DE69408620T2

DE69408620T2 - N-(lange Kette acyl)amino-nitrile und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE69408620T2
Application number: DE69408620T
Authority: DE
Inventors: Youhei Kaneko; Kohshiro Sotoya
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1993-10-25
Filing date: 1994-10-20
Publication date: 1998-06-18
Anticipated expiration: 2014-10-21
Also published as: ES2112463T3; US5646317A; EP0649836B1; EP0649836A1; DE69408620D1

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Amidonitrile und ein Verfahren zu ihrer Herstellung, die als Zwischenprodukte bei einem Verfahren zur Herstellung einer N-(langkettiges Acyl)aminosäure verwendet werden, und ein Verfahren zur Herstellung eines Salzes einer N-(langkettiges Acyl)aminosäure.
Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren, das für die industrielle Herstellung geeignet ist, gemäß dem Amidonitrile, N-(langkettiges Acyl)aminosäuren oder Salze davon mit jeweils hoher Reinheit aus preiswerten Rohmaterialien gemäß einem einfachen und leichten Vorgang unabhängig von dem Material des verwendeten Reaktors hergestellt werden können.

Beschreibung des Standes der Technik

N-(langkettiges Acyl)aminosäuren und ihre Salze werden auf verschiedenen Gebieten verwendet, da sie eine ausgezeichnete Oberflächenaktivierungswirkung und bakteriostatische Aktivität besitzen und eine geringe Reizwirkung aufweisen.
Als Verfahren zur Herstellung von N-(langkettiges Acyl)aminosäuresalzen war in der Vergangenheit die Schotten-Baumann-Reaktion bekannt, die die Umsetzung einer Aminosäure mit einem Fettsäurehalogenid in Anwesenheit eines Alkalis umfaßt, und es wurden verschiedene Verbesserungen der Reaktion ebenfalls vorgeschlagen. Weiterhin ist eine Reaktion bekannt, gemäß der das Salz, das nach der obigen Reaktion hergestellt wurde, in eine N-(langkettiges Acyl)aminosäure durch doppelte Zersetzung mit einer starken Säure behandelt wurde.
Diese Reaktionen werden durch das folgende Reaktionsschema dargestellt: Alkali starke Säure
worin RCO- eine langkettige Acylgruppe; und R' eine Alkylengruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen bedeuten.
Jedoch müssen bei der Schotten-Baumann-Reaktion und den Verbesserungen davon als Rohmaterialien eine Aminosäure und ein Fettsäurehalogenid verwendet werden, welche für die industrielle Verwendung zu teuer sind. Die Verwendung eines Fettsäurehalogenids beschränkt das Material, das für die Herstellungsvorrichtung verwendet wird.
Es ist weiterhin bekannt, daß die Qualität eines Fettsäurehalogenids stark die Qualität der N-(langkettiges Acyl)aminosäure, die daraus hergestellt wurde, beeinflußt [vergleiche Japanische Patentpublikation A Nrn. 4-321656 (publiziert am 11. Nov. 1992) und 5-97787 (publiziert am 20. April 1993)). Daher erfordert die Herstellung einer N- (langkettiges Acyl)aminosäure oder eines Salzes davon, die je hohe Qualität besitzen, komplizierte Stufen und ist nachteilig.
Shirai et al. haben ein Verfahren zur Herstellung einer N- (langkettiges Acyl)aminosäure oder eines Salzes davon beschrieben, welches die Acylierung eines Aminonitrils mit einem Säurechlond und dann die Hydrolyse des so erhaltenen Produkts [vergleiche Yuki Gosei Kagaku (Organic Synthetic Chemistry), Bd. 30, Nr. 1, Seiten 68-75, 1972] beinhaltet.
Jedoch wird bei dem Verfahren von Shirai et al. ebenfalls ein Säurechlorid als Ausgangsmaterial verwendet, so daß es Nachteile besitzt, die ähnlich sind, wie sie bei der obigen Schotten-Baumann-Reaktion und ihren Verbesserungen beschrieben wurden.
Unter diesen Verhältnissen wäre es, von Vorteil, ein Verfahren zu entwickeln, das zur industriellen Herstellung einer N-(langkettiges Acyl)aminosäure oder eines Salzes davon geeignet ist.

Beschreibung der Erfindung

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Amidonitril und ein Verfahren zu seiner Herstellung, das als Zwischenprodukt bei dem Verfahren zur industriellen Herstellung geeignet ist, gemäß dem eine N-(langkettiges Acyl)aminosäure und ein Salz davon je mit hoher Reinheit aus billigen Rohmaterialien hergestellt werden können.
Die genannten Erfinder haben ausgedehnte Untersuchungen zur Herstellung der qewünschten Verbindung unter Verwendung eines billigen Aminonitrils als Rohmaterial anstelle der Aminosäure durchgeführt. Als Ergebnis der Untersuchungen haben sie gefunden, daß die obige Aufgabe gelöst werden kann, wenn spezifische Reaktionsbedingungen ausgewählt werden, wobei eine Zweistufenreaktion, wie später erläutert, durchgeführt wird. Die vorliegende Erfindung wurde aufgrund dieser Erkenntnisse gemacht.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zwischenprodukt, nämlich ein Amidonitril und ein Verfahren zu seiner Herstellung, das bei einem Verfahren zur Herstellung einer N- (langkettiges Acyl)aminosäure und eines Salzes davon verwendet werden kann. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung die folgenden Ausführungsformen 1) bis 6):
1) Ein Amidonitril, dargestellt durch die folgende Formel (1):
worin R¹CO- einen gesättigten oder ungesättigten Fettsäurerest mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen und R² ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeuten.
2) Ein Verfahren zur Herstellung des Amidonitrils, dargestellt durch die folgende Formel (1):
worin R¹CO- einen gesättigten oder ungesättigten Fettsäurerest mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen und R² ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeuten, welches die Umsetzung eines niedrigen Alkylesters einer Fettsäure, dargestellt durch die folgende Formel
(worin R¹CO- die oben gegebene Definition besitzt; und R&sup4; eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet) mit einem Aminonitril, dargestellt durch die Formel
(worin R² die oben gegebene Definition besitzt), in Anwesenheit eines basischen Katalysators umfaßt.
3) Ein Verfahren zur Herstellung eines Amidonitrils, wie oben bei der Ausführungsform 2) angegeben, welches die Umsetzung eines niedrigen Alkylesters einer Fettsäure, dargestellt durch die obige Formel (2) mit einem Aminonitril, dargestellt durch die obige Formel (3), in Anwesenheit eines basischen Katalysators, Entfernung des basischen Katalysators aus dem Reaktionsgemisch und dann Reinigung des Reaktionsproduktes durch Destillation umfaßt.
4) Ein Verfahren zur Herstellung eines Amidonitrils wie oben bei Ausführungsform 2) angegeben, gemäß dem die Reaktion des niedrigen Alkylesters einer Fettsäure, dargestellt durch die obige Formel (2), mit einem Aminonitril, dargestellt durch die obige Formel (3), in Anwesenheit eines Inertgases bei erhöhtem Druck durchgeführt wird.
5) Ein Verfahren zur Herstellung eines Amidonitrils wie oben bei Ausführungsform 2) angegeben, wobei die Umsetzung des niedrigen Alkylesters einer Fettsäure, dargestellt durch die obige Formel (2), mit einem Aminonitril, dargestellt durch die obige Formel (3), in Anwesenheit eines niedrigen Alkohols durchgeführt wird.
6) Ein Verfahren zur Herstellung eines Amidonitrils wie oben bei Ausführungsform 2) angegeben, welches weiter die Zugabe eines niedrigen Alkohols vor oder während der Reaktion umfaßt.
Das Zwischenprodukt Amidonitril ist nützlich für:
i) ein Verfahren zur Herstellung eines N-(langkettiges Acyl)aminosäuresalzes, dargestellt durch die folgende Formel (4):
worin R¹CO- und R² je die oben gegebenen Definitionen besitzen, und M ein einwertiges Kation bedeutet, das die Hydrolyse eines Amidonitrils, dargestellt durch die Formel (1):
(worin R¹CO- und R² die oben gegebenen Definitionen besitzen) in Anwesenheit einer basischen Substanz umfaßt;
ii) ein Verfahren zur Herstellung einer N-(langkettiges Acyl)aminosäure, dargestellt durch die folgende Formel (5):
worin R¹CO- und R² die oben gegebenen Definitionen besitzen, welches die Einstellung des pH der wässrigen Lösung aus einem N-(langkettiges Acyl)aminosäuresalz, dargestellt durch die Formel (4):
(worin R¹CO-, R² und M die oben gegebenen Definitionen besitzen), welches gemäß dem bei i) angegebenen Verfahren hergestellt wurde, auf einen pH von 1 bis 5 mit einer Mineralsäure und dann Abtrennung und Gewinnung der N-(langkettiges Acyl)aminosäure umfaßt;
iii) ein Verfahren zur Herstellung eines N-(langkettiges Acyl)aminosäuresalzes, dargestellt durch die folgende Formel (4):
worin R¹CO-, R² und M die oben gegebenen Definitionen besitzen), welches die Umsetzung eines niedrigen Alkylesters einer Fettsäure, dargestellt durch die Formel (2):
R¹- -O-R&sup4; (2) (worin R¹CO- und R&sup4; die oben gegebenen Definitionen besitzen) mit einem Aminonitril, dargestellt durch die Formel (3):
(worin R² die oben gegebene Definition besitzt) in Anwesenheit eines basischen Katalysators unter Bildung eines Amidonitrils, dargestellt durch die Formel (1):
(worin R¹CO- und R² die oben gegebenen Definitionen besitzen) und dann Hydrolyse des erhaltenen Amidonitrils in Anwesenheit einer basischen Substanz umfaßt; und
iv) ein Verfahren zur Herstellung einer N-(langkettiges Acyl)aminosäure, dargestellt durch die folgende Formel (5):
worin R¹CO- und R² die oben gegebenen Definitionen besitzen, das die Umsetzung eines niedrigen Alkylesters aus einer Fettsäure, dargestellt durch die Formel (2):
(worin R¹CO- und R&sup4; die oben gegebenen Definitionen besitzen) mit einem Aminonitril, dargestellt durch die Formel (3):
(worin R² die oben gegebene Definition besitzt) in Anwesenheit eines basischen Katalysators unter Bildung eines Amidonitrils, dargestellt durch die Formel (1):
(worin R¹CO- und R² die oben gegebenen Definitionen besitzen), Hydrolyse des erhaltenen Amidonitrils zu einem N-(langkettiges Acyl)aminosäuresalz, dargestellt durch die Formel (4):
(worin R¹CO-, R² und M die oben gegebenen Definitionen besitzen) in Anwesenheit einer basischen Substanz, Einstellung des pH der wässrigen Lösung des erhaltenen N-(langkettiges Acyl)aminosäuresalzes auf einen Wert von 1 bis 5 mit einer Mineralsäure unter Bildung einer N-(langkettiges Acyl)aminosäure und dann Abtrennung und Gewinnung der N-(langkettiges Acyl)aminosäure umfaßt.

Genaue Beschreibung der Erfindung

Die erfindungsgemäßen Reaktionen werden jetzt näher erläutert.

Herstellungsverfahren für das Amidonitril

Ein Amidonitril, dargestellt durch die Formel (1), kann durch Umsetzung eines niedrigen Alkylesters einer Fettsäure, dargestellt durch die Formel (2), mit einem Aminonitril, dargestellt durch die Formel (3), in Anwesenheit eines basischen Katalysators hergestellt werden.
Der niedrige Alkylester einer Fettsäure, der durch die Formel (2) dargestellt wird, kann irgendein niedriger Alkyl- (worin die Alkylgruppe 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält) -ester einer gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten Fettsäure mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen, bevorzugt 12 bis 18 Kohlenstoffatomen sein. Spezifische Beispiele davon umfassen die Methyl-, Ethyl- und Butylester einer einzelnen Fettsäure, wie Laurinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure und Olsaure; und solche gemischter Fettsäuren, wie Kokosnußölfettsäure und Rindertalgfettsäure, wobei die Methylester der Fettsäuren, Methylstearat und Methylester von Rindertalgfettsäure bevorzugt sind.
In der Formel (3) bedeutet R² ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe.
Spezifische Beispiele für das Aminonitril, das durch die Formel (3) dargestellt wird, umfassen
und H&sub2;NCH&sub2;CH&sub2;CN, unter diesen ist H&sub2;NCH&sub2;CH&sub2;CN bevorzugt.
Obgleich das Aminonitril nach irgendeinem Verfahren hergestellt werden kann, kann H&sub2;NCH&sub2;CH&sub2;CN beispielsweise mit niedrigen Kosten aus Ammoniak und Acrylnitril hergestellt werden [vergleiche J. H. Ford, et al., J.A.C.S., 69 844 (1947) und E. M. Smolin, et al., md. Eng. Chem., 50, 1115 (1958)].
Obgleich der basische Katalysator, der bei dieser Reaktion verwendet wird, irgendeiner sein kann, der basische Eigenschaften besitzt, ist es im Hinblick auf die Handhabung und Kosten bevorzugt, daß der Katalysator ein Alkalimetall- oder Erdalkalimetallalkoholat mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, insbesondere Natriummethylat oder Natriumethylat ist.
Obgleich die Menge an basischem Katalysator, die bei der Herstellung des Amidonitrils, das durch die Formel (1) dargestellt wird, verwendet wird, nicht besonders beschränkt ist, ist sie bevorzugt 1 bis 20 Mol-%, bezogen auf die Menge des Aminonitrils, das durch die Formel (3) dargestellt wird. Wenn die Menge an basischem Katalysator unter 1 Mol-% liegt, wird die Reaktion zu lange dauern, um industriell wirksam durchgeführt werden zu können, während, wenn sie 20 Mol-% überschreitet, die Reaktionszeit nicht wesentlich verkürzt wird und die Kosten für den Überschuß an Katalysator unwirtschaftlich sind.
Die Reaktionstemperatur liegt bei der Amidierung bevorzugt im Bereich von 50 bis 120ºC. Wenn die Reaktionstemperatur unter 50ºC liegt, wird die Reaktionsgeschwindigkeit für die praktische Verwendung zu langsam sein. Wenn die Temperatur im Gegensatz dazu über 120ºC liegt, wird sich das Amidonitril, das gebildet wird, in ein Fettsäureamid als Nebenprodukt zersetzen, was eine Erniedrigung in der Ausbeute mit sich bringt, obgleich die Reaktion bei hoher Geschwindigkeit abläuft. Wenn das Amidierungsprodukt einen so hohen Schmelzpunkt besitzt, daß es in dem Reaktionssystern fest wird, ist es bevorzugt, eine geeignete Menge eines Lösungsmittels, wie Methanol, Ethanol, Toluol, Xylylen bzw. Xylol, N,N-Dimethylformamid und Dimethylsulfoxid zu verwenden.
Obgleich das hergestellte Amidonitril, das durch die Formel (1) dargestellt wird, als solches als Rohmaterial für die verschiedenen Reaktionen verwendet werden kann, ist es bevorzugt, daß das Amidonitril durch Destillation, Umkristallisation oder ein ähnliches Verfahren vor der Verwendung gereinigt wird, da das wie oben hergestellte Amidonitril verfärbt ist. Im allgemeinen wird die Umkristallisation unter Verwendung einer Vörrichtung, wie eines Filters und eines Trockners, durchgeführt, und es ist erforderlich, eine Vorrichtung für die Wiedergewinnung des verwendeten Lösungsmittels zu verwenden. Sie ist daher als industrielle Reinigung nicht günstig. Dementsprechend ist die Destillation bevorzugt.
Wenn das Reaktionsgemisch, das den basischen Katalysator und das Amidonitril enthält, als solches destilliert wird, wird die Hauptmenge des Amidonitrils in ein Fettsäureamid während der Destillation umgewandelt, was eine Wiedergewinnung, die so niedrig ist wie 10%, ergibt. Der Ausdruck "Wiedergewinnung", der in der vorliegenden Beschreibung verwendet wird, betrifft das Verhältnis der Menge an Amidonitril, das in dem Destillat enthalten ist, zu der von Amidonitril, das in dem Reaktionsgemisch vor der Destillation enthalten ist. Es ist daher bevorzugt, daß das Reaktionsgemisch vor der Destillation von dem basischen Katalysator getrennt wird.
Zur Entfernung des basischen Katalysators aus dem Reaktionsgemisch ist es besonders bevorzugt, ein Verfahren zu verwenden, welches die Neutralisation des basischen Katalysators mit einer Mineralsäure und Abfiltrieren des gebildeten anorganischen Salzes umfaßt, oder ein Verfahren zu verwenden, welches die Neutralisation des basischen Katalysators und das Zentrifugieren des entstehenden Gemisches zur Gewinnung eines Katalysator-freien Reaktionsgemisches umfaßt. Beispiele der Mineralsäure, die bei der obigen Neutralisation verwendet wird, umfassen Chlorwasserstoffsäure, Schwefelsäure und Phosphorsäure. Die Mineralsäure wird in einer Menge von 1,0 bis 5,0 Äquivalenten pro Äquivalent basischem Katalysator, der bei der Synthese des Amidonitrils eingesetzt wird, verwendet. Wenn die Menge an Mineralsäure unter 1,0 Äquivalent liegt, wird die Neutralisation des basischen Katalysators unvollständig sein, was eine geringere Wiedergewinnung des Amidonitrils mit sich bringt, da das Fettsäureamid durch Einwirkung des nichtneutralisierten basischen Katalysators gebildet wird. Wenn im Gegensatz die Menge 5,0 Äquivalente überschreitet, wird das Amidonitril zersetzt werden, was eine niedrigere Wiedergewinnung mit sich bringt. Die Temperatur ist bei der Neutralisation bevorzugt die gleiche wie die Reaktionstemperatur, obgleich sie nicht besonders beschränkt ist.
Wenn die Reaktion des niedrigen Alkylesters einer Fettsäure, dargestellt durch die Formel (2), mit einem Aminonitril, dargestellt durch die Formel (3), in Anwesenheit eines basischen Katalysators entweder bei erhöhtem Druck mit einem Inertgas oder in gleichzeitiger Anwesenheit eines niedrigen Alkohols, der zu dem Reaktionssystem zugegeben wird, durchgeführt wird, kann das erhaltene Amidonitril, das durch die Formel (1) dargestellt wird, daran gehindert werden, sich zu verfärben, und so kann die obige Reinigungsstufe verringert oder eliminiert werden.
Beispiele von Inertgas umfassen Stickstoffgas und Argongas, wobei Stickstoffgas bevorzugt ist. Der Druck kann 0,1x10&sup5; Pa (0,1 kg/cm²) als Überdruck (im folgenden als "10&sup5; Pa G" ("kg/cm² G") oder mehr, bevorzugt 0,1-20x10&sup5; Pa G (0,1-20 kg/cm² G) betragen. Wenn der Druck unter 0,1x10&sup5; Pa G (0,1 kg/cm² G) liegt, wird keine offensichtliche Inhibierungswirkung bei der Verfärbung erreicht, wohingegen, wenn er über 20x10&sup5; Pa G (20 kg/cm² G) liegt, keine zusätz liche Verfärbungsinhibierungswirkung erhalten wird, dies aber nachteiligerweise eine Druckvorrichtung erfordert.
Der niedrige Alkohol, der zu dem Reaktionssystem zugegeben wird, ist ein Alkohol mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen. Beispiele davon umfassen Methanol, Ethanol, 2-Propanol und Butanol, wobei Methanol, Ethanol und 2-Propanol besonders bevorzugt sind. Wenn die Alkylgruppe des niedrigen Alkohols, der zugegeben wird, die gleiche ist, wie die in dem niedrigen Alkylester der Fettsäure, dargestellt durch die Formel (2), (d.h. R&sup4; in der Formel (2)), der als Rohmaterial für die Synthese des Amidonitrils verwendet wird, können nichtumgesetzte Teile des Esters vorteilhaft wiedergewonnen werden. Die Menge an niedrigem Alkohol, der zugegeben wird, beträgt bevorzugt das 0,01- bis 10-fache ausgedrückt durch das Gewicht, wie die des niedrigen Alkylesters der Fettsäure, dargestellt durch die Formel (2). Wenn die Menge unter dem 0,01-fachen, ausgedrückt durch das Gewicht, von der des Esters liegt, wird keine offensichtliche Verfärbungsinhibierungswirkung erhalten, wohingegen, wenn sie das 10-fache, ausgedrückt durch das Gewicht, des Esters überschreitet, keine zusätzliche Verfärbungsinhibierungswirkung erhalten wird, sondern das Reaktionssystem verdünnt wird, was eine verlängerte Reaktionszeit und eine schlechtere industrielle Ausbeute mit sich bringt, was von Nachteil ist. Wenn der Siedepunkt des niedrigen Alkohols, der verwendet wird, niedriger ist als die Reaktionstemperatur, muß die Reaktion in einem hermetisch versiegelten Reaktor unter erhöhtem Druck durchgeführt werden.
Die obigen beiden Reaktionsbedingungen können zur Herstellunq des Amidonitrils kombiniert werden
Wenn die Herstellung des Amidonitrils bei den obigen Bedingungen erfolgt, ist nicht nur die Verfärbung des erhaltenen Amidonitrils stark verringert, sondern die Ausbeute ist auch erhöht, verglichen mit der Herstellung bei Normaldruck ohne Zugabe eines niedrigen Alkohols. Dementsprechend kann das Amidonitril auf breitem Gebiet als Rohmaterial für verschiedene Reaktionen verwendet werden.
Es ist gut bekannt, daß eine Amidverbindung durch Umsetzung eines niedrigen Alkylesters einer Fettsäure mit einem Amin hergestellt werden kann. Eine solche Reaktion wird im allgemeinen unter Entfernung des niedrigen Alkohols, der als Nebenprodukt gebildet wird, aus dem Reaktionssystem durchgeführt. Zur Entfernung des niedrigen Alkohols, der als Nebenprodukt gebildet wird, aus dem Reaktionssystem, wird die Reaktion genauer entweder bei verringertem Druck oder während Stickstoffgas oder ein ähnliches Gas durch das System geleitet wird, durchgeführt. Wenn eine solche Bedingung jedoch auf die Herstellung des Amidonitrils angewendet wird, wird ein stark verfärbtes Produkt in geringerer Ausbeute, verglichen mit der Herstellung ohne Ent fernung des niedrigen Alkohols aus dem System, erhalten. Es ist daher bei der vorliegenden Erfindung bevorzugt, daß die Reaktion ohne Entfernung des niedrigen Alkohols, der als Nebenprodukt gebildet wird, aus dem Reaktionssystem durchgeführt wird.
Weiterhin ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine Fettsäure anstelle des niedrigen Alkylesters einer Fettsäure, dargestellt durch die Formel (2), bei der Herstellung des Amidonitrils, dargestellt durch die Formel (1), verwendet wird. Dieses Verfahren kann bei der vorliegenden Erfindung jedoch nicht verwendet werden, da die Fettsäure mit dem Aminonitril, dargestellt durch die Formel (3), unter Bildung eines instabilen Fettsäuresalzes eines Amins, welches sich exotherm zersetzt (vergleiche Vergleichsbeispiel), vermischt wird .
Unter den hergestellten Amidonitrilen, dargestellt durch die Formel (1), sind neue Verbindungen, die von den genannten Erfindern der vorliegenden Anmeldung zum ersten Mal synthetisiert wurden und die als Zwischenprodukte für die Synthese von N-(langkettiges Acyl)aminosäuren oder deren Salzen nützlich sind.
Die erfindungsgemäßen Amidonitrile sind als Zwischenprodukte für das Herstellungsverfahren von N-(langkettiges Acyl)aminosäuren und deren entsprechenden Salzen nützlich, wie es im folgenden näher erläutert wird:

i) Herstellungsverfahren für N-(langkettiges Acyl)aminosäuresalze

Herstellungsformel

worin R¹CO-, R² und M je die oben gegebenen Definitionen besitzen.
Ein N-(langkettiges Acyl)aminosäuresalz, dargestellt durch die obige Formel (4), kann durch Hydrolyse des Amidonitrils der Formel (1), hergestellt gemäß dem obigen Verfahren a), in Anwesenheit einer basischen Substanz erhalten werden.
N-(langkettiges Acyl)aminosäuresalze, dargestellt durch die Formel (4), worin R² ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeutet, sind bevorzugt, und solche, die durch die Formel (4) dargestellt werden, worin R² ein Wasserstoffatom bedeutet, sind besonders bevorzugt. Beispiele für das einwertige Cation, M, umfassen ein Natriumion, ein Kahumion und ein Triethanolammoniumion.
Die Hydrolyse des Amidonitrils, dargestellt durch die Formel (1), muß unter solchen Bedingungen durchgeführt werden, daß nur die Cyanogruppe hydrolysiert, die Amidgruppe aber intakt bleibt. Wenn eine Säure als Katalysator verwendet wird, ist die Bildung des gewunschten N- (langkettiges Acyl)aminosäuresalzes schwierig, da die Bildung eines Diamids, welches däs Zwischenprodukt der Hydrolyse ist, beobachtet wird. Jedoch erfolgt die Hydrolyse der Amidgruppe leicht unter Bildung einer langkettigen Fettsäure. Dementsprechend kann ein saurer Katalysator nicht bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Im Gegensatz, wenn eine basische Substanz als Katalysator verwendet wird, ist das Verschwinden des Amidonitrils stark ausgeprägt, verglichen mit dem Fall unter Verwendung eines sauren Katalysators, obgleich der Grund für dieses Phänomen nicht klar ist. Die Amidgruppe wird wenig zersetzt. Aus diesem Grund wird eine basische Substanz als Katalysator bei der vorliegenden Erfindung verwendet.
Es ist bevorzugt, daß die basische Substanz eine oder mehrere Verbindung(en) ist, ausgewählt aus Hydroxiden, Carbonaten und Hydrogencarbonaten von Alkalimetallen und Hydroxiden, Carbonaten und Hydrogencarbonaten von Erdalkalimetallen, wobei Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid bevorzugt ist. Die basische Substanz muß in einer Menge von mindestens 0,9 Äquivalenten pro Äquivalent Amidonitril, dargestellt durch die Formel (1), verwendet werden. Wenn die Menge an basischer Substanz unter 0,9 Äquivalent liegt, wird eine erhöhte Menge an Diamid, das ein Zwischenprodukt der Hydrolyse ist, wie in der obigen Reaktionsgleichung dargestellt ist, in dem Produkt enthalten sein, wodurch die Reinheit des gewünschten N-(langkettiges Acyl)aminosäuresalzes, dargestellt durch die Formel (4), erniedrigt wird. Solange die Menge 0,9 Äquivalent beträgt oder darüber liegt, kann das N-(langkettiges Acyl)aminosäuresalz, dargestellt durch die Formel (4), in hoher Ausbeute gebildet werden. Wenn jedoch die basische Substanz in einer Menge über 2,0 Äquivalenten pro Äquivalent des Amidonitrils, dargestellt durch die Formel (1), liegt, wird die Hydrolysegeschwindigkeit der Amidgruppe in dem gebildeten N-(langkettiges Acyl)aminosäuresalz, dargestellt durch die Formel (4), steigen, was die Ursache ist, daß die Reinheit erniedrigt wird. Aus diesen Gründen ist es bevorzugt, daß die basische Substanz in einer Menge von 0,9 bis 2,0 Äquivalenten pro Äquivalent Amidonitril, dargestellt durch die Formel (1), verwendet wird.
Die Hydrolyse des Amidonitrils, das durch die Formel (1) argestellt wird, wird bevorzugt bei einer Temperatur von 60 bis 150ºC, bevorzugter von 60 bis 110ºC und am meisten bevorzugt von 80 bis 110ºC durchgeführt. Wenn die Temperatur unter 60ºC liegt, wird die Hydrolyse länger dauern, was industriell nachteilig ist. Wenn andererseits eine höhere Reaktionstemperatur verwendet wird, erhält man eine höhere Reaktionsgeschwindigkeit. Wenn die Temperatur über 150ºC liegt, wird jedoch der Druck im Reaktionssystem so verstärkt, daß eine Vorrichtung, die einen hohen Druck aushält, erforderlich sein wird. Im Hinblick auf das Gleichgewicht zwischen beiden Tendenzen ist es daher besonders bevorzugt, daß die Reaktionstemperatur im Bereich von 80 bis 110ºC liegt. Bei Erfüllung dieser Forderungen kann eine wässrige Lösung aus einem N-(langkettiges Acyl)aminosäuresalz, dargestellt durch die Formel (4), mit hoher Qualität industriell vorteilhaft hergestellt werden.
Das so hergestellte N-(langkettiges Acyl)aminosäuresalz kann auf vielen Gebieten verwendet werden. Da jedoch die wässrige Lösung des N-(langkettiges Acyl)aminosäuresalzes, das erfindungsgemäß hergestellt wurde, einen niedrigen Alkohol enthält, der aus dem verwendeten niedrigen Alkylester einer Fettsäure als Rohmaterial stammt, und/oder da Ammoniak während der Hydrolyse des Amidonitrils gebildet wird, ist es wünschenswert, daß die wässrige Lösung von diesen Komponenten vor ihrer Verwendung abgetrennt wird. Beispiele für das Entfernungsverfahren dieser Komponenten umfassen die Entfernung durch Destillation in Wärme und die Dampfdestillation, obgleich es keine besonderen Beschränkungen gibt. Ein Produkt mit hoher Reinheit kann nach einem bekannten Reinigungsverfahren, wie Säulenchromatographie, Waschen mit Lösungsmittel oder einem ähnlichen Verfahren, erhalten werden.
Es ist bevorzugt, um ein N-(langkettiges Acyl)aminosäuresalz, dargestellt durch die Formel (4), mit höherer Reinheit herzustellen, daß das Amidonitril der Formel (1), das als Rohmaterial verwendet wird, eines ist, das durch Entfernung des basischen Katalysators, der für die Synthese verwendet wurde, und Destillation erhalten wurde, oder eines, das durch Umsetzung eines niedrigen Alkylesters einer Fettsäure, dargestellt durch die Formel (2), mit einem Aminonitril, dargestellt durch die Formel (3), in Anwesenheit eines basischen Katalysators, entweder bei erhöhtem Druck mit einem Inertgas oder unter Zugabe eines Alkohols, wie oben beschrieben, erhalten worden ist

Herstellungsverfahren für die N-(langkettiges Acyl)aminosäure

Eine N-(langkettiges Acyl)aminosäure, dargestellt durch die Formel (5), kann hergestellt werden, indem der pH der oben hergestellten wässrigen Lösung des N-(langkettiges Acyl)aminosäuresalzes, dargestellt durch die Formel (4), auf einen pH-Wert von 1 bis 5 mit einer Mineralsäure eingestellt wird, wobei eine N-(langkettiges Acyl)aminosäure gebildet wird und wobei dann die N-(langkettiges Acyl)aminosäure abgetrennt und gewonnen wird.
N-(langkettiges Acyl)aminosäuren, dargestellt durch die Formel (5), worin R² ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeutet, sind bevorzugt, und solche, dargestellt durch die Formel (5), worin R² ein Wasserstoffatom bedeutet, sind besonders bevorzugt.
Es ist nicht besonders schwierig, ein N-(langkettiges Acyl)aminosäuresalz, dargestellt durch die Formel (4), in eine N-(langkettiges Acyl)aminosäure, dargestellt durch die Formel (5), zu überführen. Beispielsweise kann die Umwandlung durchgeführt werden, indem der pH der wässrigen Lösung des N-(langkettiges Acyl)aminosäuresalzes, dargestellt durch die Formel (4), auf einen pH-Wert von 1 bis 5 mit einer Mineralsäure, wie Schwefelsäure, Chlorwasserstoffsäure und Phosphorsäure, eingestellt wird. Genauer gesagt, kann die Umwandlung durch Zugabe einer Mineralsäure zu der wässrigen Lösung, die ein N-(langkettiges Acyl)aminosäuresalz enthält, unter Rühren und Einstellen des pH der Lösung auf einen pH-Wert von 1 bis 5 durchgeführt werden. Die Temperatur der Umwandlung ist nicht besonders beschränkt.
Die so gebildete N-(langkettiges Acyl)aminosäure kann durch Kristallisation oder ein ähnliches Verfahren abgetrennt und gewonnen werden. Jedoch ist die Gewinnung der Kristalle durch Filtration nachteilig, da spezielle Vorrichtungen erforderlich sind und viel Wasser zum Herauswaschen der Verunreinigungen, die in den Kristallen vorhanden sind, erforderlich ist. Es ist daher besonders bevorzugt, daß die N-(langkettiges Acyl)aminosäure nach einem Phasentrennungsverfahren abgetrennt und gewonnen wird, welches Auftrennen des Reaktionsgemisches in eine wässrige Phase und eine organische Phase, die die N-(langkettiges Acyl)aminosäure enthält, Erhitzen des Reaktionsgemisches, um die N-(langkettiges Acyl)aminosäure in geschmolzenen Zustand zu überführen, die organische Phase zu gewinnen und dann die N-(langkettiges Acyl)aminosäure daraus zu gewinnen, umfaßt. Der Ausdruck "geschmolzen", der im Zusammenhang mit der N-(langkettiges Acyl)aminosäure verwendet wird, bedeutet einen flüssigen Zustand, der Fluidität zeigt.
Die Temperatur, bei der das Reaktionsgemisch in eine wässrige Phase und eine organische Phase, die die N- (langkettiges Acyl)aminosäure enthält, getrennt wird, liegt im allgemeinen im Bereich von Raumtemperatur bis 100ºC, obgleich die Temperatur irgendeine sein kann, bei der die N-(langkettiges Acyl)aminosäure schmilzt. Wenn die Temperatur 100ºC überschreitet, muß die Phasentrennung unter Druck durchgeführt werden, da die Temperatur über dem Siedepunkt des Wassers liegt, wobei viel Ausrüstung erforderlich ist, deren Kosten nachteilig sind. Obgleich die Phasentrennung natürlich bei einer Temperatur über dem Schmelzpunkt der N-(langkettiges Acyl)aminosäure durchgeführt werden kann, kann sie selbst bei relativ niedriger Temperatur mit Vorteil durchgeführt werden, da die N- (langkettiges Acyl)aminosäure bei einer Temperatur unter ihrem Schmelzpunkt schmilzt, wenn sie Wasser enthält. Obgleich im allgemeinen ein Gemisch aus geschmolzener N- (langkettiges Acyl)aminosäure mit Wasser leicht abgetrennt werden kann, wenn es stehengelassen wird, kann diese Tendenz, selbst wenn sie niedrig ist, in einigen Fällen durch Zugabe eines anorganischen Salzes, wie Natriumsulfat und Natriumchlorid, verstärkt werden. Nach der Phasentrennung und nachdem die wässrige Phase abgetrennt ist, wird eine wasserenthaltende N-(langkettiges Acyl)aminosäure erhalten. Zu Verbesserung der Reinheit kann die obige Phasentrennung zwei oder mehrere Male wiederholt werden. Die Phasentrennung kann nach irgendeinem diskontinuierlichen oder kontinuierlichen Verfahren durchgeführt werden.
Es ist nicht besonders schwierig, die wasserenthaltende N- (langkettiges Acyl)aminosäure, die gemäß dem obigen Phasentrennverfahren hergestellt wurde, zu trocknen. Beispiele für das Trocknungsverfahren umfassen das Trocknen durch Vakuumerhitzen, das Trocknen durch Durchleiten eines Gases, wie Luft und Stickstoff, durch das System, das Trocknen durch Verfestigung durch Kühlen, gefolgt von Zerstäuben, und ein Sprühtrocknen.
Die wasserenthaltende N-(langkettiges Acyl)aminosäure, hergestellt gemäß dem obigen Phasentrennverfahren, kann als solche verwendet werden, wenn die Verwendung einer trokkenen N-(langkettiges Acyl)aminosäure nicht besonders erforderlich ist, beispielsweise wenn eine wässrige Lösung eines anderen N-(langkettiges Acyl)aminosäuresalzes als das gemäß dem obigen Herstellungsverfahren für das N- (langkettiges Acyl) aminosäuresalz erhaltene gewünscht wird. Die wasserenthaltende N-(langkettiges Acyl)aminosäure kann durch Sprühkühlung, Granulierung in einer Trommelvorrichtung oder nach einem ähnlichen Verfahren granuliert werden.
Die N-(langkettiges Acyl)aminosäure der Formel (5), hergestellt gemäß dem obigen erfindungsgemäßen Verfahren, kann auf verschiedenen Gebieten, einschließlich grenzflächenaktive Mittel, entweder als solche oder umgewandelt in ein anorganisches oder organisches Salz nach einem an sich bekannten Verfahren verwendet werden.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine hochwertige N-(langkettiges Acyl)aminosäure oder ein Salz davon, die extrem nützlich als grenzflächenaktives Mittel mit geringer Reizung ist, aus billigen Rohmaterialien industriell vorteilhaft hergestellt werden.
Erfindungsgemäß werden weiterhin neue Amidonitrile, die als Zwischenprodukt für die Synthese von N-(langkettiges Acyl)aminosäure oder eines Salzes davon nützlich sind, und ein Verfahren zu ihrer Herstellung zu Verfügung gestellt.

Beispiele

In den Beispielen sind, sofern nicht anders angegeben, alle Prozentgehalte durch das Gewicht ausgedrückt.

Beispiele für die Herstellung von Amidonitril

Beispiele 1 bis 7

1072 g (5 mol) Methyllaurat wurden in einen 5-l-Vierhalsrundkolben, ausgerüstet mit einem Rührer, einem Kühler und einem Thermometer, gegeben und gerührt. Der Sauerstoff in dem Reaktor wurde mit Stickstoff verdrängt, und anschließend wurden 350 g (5 mol) β-Aminopropionitril und eine 28%ige Lösung aus Natriummethylat in Methanol in dieser Reihenfolge zugegeben. Die Temperatur des erhaltenen Gemisches wurde auf eine vorbestimmte Temperatur erhöht, und das Gemisch wurde der Reaktion unterworfen oder bei dieser Temperatur gealtert, wobei das gewünschte Amidonitril, d.h. N-Lauroyl-β-aminopropionitril, erhalten wurde. Das gleiche Verfahren wie oben beschrieben wurde wiederholt, ausgenommen daß die Menge an 28%iger Lösung von Natriummethylat in Methanol, die verwendet wurde, und die Reaktions- oder Alterungstemperatur geändert wurden. Der Einfluß der Menge der 28%igen Lösung (d.h. der Menge an Katalysator) und der Reaktionstemperatur auf die Ausbeute des Amidonitrils wurde bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
Die Menge an Amidonitril wurde durch Flüssigkeitschromatographie bestimmt, und die Molausbeute, bezogen auf β-Aminopropionitril, wird in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1

Bemerkung)

* : Mol-%, bezogen auf β-Aminopropionitril
**: Gew.-%, bezogen auf das Gewicht von Methyllaurat
Das N-Lauroyl-β-aminopropionitril, hergestellt gemäß Beispiel 3, wurde aus Methanol umkristallisiert, und der Schmelzpunkt, das IR-Spektrum und das NMR-Spektrum des entstehenden N-Lauroyl-β-aminopropionitrils waren wie folgt:
Fp. 96 - 97ºC
IR : 3290 cm&supmin;¹ (N-H)
3090 cm&supmin;¹ }
2930 cm&supmin;¹ }(C-H)
2850 cm&supmin;¹ }
2250 cm&supmin;¹ (C N)
1650 cm&supmin;¹ (C=O)

Vergleichsbeispiel 1

100,0 g (0,5 mol) Laurinsäure, die zuvor gerührt worden war, wurde in einen 500-ml-Vierhalsrundkolben gegeben, der mit einem Rührer, einem Kühler und einem Thermometer ausgerüstet war, und anschließend wurde bei 50ºC gerührt. Der Sauerstoff in dem Reaktor wurde mit Stickstoff verdrängt, anschließend wurden 35,0 g (0,5 mol) β-Aminopropionitril zugegeben. Die Temperatur des so erhaltenen Gemisches wurde erhöht. Im Verlauf der Temperaturerhöhungsstufe emittierte das Reaktionsgemisch weißen Rauch bei etwa 60ºC exotherm. Nach 5 Minuten erreichte die Temperatur der Masse im Kolben 130ºC, und der Inhalt des Kolbens bildete einen rötlichschwarzen Teer. Die Menge an N-Lauroyl-β-aminopropionitril wurde durch Flüssigkeitschromatographie bestimmt. Die Ausbeute betrug 5 Mol-% oder weniger.

Beispiele 8 bis 11

Phosphorsäure wurde zu N-Lauroyl-β-aminopropionitril (Reinheit: 78%), hergestellt gemäß Beispiel 3, bei 90ºC zur Durchführung der Neutralisation gegeben. Das entstehende Gemisch wurde im Vakuum filtriert. Das so erhaltene Katalysator-freie Filtrat, welches N-Lauroyl-β-aminopropionitril enthielt, wurde im Vakuum destilliert. Diese Destillation erfolgte diskontinuierlich mit einer Destillationsvorrichtung aus Glas bei 0,5 bis 1,0 mmHg und 180 bis 220ºC. Die Menge an N-Lauroyl-β-aminopropionitril, die in dem so erhaltenen Destillat enthalten war, wurde bestimmt, um die Gewinnung davon, bezogen auf die Menge an N-Lauroyl-β-aminopropionitril vor der Neutralisation, zu berechnen.
Das gleiche Verfahren, wie oben beschrieben, wurde wiederholt, ausgenommen, daß die Menge an Phosphorsäure, die zugegeben wurde, variiert wurde, wodurch der Einfluß der Menge an Phosphorsäure, die zugegeben wurde, für die Ausbeute von N-Lauroyl-β-aminopropionitril bestimmt wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2

Bemerkung)

*: Äquivalent an Phosphorsäure, bezogen auf das Natriummethylat, welches in Beispiel 3 verwendet wurde.

Beispiele 12 bis 14

214,3 g (1 mol) Methyllaurat, 70 g (1,0 mol) β-Aminopropionitril und 9,6 g einer 28%igen Lösung aus Natriummethylat in Methanol wurden in einen 1-l-Autoklaven gegeben. Sauerstoff in dem Reaktor wurde mit Stickstoff verdrängt, und dann wurde das System auf einen vorbestimmten Druck bei Raumtemperatur mit Stickstoff eingestellt. Die Temperatur des Inhalts wurde auf 90ºC bei diesen Bedingungen erhöht, und die Reaktion erfolgte während 6 Stunden durch Altern. Nach Beendigung der Reaktion wurde die Menge an N- Lauroyl-β-aminopropionitril durch Flüssigkeitschromatographie bestimmt, um die Molausbeute davon, bezogen auf β- Aminopropionitril, zu berechnen. 3 g N-Lauroyl-β-aminopropionitril wurden in 17 g Dimethylformamid, welches 10% Wasser enthielt, gelöst, und die erhaltene Lösung wurde auf einen Farbton geprüft.
Das gleiche Verfahren, wie oben beschrieben, wurde wiederholt, ausgenommen, daß der Reaktionsdruck variiert wurde. Der Einfluß des Drucks auf die Ausbeute und den Farbton von N-Lauroyl-β-aminopropionitril wurde bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt.

Beispiele 15 bis 17

214,3 g (1 mol) Methyllaurat, 70 g (1,0 mol) β-Aminopropionitril, 9,6 g einer 28%igen Lösung aus Natriummethylat in Methanol und eine vorbestimmte Menge an Methanol wurden in einen 1-l-Autoklaven gegeben. Bei Raumtemperatur wurde der Sauerstoff im Autoklaven mit Stickstoff verdrängt, und dann wurde der Autoklav hermetisch versiegelt. Die Temperatur des Inhalts wurde auf 90ºC bei diesen Bedingungen erhöht, und die Reaktion oder das Altern konnte während 8 Stunden ablaufen. Nach Beendigung der Reaktion wurde die Menge an N-Lauroyl-β-aminopropionitril durch Flüssigkeitschromatographie bestimmt, wobei die Molausbeute davon, bezogen auf β-Aminopropionitril, berechnet wurde. 3,0 g N- Lauroyl-β-aminopropionitril wurden in 17 g Dimethylformamid, welches 10% Wasser enthielt, gelöst, und die erhaltene Lösung wurde auf einen Farbton geprüft.
Das gleiche Verfahren, wie oben beschrieben, wurde wiederholt, ausgenommen, daß die Menge an zugegebenem Methanol variiert wurde. Der Einfluß der Menge an Methanol, die zugegeben wurde, auf die Ausbeute und auf den Farbton von N- Lauroyl-β-aminopropionitril wurde bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben.

Beispiel 18

214,3 g (1 mol) Methyllaurat, 70 g (1,0 mol) ß-Aminopropionitril, 9,6 g einer 28%igen Lösung aus Natriummethylat in Methanol und 21,4 g Methanol wurden in einen 1-l-Autoklaven gegeben. Bei Raumtemperatur wurde der Sauerstoff in dem, Autoklaven mit Stickstoff verdrängt, und dann wurde das System mit Stickstoff auf einen Druck von 1,0 kg/cm² G gebracht. Die Temperatur des Inhalts wurde auf 90ºC bei diesen Bedingungen erhöht, und die Reaktion oder das Altern erfolgte während 8 Stunden. Nach Beendigung der Reaktion wurde die Ausbeute und der Farbton des so erhaltenen N-Lauroyl-β-aminopropionitrils bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben.

Beispiel A

214,3 g (1 mol) Methyllaurat, 70 g (1,0 mol) β-Aminopropionitril und 9,6 g einer 28%igen Lösung aus Natriummethylat in Methanol wurden in einen 1-l-Autoklaven, ausgerüstet mit einem Rührer, einem Kühler und einem Thermometer, gegeben. Der Sauerstoff in dem Reaktor wurde mit Stickstoff bei Raumtemperatur verdrängt. Die Temperatur des Inhalts wurde auf 90ºC bei diesen Bedingungen erhöht, und die Reaktion oder das Altern erfolgte während 6 Stunden. Nach Beendigung der Reaktion wurden die Ausbeute und der Farbton des erhaltenen N-Lauroyl-β-aminopropionitrils bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben.

Beispiel B

214,3 g (1 mol) Methyllaurat, 70 g (1,0 mol) ß-Aminopropionitril und 9,6 g einer 28%igen Lösung aus Natriummethylat in Methanol wurden in einen 1-l-Vierhalskolben gegeben. Der Sauerstoff in dem Reaktor wurde mit Stickstoff bei Raumtemperatur verdrängt. Die Reaktion oder das Altern wurden bei verringertein Druck von 200 mmHg bei 90ºC während 6 Stunden durchgeführt. Nach Beendigung der Reaktion wurden die Ausbeute und der Farbton des so erhaltenen N- Lauroyl-β-aminopropionitrils bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3

Bemerkung)

*1: Druck vor der Temperaturerhöhung (bei Raumtemperatur)
*2: Gewichtsverhältnis von Methanol zu Methyllaurat

Beispiele für die Herstellung von einem N-(langkettiges Acyl)aminosäuresalz

Beispiel 19

49,2 g (0,15 mol) N-Lauroyl-β-aminopropionitril (Reinheit: 78%), hergestellt gemäß Beispiel 3, 36 g entionisiertes Wasser und 50,5 g (0,18 mol) einer 20%igen wässrigen Lösung aus Kaliumhydroxid wurden in einen 500-ml-Vierhalsrundkolben, ausgerüstet mit einem Rührer, einem Kühler und einem Thermometer, gegeben, und die Reaktion wurde bei 90ºC während 15 Stunden durchgeführt. Es wurde so eine 32,4%ige wässrige Lösung aus Kalium-N-lauroyl-β-alaninat erhalten. Die Umwandlung von N-Lauroyl-β-aminopropionitril zu Kalium-N-lauroyl-β-alaninat betrug 95 Mol-%. Die wässrige Lösung hatte einen Farbton von 5 auf der Gardner- Farbskala.

Beispiel 20

39,9 g (0,15 mol) destilliertes N-Lauroyl-β-aminopropionitril (Reinheit: 95%), hergestellt gemäß Beispiel 9, 43,2 g entionisiertes Wasser und 50,5 g (0,18 mol) einer 20%igen wässrigen Lösung aus Kaliumhydroxid wurden in einen 500- ml-Vierhalsrundkolben, ausgerüstet mit einem Rührer, einem Kühler und einem Thermometer, gegeben, und die Reaktion wurde bei 90ºC während 15 Stunden durchgeführt. Eine 33%ige wässrige Lösung aus Kalium-N-lauroyl-β-alaninat wurde erhalten. Die Umwandlung von N-Lauroyl-β-aminopropionitril zu Kalium-N-lauroyl-β-alaninat betrug 95 Mol-%, und die Ausbeute an Kahumlaurat betrug 2 Mol-%. Die wässrige Lösung hatte einen Farbton von 50 auf der APHA-Skala.

Beispiel 21

Das gleiche Verfahren wie von Beispiel 20 wurde wiederholt, ausgenommen, daß eine 20%ige wässrige Lösung aus Natriumhydroxid anstelle der 20%igen wässrigen Lösung aus Kaliumhydroxid verwendet wurde. Die Umwandlung von N-Lauroyl-β-aminopropionitril zu Natrium-N-lauroyl-β-alaninat betrug 95 Mol-%. Die Ausbeute an Natriumlaurat betrug 2 Mol-%.

Beispiel 22

46,8 g (0,15 mol) N-Lauroyl-β-aminopropionitril (Reinheit: 81%), hergestellt gemäß Beispiel 13, 38,4 g entionisiertes Wasser und 50,5 g (0,18 mol) einer 20%igen wässrigen Lösung aus Kaliumhydroxid wurden in einen 500-ml-Vierhalsrundkolben, ausgerüstet mit einem Rührer, einem Kühler und einem Thermometer, gegeben, und dann wurde die Reaktion bei 90ºC während 15 Stunden durchgeführt. Es wurde so eine 32,8%ige wässrige Lösung von Kalium-N-lauroyl-β-alaninat erhalten. Die Umwandlung von N-Lauroyl-β-aminopropionitril zu Kalium-N-lauroyl-β-alaninat betrug 96 Mol-%. Die wässrige Lösung hatte einen Farbton von 1 auf der Gardner- Farbskala.

Beispiel 23

67,6 g (0,15 mol) N-Lauroyl-β-aminopropionitril (Reinheit: 56%), hergestellt gemäß Beispiel 16, 17,6 g entionisiertes Wasser und 50,5 g (0,18 mol) einer 20%igen wassrigen Lösung aus Kaliumhydroxid wurden in einen 500-ml-Vierhalsrundkolben, ausgerüstet mit einem Rührer, einem Kühler und einem Thermometer, gegeben, und die Reaktion wurde bei 90ºC während 15 Stunden durchgeführt. Es wurde so eine 32,5%ige wässrige Lösung aus Kalium-N-lauroyl-β-alaninat erhalten. Die Umwandlung von N-Lauroyl-β-aminopropionitril zu Kalium-N-lauroyl-β-alaninat betrug 95 Mol-%. Die wässrige Lösung hatte einen Farbton von 80 auf der APHA-Skala.

Beispiel 24

39,9 g (0,15 mol) destilliertes N-Lauroyl-β-aminopropionitril (Reinheit: 95%), hergestellt gemäß Beispiel 9, 43,2 g entionisiertes Wasser und 50,5 g (0,18 mol) einer 20%igen wässrigen Lösung aus Kaliumhydroxid wurden in einen 500- ml-Autoklaven gegeben, und die Reaktion wurde bei 120ºC während 5 Stunden durchgeführt. Es wurde so eine 32,8%ige wässrige Lösung aus Kalium-N-lauroyl-β-alaninat erhalten. Die Umwandlung von N-Lauroyl-β-aminopropionitril zu Kalium-N-lauroyl-β-alaninat betrug 95 Mol-%. Die Ausbeute an Kahumlaurat betrug 2 Mol-%.

Vergleichsbeispiel 2

39,9 g (0,15 mol) destilliertes N-Lauroyl-β-aminopropionitril (Reinheit: 95%), hergestellt gemäß Beispiel 9, 72,2 g entionisiertes Wasser und 22,5 g (0,23 mol) 98%ige Schwefelsäure wurden in einen 500-ml-Vierhalsrundkolben, ausge rüstet mit einem Rührer, einem Kühler und einem Thermometer, gegeben, und die Reaktion wurde bei 90ºC während 15 Stunden durchgeführt. In dem erhaltenen Reaktionsgemisch konnte kein N-Lauroyl-β-alanin nachgewiesen werden. Nichtumgesetztes N-Lauroyl-β-aminopropionitril war in dem Reaktionsgemisch in einer Menge von 82 Mol-%, bezogen auf das Beschickungsmaterial, vorhanden, und ein Diamid und Laurinsäure, die als Nebenprodukt gebildet wurden, wurden in Mengen von 6 bzw. 7 Mol-% nachgewiesen.

Vergleichsbeispiel 3

Das gleiche Verfahren wie bei Vergleichsbeispiel 2 wurde wiederholt, ausgenommen, daß 24,0 g (0,23 mol) 35%ige Chlorwasserstoffsäure anstelle von 98%iger Schwefelsäure verwendet wurden. Es wurde in dem Reaktionsgemisch kein N- Lauroyl-β-alanin nachgewiesen. Nichtumgesetztes N-Lauroyl- β-aminopropionitril war in dem Reaktionsgemisch in einer Menge von 58%, bezogen auf das Beschickungsmaterial, vorhanden, und ein Diamid und Laurinsäure, die als Nebenprodukte gebildet wurden, wurden in Mengen von 16 bzw. 18 Mol-% nachgewiesen.

Beispiele für die Herstellung von N-(langkettiges Acyl)aminosäure

Beispiel 25

100 g der 33%igen wässrigen Lösung aus Kalium-N-lauroyl-β- alaninat, hergestellt gemäß Beispiel 20, wurden in einen 500-ml-Vierhalsrundkolben, ausgerüstet mit einem Rührer, einem Kühler und einem Thermometer, gegeben. Danach erfolgte eine tropfenweise Zugabe von 24,5 g (0,24 mol) 35%iger Chlorwasserstoffsäure in einer Stunde bei 70ºC. Das erhaltene Gemisch wurde der Reaktion oder der Alterung bei dieser Temperatur während 1 Stunde unterworfen. Nach Beendigung der Reaktion oder des Alterns wurde das Reaktionsgemisch im Vakuum filtriert. Der erhaltene Filterkuchen wurde mit 100 g warmem Wasser von 70ºC gewaschen und im Vakuum getrocknet. Die Ausbeute an so erhaltenen Kristallen betrug 29 g. Die Kristalle hatten einen Weißgrad von 93% und eine Reinheit von 92% und waren mit 6% Laurinsäure kontaminiert.
Der Ausdruck "Weißgrad" bezeichnet den Farbunterschied zwischen einer Probe und einer Standardweiß-Platte, bestimmt mit SZ-Σ80, hergestellt von Nippon Denshoku Kogyo K.K.

Beispiel 26

100 g der 33%igen wässrigen Lösung aus Kalium-N-lauroyl-β- alaninat, hergestellt gemäß Beispiel 20, wurden in einen 500-ml-Vierhalsrundkolben, ausgerüstet mit einem Rührer, einem Kühler und einem Thermometer, gegeben. Danach erfolgte die tropfenweise Addition von 24,5 g (0,24 mol) 35%iger Chlorwasserstoffsäure in einer Stunde bei 70ºC. Das erhaltene Gemisch wurde der Reaktion oder dem Altern bei dieser Temperatur während 1 Stunde unterworfen, wobei eine Aufschlämmung, welche kristallines N-Lauroyl-β-alanin enthielt, erhalten wurde. Die Temperatur dieser Aufschlämmung wurde auf 85ºC erhöht, um das kristalline N-Lauroyl- β-alanin zu schmelzen. Die enstehende Aufschlämmung wurde bei 90ºC während 15 Minuten stehengelassen und trennte sich in eine organische Phase und eine wässrige Phase. Die organische Phase wurde wiedergewonnen, wobei 33 g wasserenthaltendes N-Lauroyl-β-alanin erhalten wurden. Dieses wasserenthaltende N-Lauroyl-β-alanin wurde durch Vakuumerwärmen (120ºC, 200 mmHg) getrocknet, wobei 29 g N-Lauroyl- β-alanin erhalten wurden.
Das erhaltene N-Lauroyl-β-alanin hatte einen Weißgrad von 93% und eine Reinheit von 96% und war mit 4% Laurinsäure kontaminiert

Vergleichsbeispiel 4 (Schotten-Baumann-Verfahren)

98 g β-Alanin wurden in 399 g entionisiertem Wasser gelöst. 129 g einer 48%igen wassrigen Lösung aus Kaliumhydroxid wurden zu der erhaltenen Lösung unter Bildung einer wässrigen Lösung aus Kalium-β-alaninat zugegeben. Dann wurden 219 g Lauroylchlorid zu der wässrigen Lösung in etwa 1,5 Stunden zugegeben, während der pH des entstehenden Gemisches bei etwa 11,5 mit 187 g einer 30%igen wässrigen Lssung aus Kaliumhydroxid gehalten wurde. Nach Beendigung der Zugabe des Lauroylchlorids wurde das erhaltene Gemisch bei 50ºC während 1 Stunde gerührt, wobei 1032 g einer 28,5%igen wässrigen Lösung aus Kaliumlauroyl-β-alaninat erhalten wurden. Der pH der wässrigen Lösung, die so erhalten wurde, wurde auf 1 mit 35%iger Chlorwasserstoffsäure zur Präzipitation von Lauroyl-β-alanin eingestellt. Das entstehende Gemisch wurde im Vakuum filtriert, und der erhaltene Filterkuchen, d.h. Lauroyl-β-alanin, wurde mit 1000 g warmem Wasser von 70ºC gewaschen und im Vakuum getrocknet. Die Ausbeute an so erhaltenen Kristallen betrug 267 g. Diese Kristalle hatten einen Weißgrad von 92% und eine Reinheit von 92% und waren mit 7% Laurinsäure kontaminiert. Das Produkt war somit dem Produkt von Beispiel 25 im Hinblick auf die Qualität äquivalent.

Claims

1. Amidonitril, dargestellt durch die folgende Formel (1):

worin R¹CO- einen gesättigten oder ungesättigten Fettsäurerest mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen und R² ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeuten.

2. Verfahren zur Herstellung eines Amidonitrils, dargestellt durch die folgende Formel (1):

worin R¹CO- einen gesättigten oder ungesättigten Fettsäurerest mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen und R² ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe bedeuten, durch Umsetzung eines niedrigen Alkylesters einer Fettsäure, dargestellt durch die folgende Formel

worin R¹CO- die oben gegebene Bedeutung besitzt und R&sup4; eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet, mit einem Aminonitril, dargestellt durch die Formel

worin R² die oben gegebene Bedeutung besitzt, in Anwesenheit eines basischen Katalysators.

3. Verfahren zur Herstellung eines Amidonitrils nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß R² ein Wasserstoffatom bedeutet.

4. Verfahren zur Herstellung eines Amidonitrils nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als basischer Katalysator ein Alkalimetall- oder Erdalkalimetallalkoholat mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen verwendet wird.

5. Verfahren zur Herstellung eines Amidonitrils nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion ohne Entfernung des niedrigen Alkohols, der als Nebenprodukt gebildet wird, aus dem Reaktionssystem durchgeführt wird.

6. Verfahren zur Herstellung eines Amidonitrus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der basische Katalysator aus dem Reaktionsgemisch entfernt wird und das Reaktionsprodukt durch Destillation gereinigt wird.

7. Verfahren zur Herstellung eines Amidonitrus nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung des basischen Katalysators durch Neutralisation des basischen Katalysators mit einer Mineralsäure und Entfernung des gebildeten Salzes erfolgt.

8. Verfahren zur Herstellung eines Amidonitrils nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion des niedrigen Alkylesters der Fettsäure, dargestellt durch die Formel (2), mit einem Aminonitril, dargestellt durch die Formel (3), in Anwesenheit eines Inertgases bei erhöhtem Druck durchgeführt wird.

9. Verfahren zur Herstellung eines Amidonitrus nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erhöhte Druck 0,1 bis 20 10&sup5; Pa (0,1 bis 20 kg/cm²) Überdruck beträgt.

10. Verfahren zur Herstellung eines Amidonitrils nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion des niedrigen Alkylesters der Fettsäure, dargestellt durch die Formel (2), mit einem Aminonitril, dargestellt durch die Formel (3), in Anwesenheit eines niedrigen Alkohols erfolgt.

11. Verfahren zur Herstellung eines Amidonitrils nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein niedriger Alkohol vor oder während der Reaktion zugegeben wird.

12. Verfahren zur Herstellung eines Amidonitrils nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an niedrigern Alkohol, die zugegeben wird, das 0,01- bis 10fache, ausgedrückt durch das Gewicht, bezogen auf den niedrigen Alkylester der Fettsäure, dargestellt durch die Formel (2), beträgt.

13. Verfahren zur Herstellung eines Amidonitrils nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der niedrige Alkohol mindestens eine Verbindung ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Methanol, Ethanol und 2-Propanol.