ES2281873T3 - Procedimiento para la preparacion de soluciones acuosas,capaces de fluir y altamente concentradas, de betainas. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la preparación de soluciones acuosas, es decir preferiblemente exentas de disolventes orgánicos, capaces de fluir y de bombearse, altamente concentradas, de betaínas de la fórmula general (III)** ver fórmula** en la que R3 es el radical alquilo de un ácido graso, que eventualmente puede estar ramificado, eventualmente puede contener enlaces múltiples y eventualmente puede contener grupos hidroxilo, R4, R5 significan radicales alquilo iguales o diferentes con 1 a 4 átomos de C, m puede ser de 1 a 3 e y puede ser 1, 2, 3, con un contenido de betaínas de por lo menos 32 % en peso, mediante cuaternización de compuestos que contienen nitrógeno amínico terciario con ácidos omega-halógeno-carboxílicos, de acuerdo con procedimientos conocidos, caracterizado porque a la mezcla de reacción, antes de, o durante, la reacción de cuaternización se le añade de 0, 1 hasta < 3 % en peso, de manera preferida de 0, 1 hasta 1 % en peso, referido al producto final, de uno o varios espesantes micelares.
Description
Procedimiento para la preparación de soluciones
acuosas, capaces de fluir y altamente concentradas, de betaínas.
El invento se refiere a un procedimiento para la
preparación de soluciones acuosas, capaces de fluir y altamente
concentradas, de betaínas, con unos contenidos de betaínas de hasta
aproximadamente 55% en peso.
Las betaínas se han consagrado en los últimos
años en la industria cosmética como componente fijo de recetas, en
particular para la limpieza de los pelos y del cuerpo. Ellas tienen
la capacidad de formar una espuma densa y cremosa, que permanece
estable también en presencia de otros agentes tensioactivos, jabones
y aditivos durante un largo período de tiempo, la cual está
vinculada con unas propiedades de limpieza reconocidamente buenas
sin ningún tipo de efectos secundarios irritantes, ni siquiera para
una piel sensible.
La preparación de betaínas se describe
detalladamente en la pertinente bibliografía de patentes y
especializada (documento de patente de los EE.UU.
US-3.225.074). Por lo general, en tal caso, unos
compuestos que contienen átomos de nitrógeno amínicos terciarios, se
hacen reaccionar con ácidos
\omega-halógeno-carboxílicos o sus
sales en unos medios acuosos o que contienen agua.
Como compuestos que contienen átomos de
nitrógeno amínicos terciarios se emplean en particular amidas de
ácidos grasos de la fórmula general (I)
(I)R^{3}-CONH-(CH_{2})_{m}-NR^{4}R^{5}
en la
que
- R^{3}
- es el radical alquilo de un ácido graso, que eventualmente puede estar ramificado, eventualmente puede contener enlaces múltiples y eventualmente puede contener grupos hidroxilo,
R^{4}, R^{5} significan
radicales alquilo iguales o diferentes con 1 a 4 átomos de C,
y
- m
- puede ser de 1 a 3.
El radical alquilo R^{3} puede derivarse en
este caso de los ácidos grasos naturales o sintéticos con 6 a 20
átomos de C, preferiblemente de los ácidos grasos naturales
vegetales o animales con 8 a 18 átomos de C, así como de sus mezclas
de unos con otros o entre ellos, que se presentan en la naturaleza o
se han ajustado de un modo especial.
Como ácidos grasos entran en consideración por
ejemplo ácido caproico, ácido caprílico, ácido cáprico, ácido
láurico, ácido palmítico, ácido esteárico, ácido behénico, ácido
linoleico, ácido linolénico y ácido ricinoleico.
Se prefieren las mezclas de ácidos grasos
presentes en la naturaleza, con una longitud de cadena de 8 a 18
átomos de C, tal como un ácido graso de coco o un ácido graso de
pepita de palma, que se pueden endurecer eventualmente mediante
apropiados métodos de hidrogenación.
Estos ácidos grasos o respectivamente estas
mezclas de ácidos grasos se hacen reaccionar mediante una reacción
de condensación usual, en una primera etapa de procedimiento, a 140
hasta 200ºC, con aminas de la fórmula general (II)
(II)H_{2}N-(CH_{2})_{m}-NR^{4}R^{5}
- en la que R^{4} y R^{5} y m
tienen los significados mencionados en la fórmula (I) - para dar las
amidas de ácidos grasos con átomos de nitrógeno terciarios, de la
fórmula general
(I).
La subsiguiente reacción de cuaternización para
dar betaínas de la fórmula (III)
(III)R^{3}-CONH-(CH_{2})_{m}-N^{+}R^{4}R^{5}(CH_{2})_{y}COO^{-}
en la que R^{3}, R^{4}, R^{5}
y m tienen los mismos significados que en las fórmulas (I) y (II) e
y puede ser = 1, 2, 3, se lleva a cabo de acuerdo con los
procedimientos conocidos por la bibliografía como 2ª etapa del
procedimiento.
A la amida de ácido graso de la fórmula (I) se
le añaden en tal caso por regla general en un medio acuoso ácidos
\omega-halógeno-alquil-carboxílicos,
preferiblemente ácido cloroacético o la sal de sodio del ácido
cloroacético, y en una reacción durante varias horas se completa la
cuaternización a aproximadamente 80 hasta 100ºC. Dependiendo de cual
sea el ácido graso, o respectivamente la mezcla de ácidos grasos,
que se emplea, para conservar la capacidad de agitación en el caso
de una reacción progresiva, debe estar presente una cantidad mínima
de agua. La concentración usual en el comercio de materiales sólidos
de las soluciones de betaínas preparadas de esta manera, está
situada por lo tanto en aproximadamente 35 a 37% en peso o en
valores inferiores.
Para ahorrarse costos de almacenamiento y
transporte, así como por razones técnicas de formulación, en el caso
de la elaboración ulterior se desea imperativamente en muchos casos,
no obstante, una concentración más alta. En el pasado se han
propuesto por lo tanto toda una serie de procedimientos para
resolver el problema planteado por este requisito. El contenido de
materiales sólidos de estas soluciones, que en la mayor parte de los
casos son muy viscosas, se pudo elevar sin embargo sólo hasta
aproximadamente un 50%, y en el caso de betaínas altamente
concentradas comerciales éste está situado en la mayor parte de los
casos en aproximadamente 45%, y el contenido activo de betaínas
está situado por consiguiente en aproximadamente 35%.
A partir del documento de patente alemana
DE-C-3.613.944 se conoce un
procedimiento, en el cual la cuaternización se lleva a cabo en el
seno de un disolvente orgánico polar con una proporción de agua de
20% en peso, y después de esto el disolvente se elimina total o
parcialmente por destilación y luego se ajusta de nuevo a la
concentración deseada con un disolvente útil para la técnica de
aplicaciones. Dejando aparte del hecho de que el procedimiento es
técnicamente costoso y está vinculado con grandes gastos, los
disolventes orgánicos, y respectivamente también los contenidos
restantes que no se pueden eliminar por destilación, son indeseados
en muchos casos en la elaboración ulterior para dar recetas
cosméticas.
El procedimiento de acuerdo con el documento
DE-C-3.826.654 contiene ciertamente
un Ejemplo sin ningún disolvente orgánico, pero las viscosidades
obtenidas son demasiado altas para una producción a gran escala
técnica. Además, se necesitan cantidades mayores (de 3 a 20% en
peso) de un agente tensioactivo no ionógeno (un poli-(oxietilen)éter
con 10 a 250 unidades de oxietileno) como agente licuador. Son
indeseadas unas cantidades adicionales de este orden de magnitud,
puesto que ellas pueden perjudicar negativamente a las formulaciones
finales desde puntos de vista físicos y/o fisiológicos.
El documento
DE-C-4.207.386 describe betaínas
altamente concentradas, que contienen de 1 a 3% en peso de un ácido
graso saturado o insaturado como principio diluyente. Las betaínas,
que se preparan de acuerdo con este método, pueden ser aumentadas de
concentración hasta llegar a un contenido de materiales sólidos de
48% en peso.
Similares concentraciones se obtienen de acuerdo
con el documento de patente europea
EP-B-1.140.798. Como principio
diluyente sirven aquí (sales de) ácido glutámico y aminoácidos
análogos, que se añaden a la reacción de cuaternización.
El documento
DE-C-19.505.196 describe la
utilización de sulfo-betaínas,
anfo-glicinatos, trimetil-glicina o
(diamidas de) ácidos dicarboxílicos en unas concentraciones de 4 a
8% en peso, durante la carboximetilación. Las betaínas obtenidas
tienen un contenido de materiales sólidos de aproximadamente 50% en
peso y una viscosidad intermedia.
Tienen asimismo un contenido de materiales
sólidos de 50% en peso las betaínas, que se habían preparado de
acuerdo con el documento
DE-A-19.700.798 mediando utilización
de hasta 5% en peso de ácidos carboxílicos plurivalentes
eventualmente funcionalizados con hidroxi durante la
carboximetilación.
Unos contenidos similares de materiales sólidos
se consiguen mediante adición de 0,05 a 2% en peso de ciclodextrinas
o dextranos, tal como se describe en el documento de solicitud de
patente alemana DE-A-10.207.924.
El empleo de 0,5 a 5% en peso, preferiblemente
de 2 a 4% en peso, de betaínas a base de ácidos mono- o
di-carboxílicos de cadena corta para la dilución de
una betaína de coco, se describe en el documento de patente europea
EP-C-656.346. En tal caso se
obtienen unas betaínas con una concentración de materiales sólidos
de 45% en peso.
El documento
DE-C-4.408.183 describe betaínas con
hasta 54% en peso de materiales sólidos. Ellas contienen de 1 a 10%
en peso de un ácido hidroxi-carboxílico. Con el fin
de obtener productos capaces de fluir con más de 50% en peso de
materiales sólidos, se necesita aproximadamente un 5% en peso de
ácido cítrico. Entonces, el contenido de betaínas es de
aproximadamente 32% en peso.
El documento
DE-C-19.523.477 describe la
utilización de amidas de ácidos carboxílicos plurivalentes, p.ej. la
(diamido de ácido adípico)-amina, durante la
carboximetilación. Los descritos concentrados de betaínas contienen
ciertamente 60% en peso de materiales sólidos, pero entonces ya no
son poco viscosos. Puesto que durante la carboximetilación se
atraviesa un máximo de viscosidad, una preparación a gran escala
técnica de estos productos es muy costosa y complicada, a menos que
se añadan a la betaína grandes cantidades de una betaína de ácido
adípico, lo cual a su vez influye en gran manera sobre las
propiedades de la betaína.
Unos contenidos de materiales sólidos de
aproximadamente 50% en peso se obtienen también de acuerdo con el
documento de patente de los EE.UU.
US-B-6.683.033. En tal caso, se
utiliza de 0,5 a 3,5% en peso de ésteres de ácido fosfórico de
alcoholes grasos eventualmente con un bajo grado de etoxilación y/o
ácidos dímeros como agentes licuadores. El contenido de betaínas de
los Ejemplos está situado por debajo de 37%.
El documento
DE-C-4.408.228 describe betaínas con
unos contenidos de materiales sólidos situados por encima de 50% en
peso, que contienen de 1 a 10% en peso de un agente tensioactivo no
iónico con un índice HLB (balance
hidrófilo-lipófilo) de 6 a 12 y/o ácidos
hidroxi-carboxílicos, de 1 a 6% en peso de polioles
y eventualmente de 1 a 10% en peso de (sales de) ácidos grasos. Para
unos altos contenidos de materiales sólidos se necesita también
aquí, en la mayor parte de los casos, > 6% en peso de sustancias
activas, lo cual no es deseable en atención a potenciales
influencias negativas sobre las formulaciones. El contenido
propiamente dicho de betaínas está situado en sólo aproximadamente
32% en peso.
A causa de los costos de almacenamiento y
transporte, que son altos en comparación con el precio del producto,
existe una necesidad de soluciones acuosas, capaces de fluir y de
bombearse, de concentración todavía más alta, de betaínas, que estén
libres de alcoholes inferiores tales como metanol, etanol, propanol
o isopropanol.
Fue por lo tanto misión del presente invento
poner a disposición un procedimiento para la preparación de un
concentrado de betaína capaz de fluir y de bombearse, con el que se
puedan conseguir unos contenidos de materiales sólidos y de
sustancias activas, esencialmente más altos que con los
procedimientos conocidos, siendo las mezclas de reacción bien
manipulables durante todo el procedimiento de producción y no siendo
demasiado altamente viscosas, y no espesándose posteriormente ni
gelificándose los productos de reacción durante su posterior
almacenamiento.
Es conocido por la bibliografía (p.ej. del
documento de solicitud de patente europea
EP-A-679.180 y las referencias allí
contenidas) que en el caso de una preparación habitual de
concentrados de agentes tensioactivos se forman por primera vez
micelas esféricas, que luego se convierten en micelas con forma de
bastoncillos. Este estado se designa por lo general como fase
M_{1}.
En mezclas de agentes tensioactivos con una más
alta concentración se pueden formar estructuras cristalinas
líquidas, las denominadas fases laminares o fases G. Éstas se forman
en la mayor parte de los casos en un estrecho intervalo de
contenidos de materiales sólidos, comprendidos entre 40 y 85% en
peso. La fase G es un líquido bombeable, en el que las moléculas de
agentes tensioactivos se disponen en estratos, las denominadas capas
laminares.
En el documento
EP-A-679.180, para la preparación de
tales fases G, se utiliza de 5 a 45% en peso de un disolvente
orgánico no miscible con agua, y en el documento
DE-A-2.921.366 se utiliza de 5 a 45%
en peso de un agente tensioactivo no iónico con un valor de HLB en
el intervalo de 6 a 12.
De manera sorprendente, se encontró por fin que
se pueden preparar, de acuerdo con procedimientos conocidos,
soluciones de betaínas capaces de fluir y de bombearse con unos
contenidos de betaínas de > aproximadamente 32, en particular de
35% en peso y de hasta aproximadamente 55% en peso y más altos, a
partir de la mezcla de reacción de una amida de ácido graso y un
ácido
\omega-halógeno-alquil-carboxílico,
cuando antes de, o durante, la reacción de cuaternización se añaden
pequeñas cantidades de 0,1 hasta < 3% en peso, de manera
preferida de 0,1 hasta 2% en peso, en particular de 0,3 hasta 1% en
peso, referido al producto final, de uno o varios espesantes
micelares, preferiblemente de uno o varios agentes tensioactivos no
ionógenos, preferiblemente etoxilados en alto grado.
Los contenidos de materiales sólidos, que se
componen del contenido de betaínas y del contenido de otros
productos secundarios de reacción no volátiles, están situados, de
modo correspondiente a los respectivos procedimientos de preparación
(parámetros de reacción, relaciones molares) y a los posibles
componentes adicionales, en el intervalo de aproximadamente 40 a
aproximadamente 70% en peso.
Estos agentes tensioactivos añadidos impiden
total o parcialmente de una manera eficaz el aumento de la
viscosidad que aparece durante la cuaternización, y permiten de esta
manera la preparación de soluciones altamente concentradas de
betaínas, exentas de geles, las cuales, a causa de la viscosidad
asimismo reducida de los productos finales, son capaces de fluir y
bombeables.
Un objeto del invento es, por lo tanto, un
procedimiento para la preparación de soluciones acuosas capaces de
fluir y de bombearse, altamente concentradas, de betaínas de la
fórmula general (III)
(III)R^{3}-CONH-(CH_{2})_{m}-N^{+}R^{4}R^{5}(CH_{2})_{y}COO^{-}
en la
que
- R^{3}
- es el radical alquilo de un ácido graso, que eventualmente puede estar ramificado, eventualmente puede contener enlaces múltiples y eventualmente puede contener grupos hidroxilo,
R^{4}, R^{5} significan
radicales alquilo iguales o diferentes con 1 a 4 átomos de
C,
- m
- puede ser de 1 a 3, e
- y
- puede ser 1, 2, 3,
con un contenido de betaínas de por
lo menos 32% en peso, de manera preferida de por lo menos 35% en
peso, mediante cuaternización de compuestos que contienen nitrógeno
amínico terciario con ácidos
\omega-halógeno-carboxílicos, de
acuerdo con procedimientos conocidos, el cual está caracterizado
porque a la mezcla de reacción, antes de, o durante, la reacción de
cuaternización se le añade de 0,1 hasta < 3% en peso, de manera
preferida de 0,1 hasta 2% en peso, en particular de 0,3 hasta 1% en
peso, referido al producto final, de uno o varios espesantes
micelares, en particular de agentes tensioactivos no iónicos,
solubles en agua, preferiblemente etoxilados en alto grado, es
decir con un valor de HLB >
12.
La enseñanza conforme al invento se puede
aplicar de manera sinérgica a todos los principios de dilución que
se conozcan. Por lo general, se obtienen unos contenidos de betaínas
hasta un 20% en peso más altos que mediante los procedimientos
conocidos solamente por la bibliografía. En el caso de unas
proporciones más altas de espesantes micelares, en particular de
> aproximadamente 1 hasta 1,5 hasta < 3% en peso, éstos se
emplean preferiblemente en mezclas entre ellos y/o con los agentes
de licuación que son conocidos a partir del estado de la
técnica.
Un objeto adicional del invento es, por lo
tanto, un procedimiento para la preparación de soluciones acuosas
capaces de fluir y de bombearse, altamente concentradas, de
betaínas, por cuaternización de compuestos que contienen nitrógeno
amínico terciario, con ácidos
\omega-halógeno-carboxílicos, de
acuerdo con procedimientos conocidos, el cual está caracterizado
porque a la mezcla de reacción, antes de, durante, o después de, la
reacción de cuaternización se añade adicionalmente a los espesantes
micelares por lo menos un compuesto seleccionado entre el conjunto
de las sulfo-betaínas, los
anfo-glicinatos, las
trimetil-glicinas, los aminoácidos, las amidas de
ácidos monocarboxílicos, las (amido de ácido
monocarboxílico)-aminas, las mono- y/o
di-amidas de ácidos
di-/poli-carboxílicos, los ácidos carboxílicos
univalentes, eventualmente funcionalizados con hidroxi, los ácidos
carboxílicos di-/poli-funcionales, eventualmente
funcionalizados con hidroxi, los hidratos de carbono solubles en
agua y los polioles, en las concentraciones usuales, conocidas por
la bibliografía.
Resultó sorprendente el hecho de que estas
pequeñas cantidades de espesantes micelares presenten este efecto
bruscamente mejorado en el caso de soluciones más altamente
concentradas, puesto que, de acuerdo con la enseñanza del documento
DE-C-3.826.654, tan sólo la adición
de cantidades mayores > 3% en peso de agentes tensioactivos no
ionógenos debe producir un efecto reductor de la viscosidad.
Fue sorprendente también el reconocimiento de
que, sobre todo en el caso de trabajarse sin disolventes y con unos
contenidos de materiales sólidos > 45% en peso, la adición de
> 3% en peso, como se describe en el documento
DE-C-3.826.654, conduce en la mayor
parte de los casos a un efecto contrario, es decir a una elevación
de la viscosidad.
Los espesantes micelares en el sentido del
presente invento son compuestos con actividad interfacial, que con
frecuencia se emplean para elevar la viscosidad de formulaciones que
contienen agentes tensioactivos, ellos se designan usualmente
también como espesantes asociativos. Se puede diferenciar entre
espesantes hidrófilos y hidrófobos.
Unos apropiados espesantes micelares consisten
preferiblemente en uno o varios eslabones fundamentales hidrófilos
oligoméricos o poliméricos, seleccionados preferiblemente entre los
conjuntos de productos formados por los poli(óxidos de alquileno),
un poliglicidol, un poliglicerol o las poliaminas, que se unen con
radicales alquilo lipófilos de cadenas largas.
Apropiados espesantes micelares hidrófilos son
productos de reacción por adición de óxidos de alquileno con
apropiadas moléculas de iniciadores, tales como agua, alcoholes,
ácidos, aminas con grupos extremos eventualmente esterificados o
eterificados.
Como óxidos de alquileno se utilizan en
particular óxido de etileno u óxido de propileno para la formación
de homopolímeros o polímeros con una distribución estadística o por
bloques. Estos polímeros se pueden preparar además mediante una
reacción por adición de óxidos de alquileno con alcoholes o aminas
uni- o pluri-valentes, preferiblemente de bajo peso
molecular, tales como metanol, etanol, butanol, pentanol y sus
homólogos superiores, etilen-glicoles y
poli(etilen-glicoles),
propilen-glicoles y
poli(propilen-glicoles) y sus homólogos
superiores, glicerol, poligliceroles, alcoholes de azúcares,
mono/di-alquil-etanol-aminas,
mono/di-isopropanol-aminas,
poliaminas tales como en particular diamino-etano,
diamino-propano, dietilen-triamina,
trietilen-tetraamina, en particular sustituido/a con
alquilo, y los respectivos homólogos superiores.
Los radicales alquilo lipófilos de cadena larga
se derivan de ácidos carboxílicos, preferiblemente de ácidos grasos,
alcoholes grasos o aminas grasas. La unión de los eslabones
fundamentales hidrófilos y lipófilos se puede efectuar p.ej.
mediante reacciones de esterificación o mediante una formación de
éteres, tales como una reacción por adición con ácidos grasos,
alcoholes o aminas.
Como ácidos entran en cuestión ácidos orgánicos
monoméricos o poliméricos uni- o pluri-valentes,
tales como la serie homóloga de los ácidos mono- y
di-carboxílicos, en particular por ejemplo ácido
palmítico, ácido esteárico, ácido oleico, ácido ricinoleico, ácido
hidroxi-esteárico, ácido adípico, ácido sebácico,
ácido azelaico y un ácido graso dímero.
Como aminas se pueden utilizar compuestos
monoméricos o poliméricos uni- o pluri-valentes,
tales como por ejemplo la serie homóloga de las
alcano-aminas, tales como en particular
lauril-amina y estearil-amina.
Ejemplos apropiados de espesantes micelares son
en particular PEG-200 palmato de glicerilo
hidrogenado, PEG-80 cocoato de glicerilo, dioleato
de propilen-glicol PEG-55,
PEG-120 dioleato de metil-glucosa,
PEG-200 cocoato de glicerilo hidrogenado,
PEG-200 aceite de ricino hidrogenado,
PEG-30 cocoato de glicerilo, copolímeros de bloques
de alcoholes, que son conocidos también bajo los nombres de tipos de
Pluronic o también tipos de Pluriol.
Otros ejemplos son PEG-150
diestearatos, PEG-100 estearatos y
PEG-40 estearatos.
Como compuestos iniciados por aminas se adecuan
polímeros de bloques de etilendiamina, aminas alcoxiladas y
poliaminas.
Otros espesantes micelares no poliméricos, más
bien hidrófobos, pueden tener p.ej. las siguientes estructuras:
cocoamida DEA (amida del ácido graso del coco con dietanolamina),
oleamida DEA, isoestearamida MIPA (=
metil-isopropanol-amina), laurato de
glicerilo, oleato de glicerilo, 3-caprato de
poliglicerilo, laureth-4, cloruro de
palmamidopropiltrimonio, metosulfatos de
bis-(oleilcarboxietil)-hidroxietil-metil-amonio.
Para los sistemas conformes al invento, las
estructuras de los espesantes hidrófilos con un peso molecular desde
mayor que 1.500 g/mol, de manera preferida mayor que 3.000 g/mol
hasta de aproximadamente 15.000 g/mol muestran los mejores efectos,
es decir que en pequeñas concentraciones ellas impiden eficazmente
la formación de una fase viscosa y mejoran por consiguiente de una
manera inequívoca el comportamiento de fluidez de los sistemas
tensioactivos concentrados en alto grado.
Mediante la adición conforme al invento de los
espesantes micelares, la solución de betaína es mejorada múltiples
veces en lo que se refiere a sus propiedades de elaboración. Las
soluciones de betaínas son sorprendentemente poco viscosas, por lo
que incluso en formulaciones altamente concentradas se puede reducir
apreciablemente, o evitar totalmente, el contenido de disolventes
tales como etanol; ellas se pueden diluir más fácilmente con agua,
son estables en frío y no se enturbian ni siquiera a -15ºC.
Es ventajoso para el procedimiento conforme al
invento que la amidación de la primera etapa se lleve a cabo en
presencia de por lo menos uno de los ácidos carboxílicos uni- o
pluri-valentes, que eventualmente contienen enlaces
múltiples y/o grupos OH, en particular ácidos monocarboxílicos de
C_{1-5} tales como ácido fórmico, ácido acético,
ácido láctico, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido sórbico y/o
ácidos di-/poli-carboxílicos de
C_{2-10}, tales como ácido oxálico, ácido
malónico, ácido succínico, ácido adípico, ácido azelaico, o ácido
maleico (fumárico).
La reacción de cuaternización del compuesto (I)
con ácido cloroacético y con un hidróxido de metal alcalino/metal
alcalino-térreo o respectivamente con la sal de un
metal alcalino/de un metal alcalino-térreo del ácido
cloroacético se lleva a cabo mediante reacción durante varias horas
en un medio acuoso a 80 hasta 100ºC, añadiéndose como agentes
reguladores de la viscosidad, antes de, o durante, la reacción de
cuaternización, de 0,1 a < 3% en peso, de manera preferida de 0,1
a 1% en peso, de uno o varios agentes tensioactivos no iónicos,
solubles en agua.
Como agente tensioactivo no ionógeno, soluble en
agua, se utiliza conjuntamente por lo menos un compuesto
seleccionado entre el conjunto de los poli(oxietilen)-
ésteres de ácidos grasos o de los poli(oxietilen)-éteres de
ésteres eventualmente parciales de ácidos grasos de alcoholes
plurivalentes, tales como glicerol, sorbita o glucosa. Los derivados
de poli(oxietileno) pueden contener también ciertas
proporciones de poli(oxipropileno).
Los ácidos grasos utilizados para la preparación
de estos agentes tensioactivos no ionógenos son preferiblemente los
ácidos grasos que se presentan en la naturaleza. Ellos pueden ser
saturados o insaturados. Son especialmente preferidos los derivados
de hidroxi-ácidos grasos, ácido ricinoleico o ácido
hidroxi-esteárico, así como glicéridos de los
mismos, p.ej. aceite de ricino.
Los poli(oxietilen)-éteres de alcoholes
grasos se basan en alcoholes grasos, que pueden ser saturados o
insaturados, y pueden estar sustituidos o sin sustituir. Ejemplos de
tales alcoholes grasos son los alcoholes laurílico, estearílico y
oleílico.
De manera preferible, el valor de HLB de estos
agentes no ionógenos debe estar situado en > 12. Son
especialmente apropiados los poli(oxietilen)-éteres y
-ésteres de hidroxi-ácidos grasos y los glicéridos de hidroxi-ácidos
grasos con un contenido promedio de 10 a 250 unidades de
oxietileno.
Sin querer limitar el invento a ellos, se pueden
mencionar los siguientes ejemplos para los espesantes micelares
conformes al invento: REWODERM LI 52 (PEG-200
palmato de glicerilo hidrogenado), REWODERM LI S80 y respectivamente
ANTIL 200 (PEG-200 palmato de glicerilo
hidrogenado), ANTIL 141 (PEG-55 oleato de
propilen-glicol), ANTIL 120 (PEG-120
dioleato de metil glucosa), Varonic LI 520 (PEG-200
cocoato de glicerilo hidrogenado), REWOPAL PEG 6000 DS
(PEG-150 diestearato), TEGO Alcanol S 100
(PEG-100 estearato) y TAGAT R 200
(PEG-200 aceite de ricino hidrogenado).
La realización del procedimiento se apoya en los
procedimientos conocidos en el estado de la técnica, consistiendo la
modificación esencial en la adición de los agentes tensioactivos no
ionógenos conjuntamente utilizados como espesantes micelares, antes
de, o durante, la reacción de cuaternización. En este caso se pueden
utilizar de una manera aditiva todos los procedimientos conocidos
por la bibliografía para la preparación de soluciones concentradas
de betaínas, p.ej. la adición de ácidos hidroxicarboxílicos,
eventualmente plurivalentes, de polioles, de aminoácidos, de
betaínas de cadena corta o de betaínas de ácidos dicarboxílicos. Se
observan unos efectos sinérgicos. A gran escala técnica, se pueden
obtener unas soluciones de betaínas más altamente concentradas,
hasta aproximadamente 20% en peso, que en procedimientos que
prescinden del empleo de los descritos agentes tensioactivos no
ionógenos.
De modo preferido conforme al invento, se
procede de manera tal que el ácido
\omega-halógeno-carboxílico
previamente dispuesto se neutraliza con por lo menos un hidróxido de
un metal alcalino o de un metal alcalino-térreo, y
durante la reacción por varias horas en el medio acuoso a 80 hasta
100ºC el valor del pH de la solución se mantiene entre 8 y 10 por
medio de la adición de una base, de manera preferida de un hidróxido
de metal alcalino, y después de la cuaternización el valor del pH se
ajusta a un pH de 4,5 a 6 con un ácido orgánico o inorgánico.
La betaína conforme al invento se puede utilizar
para la formulación de agentes de lavado y limpieza, así como en
formulaciones cosméticas, p.ej. en champús, baños de ducha y jabones
líquidos. En formulaciones se puede combinar, p.ej, con: agentes
humectantes, agentes tensioactivos y/o emulsionantes de los
conjuntos formados por agentes tensioactivos aniónicos, catiónicos,
iónicos híbridos, anfóteros y/o no iónicos, tales como (alcohol
graso)-sulfatos, (alcohol
graso)-éter-sulfatos,
alquil-sulfonatos,
alquil-benceno-sulfonatos,
alquil-sulfo-succinatos,
alquil-éter-sulfo-succinatos, sales
cuaternarias de amonio, alquil-betaínas, otras
(amido de ácido
graso)-alquil-betaínas, derivados de
sacáridos monoméricos o condensados, tales como ésteres de azúcares,
metil- o etil-glucósido-ésteres de ácidos grasos,
alquil-glucósidos, alcoholes grasos etoxilados,
alcanol-amidas de ácidos grasos, ésteres de ácidos
grasos etoxilados, ácidos grasos o sus sales (jabones) de metales
alcalinos, de amonio, de hidroxialquil-amonio,
agentes espesantes tales como caolín, bentonita, alcoholes grasos,
almidones, poli(ácidos acrílicos) y sus derivados, derivados de
celulosa, alginatos, vaselinas o parafinas, además agentes de
enturbiamiento, tales como p.ej. derivados de ésteres glicólicos o
alcoholes, tales como etanol, propanol, propilenglicol o glicerol,
solubilizantes, conferidores de consistencia, sistemas tamponadores,
aceites esenciales y de perfumes, colorantes, además agentes
acondicionadores y de cuidados, tales como polímeros catiónicos u
otros polímeros anfóteros, lanolina y sus derivados, colesterol,
pantenol, ácido pantoténico, betaínas,
poli(dimetil-siloxanos) y/o sus derivados,
así como con todos los otros ingredientes cosméticos usuales.
El contenido de betaínas se determina mediante
valoración con ácido percloroacético 0,1 M en
1,4-dioxano. Como disolventes para la betaína se
utiliza una mezcla (1 : 3) de metanol y
(etilen-glicol)-monometil-éter y
como electrodo se utiliza un electrodo para pH.
El contenido de agua se determina como
diferencia de 100 - el contenido de materiales sólidos en %. Éste se
puede determinar también mediante una valoración según Karl
Fischer.
El contenido de materiales sólidos se determina
mediante desecación del material a 105ºC hasta llegar a la
constancia de peso.
El contenido de cloruro se determina
potenciométricamente frente a una solución calibrada de nitrato de
plata. Como electrodo se utiliza un electrodo combinado de cloruro
de plata.
El contenido de glicerol se determina mediante
una GC (cromatografía de gases) de acuerdo con un procedimiento
usual.
La viscosidad se mide a la temperatura ambiente
con un viscosímetro de Brookfield (modelo LVT) con un husillo Nº 3 a
30 rpm (revoluciones por minuto) en 150 ml de una muestra.
La amidoamina se preparó de un modo conocido de
acuerdo con el documento de patente europea
EP-C-656.346 mediante reacción de
una grasa dura de coco y de
3-dimetilamino-propil-amina
(DMAPA).
En un equipo de agitación con una capacidad de
500 ml, provisto de un refrigerante de reflujo y de un sistema para
la introducción de nitrógeno, se dispusieron previamente 230 g de
una grasa dura de coco y, como catalizador, 15 g de ácido fórmico, y
se inertizó durante aproximadamente 10 minutos con nitrógeno.
Luego se añaden 180 ml de
3-dimetilamino-propil-amina
mediando agitación y progresiva inertización con nitrógeno. La
mezcla de reacción se lleva a 165ºC y se mantiene a esta temperatura
durante aproximadamente 4 a 5 h. Después de este período de tiempo,
la DMAPA en exceso se elimina mediante destilación en vacío.
La amidoamina se preparó de un modo conocido de
acuerdo con el documento
EP-C-656.346 mediante reacción de
una grasa dura de coco y de
3-dimetilamino-propil-amina.
En un equipo de agitación con una capacidad de
500 ml, provisto de un refrigerante de reflujo y de un sistema para
la introducción de nitrógeno, se dispusieron previamente 230 g de
una grasa dura de coco y, como catalizador, 20 g de ácido acético, y
se inertizó durante aproximadamente 10 minutos con nitrógeno.
Luego se añaden 180 ml de
3-dimetilamino-propil-amina
mediando agitación y progresiva inertización con nitrógeno. La
mezcla de reacción se lleva a 165ºC y se mantiene a esta temperatura
durante aproximadamente 4 a 5 h. Después de este período de tiempo,
la DMAPA en exceso se elimina mediante destilación en vacío.
La amidoamina se preparó de un modo conocido de
acuerdo con el documento
EP-C-656.346 mediante reacción de
una grasa dura de coco y de
3-dimetilamino-propil-amina.
En un equipo de agitación con una capacidad de
500 ml, provisto de un refrigerante de reflujo y de un sistema para
la introducción de nitrógeno, se dispusieron previamente 230 g de
una grasa dura de coco y, como catalizador, 24,3 g de ácido
propiónico, y se inertizó durante aproximadamente 10 minutos con
nitrógeno.
Luego se añaden 180 ml de
3-dimetilamino-propil-amina
mediando agitación y progresiva inertización con nitrógeno. La
mezcla de reacción se lleva a 165ºC y se mantiene a esta temperatura
durante aproximadamente 4 a 5 h. Después de este período de tiempo,
la DMAPA en exceso se elimina mediante destilación en vacío.
La amidoamina se preparó de un modo conocido de
acuerdo con el documento
EP-C-656.346 mediante reacción de
una grasa dura de coco y de
3-dimetilamino-propil-amina.
En un equipo de agitación con una capacidad de
500 ml, provisto de un refrigerante de reflujo y de un sistema para
la introducción de nitrógeno, se dispusieron previamente 230 g de
una grasa dura de coco y, como catalizador, 24 g de ácido
metacrílico, y se inertizó durante aproximadamente 10 minutos con
nitrógeno.
Luego se añaden 180 ml de
3-dimetilamino-propil-amina
mediando agitación y progresiva inertización con nitrógeno. La
mezcla de reacción se lleva a 165ºC y se mantiene a esta temperatura
durante aproximadamente 4 a 5 h. Después de este período de tiempo,
la DMAPA en exceso se elimina mediante destilación en vacío.
La amidoamina se preparó de un modo conocido de
acuerdo con el documento
EP-C-656.346 mediante reacción de
una grasa dura de coco y de
3-dimetilamino-propil-amina.
En un equipo de agitación con una capacidad de
500 ml, provisto de un refrigerante de reflujo y de un sistema para
la introducción de nitrógeno, se dispusieron previamente 237 g de
una grasa dura de coco y, como catalizador, 13 g de ácido adípico y
se inertizó durante aproximadamente 10 minutos con nitrógeno.
Luego se añaden 180 ml de
3-dimetilamino-propil-amina
mediando agitación y progresiva inertización con nitrógeno. La
mezcla de reacción se lleva a 165ºC y se mantiene a esta temperatura
durante aproximadamente 4 a 5 h. Después de este período de tiempo,
la DMAPA en exceso se elimina mediante destilación en vacío.
La amidoamina se preparó de acuerdo con el
estado de la técnica (documento
DE-C-4.207.386) mediante reacción de
una grasa dura de coco y de
3-dimetilamino-propil-amina,
en presencia de un ácido graso que cataliza.
En un equipo de agitación con una capacidad de
500 ml, provisto de un refrigerante de reflujo y de un sistema para
la introducción de nitrógeno, se dispusieron previamente 230 g de
una grasa dura de coco y, como catalizador, 2 g de un ácido graso de
coco, y se inertizó durante aproximadamente 10 minutos con
nitrógeno.
Luego se añaden 180 ml de
3-dimetilamino-propil-amina
mediando agitación y progresiva inertización con nitrógeno. La
mezcla de reacción se lleva a 165ºC y se mantiene a esta temperatura
durante aproximadamente 4 a 5 h. Después de este período de tiempo,
la DMAPA en exceso se elimina mediante destilación en vacío.
La amidoamina se preparó de acuerdo con el
estado de la técnica mediante reacción de una grasa dura de coco y
de
3-dimetilamino-propil-amina
en presencia de un ácido graso que cataliza.
En un equipo de agitación con una capacidad de
500 ml, provisto de un refrigerante de reflujo y de un sistema para
la introducción de nitrógeno, 230 g de una grasa dura de coco se
inertizaron con nitrógeno durante aproximadamente 10 minutos.
Luego se añaden 180 ml de
3-dimetilamino-propil-amina
mediando agitación y progresiva inertización con nitrógeno. La
mezcla de reacción se lleva a 165ºC y se mantiene a esta temperatura
durante aproximadamente 4 a 5 h. Después de este período de tiempo,
la DMAPA en exceso se elimina mediante destilación en vacío.
Ejemplo
1.1
(Conforme al
invento)
En un matraz de cuatro bocas con una capacidad
de 1 l, equipado con un agitador, un termómetro, un refrigerante de
reflujo y un embudo de goteo, se pesan e introducen 40 g de
monocloroacetato de Na y 115,6 g de agua.
Después de haberse añadido 1,3 g de un aceite de
ricino polietoxilado con 200 unidades de oxietileno, se añaden, a lo
largo de un período de tiempo de 15 minutos, 100 g de una (amido de
grasa de
coco)-propil-dimetil-amina,
tal como se describe en el Ejemplo A.1. Luego, la mezcla de reacción
se calienta a 70ºC y la temperatura se mantiene hasta que haya
cesado el desprendimiento de calor. Luego se calienta a 98ºC.
Después de aproximadamente 7 h, el contenido de la amida está
situado por debajo de 0,5%.
Se obtienen 256 g de una solución acuosa de una
betaína con la siguiente composición:
| Contenido de betaína: | 47,2% | |
| Agua: | 45,0% | |
| Viscosidad: | 170 mPa.s. |
Ejemplo
1.2
(Conforme al
invento)
En un matraz de cuatro bocas con una capacidad
de 1 l, equipado con un agitador, un termómetro, un refrigerante de
reflujo y un embudo de goteo, se pesan e introducen 40 g de
monocloroacetato de Na y 115,6 g de agua.
Después de haberse añadido 1,3 g de un aceite de
ricino polietoxilado con 200 unidades de oxietileno, se añaden, a lo
largo de un período de tiempo de 15 minutos, 100 g de una (amido de
grasa de
coco)-propil-dimetil-amina,
tal como se describe en el Ejemplo A.2. Luego, la mezcla de reacción
se calienta a 70ºC y la temperatura se mantiene hasta que haya
cesado el desprendimiento de calor. Luego se calienta a 98ºC.
Después de aproximadamente 7 h, el contenido de la amida está
situado por debajo de 0,5%.
Se obtienen 256 g de una solución acuosa de una
betaína con la siguiente composición:
| Contenido de betaína: | 46,0% | |
| Agua: | 45,0% | |
| Viscosidad: | 280 mPa.s. |
Ejemplo
1.3
(Conforme al
invento)
En un matraz de cuatro bocas con una capacidad
de 1 l, equipado con un agitador, un termómetro, un refrigerante de
reflujo y un embudo de goteo, se pesan e introducen 40 g de
monocloroacetato de Na y 115,6 g de agua.
Después de haberse añadido 1,3 g de un aceite de
ricino polietoxilado con 200 unidades de oxietileno, se añaden, a lo
largo de un período de tiempo de 15 minutos, 100 g de una (amido de
grasa de
coco)-propil-dimetil-amina,
tal como se describe en el Ejemplo A.3. Luego, la mezcla de reacción
se calienta a 70ºC y la temperatura se mantiene hasta que haya
cesado el desprendimiento de calor. Luego se calienta a 98ºC.
Después de aproximadamente 7 h, el contenido de la amida está
situado por debajo de 0,5%.
Se obtienen 256 g de una solución acuosa de una
betaína con la siguiente composición:
| Contenido de betaína: | 47,1% | |
| Agua: | 45,0% | |
| Viscosidad: | estado sólido. |
Ejemplo
1.4
(Conforme al
invento)
En un matraz de cuatro bocas con una capacidad
de 1 l, equipado con un agitador, un termómetro, un refrigerante de
reflujo y un embudo de goteo, se pesan e introducen 40 g de
monocloroacetato de Na y 115,6 g de agua.
Después de haberse añadido 1,3 g de un aceite de
ricino polietoxilado con 200 unidades de oxietileno, se añaden, a lo
largo de un período de tiempo de 15 minutos, 100 g de una (amido de
grasa de
coco)-propil-dimetil-amina,
tal como se describe en el Ejemplo A.4. Luego, la mezcla de reacción
se calienta a 70ºC y la temperatura se mantiene hasta que haya
cesado el desprendimiento de calor. Luego se calienta a 98ºC.
Después de aproximadamente 7 h, el contenido de la amida está
situado por debajo de 0,5%.
Se obtienen 256 g de una solución acuosa de una
betaína con la siguiente composición:
| Contenido de betaína: | 50,3% | |
| Agua: | 45,0% | |
| Viscosidad: | 100 mPa.s. |
Ejemplo
1.5
(Conforme al
invento)
En un matraz de cuatro bocas con una capacidad
de 1 l, equipado con un agitador, un termómetro, un refrigerante de
reflujo y un embudo de goteo, se pesan e introducen 40 g de
monocloroacetato de Na y 116 g de agua.
Después de haberse añadido 1,3 g de un aceite de
ricino polietoxilado con 200 unidades de oxietileno, se añaden, a lo
largo de un período de tiempo de 15 minutos, 100 g de una (amido de
grasa de
coco)-propil-dimetil-amina,
tal como se describe en el Ejemplo A.5. Luego, la mezcla de reacción
se calienta a 70ºC y la temperatura se mantiene hasta que haya
cesado el desprendimiento de calor. Luego se calienta a 98ºC.
Después de aproximadamente 7 h, el contenido de la amida está
situado por debajo de 0,5%.
Se obtienen 257,3 g de una solución acuosa de
una betaína con la siguiente composición:
| Contenido de betaína: | 49,1% | |
| Agua: | 45,0% | |
| Viscosidad: | 170 mPa.s. |
Ejemplo
1.6
(Conforme al
invento)
En un matraz de cuatro bocas con una capacidad
de 1 l, equipado con un agitador, un termómetro, un refrigerante de
reflujo y un embudo de goteo, se pesan e introducen 32,5 g de ácido
monocloroacético de Na y 106,8 g de agua.
Se añaden 28,9 g de hidróxido de sodio al 50%
mediando agitación a través del embudo de goteo. La temperatura sube
en este caso hasta aproximadamente 50ºC. Se añaden, a lo largo de un
período de tiempo de 15 minutos, 100 g de (amido de grasa de
coco)-propil-dimetil-amina,
tal como se describe en el Ejemplo A.1, con un contenido de 1,3 g de
un aceite de ricino polietoxilado con 200 unidades de OE (óxido de
etileno). Luego la mezcla de reacción se calienta a 70ºC y la
temperatura se mantiene hasta que haya cesado el desprendimiento de
calor.
Luego se calienta a 98ºC. Después de
aproximadamente 7 h, el contenido de la amida está situado por
debajo de 0,5%.
Se obtienen 269,5 g de una solución acuosa de
una betaína con la siguiente composición:
| Contenido de betaína: | 49,0% | |
| Agua: | 45,0% | |
| Viscosidad: | 185 mPa.s. |
Ejemplo
1.7
(Conforme al
invento)
En un matraz de cuatro bocas con una capacidad
de 1 l, equipado con un agitador, un termómetro, un refrigerante de
reflujo y un embudo de goteo, se pesan e introducen 33,2 g de ácido
monocloroacético de Na y 85,2 g de agua.
Se añaden 29,6 g de hidróxido de sodio al 50%
mediando agitación a través del embudo de goteo. La temperatura sube
en tal caso hasta aproximadamente 50ºC. Después de haberse añadido
1,8 g de un aceite de ricino polietoxilado con 200 unidades de
oxietileno, se añaden, a lo largo de un período de tiempo de 15
minutos, 100 g de (amido de grasa de
coco)-propil-dimetil-amina,
tal como se describe en el Ejemplo A.1. Luego, la mezcla de reacción
se calienta a 70ºC y la temperatura se mantiene hasta que haya
cesado el desprendimiento de calor. Luego se calienta a 98ºC.
Después de aproximadamente 7 h, el contenido de la amida está
situado por debajo de 0,5%.
Se obtienen 249,8 g de una solución acuosa de
una betaína con 60% de materiales sólidos, que se compone de la
siguiente manera:
| Contenido de betaína: | 49,2% | |
| Agua: | 40,0% | |
| Viscosidad: | 180 mPa.s. |
Ejemplo
2.1
(Que no es conforme al
invento)
En un matraz de cuatro bocas con una capacidad
de 1 l, equipado con un agitador, un termómetro, un refrigerante de
reflujo y un embudo de goteo, se pesan e introducen 38 g de
monocloroacetato de Na y en primer lugar 92 g de agua.
Se añaden, a lo largo de un período de tiempo de
15 minutos, 100 g de (amido de grasa de
coco)-propil-dimetil-amina,
tal como se describe en el Ejemplo A.1. Luego, la mezcla de reacción
se calienta a 70ºC y la temperatura se mantiene hasta que haya
cesado el desprendimiento de calor. Después de esto tiene lugar una
solidificación o respectivamente una gelificación. La mezcla de
reacción se volvió imposible de agitar. Mediante dilución con 76,6 g
de agua, la mezcla de reacción se lleva de nuevo con grandes
dificultades a una forma agitable. Luego se calienta a 98ºC. Después
de aproximadamente 7 h, el contenido de amino-amida
de grasa de coco está situado por debajo de 0,5%.
Se obtienen 306,7 g de una solución acuosa de
una betaína con la siguiente composición:
| Contenido de betaína: | 34,2% | |
| Agua: | 55,0% | |
| Viscosidad: | 125 mPa.s. |
Ejemplo
2.2
(Que no es conforme al
invento)
En un matraz de cuatro bocas con una capacidad
de 1 l, equipado con un agitador, un termómetro, un refrigerante de
reflujo y un embudo de goteo, se pesan e introducen 38 g de
monocloroacetato de Na y en primer lugar 92 g de agua.
Se añaden, a lo largo de un período de tiempo de
15 minutos, 100 g de (amido de grasa de
coco)-propil-dimetil-amina,
tal como se describe en el Ejemplo A.2. Luego, la mezcla de reacción
se calienta a 70ºC y la temperatura se mantiene hasta que haya
cesado el desprendimiento de calor. Después de esto tiene lugar una
solidificación o respectivamente una gelificación. La mezcla de
reacción se volvió imposible de agitar. Mediante dilución con 76,6 g
de agua, la mezcla de reacción se lleva de nuevo con grandes
dificultades a una forma agitable. Luego se calienta a 98ºC. Después
de aproximadamente 7 h, el contenido de amino-amida
de grasa de coco está situado por debajo de 0,5%.
Se obtienen 306,7 g de una solución acuosa de
una betaína con la siguiente composición:
| Contenido de betaína: | 34,3% | |
| Agua: | 55,0% | |
| Viscosidad: | 445 mPa.s. |
Ejemplo
2.3
(Que no es conforme al
invento)
En un matraz de cuatro bocas con una capacidad
de 1 l, equipado con un agitador, un termómetro, un refrigerante de
reflujo y un embudo de goteo, se pesan e introducen 38 g de
monocloroacetato de Na y en primer lugar 92 g de agua.
Se añaden, a lo largo de un período de tiempo de
15 minutos, 100 g de (amido de grasa de
coco)-propil-dimetil-amina,
tal como se describe en el Ejemplo A.3. Luego, la mezcla de reacción
se calienta a 70ºC y la temperatura se mantiene hasta que haya
cesado el desprendimiento de calor. Después de esto tiene lugar una
solidificación o respectivamente una gelificación. La mezcla de
reacción se volvió imposible de agitar. Mediante dilución con 76,6 g
de agua, la mezcla de reacción se lleva de nuevo con grandes
dificultades a una forma agitable. Luego se calienta a 98ºC. Después
de aproximadamente 7 h, el contenido de amino-amida
de grasa de coco está situado por debajo de 0,5%.
Se obtienen 306,7 g de una solución acuosa de
una betaína con la siguiente composición:
| Contenido de betaína: | 34,5% | |
| Agua: | 55,0% | |
| Viscosidad: | estado sólido. |
Ejemplo
2.4
(Que no es conforme al
invento)
En un matraz de cuatro bocas con una capacidad
de 1 l, equipado con un agitador, un termómetro, un refrigerante de
reflujo y un embudo de goteo, se pesan e introducen 38 g de
monocloroacetato de Na y en primer lugar 92 g de agua.
Se añaden, a lo largo de un período de tiempo de
15 minutos, 100 g de (amido de grasa de
coco)-propil-dimetil-amina,
tal como se describe en el Ejemplo A.4. Luego, la mezcla de reacción
se calienta a 70ºC y la temperatura se mantiene hasta que haya
cesado el desprendimiento de calor. Después de esto tiene lugar una
solidificación o respectivamente una gelificación. La mezcla de
reacción se volvió imposible de agitar. Mediante dilución con 76,6 g
de agua, la mezcla de reacción se lleva de nuevo con grandes
dificultades a una forma agitable. Luego se calienta a 98ºC. Después
de aproximadamente 7 h, el contenido de amino-amida
de grasa de coco está situado por debajo de 0,5%.
Se obtienen 306,8 g de una solución acuosa de
una betaína con la siguiente composición:
| Contenido de betaína: | 35,5% | |
| Agua: | 55,0% | |
| Viscosidad: | 100 mPa.s. |
Ejemplo
3.1
(Conforme al
invento)
En un matraz de cuatro bocas con una capacidad
de 1 l, equipado con un agitador, un termómetro, un refrigerante de
reflujo y un embudo de goteo, se pesan e introducen 33,2 g de ácido
monocloroacético y 141 g de agua.
Se añaden 29,6 g de hidróxido de sodio al 50%
mediando agitación a través del embudo de goteo. La temperatura sube
en tal caso hasta aproximadamente 50ºC. Después de haberse añadido
1,8 g de un aceite de ricino polietoxilado con 200 unidades de
oxietileno, se añaden, a lo largo de un período de tiempo de 15
minutos, 100 g de (amido de grasa de
coco)-propil-dimetil-amina,
tal como se describe en el Ejemplo B. Luego, la mezcla de reacción
se calienta a 70ºC y la temperatura se mantiene hasta que haya
cesado el desprendimiento de calor. Luego se calienta a 98ºC.
Después de aproximadamente 7 h, el contenido de la amida está
situado por debajo de 0,5%.
\newpage
Se obtienen 305,6 g de una solución acuosa de
una betaína con un contenido de materiales sólidos de 48%, la cual
se compone de la siguiente manera:
| Contenido de betaína: | 37,7% | |
| Agua: | 52,0% | |
| Viscosidad: | 180 mPa.s. |
(Que no es conforme al
invento)
En un matraz de cuatro bocas con una capacidad
de 1 l, equipado con un agitador, un termómetro, un refrigerante de
reflujo y un embudo de goteo, se pesan e introducen 33,2 g de ácido
monocloroacético y 99,6 g de agua.
Se añaden 29,6 g de hidróxido de sodio al 50%
mediando agitación a través del embudo de goteo. La temperatura sube
en tal caso hasta aproximadamente 50ºC. Se añaden, a lo largo de un
período de tiempo de 15 minutos, 100 g de (amido de grasa de
coco)-propil-dimetil-amina,
tal como se describe en el Ejemplo B. Luego, la mezcla de reacción
se calienta a 70ºC y la temperatura se mantiene hasta que haya
cesado el desprendimiento de calor. En esta fase tiene lugar una
solidificación o respectivamente una gelificación. La mezcla de
reacción se vuelve imposible de agitar. No es posible una dilución,
puesto que la cantidad añadida de agua ya no se introduce con
agitación. Por lo tanto no se llega a la reacción ni a la formación
de una solución acuosa de una betaína.
| Contenido de betaína: | no determinable | |
| Agua: | 45,0% | |
| Viscosidad: | estado sólido. |
Ejemplo
4.1
(Conforme al
invento)
En un matraz de cuatro bocas con una capacidad
de 1 l, equipado con un agitador, un termómetro, un refrigerante de
reflujo y un embudo de goteo, se pesan e introducen 42 g de
monocloroacetato de Na y 122,6 g de agua.
Después de haberse añadido 6,7 g de ácido
L-glutámico se calienta a 50ºC y se mantiene durante
30 minutos a esta temperatura.
Después de haberse añadido 1,3 g de un aceite de
ricino polietoxilado con 200 unidades de oxietileno, se añaden, a lo
largo de un período de tiempo de 15 minutos, 100 g de (amido de
grasa de
coco)-propil-dimetil-amina,
tal como se describe en el Ejemplo C. Luego, la mezcla de reacción
se calienta a 70ºC y la temperatura se mantiene hasta que haya
cesado el desprendimiento de calor. Luego se calienta a 98ºC.
Después de aproximadamente 7 h, el contenido de la amida está
situado por debajo de 0,5%.
Se obtienen 272,7 g de una solución acuosa de
una betaína con la siguiente composición:
| Contenido de betaína: | 44,9% | |
| Agua: | 45,0% | |
| Viscosidad: | 400 mPa.s. |
Ejemplo
4.2
(Conforme al
invento)
En un matraz de cuatro bocas con una capacidad
de 1 l, equipado con un agitador, un termómetro, un refrigerante de
reflujo y un embudo de goteo, se pesan e introducen 42 g de
monocloroacetato de Na y 127,6 g de agua.
Después de haberse añadido 1,3 g de un aceite de
ricino polietoxilado con 200 unidades de oxietileno, se añaden, a lo
largo de un período de tiempo de 15 minutos, 100 g de (amido de
grasa de
coco)-propil-dimetil-amina,
tal como se describe en el Ejemplo C. Luego, la mezcla de reacción
se calienta a 70ºC y la temperatura se mantiene hasta que haya
cesado el desprendimiento de calor. Después de haber añadido 6,9 g
de ácido L-glutámico se calienta a 98ºC. Después de
aproximadamente 6,5 h, el contenido de la amida está situado por
debajo de 0,5%.
Se obtienen 272,4 g de una solución acuosa de
una betaína con la siguiente composición:
| Contenido de betaína: | 41,2% | |
| Agua: | 46,0% | |
| Viscosidad: | 160 mPa.s. |
Ejemplo
5
(Conforme al
invento)
En un matraz de cuatro bocas con una capacidad
de 1 l, equipado con un agitador, un termómetro, un refrigerante de
reflujo y un embudo de goteo, se pesan e introducen 32,5 g de ácido
monocloroacético y 106,8 g de agua.
Se añaden 28,9 g de hidróxido de sodio al 50%
mediando agitación a través del embudo de goteo. La temperatura sube
en tal caso hasta aproximadamente 50ºC. Se añaden, a lo largo de un
período de tiempo de 15 minutos, 100 g de (amido de grasa de
coco)-propil-dimetil-amina,
tal como se describe en el Ejemplo A.1, con un contenido de 1,3 g de
un palmitato de glicerilo polietoxilado con 200 unidades de OE.
Luego, la mezcla de reacción se calienta a 70ºC y la temperatura se
mantiene hasta que haya cesado el desprendimiento de calor. Luego se
calienta a 98ºC. Después de aproximadamente 7 h, el contenido de la
amida está situado por debajo de 0,5%.
Se obtienen 269,5 g de una solución acuosa de
una betaína con la siguiente composición:
| Contenido de betaína: | 43,9% | |
| Agua: | 45,0% | |
| Viscosidad: | 205 mPa.s. |
Ejemplo
6
(Conforme al
invento)
En un matraz de cuatro bocas con una capacidad
de 1 l, equipado con un agitador, un termómetro, un refrigerante de
reflujo y un embudo de goteo, se pesan e introducen 32,5 g de ácido
monocloroacético y 106,8 g de agua.
Se añaden 28,9 g de hidróxido de sodio al 50%
mediando agitación a través del embudo de goteo. La temperatura sube
en tal caso hasta aproximadamente 50ºC. Se añaden, a lo largo de un
período de tiempo de 15 minutos, 100 g de (amido de grasa de
coco)-propil-dimetil-amina,
tal como se describe en el Ejemplo A.1, con un contenido de 1,3 g de
un laurato de sorbitán polietoxilado con 160 unidades de OE. Luego,
la mezcla de reacción se calienta a 70ºC y la temperatura se
mantiene hasta que haya cesado el desprendimiento de calor.
Luego se calienta a 98ºC. Después de
aproximadamente 7 h, el contenido de la amida está situado por
debajo de 0,5%.
Se obtienen 269,5 g de una solución acuosa de
una betaína con la siguiente composición:
| Contenido de betaína: | 43,7% | |
| Agua: | 45,0% | |
| Viscosidad: | 210 mPa.s. |
Ejemplo
7
(Conforme al
invento)
En un matraz de cuatro bocas con una capacidad
de 1 l, equipado con un agitador, un termómetro, un refrigerante de
reflujo y un embudo de goteo, se pesan e introducen 32,5 g de ácido
monocloroacético y 106,8 g de agua.
Se añaden 28,9 g de hidróxido de sodio al 50%
mediando agitación a través del embudo de goteo. La temperatura sube
en tal caso hasta aproximadamente 50ºC. Se añaden, a lo largo de un
período de tiempo de 15 minutos, 100 g de (amido de grasa de
coco)-propil-dimetil-amina,
tal como se describe en el Ejemplo A.1, con un contenido de 1,3 g de
una grasa de coco polietoxilada con 200 unidades de OE. Luego, la
mezcla de reacción se calienta a 70ºC y la temperatura se mantiene
hasta que haya cesado el desprendimiento de calor.
Luego se calienta a 98ºC. Después de
aproximadamente 7 h, el contenido de la amida está situado por
debajo de 0,5%.
Se obtienen 269,5 g de una solución acuosa de
una betaína con la siguiente composición:
| Contenido de betaína: | 42,9% | |
| Agua: | 46,0% | |
| Viscosidad: | 120 mPa.s. |
Ejemplo
8
(Conforme al
invento)
En un matraz de cuatro bocas con una capacidad
de 1 l, equipado con un agitador, un termómetro, un refrigerante de
reflujo y un embudo de goteo, se pesan e introducen 42 g de
monocloroacetato de Na y 127,6 g de agua.
Después de haberse añadido 1,3 g de un aceite de
ricino polietoxilado con 200 unidades de oxietileno, se añaden, a lo
largo de un período de tiempo de 15 minutos, 100 g de (amido de
grasa de
coco)-propil-dimetil-amina,
tal como se describe en el Ejemplo C. Luego, la mezcla de reacción
se calienta a 70ºC y la temperatura se mantiene hasta que haya
cesado el desprendimiento de calor. Después de haberse añadido 15 g
de ácido cítrico, se calienta a 98ºC. Después de aproximadamente 6,5
h el contenido de amida está situado por debajo de 0,5%.
Se obtienen 272,4 g de una solución acuosa de
una betaína con la siguiente composición:
| Contenido de betaína: | 44,2% | |
| Agua: | 45,0% | |
| Viscosidad: | 120 mPa.s. |
Ejemplo de aplicación
A
| * Cocoamido-propil-betaína. |
En formulaciones usuales en el comercio de
agentes para lavado de vajillas se necesita por regla general \geq
5% en peso de etanol con el fin de hacer que la formulación sea
capaz de fluir y mantenerla así. Como puede observarse a partir de
la Tabla, mediante la
cocoamido-alquil-betaína conforme al
invento se puede ahorrar aproximadamente un 20% del alcohol
necesario.
En los ejemplos A1 hasta A13 se obtienen unos
resultados comparables.
Claims (10)
1. Procedimiento para la preparación de
soluciones acuosas, es decir preferiblemente exentas de disolventes
orgánicos, capaces de fluir y de bombearse, altamente concentradas,
de betaínas de la fórmula general (III)
(III)R^{3}-CONH-(CH_{2})_{m}-N^{+}R^{4}R^{5}(CH_{2})_{y}COO^{-}
en la
que
- R^{3}
- es el radical alquilo de un ácido graso, que eventualmente puede estar ramificado, eventualmente puede contener enlaces múltiples y eventualmente puede contener grupos hidroxilo,
R^{4}, R^{5} significan
radicales alquilo iguales o diferentes con 1 a 4 átomos de
C,
- m
- puede ser de 1 a 3 e
- y
- puede ser 1, 2, 3,
con un contenido de betaínas de por
lo menos 32% en peso, mediante cuaternización de compuestos que
contienen nitrógeno amínico terciario con ácidos
\omega-halógeno-carboxílicos, de
acuerdo con procedimientos conocidos, caracterizado porque a
la mezcla de reacción, antes de, o durante, la reacción de
cuaternización se le añade de 0,1 hasta < 3% en peso, de manera
preferida de 0,1 hasta 1% en peso, referido al producto final, de
uno o varios espesantes
micelares.
2. Procedimiento para la preparación de
soluciones acuosas capaces de fluir y de bombearse, altamente
concentradas, de betaínas de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque a la mezcla de reacción, antes de, o
durante, la reacción de cuaternización se le añade como espesantes
micelares de 0,1 hasta < 3% en peso, de manera preferida de 0,1
hasta 1% en peso, referido al producto final, de uno o varios
agentes tensioactivos no ionógenos.
3. Procedimiento para la preparación de
soluciones acuosas capaces de fluir y de bombearse, altamente
concentradas, de betaínas de acuerdo con las reivindicaciones 1 y/o
2, caracterizado porque como espesantes micelares se añade
antes de, o durante, la reacción de cuaternización de 0,1 hasta <
3% en peso, de manera preferida de 0,1 hasta 1% en peso, referido al
producto final, de uno o varios agentes tensioactivos no ionógenos
con un valor de HLB > 12.
4. Procedimiento de acuerdo con por lo menos
una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque como
espesantes micelares se emplea de 0,1 hasta < 3%, de manera
preferida de 0,1 hasta 1% en peso, referido al producto final, de
uno o varios poli(oxietilen)-éteres y/o -ésteres de un ácido
graso o respectivamente de un glicérido de un hidroxi-ácido
graso.
5. Procedimiento de acuerdo con por lo menos
una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque como
agente reductor de la viscosidad, antes de, durante, o después de,
la reacción de cuaternización se utiliza conjuntamente de manera
adicional por lo menos un compuesto seleccionado entre el conjunto
de las sulfo-betaínas, los
anfo-glicinatos, trimetil-glicina,
los aminoácidos; las N-betaínas sobre la base de
aminoácidos, tales como (amido de ácido carboxílico
C_{1-6})-betaínas, en particular
(amido de ácido carboxílico
C_{1-3})-propil-betaínas
uni- o plurivalentes, que eventualmente contienen enlaces múltiples
y/o grupos OH; las amidas de ácidos monocarboxílicos, las
amido-aminas de ácidos monocarboxílicos, las mono-
y/o di-amidas de ácidos
di-/poli-carboxílicos, los ácidos carboxílicos
univalentes eventualmente funcionalizados con hidroxi, los ácidos
carboxílicos di-/poli-funcionales, eventualmente
funcionalizados con hidroxi, los hidratos de carbono solubles en
agua y los polioles.
6. Procedimiento de acuerdo con por lo menos
una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la
amidación de la primera etapa se lleva a cabo en presencia de por lo
menos un ácido carboxílico uni- o pluri-valente, que
contiene eventualmente múltiples enlaces y/o grupos OH y/o grupos
amino.
7. Soluciones acuosas capaces de fluir y de
bombearse, altamente concentradas, de betaínas, con un contenido de
betaínas de por lo menos 32% en peso, preparadas de acuerdo con por
lo menos una de las reivindicaciones 1 a 6.
8. Soluciones acuosas capaces de fluir y de
bombearse, altamente concentradas, de betaínas de la fórmula general
(III)
(III)R^{3}-CONH-(CH_{2})_{m}-N^{+}R^{4}R^{5}(CH_{2})_{y}COO^{-}
en la
que
- R^{3}
- es el radical alquilo de un ácido graso, que eventualmente puede estar ramificado, eventualmente puede contener enlaces múltiples y eventualmente puede contener grupos hidroxilo,
R^{4}, R^{5} significan
radicales alquilo iguales o diferentes con 1 a 4 átomos de
C,
- m
- puede ser de 1 a 3 e
- y
- puede ser 1, 2, 3,
con un contenido de betaínas de por
lo menos 32% en peso, caracterizadas porque tienen un
contenido de 0,1 a < 3% en peso de espesantes
micelares.
9. Soluciones acuosas capaces de fluir y de
bombearse, altamente concentradas, de betaínas de acuerdo con la
reivindicación 8, caracterizadas porque adicionalmente
contienen por lo menos un compuesto seleccionado entre el conjunto
de las sulfo-betaínas, los
anfo-glicinatos, trimetil-glicina,
los aminoácidos; las N-betaínas sobre la base de
aminoácidos, tales como (amido de ácido carboxílico
C_{1-6})-betaínas, en particular
(amido de ácido carboxílico
C_{1-3})-propil-betaínas
uni- o plurivalentes, que eventualmente contienen enlaces múltiples
y/o grupos OH; las amidas de ácidos monocarboxílicos, las
amido-aminas de ácidos monocarboxílicos, las mono-
y/o di-amidas de ácidos
di-/poli-carboxílicos, los ácidos carboxílicos
univalentes eventualmente funcionalizados con hidroxi, los ácidos
carboxílicos di-/poli-funcionales, eventualmente
funcionalizados con hidroxi, los hidratos de carbono solubles en
agua y los polioles.
10. Utilización de los concentrados de betaínas
de acuerdo con las reivindicaciones 7-9 para la
preparación de agentes de lavado y limpieza para los sectores
doméstico, industrial y cosmético.
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