben, die aus Verbindungen der vorstehend angegebenen allgemeinen Formel (I) abgeleitet sind, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten werden. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung dieses Verbindungen der Formel (III) umfaßt nachstehende Verfahrensschritte:
  • (a) eine N-Carboxymethylierung von N,N-Dialkylglykamin (I) zur Erzeugung von N,N-Dialkylglykamin-acetat; oder
  • (b) Umsetzung von N,N-Dialkylglykamin (I) mit 3-Chlor-2- hydroxypropan-sulphonsäure oder deren Salze zur Erzeugung des entsprechenden Hydroxypropansulphonat; oder
  • (c) Umsetzung von N,N-Dialkylglykamin (I) mit einem Oxidationsmittel zur Erzeugung des entsprechenden N-Oxid.
  • - In den Verfahrensschritten (a) und (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens, das heißt zur Erzeugung von N,N-Dialkylglykaminacetat oder des entsprechenden Hydroxy-propan-sulphonat wird dieses N,N-Dialkylglykamin, beispielsweise N-Dodecyl- N-methyl-D-glucamin typischerweise mit einem geeigneten N-Carboxymethylierungsmittel bzw. mit einem N-Sulpho-alkylierungsmittel umgesetzt, wobei die gleichen Bedingungen eingehalten werden, wie sie typischerweise zur Carboxymethylierung oder Sulphoalkylierung von Amin-Tensiden oder Amin-Tensid-Vorstufen angewandt werden.
  • Zu geeigneten Reaktionsmitteln für die Sulphoalkylierung gehören 3-Chlor-2-hydroxypropan-sulphonsäure und für die Carboxymethylierung Alkalimetall-chloracetat und hier insbesondere Natrium-chloracetat. Die Carboxymethylierung wird üblicherweise in wässriger Lösung durchgeführt, obwohl die Umsetzung auch in organischen Lösemitteln oder anderen inerten Lösemitteln durchgeführt werden kann, wie das im Stand der Technik beschrieben ist.
  • Bei der am meisten bevorzugten Ausführungsform der Verfahrensstufe (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine ausreichende Menge Natrium-chloracetat hinzugegeben, um eine weitgehend vollständige Carboxymethylierung dieses N,N-Dialkylglykamin zu gewährleisten, z.B. wird in einem Molverhältnis von 0,9:1 bis 1,5:1 Gew.-Teile Natrium-chloracetat : Glykamin gearbeitet, vorzugsweise mit stöchiometrischem Molverhältnis oder mit einem kleinen Überschuß von Natrium- chloracetat. Die Reaktionstemperatur und der pH-Wert werden so eingestellt, daß die Hydroxylgruppe des Monosaccharid- Restes beispielsweise die Desoxyhexityl-Gruppe nicht reagiert und daß das Chloracetat nicht übermäßig zu Glycollat hydrolisiert; die Umsetzung erfolgt unter Rühren typischerweise für eine Dauer von 1 bis 30 Stunden, beispielsweise 15 Stunden, was von der Reaktionstemperatur abhängt. Typischerweise kann die Reaktionstemperatur zwischen Raumtemperatur und derjenigen Temperatur gehalten werden, bei welcher ein Abbau des Monosaccharid-Restes oder des Chloracetat eintritt, beispielsweise bis zu 100ºC; vorzugsweise wird in einem Temperaturbereich von 40 bis 90ºC gearbeitet, etwa bei 70ºC; der pH-Wert wird beispielsweise oberhalb 7 gehalten; beispielsweise wird bei einem pH-Wert von etwa 8 bis 9 gearbeitet. Überschüssiges Chloracetat kann zu Glycollat hydrolisiert werden, indem das Produkt unter alkalischen Bedingungen erwärmt wird.
  • Das so erzeugte N,N-Dialkylglykamin-acetat-Produkt wie beispielsweise N-Dodecyl-N-methyl-D-glucamin-acetat (III), wobei R&sub4; für den CH&sub2;CO-Rest steht, kann nach üblichen Verfahren abgetrennt, gereinigt und isoliert werden; tpyischerweise wird das Produkt jedoch in wässriger Lösung wie hergestellt eingesetzt.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Verfahrensstufe (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dieses N,N-Dialkylglykamin umgesetzt mit diesem N-Sulphoalkylierungsmittel in einem Molverhältnis, das eine weitgehend vollständige Umwandlung dieses Glykamin in das entsprechende Hydroxypropan-sulphonat gewährleistet. Typischerweise kann bei einem Molverhältnis von 1:1 bis 1,5:1, vorzugsweise bei einem Molverhältnis von 1:1 bis 1,05:1 Gew.-Teile Glykamin : 3-Chlor-2-hydroxpropan-sulphonsäure gearbeitet werden. Die Reaktionstemperatur und der pH-Wert werden so eingestellt, daß die Hydroxylgruppe des Monosaccharid- Restes nicht reagiert; die Umsetzung erfolgt unter Rühren für eine Dauer von 1 bis 30 Stunden, beispielsweise 20 Stunden lang, was von der Reaktionstemperatur abhängt. Typischerweise kann die Reaktionstemperatur im Bereich zwischen Raumtemperatur und derjenigen Temperatur gehalten werden, bei welcher ein Abbau des Monosaccharid-Restes oder des N-Sulphoalkylierungsmittels eintritt, beispielsweise bis zu 80ºC; vorzugsweise bis zu 60ºC; der pH-Wert kann beispielsweise oberhalb pH 8 gehalten werden.
  • Überschüssige 3-Chlor-2-hydroxypropan-sulphonsäure oder deren Salze können durch Hydrolyse mit Hilfe von Natrium- hydroxid entfernt werden.
  • Das so erzeugte N,N-Dialkylglykamin-hydroxypropan-sulphonat- Produkt wie beispielsweise N,N-Dialkylglykamin-2-hydroxy-3- sulphopropan (III), wobei R&sub4; für den CH&sub2;CHOHCH&sub2;SO&sub2;-Rest steht, kann bei Bedarf nach üblichen Verfahren abgetrennt, gereinigt und gewonnen werden.
  • Bei der Verfahrensstufe (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung von N,N-Dialkylglykamin-oxid wird dieses N,N-Dialkylglykamin, wie beispielsweise N-Dodecyl-N-methyl- D-glucamin typischerweise umgesetzt mit einem geeigneten Oxidationsmittel, so daß eine selektie N-Oxidierung erfolgt; beispielsweise kann unter Rühren umgesetzt werden in Anwesenheit einer wässrigen Lösung von Wasserstoffperoxid.
  • Bei der am meisten bevorzugten Ausführungsform der Verfahrensstufe (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird Wasserstoffperoxid zu diesem N,N-Dialkylglykamin hinzugefügt in einem solchen Verhältnis, daß eine vollständige Oxidationsreaktion erzielt wird, und eine überschüssige Menge Glykamin nicht zurückbleibt. Beispielsweise kann ein Molverhältnis von 1:1 bis 1,5:1 Gew.-Teile Wasserstoffperoxid : Glykamin vorgesehen werden; beispielsweise ist ein solches Molverhältnis von 1:1 bis 1,1:1 akzeptabel, obwohl üblicherweise stöchiometrische Anteile vorzugsweise eingesetzt werden. Sofern irgendein Überschuß an Glykamin zurückbleibt, würde dies einen weiteren Reinigungsschritt erfordern. Überschüssiges Wasserstoffperoxid kann mit Hilfe von Natriumsulphit entfernt werden.
  • Die Umsetzung wird typischerweise durchgeführt in Anwesen heit einer kleinen Menge eines Chelatbildners für ein Übergangsmetall, wie etwa in Anwesenheit von EDTA (Ethylen-diamin-tetraessigsäure) bei einer ausreichend hohen Temperatur, um eine adäquate Oxidationsgeschwindigkeit zu gewährleisten, jedoch unter Vermeidung einer Umsetzung der Hydroxylgruppe des Monosaccharid-Restes. Weiterhin können Katalysatoren wie etwa Natriumbicarboat und/oder Natrium- carbonat und/oder Kohlendioxid eingesetzt werden, um die Reaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen. Weiterhin ist vorzugsweise die Anwesenheit von Phosphonaten wie etwa Acetodiphosphonaten, Amino-tris-(methylenphosphonat), Ethylen- diamin-tetrakis-(methylenphosphonaten), Diethylen-triamin- pentakis-(methylenphosphonate) und höheren Gliedern aus der gleichen Reihe sowie von Glycin-bis-(methylenphosphonat) vorgesehen, um die Reaktion weiter zu beschleunigen, und um die Bildung von aus Umweltschutzgründen unerwünschten Nebenprodukten zu unterbinden. Typischerweise können Temperaturen bis zu 100ºC vorgesehen werden, beispielsweise kann im Bereich von 40ºC bis 90ºC gearbeitet werden, etwa bei 60ºC; diese Reaktionstemperatur wird für eine Dauer von 2 bis 6 Stunden, beispielsweise von 4 Stunden aufrecht erhalten, was von der jeweiligen Temperatur abhängt.
  • Das so erzeugte N,N-Dialkylglykamin-oxid-Produkt, wie beispielsweise N-Dodecyl-N-methyl-D-glucamin-N-oxid der Struktur (III), wobei der Rest R&sub4; fehlt, kann nach üblichen Verfahren abgetrennt, gereinigt und gewonnen werden, wird jedoch typischerweise eingesetzt wie hergestellt.
  • Die N,N-Dialkylglykamin-Derivate der allgemeinen Formel (III) können als Tenside eingesetzt werden.
  • Typischerweise werden diese N,N-Dialkylglykamin-Derivate formuliert zu Tensidzusammensetzungen, die beispielsweise zusätzlich enthalten können andere Tenside oder synergistisch wirkende Substanzen, die Schweißbildung unterdrückende Mittel (Antitranspirationsmittel), geruchsbeseitigende Mittel (Deodorant), Lanolin oder andere Hautweichmacher oder andere den Feuchtigkeitsgehalt regelnde Präparate, schmerzlindernde Mittel (Analgetika), Antiseptika, Emulgiermittel, Dispergiermittel, Seifen, polymere Verdickungsmittel, Netzmittel, die Schaumbildung regulierende Mittel, Duftstoffe und Farbstoffe und Färbemittel.
  • Es konnte gezeigt werden, daß die erfindungsgemäßen N,N-Dialkylglykamin-Derivate leicht schäumen, dabei gleichzeitig mild gegenüber Haut und Augen wirken. Weiterhin sind diese Derivate biologisch abbaubar und können insbesondere aus erneuerbaren Quellen bzw. Rohstoffen gewonnen werden, wie beispielsweise aus einem Glucosederivat und einem Fettalkohol.
  • Die nachstehenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung:
    • Beispiel 1: Synthese von N-Lauryl-N-methyl-di-glucamin
  • 90 %-iges (w/w) Natriumlaurylsulphat (493,4 g; 1,67 Mol), N-Methyl-D-glucamin (611,1 g; 3,15 Mol) und Natriumhydroxid (60 g; 1,5 Mol) in 1055,7 g Wasser werden in ein Autoklavengefäß mit einem Fassungsvermögen von 5 Liter gegeben. Nach einer Druckprüfung mit Stickstoff bis zu einem Druck von etwa 14 bar (200 psi) wird der Autoklav daraufhin 2 Stunden lang auf 160ºC erwärmt (hierbei tritt ein maximaler Dampfdruck von etwa 6,2 bar (88 psi) auf). Daraufhin wird das Reaktionsgemisch abgekühlt und bildet ein weißes schwammartige Material, das mit Wasser und Methanol gewaschen wird, um Verunreinigungen zu entfernen; anschließend wird das Produkt in einem Exsikkator getrocknet, wobei ein weißes Pulver anfällt. Der Basiswert entspricht einer Reinheit von 96 %.
    • Einsatz:
  • Natriumlaurylsulphat (90 %-ig (w/w)) : 493,4 g; 1,67 Mol
  • N-Methyl-D-glucamin : 611,1 g: 3,15 Mol
  • Wasser : 1055,7 g
  • Natriumhydroxid : 60 g; 1,5 Mol
    • Bedingungen:
  • Temperatur : 160ºC
  • Reaktionsdauer : 2 Stunden
  • Analyse: Basiswert: 149,4 mg KOH/g (97 %)
  • FAB-Massenspektrogramm: 336(M+H), 364 (M+H), 392(M+H), 420(M+H)
    • Schmelzpunkt: 88-90ºC
  • 13C-NMR-Spektrum in d&sub6;-DMSO: 14 (CH&sub3;-CH&sub2;)n), 23-31 (CH&sub2;)n).
  • 42 (CH&sub3;-N), 60 (N-CH&sub2;),
  • 64 (CH&sub2;OH), 70-72 ((CHOH)&sub4;)
  • 1H-NMR-Spektrum in d&sub6;-DMSO: 0,8 (-CH&sub3;,t,3H),
  • 1,3 (-CH&sub2;,s,22H),
  • 2,2 (-N-CH&sub3;,d,3H),
  • 3,4-3,7 (CH&sub2;+CH,m,8H),
  • 4,3-4,6 (OH,bm,5H)
    • Beispiel 2: Synthese von N-Lauryl-n-methyl-D-glucamin-acetat
  • Natrium-chloracetat (20,7 g; 0,177 Mol) wird in Wasser (212 g) gelöst. Zu dieser Lösung wird portionsweise in kleinen Anteilen N-Lauryl-N-methyl-D-glucamin (64,5 g; 0,177 Mol) hinzugefügt, während die Temperatur des Reaktionsgemisches auf 60ºC gesteigert wird. Nachdem die Zugaben beendet sind, wird der pH-Wert mit Hilfe von 0,5 g 20 %-iger (w/v) Natriumhydroxidlösung auf pH 9,0 eingestellt. Das Reaktionsgemisch wird 12 Stunden lang bei 70ºC gehalten, während in Abständen und in kleinen Anteilen insgesamt noch weitere 4,41 g Natrium-chloracetat hinzugefügt werden. Das so erhaltene Produkt bildet eine klare, durchsichtige schaumbildende Lösung.
    • Einsatz:
  • Natrium-chloracetat 25,11 g; 0,216 Mol
  • N-Lauryl-N-methyl-D-glucamin 64,5 g; 0,177 Mol
  • Wasser 212 g
  • Natriumhydroxidlösung (20 %-ig (w/v)) 1,4 g
    • Beispiel 3: Synthese von N-Lauryl-N-methyl-D-glucamin-2-hydroxy-1- propan-sulphonat
  • Das Natriumsalz der 3-Chlor-2-hydroxy-1-propan-sulphonsäure (34,8 g: 0,177 Mol) wird in Wasser (212 g) gelöst. Unter Rühren wird zu dieser Lösung portionsweise und in kleinen Anteilen N-Lauryl-N-methyl-D-glucamin hinzugefügt, während die Temperatur des Reaktionsgemisches bis auf 60ºC gesteigert wird. Nach Beendigung der Zugaben wird der pH-Wert mit Hilfe von 1,5 g 20 %-iger (w/v) Natriumhydroxidlösung auf pH 9,0 eingestellt. Das Reaktionsgemisch wird 20 Stunden lang bei 80ºC gehalten. Das so erhaltene Produkt bildet eine klare, durchsichtige schaumbildende Lösung.
    • Beispiel 4: Synthese eines N-Oxid des N-Lauryl-N-methyl-D-glucamin
  • N-Lauryl-N-methyl-D-glucamin (393,63 g; 1,06 Mol) werden in Wasser (1050 g) in einem 2 Liter-Gefäß suspendiert, das mit einem Heizmantel versehen ist und das bei 50ºC gehalten wird. Ethylen-diamin-tetra-essigsäure (1,7 g; 0,1 % (w/w), bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung) wird in warmem Wasser (30 g) suspendiert und daraufhin zu der gerührten Suspension hinzugefügt; anschließend erfolgt eine Zugabe von Natriumbicarbonat (17 g; 1 % (w/w), bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung), das in warmem Wasser (50 g) gelöst ist. Daraufhin wird Wasserstoffperoxid (34,75 %-ig; 104,35 g; 1,06 Mol) in einem Tropftrichter ausgewogen. Während die Glucaminsuspension bei 50ºC gerührt wird, werden angenähert 20 g Wasserstoffperoxid auf einmal zu der Suspension hinzugefügt. Nach Ablauf von 30 Minuten wird das restliche Wasserstoffperoxid tropfenweise über einen Zeitraum von 30 Minuten hinzugefügt. Nach weiteren 20 Minuten wird die milchige Suspension klar und weniger viskos. Die Gesamtdauer der Erwärmung beträgt 5 Stunden bei 50ºC. Nach der Abkühlung bildet das Endprodukt eine weiße Paste.
  • Bezogen auf die Wasserstoffperoxid-Bestimmung wird eine Ausbeute von 99 % erhalten.

Claims (16)

1. Verbessertes Verfahren zur Herstellung von N,N-Dialkylglykamin-Verbindungen der nachstehenden allgemeinen Formel (I)
wobei
R&sub1; steht für eine geradkettige oder verzweigtkettige Alkylgruppe oder Alkylengruppe, je mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen;
R&sub2; steht für eine geradkettige oder verzweigtkettige Alkylgruppe oder Hydroxyalkylgruppe, je mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen; und
R&sub3; steht für einen Rest, der von einem Monosaccharid abgeleitet ist;
wobei dieses Verfahren gekennzeichnet ist, durch die Umsetzung eines sekundären Amines der nachstehenden allgemeinen Formel (II)
wobei die Reste R&sub1; und R&sub2; die vorstehend angegebene Bedeutung haben,
mit einem aliphatischen Sulphat R&sub1;SO&sub4;M, wobei M für ein Alkalimetall oder Erdalkalimetall steht,
in alkalischer Lösung bei einer ausreichend hohen Temperatur, um die Umsetzung zu gewährleisten, jedoch unterhälb einer solchen Temperatur, bei der eine deutliche Zersetzung des Kohlenhydratrestes stattfindet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung (I) weiter umgesetzt wird, um eine N,N-Dialkylglykamin-Verbindung der nachstehenden allgemeinen Formel (III) zu erzeugen:
wobei
die Reste R&sub1;, R&sub2; und R&sub3; die vorstehend in Anspruch 1 angegebene Bedeutung haben; und
R&sub4; steht für eine CH&sub2;CO-Gruppe oder für eine CH&sub2;CHOHCH&sub2;SO&sub2;-Gruppe; und
"n" hat den Wert 1 oder 0;
wobei dieses Verfahren gekennzeichnet ist
durch einen der nachstehenden Verfahrensschritte:
(a) eine N-Carboxymethylierung von (I) zur Erzeugung eines N, N-Dialkylglykamin-acetat; oder
(b) eine N-Sulphoalkylierung von (I) zur Erzeugung eines N,N-Dialkylglykamin-2-hydroxy-3-sulphopropan; oder
(c) Umsetzung von (I) mit einem Oxidationsmittel zur Erzeugung des entsprechenden N-Oxides.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rest R&sub1; ein Fettalkylrest oder ein Fettalkenylrest ist, der je abgeleitet ist aus Ölsäure, Linolsäure, Myristinsäure, Sterinsäure, Taurinsäure, Laurinsäure oder Dedecanonsäure.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rest R&sub2; eine Methylgruppe ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rest R&sub3; abgeleitet ist von einem Hexosezucker, wie beispielsweise D-Glucose, D-Galactose, D-Mannose oder D-Fructose.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rest R&sub3; eine 1-Desoxy-1-glucityl-Gruppe, eine 2-Desoxy-2-glucityl-Gruppe oder eine 3-Desoxy-3-glycityl- Gruppe ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dieses sekundäre Amin und dieses Sulphat umgesetzt werden in einem Molverhältnis von 5:1 bis 1:1,5 Gewichtsteile Amin : Sulfat.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Molverhältnis im Bereich von 3:1 bis 1:1 gehalten wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung zur Erzeugung des Produktes (I) bei einem pH von wenigstens 12 durchgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung zur Erzeugung des Produktes (I) bei einer ausreichend hohen Temperatur durchgeführt wird, um eine adäquate Reaktionsgeschwindigkeit zu gewährleisten, jedoch unterhalb derjenigen Temperatur durchgeführt wird, bei welcher eine Zersetzung des Kohlenhydratrestes stattfindet.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß diese Temperatur im Bereich von Raumtemperatur bis 200ºC gehalten wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als sekundäres Amin N-Methyl-D-glucamin eingesetzt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkyl- oder Alkenyl-sulphat ein C&sub8;&submin;&sub2;&sub4;-Alkyl- oder -Alkenyl-sulphat eines Alkalimetalls oder Erdalkimetalles eingesetzt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Sulphat Natrium-lauryl-sulphat eingesetzt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung zur Erzeugung des Produktes (I) für eine Reaktionsdauer von 0,5 bis 24 Stunden durchgeführt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Reaktionsdauer von 1,5 bis 15 Stunden gearbeitet wird.
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