EP0470107A1 - Verfahren zur herstellung von 2-alkyl- bzw. alkenyl-2-oxazolinen aus fettsäureglyceriden - Google Patents

Verfahren zur herstellung von 2-alkyl- bzw. alkenyl-2-oxazolinen aus fettsäureglyceriden

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EP0470107A1
EP0470107A1 EP19900906193 EP90906193A EP0470107A1 EP 0470107 A1 EP0470107 A1 EP 0470107A1 EP 19900906193 EP19900906193 EP 19900906193 EP 90906193 A EP90906193 A EP 90906193A EP 0470107 A1 EP0470107 A1 EP 0470107A1
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EP
European Patent Office
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carbon atoms
titanium
alkyl
fatty acid
catalysts
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19900906193
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen FALBE
William E. Fristad
Horst Jürgen KRAUSE
Peter Neumann
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Henkel AG and Co KGaA
Original Assignee
Henkel AG and Co KGaA
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Filing date
Publication date
Application filed by Henkel AG and Co KGaA filed Critical Henkel AG and Co KGaA
Publication of EP0470107A1 publication Critical patent/EP0470107A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D263/00—Heterocyclic compounds containing 1,3-oxazole or hydrogenated 1,3-oxazole rings
    • C07D263/02—Heterocyclic compounds containing 1,3-oxazole or hydrogenated 1,3-oxazole rings not condensed with other rings
    • C07D263/08—Heterocyclic compounds containing 1,3-oxazole or hydrogenated 1,3-oxazole rings not condensed with other rings having one double bond between ring members or between a ring member and a non-ring member
    • C07D263/10—Heterocyclic compounds containing 1,3-oxazole or hydrogenated 1,3-oxazole rings not condensed with other rings having one double bond between ring members or between a ring member and a non-ring member with only hydrogen atoms, hydrocarbon or substituted hydrocarbon radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D263/12—Heterocyclic compounds containing 1,3-oxazole or hydrogenated 1,3-oxazole rings not condensed with other rings having one double bond between ring members or between a ring member and a non-ring member with only hydrogen atoms, hydrocarbon or substituted hydrocarbon radicals, directly attached to ring carbon atoms with radicals containing only hydrogen and carbon atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
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    • C07D263/02—Heterocyclic compounds containing 1,3-oxazole or hydrogenated 1,3-oxazole rings not condensed with other rings
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    • C07D263/10—Heterocyclic compounds containing 1,3-oxazole or hydrogenated 1,3-oxazole rings not condensed with other rings having one double bond between ring members or between a ring member and a non-ring member with only hydrogen atoms, hydrocarbon or substituted hydrocarbon radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D263/14—Heterocyclic compounds containing 1,3-oxazole or hydrogenated 1,3-oxazole rings not condensed with other rings having one double bond between ring members or between a ring member and a non-ring member with only hydrogen atoms, hydrocarbon or substituted hydrocarbon radicals, directly attached to ring carbon atoms with radicals substituted by oxygen atoms

Definitions

  • the invention relates to a method for producing
  • R 1 is an optionally hydroxy-substituted hydrocarbon radical with at least 7, in particular 7 to 21, carbon atoms in the hydrocarbon chain, by condensation of fatty acid ethanolamides or of fatty acid glycerides and 2-aminoethanol as their precursors in the presence of catalysts in the liquid phase.
  • 2-alkyl-substituted 2-oxazolines are valuable products which are used, inter alia, as solvents or plasticizers and in particular as polymerization components. Numerous processes have been described for producing this class of compound:
  • Processes of the type mentioned at the outset are suitable, yields of up to about 85% of theory, based on the starting compound, being able to be achieved.
  • M is tetravalent titanium or zirconium and R 2 is an alkyl group with at least 2, in particular 2 to 4 carbon atoms, an acyl group with at least 2, in particular 2 to 10 carbon atoms or a 2-aminoethyleneoxy group or the remainder of a beta-diketone of the general formula III
  • R 2 is an alkyl group with at least 2, in particular 2 to 4 carbon atoms, an acyl group with at least 2, in particular 2 to 10 carbon atoms or a 2-aminoethyleneoxy group or the remainder of a beta-diketone of the general formula III
  • R 3 -C CH-CO-R 4 (III)
  • the method of the invention is applicable to all fatty acid glycerides which are derived from straight-chain or branched, saturated or unsaturated fatty acids having at least 8 carbon atoms, in particular having 8 to 22 carbon atoms, including hydroxy-substituted derivatives thereof.
  • Preferred starting compounds for the process of the invention are fatty acid glycerides, in particular triglycerides, of vegetable, animal or marine origin, including technical mixtures, and derivatives thereof hardened by catalytic hydrogenation.
  • Typical representatives of the fatty acids occurring in the above-mentioned glycerides are caprylic, capric, myristic, palmitin, stearin, 12-hydroxystearin, arachine, behen, lignocerine, laurolein, myristole, palmitolein, oil -, Gadolein-, Eruca-, Ricinol-, Linol-, Linolen- and Arachidon- acid.
  • it is usually not the fatty acid glycerides that are used, but rather technical mixtures of the same as are available from natural raw materials, e.g. from lauric oils, coconut oil, palm oil, palm kernel oil,
  • titanium or zirconium compounds which can be used as catalysts in the process of the invention are known and the majority are commercially available.
  • Condensation products of titanium (IV) or zirconium (IV) tetraalkoxylates with polyfunctional alkanols with 3 to 12 carbon atoms and 2 to 6 hydroxyl groups such as glycerol, trimethylolpropane and
  • Pentaerythritol are esterification and / or transesterification catalysts which are described, for example, in US Pat. No. 4,705,764, the content of which is referred to here.
  • a suitable polyalkanol is also polyvinyl alcohol.
  • the titanium or zirconium tetra- (2-amino- ethoxylates) can be produced from titanium or zirconium tetraalkoxylates and 2-aminoethanol.
  • titanium or zirconium acetylacetonates of the general formula (IV) are used as catalysts
  • R 5 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms
  • ACA is an acetylacetonate radical and m is the number 0 and n is the number 4 or m is the number 2 and n is the number 2.
  • polycondensation products of esters of titanium acid with monoalkanols with 2 to 10 are used as catalysts
  • the catalysts to be used according to the invention are used in an amount of 0.1 to 10, preferably 1 to 5, mol%, based on the fatty acid residues present.
  • the 2-alkyl- or alkenyl-substituted 2-oxazolines can be prepared directly from fatty acid glycerides by reacting them in the presence of ethanolamine at elevated temperature and at atmospheric pressure to form the fatty acid ethanolamides, water and glycerol formed and not unreacted or excess ethanolamine is virtually completely removed by distillation in vacuo and the reaction mixture is allowed to react in a second reaction stage in vacuo with a further increase in the reaction temperature.
  • the glycerides react in the presence of ethanolamine and the claimed catalysts in the first reaction stage to fatty acid ethanolamides, which react in the second reaction stage to the 2-oxazolines.
  • the ethanolamine is preferably used in a 50 to 400 mol% excess, based on the starting material.
  • a reaction temperature of less than 185 ° C. is preferably used in the first reaction stage and in the second one from 185 to 270 ° C.
  • the catalysts are preferably used in an amount of 0.1 to 10, preferably 1 to 5, mol%, based on the fatty acid residues present.
  • titanium tetraalcoholates in particular selected from the group formed from titanium tetraethylate, tetrapropylate, tetraisopropylate and tetrabutylate, are preferably used.
  • the second stage of the reaction is carried out in vacuo and the water of reaction formed is distilled together with the 2-alkyl- or alkenyl-substituted 2-oxazolines with further separation during the distillation.
  • the water of reaction can also be removed by azeotropic distillation before the 2-alkyl- or alkenyl-2-oxazolines are distilled.
  • the soy fatty acid ethanolamide thus obtained was heated in vacuo to 194 to 268 ° C., the 2-soy fatty alkenyl-2-oxazoline and water simultaneously distilling over at 160 to 194 ° C. and 0.07 hPa. Most of the water was condensed in the cold trap. In order to rid the distilled oxazoline of any entrained water, the
  • rapeseed oil the fatty acid component of which consists of approximately 40% erucic acid, was reacted with ethanolamine to give 2- (rapeseed fatty alkyl) -2-oxazoline.
  • degummed soybean oil Analogous to the preparation for example 1, degummed soybean oil was reacted with ethanolamine in the presence of titanium (IV) -diisopropoxy-bis-acetylacetonate to give 2- (soybean fatty alkenyl) -2-oxazoline.

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  • Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Nitrogen And Oxygen As The Only Ring Hetero Atoms (AREA)
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Description

Verfahren zur Herstellung von 2-Alkyl- bzw. Alkenyl-2-oxa- zolinen aus Fettsäureglyceriden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
2-Alkyl- bzw. Alkenyl-2-oxazolinen der allgemeinen Formel I
in der
R1 ein gegebenenfalls hydroxy-substituierter Kohlenwasserstoffrest mit mindestens 7, insbesondere 7 bis 21 Kohlenstoffatomen in der Kohlenwasserstoffkette ist, durch Kondensation von Fettsäureethanolamiden oder von Fettsäureglyceriden und 2-Aminoethanol als deren Vorläufer in Gegenwart von Katalysatoren in flüssiger Phase.
2-Alkylsubstituierte 2-Oxazoline sind wertvolle Produkte, die unter anderem als Lösemittel oder Weichmacher und insbesondere als Polymerisationskomponenten eingesetzt werden. Zur Herstellung dieser Verbindungsklasse sind zahlreiche Verfahren beschrieben worden:
Die einfachste Herstellung ist die Cyclodehydratisierung von N-2-Hydroxyethyl-carbonsäureamiden (Chem. Rev. 44, 447 ff (1949), Chem. Rev. 71, 485 ff (1971)). Die Cyclisierung der unsubstituierten N-2-Hydroxyethyl-carbonsäureamide erfordert jedoch sehr drastische Bedingungen oder die Anwesenheit spezieller Katalysatoren. Während zur Herstellung leicht flüchtiger, kurzkettiger 2-Alkyl-2-oxazoline Reaktionen in der Gasphase in Gegenwart von dehydratisierend wirkenden Metalloxiden wie Al2O3, SiO2/Al2O3, Al2O3/TiO2, TiO2 oder MgO sich als geeignet erwiesen haben, stellt man die schwerer flüchtigen, längerkettigen 2-Alkyl-2-oxazoline besser in flüssiger Phase her. Als Katalysatoren für die Flüssigphasenreaktion sind Verbindungen des Mangans, Kobalts, Molybdäns, Wolframs, Eisens, Cadmiums, Zinks und Zinns sowie der seltenen Erdmetalle beschrieben worden (vgl. US-PS 3 562 263, BE-PS 666 829, CA. 87, 135353, CA. 87, 135352, US-PS 3 681 329, US-PS 3 681 333, EP-OS 00 33 752, US-PS 4 543 414, US-PS 4 354 029, US-PS 4 443 611, EP-OS 0 105 944 und EP-OS 0 164 219). Die in den vorgenannten Veröffentlichungen beschriebenen Katalysatoren führen bei der Darstellung längerkettiger 2-Fettalkyl-2-oxa- zoline jedoch nicht zu guten Ausbeuten.
Es wurde nun gefunden, daß sich spezielle Titan- und Zirkoniumverbindungen ausgezeichnet als Katalysatoren in einem
Verfahren der eingangs genannten Art eignen, wobei Ausbeuten bis ca. 85 % der Theorie, bezogen auf die Ausgangsverbindung, erzielt werden können.
Demgemäß ist die Erfindung auf ein Verfahren der eingangs genannten Art gerichtet, bei dem man Glyceride, insbesondere Triglyceride, von gegebenenfalls hydroxy-substituierten
Fettsäuren mit mindestens 8, insbesondere 8 bis 22 Kohlenstoffatomen mit 2-Aminoethanol in Gegenwart von Titan- bzw. Zirkoniumverbindungen der allgemeinen Formel II
M(OR2)4 (II)
in der M vierwertiges Titan oder Zirkonium und R2 eine Alkyl- gruppe mit mindestens 2, insbesondere 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Acylgruppe mit mindestens 2, insbesondere 2 bis 10 Kohlenstoffatomen oder eine 2-Aminoethylenoxygruppe oder den Rest eines beta-Diketons der allgemeinen Formel III bedeuten,
R3-C=CH-CO-R4 (III)
in der R3 und R4 gleiche oder verschiedene Reste aus der von Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und gegebenenfalls in p-Stellung substituiertem Phenyl gebildeten Gruppe sind, wobei jeweils zwei der Gruppen R2 zusammen aus dem zweibindi- gen Rest eines zweiwertigen Alkohols mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen bestehen können, in Gegenwart von Titanylacetylacetonat oder in Gegenwart von Kondensationsprodukten von Titan(IV) bzw. Zirkonium(IV)-tetraalkoxylaten der allgemeinen Formel II, in der M und R2 wie oben definiert sind, mit mehrfunktionellen Alkanolen, insbesondere mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen und 2 bis 6 Hydroxylgruppen, kondensiert und die so erhaltenen 2-Alkyl- bzw. 2-Alkenyloxa- zoline unter Entfernung von gebildetem Wasser und Glycerin isoliert. Das Verfahren der Erfindung ist auf sämtliche Fettsäure- glyceride anwendbar, die von geradkettigen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten Fettsäuren mit mindestens 8 Kohlenstoffatomen, insbesondere mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen, einschließlich hydroxy-substituierten Derivaten derselben, abgeleitet, sind. Als AusgangsVerbindungen für das Verfahren der Erfindung bevorzugt sind Fettsäureglyceride, insbesondere Triglyceride, pflanzlichen, tierischen oder seetierischen Ursprungs einschließlich technischer Gemische und durch katalytische Hydrierung gehärtete Derivate derselben.
Typische Vertreter der in der vorstehend genannten Glyceriden auftretenden Fettsäuren sind Capryl-, Caprin-, Myristin-, Palmitin-, Stearin-, 12-Hydroxystearin-, Arachin-, Behen-, Lignocerin-, Laurolein-, Myristolein-, Palmitolein-, Öl-, Gadolein-, Eruca-, Ricinol-, Linol-, Linolen- und Arachidon- säure. Wie in der Fettchemie üblich, werden meist nicht die Fettsäureglyceride, sondern technische Gemische derselben eingesetzt, wie sie aus natürlichen Rohstoffen zugänglich sind, z.B. aus Lauricölen, Kokosöl, Palmöl, Palmkernöl,
Sojaöl, Erdnußöl, Rüböl, Olivenöl, Leinöl, Sonnenblumenöl, Ricinusöl, Rindertalg, Schweineschmalz und Fischöl.
Die als Katalysatoren im Verfahren der Erfindung einsetzbaren Titan- bzw. Zirkoniumverbindungen sind bekannt und größtenteils im Handel erhältlich. Kondensationsprodukte von Titan(IV) bzw. Zirkonium(IV)-tetraalkoxylaten mit mehrfunktionellen Alkanolen mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen und 2 bis 6 Hydroxylgruppen wie Glycerin, Trimethylolpropan und
Pentaerythrit sind Veresterungs- und/oder Umesterungskatalysatoren, die z.B. in der US-C 4,705,764, auf deren Inhalt hier bezug genommen wird, beschrieben sind. Ein geeignetes Polyalkanol ist weiterhin Polyvinylalkohol. Die ebenfalls als Katalysatoren geeigneten Titan- bzw. Zirkoniumtetra-(2-amino- ethoxylate) sind aus Titan- bzw. Zirkoniumtetraalkoxylaten und 2-Aminoethanol herstellbar.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet man als Katalysatoren Ester der Titansäure (H4TiO4) oder der Zirkonsäure (H4ZrO4) bzw. gemischte Anhydride der Titanoder Zirkonsäure mit organischen Säuren der allgemeinen Formel II, in der M = Ti oder Zr und R2 eine Alkylgruppe mit mindestens 2 oder mehr als 2, insbesondere 2 bis 4 Kohlenstoff- atomen bzw. eine von einer Monocarbonsäure abgeleitete Acyl- gruppe mit 2 oder mehr als 2, insbesondere 2 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeuten.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung verwendet man Katalysatoren aus der von Titan- bzw.
Zirkonium-tetraethylat, -tetrapropylat, -tetraisopropylat, -tetrabutylat und -tetraacetat gebildeten Gruppe.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung verwendet man als Katalysatoren Titan- bzw. Zirkonium- acetylacetonate der allgemeinen Formel (IV)
(R5O)mM(ACA)n (IV)
in der R5 eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, ACA einen Acetylacetonatrest und m die Zahl 0 und n die Zahl 4 oder m die Zahl 2 und n die Zahl 2 bedeuten.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung verwendet man als Katalysatoren Polykondensationsprodukte von Estern der Titansäure mit Monoalkanolen mit 2 bis 10
Kohlenstoffatomen mit Pentaerythrit. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung verwendet man die erfindungsgemäß einzusetzenden Katalysatoren in einer Menge von 0,1 bis 10, vorzugsweise 1 bis 5, Mol-%, bezogen auf vorhandene Fettsäurereste.
Gemäß der Erfindung führt man die Kondensationsreaktion bei 150 bis 270°C, vorzugsweise im Vakuum sowie unter Schutzgas, durch. Man kann das gebildete Reaktionswasser zusammen mit den 2-alkyl- bzw. alkenylsubstituierten 2-Oxazolinen abdestillie- ren und von diesen während der Destillation trennen, wobei man mitgeschlepptes Restwasser, insbesondere bei kürzerkettigen 2-Alkyl- bzw. Alkenyl-2-oxazolinen mit üblichen Trocknungsmitteln wie wasserfreiem Natriumsulfat oder Molekularsieb (4A) abtrennt. Es ist jedoch auch möglich, das Reaktionswasser durch azeotrope Destillation mittels hochsiedender Schleppmittel wie z.B. Tetralin oder Cumol aus dem Reaktionsgemisch vor der eigentlichen Destillation der 2-Oxazoline zu entfernen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann man die 2-alkyl- bzw. alkenylsubstituierten 2-Oxazoline direkt aus Fettsäureglyceriden herstellen, indem man diese in Gegenwart von Ethanolamin bei erhöhter Temperatur und bei atmosphärischem Druck zu den Fettsäureethanolamiden umsetzt, gebildetes Wasser und Glycerin sowie nicht umgesetztes bzw. überschüssiges Ethanolamin durch Destillation im Vakuum praktisch vollständig entfernt und das Reaktionsgemisch in einer zweiten Reaktionsstufe im Vakuum unter weiterer Steigerung der Reaktionstemperatur reagieren läßt. Die Glyceride reagieren in Gegenwart von Ethanolamin und den beanspruchten Katalysatoren in der ersten Reaktionsstufe zu Fettsäureethanolamiden, welche in der zweiten Reaktionsstufe zu den 2- Oxazolinen reagieren. Vorzugsweise setzt man das Ethanolamin dabei in einem 50 bis 400 mol-%-igen Überschuß, bezogen auf Ausgangsmaterial, ein. In der ersten Reaktionsstufe verwendet man bevorzugt eine Reaktionstemperatur von weniger als 185°C und in der zweiten eine solche von 185 bis 270°C Die Katalysatoren werden bevorzugt in einer Menge von 0,1 bis 10, vorzugsweise 1 bis 5, mol-%, bezogen auf vorhandene Fettsäurereste, verwendet. Dabei werden wiederum bevorzugt Titantetraalkoholate, insbesondere ausgewählt von der aus Titantetraethylat, -tetrapropylat, -tetraisopropylat und -tetrabuty- lat gebildeten Gruppe, eingesetzt. Alternativ werden gemischte Anhydride der Titansäure mit Monocarbonsäuren, insbesondere solcher mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise Titante- traacetat, verwendet. Weiterhin hier bevorzugte Katalysatoren sind Titan- bzw. Zirkoniumacetylacetonate der allgemeinen Formel IV sowie die oben erwähnten Polykondensationsprodukte von Estern der Titansäure mit Monoalkanolen mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen mit Pentaerythrit sowie Titan (IV)- bzw. Zr(IV)-tetraaminoethanolate.
Bei dieser Verfahrensvariante führt man die zweite Stufe der Reaktion im Vakuum durch und destilliert das gebildete Reaktionswasser zusammen mit den 2-alkyl- bzw. alkenylsubstituierten 2-Oxazolinen unter weiterer Auftrennung während der Destillation. Man kann jedoch auch vor der Destillation der 2-Alkyl- bzw. Alkenyl-2-oxazoline das Reaktionswasser durch azeotrope Destillation entfernen.
Besonders vorteilhaft ist es, hier die erste und zweite
Reaktionsstufe als Ein-Topf-Verfahren in einem Reaktor durchzuführen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Beispiel 1.
Herstellung von 2-Fettalkenyl-2-oxazolin aus Sojaöl.
In einer Rührapparatur mit Fraktionierkolonne, absteigendem Kühler mit Destillationsvorlagen, Vakuumeinrichtung mit
Kühlfalle für das Reaktionswasser, Thermometer und Einleitungsrohr für Schutzgas wurde eine Mischung aus
295 g (0,333 mol) Sojaöl, entschleimt, Hydroxylzahl 2,3,
Jodzahl 128,6, Verseifungszahl 193,8, Säurezahl 0,5,
123 g (2 mol) Ethanolamin (99,5 %-ig),
3,4 g (0,01 mol, 3 mol-%) Titan-tetrabutylat vorgelegt.
Nach 4 Stunden Erhitzen unter Stickstoff am Rückfluß bei
Normaldruck wurde im Vakuum bei 81 bis 87°C und 20 hPa das überschüssige Ethanolamin abdestilliert. Anschließend wurde im Vakuum bei 144 bis 182°C und 0,8 bis 0,1 hPa das entstandene Glycerin abdestilliert.
Das so erhaltene Sojafettsaureethanolamid wurde im Vakuum auf 194 bis 268°C erhitzt, wobei bei 160 bis 194°C und 0,07 hPa das 2-Sojafettalkenyl-2-oxazolin und Wasser gleichzeitig überdestillierten. Das Wasser wurde zum größten Teil in der Kühlfalle kondensiert. Um das überdestillierte Oxazolin von eventuell mitgerissenem Wasser zu befreien, wurde in die
Destillationsvorlagen als Trockenmittel Natriumsulfat gegeben. Man erhielt 241,6 g (79 % der Theorie, bezogen auf eingesetztes Sojaöl) an 2-Sojafettalkenyl-2-oxazolin.
IR: 1671 (C=N); 1230, 1171 (C-O-C=); 989, 953, 915 cm-1
(Oxazolin).
Beispiel 2.
Herstellung von 2-Fettalkenyl-2-oxazolin aus Sojaöl.
Analog der Arbeitsweise des Beispiels 1 wurde raffiniertes Sojaöl mit Ethanolamin zum 2-Sojafettalkenyl-2-oxazolin umgesetzt. Die Ansatzmengen waren:
443 g (0,50 mol) Sojaöl, raffiniert, Hydroxylzahl 0,0,
Jodzahl 127,5, Verseifungszahl 193,0, Säurezahl 0,2
184,2 (3 mol) Ethanolamin (99,5 %-ig)
5,1 g (0,015 mol, 1 mol-%) Titan-tetrabutylat.
Ausbeute: 351,8 g (77 % der Theorie)
Kp - 178 bis 200°C (0,06 hPa)
IR: 1670 (C=N); 1231, 1170 (C-O-C=); 989, 953, 915 cm-1
(Oxazolin); 1H-NMR: delta (in ppm)= 5,35 (ca. 3H,m), 4,21 (2H,t,J = 7 Hz), 3,82 (2H,t,J = 6 Hz), 2,77 (ca. 1,5H,br,t,J= 5 Hz), 2,25
(2H,t,J= 6 Hz), 2,04 (4H,m), 1,63 (2H,p,J= 6 Hz), 1,29 (ca. 18H,m), 0,88 (3H,t,J = 6 Hz), 0,89 (3H,t,J = 6 Hz). Beispiel 3 .
Herstellung von 2-Talgalkyl-2-oxazolin aus gehärtetem Talg.
Analog der Herstellung zum Beispiel 1 wurde gehärteter Talg mit Ethanolamin umgesetzt.
Die Ansatzmengen waren:
428 g (0,50 mol) Rindertalg, gehärtet, handelsübliche Qualität, Jodzahl 0,1, Verseifungszahl 196,7, Säurezahl 2,8, Smp. 57,5°C, Fettsäureverteilung: ca. 28 % C15, ca. 70 % C18;
184,2 g (3 Mol) Ethanolamin (99,5 %-ig)
5,1 g (0,015 mol, 1 mol-%) Titan-tetrabutylat.
Ausbeute: 371,0 g (83 % der Theorie)
Kp = 188 bis 210°C (0,04 bis 0,08 hPa)
IR: 1670 (C=N); 1231, 1170 (C-O-C=); 988, 954, 915 cm-1
(Oxazolin) 1H-NMR: delta (in ppm)= 4,22 (2H,t,J = 7 Hz), 3,82 (2H,t,J = 7 Hz), 2,27 (2H,t,J = 6 Hz), 1,63 (2H,p,J = 6 Hz), 1,24 (ca. 28H,m), 0,89 (3H,t,J = 6 Hz)
Beispiel 4.
Herstellung von 2-(11-Hydroxyheptadecyl)-2-oxazolin aus hydriertem Rizinusöl.
Analog der Herstellung zum Beispiel 1 wurde ein
handelsübliches hydriertes Rizinusöl mit Ethanolamin umgesetzt. Die Ansatzmengen waren: 473 g (0,5 mol) Rizinusöl, hydriert. Verseifungszahl 178,7, Säurezahl 0,2
184,2 g (3 Mol) Ethanolamin (99,5 %-ig)
15,3 g (0,045 mol, 3 mol-%) Titan-tetrabutylat.
Ausbeute = 371 g 2-(11-Hydroxyheptadecyl)-2-oxazolin.
Kp = 214 bis 223°C (0,3 bis 0,7 hPa)
IR: 3295 (OH); 1671 (C=N), 1172 (C-O-C=); 1134, 992, 962, 923 cm-1 (Oxazolin). 1H-NMR: delta (in ppm)= 5,4 (ca. 0,25 H,m), 4,22 (2H,t,J = 7Hz), 3,83 (2H,t,J = 7 Hz), 3,58 (ca. 0,75 H,m), 2,26 (2H,t,J = 6 Hz), 1,98 (ca. 0,5 H,m), 1,63 (2H,m), 1,24 (ca. 16 H,m), 0,89 (3H,t,J = 6 Hz).
Beispiel 5.
Herstellung von 2-(Sojafettalkenyl)-2-oxazolin aus raffiniertem Sojaöl.
Analog der Herstellung zum Beispiel 1 wurde raffiniertes
Sojaöl mit Ethanolamin in Gegenwart von Zirkon-tetrabutylat zum 2-(11-Hydroxyheptadecyl)-2-oxazolin umgesetzt.
Die Ansatzmengen waren:
434,2 g (0,5 mol) Sojaöl, entschleimt; VZ = 193,8.
184,2 g (3,0 mol) Ethanolamin, 99,5 %-ig
5,8 g (0,015 mol, 1-mol-% bezogen auf eingesetzte
Fettsäurereste) Zirkon-tetrabutylat
Ausbeute = 264 g (58 % d. Th.) 2-(Sojafettalkenyl)-2-oxazolin. Kp = 187 - 219°C (0,05 - 0,1 hPa)
Das 1H-NMR und IR standen im Einklang mit der Struktur.
Beispiel 6.
Herstellung von 2-(Rapsfettalkyl)-2-oxazolin aus Rapsöl.
Analog der Herstellung zum Beispiel 1 wurde Rapsöl, dessen Fettsäureanteil zu etwa 40 % aus Erucasäure besteht, mit Ethanolamin zum 2-(Rapsfettalkyl)-2-oxazolin umgesetzt.
Die Ansatzmengen waren:
474,0 g (ca. 0,5 mol) Rapsöl; VZ = 175.
184,0 g (3,0 mol) Ethanolamin, 99,5 %-ig
15,3 g (0,045 mol, 3 mol-% bezogen auf eingesetzte
Fettsäurereste) Titan-tetrabutylat
Ausbeute = 353 g (73 % d. Th.) 2-(Rapsfettalkyl)-2-oxazolin.
Kp = 202 - 230°C (0,01 - 0,05 hPa)
IR: 1670 (C=N); 1231, 1171 (C-O-C=); 989, 953, 915 cm-1
(Oxazolin). 1H-NMR: delta (in ppm) 5,36 (ca. 2.5H,m); 4,20 (2H,t,J = 6 Hz); 3,71 (2H,t,J, = 6 Hz); 2,70 (<1H,m); 2,24 (2H,t,J = 6 Hz); 2,02 (ca. 4H,m) ; 1,63 (2H,br p,J = 6 Hz); 1,26 (ca. 24H, br s); 0,88 (3H,t,J = 5 Hz).
Beispiel 7.
Herstellung von 2-(Sojafettalkenyl)-2-oxazolin aus
entschleimtem Sojaöl. Analog der Herstellung zum Beispiel 1 wurde entschleimtes Sojaöl mit Ethanolamin in Gegenwart von Titan( IV)-diiso- propoxy-bis-acetylacetonat zum 2-(Sojafettalkenyl)-2-oxazolin umgesetzt.
Die Ansatzmengen waren:
434,2 g (0,5 mol) Sojaöl, entschleimt; VZ = 193,8.
184,2 g (3,0 mol) Ethanolamin, 99,5 %-ig
5,5 g (0,015 mol, 1-mol-% bezogen auf eingesetzte
Fettsäurereste)
Titan(IV)-Diisopropoxy-bis-acetylacetonat
Ausbeute = 359,4 g (80 % d. Th.) 2-(Sojafettalkenyl)-2-oxa- zolin.
Kp = 187 - 200°C (0,1 hPa)
Das 1H-NMR und IR standen im Einklang mit der Struktur.
Beispiel 8.
Herstellung von 2-(Sojafettalkenyl)-2-oxazolin aus
entschleimtem Sojaöl.
Analog der Herstellung zum Beispiel 1 wurde entschleimtes Sojaöl mit Ethanolamin in Gegenwart von Zirkonacetylacetonat zum 2-(Sojafettalkenyl)-2-oxazolin umgesetzt.
Die Ansatzmengen waren:
434,2 g (0,5 mol) Sojaöl, entschleimt; VZ = 193,8.
184,2 g (3,0 mol) Ethanolamin, 99,5 %-ig
7,3 g (0,015 mol, 1-mol-% bezogen auf eingesetzte
Fettsäurereste) Zirkonacetylacetonat.
Ausbeute = 334 g (74 % d. Th.) 2-(Sojafettalkenyl)-2-oxazolin. Kp = 234 - 212°C (0,1 hPa)
Das 1H-NMR und IR standen im Einklang mit der Struktur.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von 2-Alkyl- bzw.
Alkenyl-2-oxazolinen der allgemeinen Formel I
in der
R1 ein gegebenenfalls hydroxy-substituierter Kohlenwasserstoffrest mit mindestens 7, insbesondere 7 bis 21
Kohlenstoffatomen in der Kohlenwasserstoffkette ist, durch Kondensation von Fettsäureethanolamiden bzw. deren Vorläufern in Gegenwart von Katalysatoren in flüssiger Phase, dadurch gekennzeichnet, daß man Glyceride, insbesondere Triglyceride, von gegebenenfalls hydroxy-substituierten Fettsäuren mit mindestens 8, insbesondere 8 bis 22 Kohlenstoffatomen mit 2-Aminoethanol in Gegenwart von Titan- bzw. Zirkoniumverbindungen der allgemeinen Formel II
M(OR2)4 (II)
in der M vierwertiges Titan oder Zirkonium und R2 eine Alkylgruppe mit mindestens 2, insbesondere 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine Acylgruppe mit mindestens 2, insbesondere 2 bis 10 Kohlenstoffatomen oder eine 2- Aminoethylenoxygruppe oder einen Rest eines beta-Diketons der allgemeinen Formel III bedeuten,
R3- C=CH-CO-R4 (III)
in der R3 und R4 gleiche oder verschiedene Reste aus der von Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und gegebenenfalls in p-Stellung substituiertem Phenyl gebildeten Gruppe sind, wobei jeweils zwei der Gruppen R2 zusammen aus dem zweibindigen Rest eines zweiwertigen Alkohols mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen bestehen können, in Gegenwart von Titanylacetylacetonat oder in Gegenwart von Kondensationsprodukten von Titan(IV) bzw. Zirkonium(IV)-tetraalkoxylaten der allgemeinen Formel II, in der M und R2 wie oben definiert sind, mit mehrfunktio- nellen Alkanolen, insbesondere mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen und 2 bis 6 Hydroxylgruppen, kondensiert und die so erhaltenen 2-Alkyl- bzw. 2-Alke- nyloxazoline unter Entfernung von gebildetem Wasser und Glycerin isoliert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysatoren Ester der Titansäure (H4TiO4) oder
Zirkonsäure (H4ZrO4) bzw. gemischte Anhydride der Titansäure oder Zirkonsäure mit organischen Säuren der allgemeinen Formel II, in der M = Ti oder Zr und R2 eine
Alkylgruppe mit 2 oder mehr als 2, insbesondere 2 bis 4 Kohlenstoffatomen bzw. eine von einer Monocarbonsäure abgeleitete Acylgruppe mit 2 oder mehr als 2, insbesondere 2 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeuten, verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Katalysatoren aus der von Titan- bzw. Zirkonium- tetraethylat, -tetrapropylat, -tetraisopropylat, -tetra- butylat und -tetraacetat gebildeten Gruppe verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Tetra(aminoethyl)-titanat oder -zirkonat als
Katalysator verwendet.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysatoren Titan- bzw. Zirkonium- acetylacetonate der allgemeinen Formel IV
(R5O)mM(ACA)n (IV)
in der R5 eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, ACA einen Acetylacetonatrest und m die Zahl 0 und n die Zahl 4 oder m die Zahl 2 und n die Zahl 2 bedeuten, verwendet.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysatoren Polykondensationsprodukte von Estern der Titansäure mit Monoalkanolen mit 2 bis 10
Kohlenstoffatomen mit Pentaerythrit verwendet.
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß man die Katalysatoren in
Mengen' von 0,1 bis 10, vorzugsweise 1 bis 5 Mol-%, bezogen auf vorhandene Fettsäurereste, verwendet.
8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß man in einer ersten Reaktionsstufe die Fettsäureglyceride in Gegenwart von
Ethanolamin bei erhöhter Temperatur und bei atmosphärischem Druck zu den Fettsäureethanolamiden umsetzt, gebildetes Wasser und Glycerin sowie nicht umgesetztes bzw. überschüssiges Ethanolamin durch Destillation im Vakuum praktisch vollständig entfernt und das Reaktionsgeraisch in einer zweiten Reaktionsstufe im Vakuum unter weiterer Steigerung der Reaktionstemperatur reagieren läßt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man das Ethanolamin in einem 50 bis 400 Mol-%-igem Überschuß, bezogen auf in den Glyceriden vorhandene Fettsäurereste, verwendet.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch
gekennzeichnet, daß man in der ersten Reaktionsstufe eine Reaktionstemperatur von weniger als 185°C verwendet.
11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man in der zweiten Reaktions- stufe eine Reaktionstemperatur von 185 bis 270°C verwendet.
12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man in der zweiten Reaktions- stufe gebildetes 2-Oxazolin und Wasser fortlaufend abdestilliert und das Wasser aus dem Destillat abtrennt.
13. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man die erste und zweite Reaktionsstufe als Ein-Topf-Verfahren durchführt.
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