DE69508762T2

DE69508762T2 - Quaternäre ammoniumderivate, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung als oberflächenaktive verbindungen

Info

Publication number: DE69508762T2
Application number: DE69508762T
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Boiteux; Bernard Brancq
Original assignee: Societe dExploitation de Produits pour les Industries Chimiques SEPPIC SA
Current assignee: Societe dExploitation de Produits pour les Industries Chimiques SEPPIC SA
Priority date: 1994-06-28
Filing date: 1995-06-28
Publication date: 1999-10-07
Anticipated expiration: 2015-06-29
Also published as: AU2890795A; DE69508762D1; WO1996000719A1; FR2721607A1; FR2721607B1; EP0767781A1; US5508454A; EP0767781B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft neue quaternäre Ammoniumderivate, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung als Tenside (oberflächenaktive Mittel).
Die Erfindung ist insbesondere anwendbar bei der Herstellung von schäumenden, reinigenden, emulgierenden und konditionierenden Zusammensetzungen, die bestimmt sind für die Verwendung auf dem pharmazeutischen Gebiet, dem kosmetischen Gebiet, der Hygiene, der Detergentien und Textilien.
Es ist bekannt, daß es zur Herstellung von schäumenden, reinigenden, emulgierenden oder konditionierenden Formulierungen, die gleichzeitig gute Eigenschaften in bezug auf Wirksamkeit, Schutzwirkung und Hautverträglichkeit aufweisen, bei verhältnismäßig niedrigen Kosten es erforderlich ist, verschiedene Tenside, die eine spezielle Aktivität und spezielle Eigenschaften aufweisen, zu verwenden.
So enthält allgemein eine schäumende oder reinigende Formulierung heute mindestens drei verschiedene Typen von Tensiden, die aus den vier großen Familien von Tensiden, bei denen es sich um anionische, amphotere, kationische und nicht-ionische Tenside handelt, ausgewählt werden.
Die Rolle dieser bekannten Tenside kann schematisch wie folgt dargestellt werden.
Die anionischen Tenside weisen gute schäumende Eigenschaften auf und stellen im allgemeinen das Grundreinigungs-Produkt dar. Als anionische Tenside, die üblicherweise verwendet werden, insbesondere auf dem pharmazeutischen Gebiet, dem kosmetischen Gebiet, der Hygiene, der Detergentien und Textilien, können genannt werden die in ein Salz überführten Alkylethersulfate, die in ein Salz überführten Alkylsulfate, die in ein Salz überführten α- Olefinsulfonate und die in ein Salz überführten Paraffinsulfonate sowie ihre Mischungen. Unter diesen ist das Natriumlaurylethersulfat besonders bevorzugt.
Bei den amphoteren Tensiden handelt es sich im allgemeinen um reinigende Produkte, welche die Verbesserung der Verträglichkeit und Stabilität des Schaums erlauben. Als amphotere Tenside, die üblicherweise verwendet werden, können genannt werden die Alkylbetaine, die Alkylamidobetaine, die Sultaine, die Imidazolin-Derivate, die Phosphobetaine, die Amphopolyacetate, die Amphopropionate sowie ihre Mischungen. Unter diesen ist das Kokosamidopropylbetain besonders bevorzugt.
Die nicht-ionischen Tenside weisen solubilisierende oder emulgierende Eigenschaften auf und einige unter ihnen (insbesondere die Alkylpolyglucoside) weisen auch eindickende oder schaumbildende Eigenschaften auf. Als nichtionische Tenside können genannt werden das hydrierte Rizinusöl, die Polysorbate, die ethoxylierten Fettalkohole, die ethoxylierten Fettsäuren, die Alkylpolyglucoside oder auch die Amide von Copra sowie ihre Mischungen. Unter ihnen ist das Copra-Diethanolamin besonders bevorzugt, insbesondere wegen seiner überfettenden Eigenschaften.
Die kationischen Tenside weisen einen ausgezeichneten "Konditionier"-Effekt auf, d. h. sie erlauben die Verbesserung der Weichheit und des Aussehens der Haare, in dem sie sie leichter entwirrbar (auskämmbar) oder frisierbar machen.
Diese Produkte weisen schwach reinigende oder schaumbildende Eigenschaften auf. Außerdem bringt ihre Verwendung eine Verminderung der Stabilität des Schaums mit sich. Dies ist der Grund dafür, warum sie allgemein mit der gleichzeitigen Verwendung eines amphoteren Tensids kombiniert werden.
Die kationischen Tenside werden insbesondere in Entwirrungsbalsamen und in Shampoos, die als "2-in-1-Shampoos" bezeichnet werden, und gelegentlich wegen ihrer emulgierenden Eigenschaften verwendet. Als Beispiele für kationische Tenside, die üblicherweise verwendet werden, können genannt werden die quaternären Ammonium-Derivate, insbesondere das Cetyltriammoniumchlorid (CTAC) oder das Dimethyldistearylammoniumchlorid (DMDSAC).
Alternativ kann man kationische Polymere verwenden.
Es wurde gefunden, und dies stellt die Basis der vorliegenden Erfindung dar, daß eine neue Familie von quaternären Ammonium-Derivaten gleichzeitig die Eigenschaften von amphoteren, nicht-ionischen und kationischen Tensiden aufweisen und auf diese Weise die Herstellung von schäumenden, reinigenden, emulgierenden oder konditionierenden Formulierungen erlauben, die eine begrenzte Anzahl von Ingredientien enthalten. Insbesondere ist es mittels der neuen quaternären Ammonium-Derivate der Erfindung möglich, binäre schäumende Formulierungen herzustellen, in denen eine erfindungsgemäße Verbindung mit einem bekannten anionischen Agens kombiniert ist.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen entsprechen der folgenden Formel:
worin bedeuten:
R einen linearen oder verzweigten Alkyl- oder Alkenylrest mit 5 bis 29 Kohlenstoffatomen;
m die ganze Zahl 2 oder 3;
R&sub1;, R&sub2; unabhängig voneinander:
- einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen;
- einen Hydroxymethyl-, Hydroxyethyl- oder Hydroxypropylrest;
p eine ganze Zahl zwischen 1 und 3;
R&sub3; eine Gruppierung
in der bedeuten:
- q eine ganze Zahl zwischen 1 und 5;
- y die ganze Zahl 0 oder 1;
- R&sub5; ein Wasserstoffatom oder einen Methylrest;
- r eine ganze Zahl zwischen 0 und 10, wobei r und y nicht gleichzeitig 0 sein können;
-(CH&sub2;)s-(CHOH)t-(CH&sub2;)u-CH&sub3;
in der bedeuten:
- s eine ganze Zahl zwischen 0 und 2;
- t eine ganze Zahl zwischen 0 und 6;
- u eine ganze Zahl zwischen 0 und 5;
-(CH&sub2;)v-(CHOH)w-CH&sub2;OH
in der bedeuten:
- v die ganze Zahl 0 oder 1;
- w eine ganze Zahl zwischen 1 und 6;
R&sub4; ein Wasserstoffatom oder die gleiche Bedeutung wie R&sub3; hat; und
X ein Gegenion, vorzugsweise ein Chloratom, ein Bromatom oder eine Hydroxylgruppe.
In dieser Definition wurde der Ausdruck "R&sub4; hat die gleiche Bedeutungen wie R&sub3;" verwendet aus Gründen der Vereinfachung und er bedeutet, daß R&sub4; die gleichen Gruppierungen darstellen kann, wie sie durch R&sub3; repräsentiert werden, ohne daß jedoch in diesem Fall R&sub3; und R&sub4; obligatorisch identisch sind.
Bei ihren Anwendungen können die erfindungsgemäßen Verbindungen in reiner Form oder aber auch in Form einer Mischung verwendet werden.
Diese Verbindungen können nämlich aus einer reinen Fettsäure hergestellt werden, wobei man Verbindungen erhält, in denen die Gruppe R einen definierten Alkyl- oder Alkenylrest darstellt. Sie können aber auch aus einem Fettsäuregemisch hergestellt werden, dessen Kettenlänge variabel ist, wobei man ein Gemisch von Verbindungen der Formel I erhält, die sich in bezug auf die Natur des Restes R unterscheiden.
Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Versuche haben gezeigt, daß die Verbindungen der Formel I Eigenschaften aufweisen, die vergleichbar mit denjenigen der amphoteren Tenside sind auf dem Gebiet des Schaumbildungs- und Eindickungsvermögens, die vergleichbar mit denjenigen von nicht-ionischen Tensiden sind auf dem Gebiet des Eindickungs- und Überfettungsvermögens und die vergleichbar mit denjenigen von kationischen Tensiden auf dem Gebiet des Konditioniereffektes sind.
Eine bevorzugte Unterfamilie von erfindungsgemäßen Verbindungen wird dargestellt durch die Verbindungen der Formel 1, worin bedeuten:
R einen linearen oder verzweigten Alkyl- oder Alkenylrest mit 7 bis 17 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe, welche die Reste umfaßt:
CH&sub3;-(CH&sub2;)&sub6;-; CH&sub3;-(CH&sub2;)&sub8;-; CH&sub3;-(CH&sub2;)&sub1;&sub0;-; CH&sub3;-(CH&sub2;)&sub1;&sub2;-; CH&sub3;-(CH&sub2;)&sub1;&sub4;-, CH&sub3;- (CH&sub2;)&sub1;&sub6;-; CH&sub3;-(CH&sub2;)&sub7;-CH=CH-(CH&sub2;)&sub7;-; CH&sub3;-(CH&sub2;)&sub5;-CH=CH-(CH&sub2;)&sub7;-; CH&sub3;-(CH&sub2;)&sub5;- CHOH-CH&sub2;-CH=CH-(CH&sub2;)&sub7;-; CH&sub3;-(CH&sub2;)&sub4;-CH=CH-CH&sub2;-CH=CH-(CH&sub2;)&sub7;-; CH&sub3;- (CH&sub2;CH=CH&sub3;)-(CH&sub2;)&sub7;-; H&sub2;C=CH-(CH&sub2;)&sub8;- und
m, R&sub1;, R&sub2;, p, R&sub3; und R&sub4; die oben angegebenen Bedeutungen haben.
Unter diesen Verbindungen besonders bevorzugt sind diejenigen der Formel I, in der R&sub3; einen Alkylrest darstellt, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Hydroxy-2-ethyl-, Hydroxy-2-propyl-, Hydroxy-3-propyl-, Methyl- und Pentahydroxy-2,3,4,5,6-hexyl-Resten.
Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung derzeit bevorzugten Verbindungen sind die Verbindungen der Formel I, in der bedeuten:
m die Zahl 3;
R&sub1; und R&sub2; einen Methylrest;
p die Zahl 1;
R&sub3; einen Hydroxy-2-ethylrest;
R&sub4; ein Wasserstoffatom oder einen Hydroxy-2-ethylrest;
X ein Chloratom oder eine Hydroxylgruppe; und
R wie oben definiert ist.
Diese Verbindungen entsprechen somit der Formel:
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der quaternären Ammonium-Derivate der obengenannten Formel I. Dieses Verfahren umfaßt allgemein:
die Amidierung eines Amins der Formel
mit einer Verbindung der Formel
in der R, m, R&sub1;, R&sub2;, p wie oben definiert sind; und
Z für eine Gruppierung OH, OCH&sub3;, OC&sub2;H&sub5;, OC(O)CH&sub2;Cl, Cl oder OM steht, worin M ein Alkalimetall darstellt.
Diese Stufe wird in den Beispielen als "Stufe C" bezeichnet.
Gemäß einer speziellen Charakteristik wird die obengenannte Verbindung der Formel (III) erhalten durch Quaternisierung eines Amins der Formel
in der R, m, R&sub1; und R&sub2; wie oben definiert sind,
mit einer Verbindung der Formel
Cl-CH&sub2;-CO-Z (V)
in der Z wie oben definiert ist.
Diese Stufe wird in den Beispielen als "Stufe B" bezeichnet.
Gemäß einer weiteren speziellen Charakteristik wird die Verbindung der Formel (IV) erhalten durch Kondensation eines Aminoalkylamins der Formel
in der m, R&sub1; und R&sub2; wie oben definiert sind,
mit einer Fettsäure der Formel RCOOH oder einem ihrer Vorläufer, beispielsweise ihrer Methylsäure oder einem ihrer Glyceride, wobei R wie oben definiert ist.
Diese Stufe wird in den Beispielen als "Stufe A" bezeichnet.
Bei den obengenannten Amidierungs-, Quaternisierungs- und Kondensations- Reaktionen handelt es sich um klassische Reaktionen und der Fachmann kann sich auf die bereits existierende Literatur beziehen zur Bestimmung der geeigneten Bedingungen (Temperatur, Dauer, Art der Lösungsmittel und dgl.), um leicht zu diesen Reaktionen zu gelangen.
Es wurde völlig überraschend festgestellt und das stellt eine Originalität des erfindungsgemäßen Verfahrens dar, daß die Farbe der Produkte der Formel (I) beträchtlich verbessert werden kann, wenn auf die Amidierung des Amins der Formel (II) mit der Verbindung der Formel (III) eine Behandlung mit einer Verbindung folgt, die ausgewählt wird aus der Gruppe, die Essigsäureanhydrid und Essigsäurechlorid umfaßt, um auf diese Weise die Menge an restlichem Amin auf einen Wert unter 2%, vorzugsweise unter 1%, zu verringern.
Die Bedingungen dieser Behandlung können vom Fachmann leicht festgelegt werden.
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung Schaumbildungs-, Reinigungs-, Emulgier- oder Konditionier-Zusammensetzungen, die mindestens eine Verbindung der Formel (I) enthalten, wie sie oben definiert ist, durch Kombination derselben mit einem anionischen Tensid in einem Gewichtsverhältnis zwischen 99 : 1 und 1 : 99.
Dieses anionische Tensid kann eines der üblicherweise verwendeten Agentien sein, wie sie in der Einleitung der vorliegenden Anmeldung genannt sind. Vorzugsweise handelt es sich dabei um Natriumlaurylethersulfat.
Gemäß einem vierten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung schließlich die Verwendung der obengenannten quaternären Ammonium-Derivate der Formei (I) für die Herstellung von Schaumbildungs-, Emulgier-, Reinigungs- und Konditionier-Zusammensetzungen.
Die folgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung erläutern, ohne sie jedoch darauf zu beschränken. In diesen Beispielen beziehen sich die Prozentangaben, wenn nichts anderes angegeben ist, auf das Gewicht.

Beispiel 1: Beispiel zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Verbindung Stufe A:

In einem Mehrzweck-Behälter gibt man 24,2 kg Dimethylaminopropylamin zu 45 kg Fettsäure zu.
Diese Fettsäure ist nämlich eine Mischung von C&sub1;&sub4;-, C&sub1;&sub6;- und C&sub1;&sub8;-Fettsäuren mit der folgenden Zusammensetzung:
C&sub1;&sub4; 2%
C&sub1;&sub6; 45%
C&sub1;&sub8; 53%
Die so erhaltene Mischung wird auf 155ºC erwärmt bis zur Erzielung eines Säureindex von unter 5.
Das überschüssige Dimethylaminopropylamin wird anschließend unter vermindertem Druck eliminiert, wobei man 58,3 kg Amid erhält.

Stufe B

24,7 kg des in der Stufe A erhaltenen Amids werden in 55 kg Isopropylalkohol gelöst. Diese Mischung wird auf 60ºC gebracht und man gibt unter Rühren 9,2 kg Natriummonochloracetat zu. Nach 11-stündigem Rühren bei 100ºC wird das Ganze auf 60ºC abgekühlt und filtriert.

Stufe C

48,5 kg des in der Stufe B erhaltenen Filtrats werden unter vermindertem Druck bis zur Eliminierung des Isopropylalkohols erwärmt.
Man gibt 3,3 kg Monoethanolamin zu dem auf diese Weise erhaltenen Produkt zu. Nach 6-stündiger Reaktion bei 155ºC erhält man 22 kg eines Feststoffes mit dunkel-beiger Farbe.
Das auf diese Weise erhaltene Produkt weist die folgenden Eigenschaften auf:
Farbe (des geschmolzenen Produkts): 11 Vcs
freies Monoethanolamin: 0,25%
pH-Wert (10%) 8,32
Dieses Produkt hat die folgende Strukturformel:

Beispiel 2

Stufe A

Die Stufe A des Beispiels 1 wird wiederholt, wobei man die Fettsäure durch eine Mischung ersetzt, welche die folgende Zusammensetzung hat:
C&sub1;&sub0; 1%
C&sub1;&sub2; 55%
C&sub1;&sub4; 23%
C&sub1;&sub6; 10%
C&sub1;&sub8; 2%
C&sub2;&sub0; 8%

Stufe B

22,5 kg des in der Stufe A hergestellten Alkylamidopropyldimethylamins werden bei 50ºC in 37 kg Isopropylalkohol gelöst.
Nach der Zugabe von 9,5 kg Natriummonochloracetat wird die Mischung unter Rühren 15 min lang auf 95ºC erwärmt und dann auf 50ºC abgekühlt und filtriert.

Stufe C

46,1 kg des in der Stufe B erhaltenen Filtrats werden unter vermindertem Druck bis zur Eliminierung des Isopropylalkohols erwärmt.
Nach der Zugabe von 3,0 kg Monoethanolamin wird das Reaktionsmedium unter Rühren auf 170ºC gebracht und 6 h lang bei dieser Temperatur gehalten. Die auf diese Weise erhaltene Reaktionsmischung wird bei etwa 60ºC mit Wasser verdünnt, wobei man 32,7 kg einer durchsichtigen Flüssigkeit erhält, die 39,8% Trockenextrakt enthält und die folgenden Eigenschaften aufweist:
Farbe 10 Vcs
freies Monoethanolamin 0,13%
pH-Wert (des Produkts) 7,55
Viskosität bei 20ºC 1250 mPa·s

Beispiel 3

Stufe B

25,4 kg des in der Stufe A des Beispiels 2 hergestellten Alkylamidopropyldimethylamins und 3,9 kg Methylalkohol werden unter Rühren auf 80ºC erwärmt. Innerhalb 1 h gibt man 9,8 kg Methylmonochloracetat zu und die so erhaltene Reaktionsmischung wird 6 h lang bei 80ºC gehalten.

Stufe C

32 kg der in der Stufe B erhaltenen Reaktionsmischung werden auf 60ºC gebracht und innerhalb einer halben Stunde zu einer auf 90ºC erwärmten Mischung von 4 kg Monoethanolamin und 0,05 kg Natriummethylat in Form einer 30%igen Lösung in Methylalkohol zugegeben.
Nach 5-stündiger Reaktion unter Vakuum bei 100ºC wird das erhaltene Produkt abgekühlt und bis auf 41,3% Trockenextrakt verdünnt. Die auf diese Weise erhaltene durchsichtige (klare) Flüssigkeit weist die folgenden Eigenschaften auf:
Farbe 5 Vcs
freies Monoethanolamin 0,9%
pH-Wert (5%) 5,9
Viskosität bei 20ºC 51 mPa·s

Beispiel 4

Einfluß von Essigsäureanhydrid auf die Farbe des Endprodukts

Die Stufen A und B des Beispiels 1 werden wiederholt zur Herstellung von 62,5 kg Filtrat.

Stufe C

62,5 kg des auf diese Weise hergestellten Filtrats werden unter vermindertem Druck bis zur vollständigen Eliminierung von Isopropylalkohol erwärmt. Man gibt 3,5 kg Monoethanolamin zu dem so erhaltenen Produkt zu.
Nach 3-stündiger Reaktion bei 150ºC wird das Reaktionsmedium auf 70ºC abgekühlt und es werden 0,6 kg Essigsäureanhydrid zugegeben.
Nach 3-stündigem Rühren bei 70ºC erhält man 26,5 kg eines Feststoffes mit hellbeiger Farbe.
Das erhaltene Produkt weist die folgenden Eigenschaften auf:
Farbe (des geschmolzenen Produkts) 8 Vcs
freies Monoethanolamin 0,32%
pH-Wert (10%) 7,75
Dieses Beispiel zeigt den Einfluß von Essigsäureanhydrid auf die Farbe des Endprodukts. Die Farbe des in Beispiel 1 hergestellten Produkts ist nämlich 11 Vcs. Das unter den gleichen Bedingungen, jedoch unter Zugabe von Essigsäureanhydrid im Verlaufe der Stufe C hergestellte Produkt weist eine Farbe von 8 Vcs auf, die deutlich verbessert ist.

Beispiel 5

Einfluß von Säureanhydrid auf die Farbe des Endprodukts

Die Stufen A und B des Beispiels 2 werden wiederholt zur Herstellung von 52,0 kg Filtrat.

Stufe C

52,0 kg des so erhaltenen Filtrats werden unter vermindertem Druck bis zur vollständigen Eliminierung des Isopropylalkohols erwärmt.
Nach der Zugabe von 3,2 kg Monoethanolamin wird das Reaktionsmedium bei 180ºC 3 h lang gerührt, dann auf 70ºC abgekühlt und schließlich mit 1,5 kg Essigsäureanhydrid versetzt.
Nach 3-stündiger Reaktion wird das so erhaltene Rohprodukt in Wasser verdünnt, wobei man 50 kg einer Flüssigkeit erhält, die 39% Trockenextrakt enthält und die folgenden Eigenschaften aufweist:
Farbe 3 Vcs
freies Monoethanolamin 0,34%
pH-Wert (Produkt) 6,63
Viskosität bei 20ºC 1670 mPa·s
Dieses Beispiel zeigt den Einfluß von Essigsäureanhydrid auf die Farbe des Endprodukts. Die Farbe des in Beispiel 2 hergestellten Produkts ist nämlich 10 Vcs. Das unter den gleichen Bedingungen unter Zugabe von Essigsäureanhydrid im Verlaufe der Stufe C hergestellte Produkt weist jedoch eine Farbe von 3 Vcs auf, die deutlich verbessert ist.

Nachweis der Eigenschaften der erfindungsgemäßen Verbindungen

Die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Verbindungen wurden mit denjenigen der üblicherweise verwendeten anionischen, amphoteren, nicht-ionischen und kationischen Tenside verglichen. Zu diesem Zweck wurden die folgenden Bestimmungsverfahren angewendete:
Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle 1 zusammengefaßt. Diese Ergebnisse zeigen, daß die erfindungsgemäßen Verbindungen Eigenschaften aufweisen, die vergleichbar sind mit denjenigen der amphoteren, nichtionischen und kationischen Tenside.
Um die Vorteilhaftigkeit der erfindungsgemäßen Verbindungen bei der Herstellung von schäumenden und emulgierenden Zusammensetzungen zu bestätigen, wurden die Eigenschaften einer binären Formulierung, die eine erfindungsgemäße Verbindung und ein anionisches Tensid enthält, in den folgenden vier Zusammensetzungen miteinander verglichen:

Zusammensetzung A

Binäre Zusammensetzung, die ein anionisches Tensid und ein amphoteres Tensid enthält.

Zusammensetzung B:

Ternäre Formulierung, die ein anionisches Tensid, ein amphoteres Tensid und ein nichtionisches Tensid enthält.

Zusammensetzungen C und D

Formulierung mit vier Komponenten, die ein anionisches Tensid, ein nichtionisches Tensid, ein amphoteres Tensid und ein kationisches Tensid enthält.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle 2 angegeben.
Diese Ergebnisse zeigen, daß die binäre Formulierung, die eine erfindungsgemäße Verbindung enthält, Eigenschaften aufweist, die vergleichbar, ja sogar besser sind als diejenigen der Formulierungen mit vier Komponenten, wie sie bereits heute erhältlich sind, und daß sie denjenigen der Formulierungen mit 2 oder 3 Komponenten sehr deutlich überlegen sind.
Die Zusammensetzung A weist eine gute Reinigungswirkung auf, jedoch keine der klassischen kosmetischen Eigenschaften.
Die Zusammensetzung B weist wegen der Anwesenheit eines nicht-ionischen Tensids eine Überfettungswirkung auf, die insbesondere das Anfühlen des Schaums verbessert.
Die Zusammensetzung C mit vier Komponenten weist außerdem einen guten Konditioniereffekt auf.
Die Zusammensetzung D mit vier Komponenten weist gute Eigenschaften auf, sie leidet jedoch unter dem Nachteil, daß sie ein trübes Aussehen hat. In den Tabellen 1 und 2 werden die folgenden Abkürzungen verwendet:
LESNA Natriumlaurylethersulfat
LSNA Natriumlaurylsulfat
ma aktives Material
SAS Paraffinsulfonat
LAS Dodecylbenzolsulfonat
CAPB Kokosamidopropylbetain
DMDSAC Dimethyldistearylammoniumchlorid
pHi anfänglicher pH-Wert
MIP Isopropylmyristat
es Trockenextrakt
CTAC Cetyltriammoniumchlorid Tabelle 1 Vergleich der Grundeigenschaften der Tenside Tabelle 2 Vergleich von verschiedenen Shampoo-Formulierungen
+ schlecht +++ gut L: durchsichtig (klar)
++ mittelmäßig ++++ ausgezeichnet
Der Verdickungseffekt der erfindungsgemäßen Verbindungen und insbesondere der Verbindung des Beispiels 1 tritt bei einer geringen Dosis (in der Größenordnung von 1%) auf. Dieser Effekt ist gegebenenfalls durch Zugabe von NaCl und unabhängig vom pH-Wert modulierbar.
Ergänzende Versuche haben gezeigt, daß die erfindungsgemäßen Verbindungen Antireizungs-Eigenschaften gegenüber den üblicherweise verwendeten anionischen Tensiden aufweisen, ohne daß irgendeine Veränderung des Schäumungsvermögens auftritt.
So läßt die erfindungsgemäße Verbindung des Beispiels 1, verwendet in einer Konzentration von 1%, den Reizungsindex von LESNa stark absinken, der von der Klasse "reizend" in die Klasse "mäßig reizend" übergeht unter gleichzeitiger Verbesserung des Schäumungsvermögens des letzteren, indem sie dem erhaltenen Schaum Volumen und Fettigkeit verleiht.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen weisen somit einen Vorteil gegenüber den üblicherweise verwendeten nicht-ionischen ethoxylierten Verbindungen auf in bezug auf die Verringerung der reizenden Eigenschaften der anionischen Tenside in dem Umfang, in dem diese nicht-ionischen Verbindungen eine Veränderung des Schäumungsvermögens mit sich bringen.
Es ist noch darauf hinzuweisen, daß bestimmte der erfindungsgemäßen Verbindungen, wie insbesondere das Produkt des Beispiels 2, ein sehr interessantes Antimikroben-Verhalten aufweisen. So weist das Produkt des Beispiels 2 ein breites Spektrum einer spezifischen Aktivität mit einem bakteriostatischen Effekt, aber auch mit einem fungistatischen Effekt auf.
Diese Eigenschaften können verschiedenen Typen von Formulierungen verliehen werden, z. B. antimikrobiellen Gelen, antiseptischen flüssigen Seifen und allgemein allen Formulierungen, in denen man den Gehalt an Konservierungsmittel herabzusetzen wünscht.
Es wurde schließlich gezeigt, daß die erfindungsgemäßen Verbindungen interessante emulgierende Eigenschaften aufweisen, insbesondere für die Formulierung von kapillaren Balsamen oder klassischen Emulsionen. Die erfindungsgemäßen Verbindungen spielen in diesem Fall gleichzeitig die Rolle eines Auskämm- bzw. Auflockerungsmittels und eines Emulgiermittels.
Wegen der Vielfältigkeit ihrer Eigenschaften können die erfindungsgemäßen Verbindungen in einer großen Anzahl von Formulierungen verwendet werden.
Nachstehend sind einige Beispiele für Formulierungen angegeben, welche die erfindungsgemäßen Verbindungen enthalten. Diese Formulierungen werden insbesondere angewendet auf dem kosmetischen Gebiet, dem pharmazeutischen Gebiet (antiseptische flüssige Seife), auf dem Gebiet der Hygiene oder auch auf dem Gebiet der Detergentien (Produkt für die Verwendung im Haushalt oder in der Industrie).

Mildes Baby-Shampoo

LESNA 2.2OE 6% ma
Verbindung des Beispiels 2 1,5% ma
Konservierungsmittel qs
Parfüm qs
Wasser QSP 100
dieses Shampoo reizt nicht die Augen und verwirrt nicht die Haare

Shampoo-Konditioniermittel für gespaltene Haare

LESNA 2.2OE 9% ma
Verbindung des Beispiels 3 3% ma
Konservierungsmittel qs
Parfüm qs
Wasser QSP 100
NaCl qs visco

Entwirrungscreme (Auskämm-Creme)

Verbindung des Beispiels 1 2% ma
MONTANOV 68® 1%ma
Dimethicon 2%
Konservierungsmittel qs.
Parfüm qs.
Wasser QSP 100

Glättendes Pflegemittel für trockene Spitzen

Verbindung des Beispiels 1 2% ma
Cyclomethicon 5%
ACRYSOL 44® 2%
Konservierungsmittel qs.
Parfüm qs.
Wasser QSP 100

Perlmuttglänzende flüssige Seife

LESNA 2.2OE 7% ma
Verbindung des Beispiels 2 2% ma
Glycolstearat 2%
Konservierungsmittel qs.
Parfüm qs.
Wasser QSP 100
NaCl qs visco

Shampoo "2 in 1"

LESNA 2.2OE 12% ma
Verbindung des Beispiels 2 2% ma
Verbindung des Beispiels 1 0,5% ma
Glycolstearat 2%
Dimethicon 50cps 1%
Konservierungsmittel qs.
Parfüm qs.
Wasser QSP 100
NaCl qs visco

Dauerwellen-Produkt (Lotion)

Verbindung des Beispiels 2 1% ma
Verbindung des Beispiels 1 2% ma
Ammoniumthioglycolat 8%
70%iges Natriumhydroxid 10%
28%iges Ammoniak 3%
Verdickungsmittel 1%
Wasser QSP 100

Dusch-Gel

LESNA 2.2OE 13% ma
Verbindung des Beispiels 3 2% ma
Konservierungsmittel qs.
Parfüm qs.
Wasser QSP 100
NaCl qs visco

Dusch-Gel "2 in 1"

LANOL 84D® 2%
Verbindung des Beispiels 1 2% ma
LESNA 2.2OE 15% ma
Opazifizierungsmittel 0,5%
Konservierungsmittel qs.
Parfüm qs.
Wasser QSP 100
NaCl qs visco

Antiseptische flüssige Seife

Verbindung des Beispiels 2 8%
Chlorhexidindigluconat (20%ige Lösung) 2,5%
Parfüm qs.
Wasser QSP 100
Es sei darauf hingewiesen, daß in dieser Formulierung die erfindungsgemäße Verbindung nicht mit einem anionischen Tensid kombiniert ist. Überraschenderweise ändert sich die Aktivität des Chlorhexidindigluconats (das einen kationischen Charakter aufweist) nicht trotz der Abwesenheit des anionischen Tensids.

Handcreme

MONTANOV 68® 5%
Verbindung des Beispiels 1 0,5% ma
Paraffinöl 15%
Glycerin 5%
Wasser QSP 100
Parfüm qs.
Konservierungsmittel qs.

Weichmachende Körpermilch

MONTANOV 94®
Verbindung des Beispiels 1 2% ma
LANOL 2681® 10%
Wasser QSP 100
SEPIGEL 305® 0,8%
Parfüm qs.
Konservierungsmittel qs.

Hydratisierendes Schaumbad

LESNA 2.2OE 15% ma
LSNA 5% ma
Verbindung des Beispiels 2 5%
Glycolstearat 2%
Wasser QSP 100
Parfüm qs.
Konservierungsmittel qs.
NaCl qs visco

Textil-Weichmacher (Verwendung im Haushalt)

Verbindung des Beispiels 1 4%
LANOL CT0®-Wachs 1%
Konservierungsmittel qs.
Parfüm qs.
Wasser QSP 100
Citronensäure qs pH 3

Textil-Weichmacher (Verwendung in der Industrie)

Verbindung des Beispiels 1 3%
MONTANOV 68® 0,5%
Wasser QSP 100

Flüssiges Geschirrspülmittel

LESNA 2.2OE 15% ma
SAS oder LAS 15% ma
Verbindung des Beispiels 2 3% ma
Parfüm qs.
Konservierungsmittel qs.
Wasser QSP 100

Flüssiges Geschirrspülmittel (für empfindliche Haut)

LESNA 2.2OE 20% ma
Verbindung des Beispiels 2 5% ma
Parfüm qs.
Konservierungsmittel qs.
Wasser QSP 100

WC-Entkalkungsgel:

Verbindung des Beispiels 2 2%
ACRYSOL 44® 5%
Essigsäure 5%
Färbemittel qs.
Parfüm qs.
Wasser QSP 100
Citronensäure qs pH 3
In diesen Formulierungen haben die Handelsbezeichnungen der genannten Produkte die folgenden Bedeutungen:
MONTANOV 68®: Cetearylglucosid
ACRYSOL 44®: Urethan/C1-20 Alkyl PEG Copolymer
LANOL 84®: Dioctylmalat
LANOL 2681®: CocoscaprylatlCaprat
SEPIGEL 305®: Polyacrylamid und C&sub1;&sub2;&submin;&sub1;&sub4;-Isoparaffin und Laureth-7
Lanol CTO®-Wachs: Cetearylalkohol und Ceteareth 33

Claims

1. Quaternäre Ammonium-Derivate, die insbesondere als kationische Tenside (oberflächenaktive Agentien) verwendbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß sie der Formel entsprechen:

worin bedeuten:

R einen linearen oder verzweigten Alkyl- oder Alkenylrest mit 5 bis 29 Kohlenstoffatomen;

m die ganze Zahl 2 oder 3;

R&sub1;, R&sub2; unabhängig voneinander:

- einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen;

- einen Hydroxymethyl-, Hydroxyethyl- oder Hydroxypropylrest;

p eine ganze Zahl zwischen 1 und 3;

R&sub3; eine Gruppierung

in der bedeuten:

- q eine ganze Zahl zwischen 1 und 5;

- y die ganze Zahl 0 oder 1;

- R&sub5; ein Wasserstoffatom oder einen Methylrest;

- r eine ganze Zahl zwischen 0 und 10, wobei r und y nicht gleichzeitig 0 sein können;

-(CH&sub2;)s-(CHOH)t-(CH&sub2;)u-CH&sub3;

in der bedeuten:

- s eine ganze Zahl zwischen 0 und 2;

- t eine ganze Zahl zwischen 0 und 6;

- u eine ganze Zahl zwischen 0 und 5;

-(CH&sub2;)v-(CHOH)w-CH&sub2;OH

in der bedeuten:

- v die ganze Zahl 0 oder 1;

- w eine ganze Zahl zwischen 1 und 6;

R&sub4; ein Wasserstoffatom oder die gleiche Bedeutung wie R&sub3; hat; und

X ein Gegenion, vorzugsweise ein Chloratom, ein Bromatom oder eine Hydroxylgruppe.

2. Quaternäre Ammonium-Derivate der Formel (I) nach Anspruch 1, in der m, R&sub1;, R&sub2;, p, R&sub3; und R&sub4; wie in Anspruch 1 definiert sind und R steht für einen linearen oder verzweigten Alkyl- oder Alkenylrest mit 7 bis 17 Kohlenstoffatomen, der vorzugsweise ausgewählt wird aus der Gruppe, welche die folgenden Reste umfaßt:

CH&sub3;-(CH&sub2;)&sub6;-; CH&sub3;-(CH&sub2;)&sub8;-; CH&sub3;-(CH&sub2;)&sub1;&sub0;-; CH&sub3;-(CH&sub2;)&sub1;&sub2;-; CH&sub3;-(CH&sub2;)&sub1;&sub4;-; CH&sub3;- (CH&sub2;)&sub1;&sub6;-; CH&sub3;-(CH&sub2;)&sub7;-CH=CH-(CH&sub2;)&sub7;-; CH&sub3;-(CH&sub2;)&sub5;-CH=CH-(CH&sub2;)&sub7;-; CH&sub3;-(CH&sub2;)&sub5;- CHOH-CH&sub2;-CH=CH-(CH&sub2;)&sub7;; CH&sub3;-(CH&sub2;)&sub4;-CH=CH-CH&sub2;-CH=CH-(CH&sub2;)&sub7;-CH&sub3;- (CH&sub2;CH=CH&sub3;)-(CH&sub2;)&sub7;-; H&sub2;C=CH-(CH&sub2;)&sub8;.

3. Quaternäre Ammonium-Derivate der Formel (I) nach Anspruch 2, in der R&sub3; für einen Rest steht, der ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus den Hydroxy-2-ethyl-, Hydroxy-2-propyl-, Hydroxy-3-propyl-, Methyl- und Pentahydroxy-2,3,4,5,6-hexyl-Resten.

4. Quaternäre Ammonium-Derivate der Formel (I) nach Anspruch 1, in der bedeuten:

m die Zahl 3;

R&sub1; und R&sub2; einen Methylrest;

p die Zahl 1;

R&sub3; einen Hydroxy-2-ethylrest;

R&sub4; ein Wasserstoffatom;

X ein Chloratom oder eine Hydroxylgruppe und

R wie in Anspruch 1 definiert ist.

5. Quaternäre Ammonium-Derivate der Formel (I) nach Anspruch 1, in der bedeuten:

m die Zahl 3;

R&sub1; und R&sub2; einen Methylrest;

p die Zahl 1;

R&sub3; einen Hydroxy-2-ethylrest;

R&sub4; einen Hydroxy-2-ethylrest;

X ein Chloratom oder eine Hydroxylgruppe; und

R wie in Anspruch 1 definiert ist.

6. Verfahren zur Herstellung der quaternären Ammonium-Derivate der Formel (I) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt die Amidierung eines Amins der Formel

mit einer Verbindung der Formel

worin R, m, R&sub1;, R&sub2; und p die gleichen Bedeutungen wie in Anspruch 1 haben und Z für eine Gruppierung OH, OM, OCH&sub3;, OC&sub2;H&sub5;, OC(O)CH&sub2;Cl, Cl steht, worin M ein Alkalimetall darstellt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die obengenannte Verbindung der Formel (III) erhalten wird durch Quaternisierung eines Amins der Formel

in der R, m, R&sub1; und R&sub2; wie in Anspruch 1 definiert sind, mit einer Verbindung der Formel

Cl-CH&sub2;-CO-Z (V)

in der Z die gleiche Bedeutung wie in Anspruch 7 angegeben hat.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Formel (IV) erhalten wird durch Kondensation eines Aminoalkylamins der Formel:

in der m, R&sub1; und R&sub2; wie in Anspruch 1 definiert sind, mit einer Fettsäure der Formel RCOOH oder einem ihrer Vorläufer, insbesondere ihrer Methylsäure oder einem ihrer Glyceride, worin R wie in Anspruch 1 definiert ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Farbe des obengenannten Produkts der Formel (I) auf die Amidierung des Amins der Formel (II) mit einem quaternären Ammonium-Derivat der Formel (III) eine Behandlung mit einer Verbindung folgt, die ausgewählt wird aus der Gruppe, die Essigsäureanhydrid und Essigsäurechlorid umfaßt, in der Weise, daß die Menge an restlichem Amin auf einen Wert von unter 2%, vorzugsweise von unter 1%, reduziert wird.

10. Schaum-, Reinigungs-, Emulgier- oder Konditionier-Zusammensetzungen, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine Verbindung der Formel (I), wie sie in einem der Ansprüche 1 bis 5 definiert ist, in Kombination mit einem anionischen Tensid (oberflächenaktiven Agens) in einem Gewichtsverhältnis zwischen 99 : 1 und 1 : 99 umfassen.

11. Verwendung der quaternären Ammonium-Derivate nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Herstellung von Schaum-, Reinigungs-, Emulgier- und Konditionier-Zusammensetzungen.