DE69911190T2

DE69911190T2 - Verfahren zur selektiven steuerung von zwitterionischen amphoteren tensidzusammensetzungen

Info

Publication number: DE69911190T2
Application number: DE69911190T
Authority: DE
Inventors: Lawrence J. Joffre
Original assignee: Akzo Nobel NV
Current assignee: Akzo Nobel NV
Priority date: 1998-03-31
Filing date: 1999-03-24
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2019-03-25
Also published as: EP1068175A1; US5922909A; CA2326201A1; DE69911190D1; WO1999050227A1; EP1068175B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren zur selektiven Steuerung von zwitterionischen amphoteren Tensidzusammensetzungen.
Hintergrund der Erfindung
Zwitterionische amphotere Tenside sind nützliche und vielseitige Zusätze bei Anwendungen wie Kosmetik, Shampoo, Waschmitteln, industriellen Reinigern, Emulgatoren, Textiladditiven, Aerosolverpackung und dergleichen. Im Stand der Technik wird allgemein anerkannt, dass solche amphoteren Stoffe gemäß dem folgenden Reaktionsschema hergestellt werden können.
wobei m = salzbildendes Kation oder Wasserstoff
Zum Beispiel beschreibt das US-Patent Nr. 2,195,974 ein Verfahren zur Herstellung von Aminocarbonsäuren, das die Umsetzung von Acrylsäure oder Methacrylsäure mit Ammoniak und/oder organischen Derivaten von Ammoniak, die wenigstens eine NH₂-Gruppe aufweisen, bei einer Temperatur zwischen 40 und 150°C in Gegenwart von Wasser umfasst.
Das US-Patent Nr. 2,816,911 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel RNHC₂H₄COOR₁, wobei R eine aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe ist, die 8–22 Kohlenstoffatome enthält, und R₁ eine Niederalkylgruppe ist, die 1–4 Kohlenstoffatome enthält. Das Verfahren umfasst die Umsetzung des entsprechenden Amins RNH₂ mit dem entsprechenden Niederalkylacrylsäureester, wobei der Ester in einem Überschuss von 10–30% bei Temperaturen im Bereich von 50–120°C eingesetzt wird.
Das US-Patent Nr. 2,468,012 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der Formel RNHCH₂CH₂COOX, wobei R eine aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe ist, die 10 bis 18 Kohlenstoffatome enthält, und X aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wasserstoff und einem salzbildenden Rest besteht. Das Verfahren umfasst die Umsetzung des Amins RNH₂ mit einem Ester von Acrylsäure in Abwesenheit eines Lösungsmittels und in Abwesenheit eines Katalysators unter Bildung eines β-Aminoesters und das Ersetzen der Estergruppe durch eine hydrophile Gruppe.
Schließlich offenbart das US-Patent Nr. 3,133,816 die Herstellung von amphoteren Tensiden durch Umsetzen eines primären Amins, das 8 bis 20 Kohlenstoffatome enthält, mit Chlorpropion- oder Brompropionsäure in Gegenwart eines Alkalis, wie Natriumhydroxid oder Kaliumcarbonat.
Wegen der speziellen Verwendungen in Reinigungsmitteln und kosmetischen Produkten ist es in hohem Maße wünschenswert, dass das Tensid einen geringen Gehalt an freiem Amin und einen geringen Gehalt an freier Säure sowie eine gute Farbe hat. Weiterhin ist im Stand der Technik bekannt, dass zwitterionische Amphotere, die eine Carboxygruppe enthalten, wesentlich andere Eigenschaften, d. h. Hydrophobie, aufweisen als solche mit zwei Carboxygruppen, d. h. Hydrophilie. Es ist also in hohem Maße wünschenswert, den Stand der Technik zu verbessern, indem man ein Verfahren bereitstellt, dass die Herstellung von amphoteren Tensiden mit geringem Gehalt an freiem Amin, geringem Gehalt an freier Säure, guter Farbe und geringem Geruch ermöglicht und selektiv ist und es somit erlaubt, die Spezifität für eine gebildete Spezies gegenüber der anderen zu steuern. Außerdem ergibt die Reaktion des primären Amins und der α,β-ungesättigten Carbonsäure in äquimolarem Verhältnis nicht ausschließlich ein Produkt, sondern führt zu einer Verteilung von Produkten, wobei es das Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Kontrolle über diese Verteilung auszuüben.
Dementsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von wässrigen Lösungen zwitterionischer amphoterer Tenside mit geringem Gehalt an freiem Amin und an freier Säure sowie guter Farbe und gutem Geruch bereitzustellen.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur selektiven Steuerung von wässrigen Lösungen zwitterionischer amphoterer Tensidzusammensetzungen in Abhängigkeit vom Verwendungszweck bereitzustellen.
Diese und andere Ziele werden durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung realisiert.
Kurzbeschreibung der Endung
Die vorliegende Endung bezieht sich allgemein auf ein selektives Verfahren zur Herstellung von N-Alkyl-beta-aminopropionsäuren (I) oder N-Alkyl-betaiminodipropionsäuren (II) RNHC₂H₄COOH (I) RN(C₂H₄COOH)₂ (II)wobei R ein C₈- bis C₂₄-Kohlenwasserstoff ist, wobei das Verfahren das Umsetzen einer alpha,beta-ungesättigten Carbonsäure in wässrigem Medium mit dem entsprechenden primären Amin der Formel R₁NH₂, wobei R₁ eine Fettgruppe mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen ist, in Gegenwart einer organischen oder anorganischen Base mit einem pK_b von > 1 und < 15 umfasst, wobei der pH-Wert der Reaktion in einem Bereich von 3,5 bis 7 gehalten wird.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
1 zeigt die Komponentenverteilungen bei pH 5,35 (0,10 mol Natriumhydroxid).
2 zeigt die Komponentenverteilungen bei pH 4,51 (0,02 mol Natriumhydroxid).
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren zur selektiven Steuerung von zwitterionischen amphoteren Tensiden. "Zwitterionisch amphoter" bedeutet, dass in der Struktur der Verbindung in ihrer freien Carbonsäureform sowohl Amino- als auch Carboxyfunktionen enthalten sind. Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein selektives Verfahren zur Herstellung der N-Alkyl-beta-aminopropionsäure- (I) und N-Alkyl-beta-iminodipropionsäureform (II) RNHC₂H₄COOH (I) RN(C₂H₄COOH)₂ (II)wobei R eine C₈- bis C₂₄-Kohlenwasserstoffgruppe ist. Vorzugsweise ist R eine geradkettige oder verzweigte, substituierte oder unsubstituierte, gesättigte oder ungesättigte, aliphatische oder cyclische Alkylgruppe mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen. Die Fett- oder aliphatischen Alkylgruppen können auf eine einzige Kettenlänge beschränkt sein, oder sie können gemischte Kettenlängen haben.
Je nach dem Verwendungszweck und der gewünschten Hydrophobie/Hydrophilie kann man bevorzugen, entweder das Monoaddukt oder das Diaddukt zu verwenden. Das vorliegende Verfahren ermöglicht die selektive Bildung des einen gegenüber dem anderen.
Das Verfahren der Erfindung umfasst allgemein das Umsetzen einer alpha,beta-ungesättigten Carbonsäure in wässrigem Medium mit einem primären Amin in Gegenwart einer anorganischen und/oder organischen Base mit einem pK_b von > 1 und < 15, bei der es sich vorzugsweise um Natriumhydroxid handelt, bei Umgebungs- oder erhöhten Temperaturen und Umgebungsdruck. Die Base dient dazu, die Gleichgewichtskonzentration an freiem Amin in dem System zu erhöhen.
In Bezug auf das obige Verfahren haben die Anmelder unerwarteterweise herausgefunden, dass das Monoaddukt selektiv begünstigt wird, indem man das System durch Zugabe einer geeigneten Menge Base, z. B. Natriumhydroxid, zu dem System auf einen pH-Wert im Bereich von 5 bis 7 einstellt.
Außerdem haben die Anmelder herausgefunden, dass das Diaddukt selektiv begünstigt wird, indem man den pH-Wert des Systems durch Zugabe einer geeigneten Menge Base, z. B. Natriumhydroxid, zu dem System auf einen Bereich von 3,5 bis 5, vorzugsweise 4 bis 5, einstellt. Letztlich erhöht eine Absenkung des pH-Werts des Systems die Reaktivität der Carbonsäure gegenüber Dispezies erheblich.
In Verfahren des Standes der Technik, die im Allgemeinen bei einem pH-Wert von über 7 durchgeführt werden, wird die Reaktionszeit vermutlich verlängert, wodurch die Umsetzung sowohl des Mono- als auch des Diaddukts beschränkt wird. Dies tritt vermutlich deshalb ein, weil das Natrium ein Proton von der Carbonsäure extrahiert, was die Resonanzstabilisierung der Übergangsspezies delokalisiert und dadurch die Reaktivität des Olefins senkt, wobei als Ergebnis unter dem Strich ein Produkt entsteht, bei dem erhöhte Mengen an freiem Amin und des anionischen Carbonsäuresalzes der Mono- und Disäuren die Hauptkomponenten sind.
Innerhalb der Beschränkungen einer molaren Stöchiometrie von 1,00 mol primärem Amin zu 1,00–1,10 mol einer α,β-ungesättigten Carbonsäure zeigte sich, dass drei vorherrschende Reaktionsspezies im Gleichgewicht miteinander vorhanden sind: N-Alkyl-β-aminopropionsäure, N-Alkyl-β-iminodipropionsäure und Aminsalz. In einem System, in dem eine solche Verteilung vorliegt, wird eine Spezies als dominant gegenüber den anderen angesehen (d. h. Stand der Technik: mit größerer Hydrophobie im Falle eines Aminoaddukts im Gegensatz zu einer größeren Hydrophilie im Falle des Iminodiaddukts), wenn die Komponente mehr als 40% des Gemischs umfasst. In den folgenden Beispielen verschoben Einstellungen des pH-Werts mit Natriumhydroxid in dem Gemisch aus Acrylsäuremonomer und Wasser vor der Zugabe des primären Amins die Produktverteilung zugunsten eines bestimmten Addukts. Das folgende Diagramm dokumentiert diesen Punkt:
Neben der Wirkung des pH-Werts auf die Spezifität der Reaktion zugunsten der Bildung der N-Alkyl-β-aminopropionsäure und der N-Alkyl-β-iminodipropionsäure haben wir auch herausgefunden, dass eine Erhöhung der Länge der Alkylkette auch die Selektivität zugunsten der N-Alkyl-β-aminopropionsäure-Spezies erhöhte.
Der hier verwendete Ausdruck "α,β-ungesättigte Mono- und Dicarbonsäuren soll unter anderem Säuren wie Acrylsäure, Crotonsäure, Isocrotonsäure, Methacrylsäure, Sorbinsäure, Zimtsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Angelikasäure, Itaconsäure und Gemische davon umfassen.
Die Fettamine, die in dem vorliegenden Verfahren eingesetzt werden können, sind primäre Fettamine mit einer Fettgruppe, die 8–24 Kohlenstoffatome enthält. Bei diesen kann es sich um einzelne isolierte Fettamine oder um gemischte Fettamine, die von den Fettsäuren eines Fettes oder Öls oder von irgendeiner ausgewählten Fraktion davon abgeleitet sind, handeln. Die Amine können entweder gesättigt oder ungesättigt sein. Bevorzugte Beispiele für die primären Amine, die bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, sind unter anderem n-Dodecylamin, n-Hexadecylamin, n-Octadecylamin, Kokosamin, Talgamin, hydriertes Talgamin, partiell hydriertes Talgamin, Oleylamin, Erucylamin, Behenylamin, Lignocrylamin und Gemische davon.
Die bei der vorliegenden Reaktion eingesetzten organischen oder anorganischen Basen haben vorzugsweise ein pK_b von > 1 und < 15. Zu den geeigneten Basen gehören unter anderem Ammoniak, Hydroxylamin, Diethylamin, Methylamin, n-Butylamin, Glycin, Anilin, Alkalimetallhydroxide, wobei das Kation Natrium, Lithium, Barium, Magnesium, Calcium oder Kalium ist, Metalloxide, wie Natrium-, Magnesium-, Calcium-, Bariumoxid und Gemische und Kombinationen davon. Alkalimetallhydroxide sind die bevorzugten Basen, wobei Natriumhydroxid das bevorzugte Alkalimetallhydroxid ist.
Bei der Durchführung der Reaktion werden das Amin und die Säure miteinander gemischt, wobei die Säure in einem molaren Überschuss von 3 bis 40, besonders bevorzugt 5 bis 30, eingesetzt wird. Ein am meisten bevorzugter molarer Überschuss der Säure beträgt 4 bis 10. Das Reaktionsgemisch wird erhitzt und bei Temperaturen im ungefähren Bereich von 50 bis 120°C gerührt. Die Zeitdauer wird in Abhängigkeit von der Temperatur und dem besonderen eingesetzten Säureüberschuss variieren. Bei Temperaturen von 80 bis 100°C sind bis zu 8 Stunden erforderlich.
Wenn man die Selektivität zur Bildung des Monoaddukts hin bewegen möchte, sollte der pH-Wert des Systems in einem Bereich von 5 bis 7 gehalten werden. Das durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung erhaltene Produkt enthält typischerweise wenigstens 35% Monoaddukt, vorzugsweise wenigstens 40% Monoaddukt, wobei eine Produktverteilung von 40% Mono-, 30% Di- und 30% Aminsalzprodukt typisch ist. Vorzugsweise wird die Reaktion bei einem Druck von Atmosphärendruck bis 6,9 bar (100 psi) und besonders bevorzugt Atmosphärendruck bis 3,45 bar (50 psi) durchgeführt.
Wenn man die Reaktion umgekehrt zur Bildung des Diaddukts verschieben möchte, sollte der pH-Wert des Systems in einem Bereich von 3,5 bis 5,0, vorzugsweise 4,0 bis 5,0, eingestellt werden.
Die Erfindung wird nun anhand der folgenden nichteinschränkenden Beispiele erläutert.
Internes Verfahren zur Bestimmung des Trübungspunkts für Aminosäureamphotere, Betaine, von Imidazolin abgeleitete Amphotere und Alkylpolyaminosäure-Amphotere
Dieses Verfahren beinhaltet die Bestimmung der Löslichkeitsinversionstemperatur oder des "Trübungspunkts" von Aminosäureamphoteren, Betainen, von Imidazolin abgeleiteten Amphoteren und Alkylpolyaminosäure-Amphoteren. Die Anwesenheit von Salzen und Basen wird den Trübungspunkt des Tensids speziell senken, während Säuren den Trübungspunkt erhöhen. Mit abnehmenden Mengen des freien primären Amins und seines jeweiligen Aminsalzes tritt eine Erhöhung des Trübungspunkts auf, bis ein Reaktionsgleichgewicht erreicht wird. Das vorliegende Verfahren beruht auf dem Erhitzen eines Gemischs der folgenden Bestandteile auf die Temperatur, bei der die Lösung trübe wird. Zubereitung:

8 Gew.-% wässriges Natriumhydroxid: 60 g

Polyoxyethylen-(9)-nonylphenylether 3 g

Aminosäure-Amphoter 6 g
Beispiel 1: Auf der Grundlage einer molaren Stöchiometrie von 1,00 mol primärem Amin zu 1,05 mol α,β-ungesättigter Carbonsäure
750 g (41,67 mol) Leitungswasser, 151,4 g (2,10 mol) 99,0%ige Acrylsäure und 8,0 g (0,10 mol) 50%ige (w/w) Natronlauge wurden in einen 2,0-Liter-Glasharzkessel gegeben, der mit einem elektrischen Rührer und einem Kühler des Allihn-Typs mit Wasserkühlung ausgestattet war. Während das System langsam gerührt wurde, wurden 394,6 g (2,00 mol) destilliertes Kokosalkylamin über einen Zeitraum von einer Stunde zu dem oben genannten Gemisch gegeben. Der pH-Wert des Reaktionsgemischs in diesem Stadium betrug 5,35. Der Inhalt des Harzkessels wurde auf 90°C erhitzt. Nach sieben Stunden Aufschluss bei 90°C wurde die Reaktion als beendet angesehen, wenn ihre Erhöhung des Trübungspunkts bei einer maximalen Temperatur lag. Der endgültige pH-Wert des Reaktionsgemischs bei Beendigung der Aufschlusszeit betrug 6,10. Der Harzkessel wurde gekühlt und geleert. Durch ¹³C-NMR wurde gezeigt, dass der Inhalt 45,0 Mol-% N-Kokos-beta-aminopropionsäure, 28,40 Mol-% N-Kokos-beta-iminodipropionsäure und 26,6 Mol-% Aminsalz enthielt.
Tabelle 1 zeigt die Selektivität zugunsten der N-Kokos-beta-aminopropionsäurespezies bei pH 5,35 (0,10 mol Natriumhydroxid), während diese Selektivität in 1 graphisch dargestellt ist.
Tabelle 1: Selektivität zugunsten der N-Kokos-beta-aminopropionsäurespezies bei pH 5,35 (0,10 mol 50%iges (w/w) Natriumhydroxid)
Daten durch ¹³C-NMR in Mol-% erfasst
Beispiel 2:
Wie Beispiel 1, aber die Konzentration des 50%igen (w/w) Natriumhydroxids wurde auf 1,60 g (0,02 mol) auf einen pH-Wert des Reaktionssystems von 4,51 reduziert. Der endgültige pH-Wert nach sieben Stunden Aufschluss bei 90°C betrug 4,87. Die durch ¹³C-NMR gezeigten Komponentenzusammensetzungen zeigten an, dass die Selektivität zugunsten der N-Kokos-beta-iminodipropionsäure verschoben war: 40,80 Mol-% N-Kokos-beta-iminodipropionsäure, 37,70 Mol-% N-Kokos-beta-aminopropionsäure und 21,50 Mol-% Aminsalz. Tabelle 2 zeigt die Selektivität zugunsten der N-Kokos-beta-iminodipropionsäurespezies bei pH 4,51 (0,02 mol Natriumhydroxid), während diese Selektivität in 2 graphisch dargestellt ist.
Tabelle 2: Selektivität zugunsten der N-Kokos-beta-iminodipropionsäurespezies bei pH 4,51 (0,02 mol 50%iges (w/w) Natriumhydroxid)
Daten durch ¹³C-NMR in Mol-% erfasst
Beispiel 3:
Neben der Wirkung des pH-Werts auf die Spezifität der N-Alkyl-beta-aminopropionsäure und der N-Alkyl-beta-iminodipropionsäure haben wir herausgefunden, dass eine Erhöhung der Länge der Alkylkette mit einer steigenden Selektivität zugunsten der N-Alkyl-beta-aminopropionsäure-Spezies verbunden ist. Bei dieser Reihe von einzelnen Reaktionen wurde bei den ersteren destilliertes n-Dodecylamin und bei den letzteren destilliertes hydriertes Talgamin eingesetzt.
Wie in Beispiel 1, aber das destillierte n-Dodecylamin wurde anstelle des destillierten Kokosamins verwendet, und es wurde eine Korrektur wegen des unterschiedlichen Molekulargewichts vorgenommen, während der pH-Wert des Systems auf 5,70 gehalten wurde. Bei den endgültigen Komponentenzuordnungen durch ¹³C-NMR wurden nach der Standardreaktionszeit von sieben Stunden 37,70 Mol-% N-Dodecyl-beta-aminopropionsäure, 29,30 Mol-% N-Dodecyl-beta- iminodipropionsäure, 31,20 Mol-% Aminsalz und 1,80% Acrylsäuresalz identifiziert. Diese Daten ähnelten der Kokosalkylzusammensetzung nach fünf Stunden Reaktionszeit – eine erhebliche Abnahme der Reaktionsgeschwindigkeit im Vergleich zu den N-Alkyl-beta-aminopropionsäure-Spezies.
Das Verfahren wurde wie in Beispiel 1 wiederholt, außer dass destilliertes hydriertes Talgamin anstelle des destillierten Kokosamins verwendet wurde; in ähnlicher Weise wurde eine Korrektur wegen des unterschiedlichen Molekulargewichts vorgenommen, während der pH-Wert des Systems auf 5,24 gehalten wurde. Bei den endgültigen Komponentenzuordnungen durch ¹³C-NMR wurden nach der Standardreaktionszeit von sieben Stunden 55,90 Mol-% N-Hydrierter-Talg-beta-aminopropionsäure, 20,50 Mol-% N-Hydrierter-Talg-beta-iminodipropionsäure und 23,60 Mol-% Aminsalz identifiziert – eine erhebliche Zunahme der Reaktionsgeschwindigkeit im Vergleich zu den N-Alkyl-beta-aminopropionsäure-Spezies.
Auf der Grundlage der experimentellen Beweislage weisen die Daten eindeutig darauf hin, dass die Bildungsgeschwindigkeit der N-Alkyl-beta-aminopropionsäure mit zunehmender Kettenlänge zunimmt.
Beispiel 4: Auf der Grundlage einer molaren Stöchiometrie von 1,00 mol primärem Amin zu 1,10 mol α,β-ungesättigter Carbonsäure
Ein 2,0-Liter-Vierhals-Glasharzkessel wurde mit einem elektrischen Rührer, Temperaturmessstutzen mit Thermoelement und Thermostat, einem Rückflusskühler des Allihn-Typs mit Wasserkühlung und einem Scheidetrichter zum Zutropfen des primären Amins ausgestattet.
In den Harzkessel wurden 750,0 g (41,67 mol) Leitungswasser, 158,6 g (2,20 mol) 99,0%ige Acrylsäure und 16,0 g (0,20 mol) 50%ige (w/w) Natronlauge gegeben. Während das Gemisch langsam gerührt wurde, wurden 394,6 g (2,00 mol) destilliertes Kokosalkylamin tropfenweise mit einer solchen Geschwindigkeit zugegeben, dass eine Zeitdauer der Zugabe von einer Stunde eingehalten wurde. Der pH-Wert der Reaktionsmasse in diesem Stadium betrug 5,52. Der Inhalt des Harzkessels wurde auf 90°C erhitzt. Nach sieben Stunden bei 90°C wurde die Reaktion als beendet angesehen, wenn ihre Erhöhung des Trübungspunkts bei einer maximalen Temperatur lag. Der endgültige pH-Wert des Reaktionsgemischs bei Beendigung des Aufschlusses betrug 6,20. Dann wurde der Harzkessel auf Raumtemperatur gekühlt und entleert. Das Produkt wurde durch ¹³C-NMR analysiert. Die Ergebnisse dieser Analyse zeigten 42,30 Mol-% N-Kokos-beta-aminopropionsäure, 27,80 Mol-% N-Kokos-beta-iminodipropionsäure und 29,90 Mol-% Aminsalz an.
Beispiel 1 und Beispiel 4 zeigen eindeutig, dass eine präferentielle Selektivität zugunsten der N-Fettalkyl-beta-aminopropionsäure in einem stöchiometrischen Bereich von 1,00 mol primärem Amin zu 1,00–1,10 mol einer α,β-ungesättigten Carbonsäure erreicht wurde, während der pH-Wert des Reaktionsmediums auf einen Bereich von 5–7 beschränkt wurde.
Beispiel 5: Optimierung der Reaktionszeitabhängigkeit
Wie Beispiel 1, und das Produkt wurde 48 Stunden lang bei 75°C weiter aufgeschlossen, und eine Analyse durch ¹³C-NMR zeigte 53,70 Mol-% N-Kokos-beta-aminopropionsäure, 23,70 Mol-% N-Kokos-beta-iminodipropionsäure, 21,00 Mol-% protoniertes Amin und 1,60 Mol-% Acrylsäuresalz an.
In den Beispielen 1 bis 5 hat sich daher gezeigt, dass das Verfahren und die resultierenden Aminosäure-Amphoter-Addukte neben der pH-Empfindlichkeit auch durch die Zeit und die Thermodynamik begünstigt werden.

Claims

Selektives Verfahren zur Herstellung von N-Alkyl-beta-aminopropionsäure (I) RNHC₂H₄COOH (I)wobei R ein C₈- bis C₂₄-Kohlenwasserstoff ist, wobei das Verfahren das Umsetzen einer alpha,beta-ungesättigten Carbonsäure, die in einem molaren Überschuss von 3 bis 40, vorzugsweise 5 bis 30, eingesetzt wird, mit dem entsprechenden primären Amin der Formel R₁NH₂, wobei R₁ eine Fettgruppe mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen ist, in wässrigem Medium in Gegenwart einer organischen oder anorganischen Base mit einem pK_b von > 1 und < 15 umfasst, wobei die Säure anfangs zu dem wässrigen Medium gegeben wird, der molare Überschuss der Säure durch Zugabe der Base neutralisiert wird und das Amin anschließend mit der Zeit hinzugefügt wird, wobei der pH-Wert der Reaktion in einem Bereich von 5 bis 7 gehalten wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Säure aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Acrylsäure, Crotonsäure, Isocrotonsäure, Methacrylsäure, Sorbinsäure, Zimtsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Angelikasäure, Itaconsäure und Gemischen davon besteht.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei R₁ eine Fettgruppe mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Amin aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus n-Dodecylamin, n-Hexadecylamin, n-Octadecylamin, Kokosamin, Talgamin, hydriertem Talgamin, partiell hydriertem Talgamin, Oleylamin, Erucylamin, Behenylamin, Lignocrylamin und Gemischen davon besteht.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Base aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ammoniak, Hydroxylamin, Diethylamin, Methylamin, n-Butylamin, Glycin, Anilin, Alkalimetallhydroxiden, Metalloxiden und Gemischen davon besteht.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Reaktion bei einem Druck von Atmosphärendruck bis 6,9 bar (100 psi) durchgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei der Druck in einem Bereich von Atmosphärendruck bis 3,45 bar (50 psi) liegt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei es sich bei der Säure um Acrylsäure, bei der Base um Natriumhydroxid und bei dem Amin um Kokosamin handelt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Kation der Alkalimetallhydroxide aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Natrium, Lithium, Barium, Magnesium, Calcium, Kalium und Gemischen davon besteht.
Selektives Verfahren zur Herstellung von N-Alkyl-beta-iminodipropionsäure (II) RN(C₂H₄COOH)₂ (II)wobei R ein C₈- bis C₂₄-Kohlenwasserstoff ist, wobei das Verfahren das Umsetzen einer alpha,beta-ungesättigten Carbonsäure, die in einem molaren Überschuss von 3 bis 40, vorzugsweise 5 bis 30, eingesetzt wird, mit dem entsprechenden primären Amin der Formel R₁NH₂, wobei R₁ eine Fettgruppe mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen ist, in wässrigem Medium in Gegenwart einer organischen oder anorganischen Base mit einem pK_b von > 1 und < 15 umfasst, wobei die Säure anfangs zu dem wässrigen Medium gegeben wird, der molare Überschuss der Säure durch Zugabe der Base neutralisiert wird und das Amin anschließend mit der Zeit hinzugefügt wird, wobei der pH-Wert der Reaktion in einem Bereich von 3,5 bis 5,0 gehalten wird.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei der pH-Wert in einem Bereich von 4 bis 5 gehalten wird.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei die Säure aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Acrylsäure, Crotonsäure, Isocrotonsäure, Methacrylsäure, Sorbinsäure, Zimtsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Angelikasäure, Itaconsäure und Gemischen davon besteht.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei R₁ eine Fettgruppe mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen ist.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei das Amin aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus n-Dodecylamin, n-Hexadecylamin, n-Octadecylamin, Kokosamin, Talgamin, hydriertem Talgamin, partiell hydriertem Talgamin, Oleylamin, Erucylamin, Behenylamin, Lignocrylamin und Gemischen davon besteht.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei die Base aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ammoniak, Hydroxylamin, Diethylamin, Methylamin, n-Butylamin, Glycin, Anilin, Alkalimetallhydroxiden, Metalloxiden und Gemischen davon besteht.