PL191555B1

PL191555B1 - Niejonowe pochodne bisalkanoilobisglukamin

Info

Publication number: PL191555B1
Application number: PL347345A
Authority: PL
Inventors: Ludwik Syper; Kazimiera Anna Wilk; Barbara Matuszewska
Original assignee: Politechnika Wroclawska
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2006-06-30
Also published as: PL347345A1

Abstract

Niejonowe pochodne bisalkanoilobisglukamin, o wzorze ogólnym 1, w którym RCO oznacza prosty lub rozgałęziony, nasycony lub nienasycony łańcuch n-alkanoilowy, zawierający od 6 do 20 atomów węgla, korzystnie od 8 do 14 atomów węgla, natomiast Y oznacza łącznik zczepiający, wybrany z grupy obejmującej grupę 3,6-dioksyoktylenową i 4,7,10-trioksytridecylenową.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku są niejonowe pochodne bisalkanoilobisglukamin, nowe powierzchniowo czynne związki typu gemini o nazwie N,N'-bisalkanoilo-N,N'-bisglukaminy i wzorze ogólnym 1, w którym RCO oznacza prosty lub rozgałęziony, nasycony lub nienasycony łańcuch n-alkanoilowy, zawierający od 6 do 20 atomów węgla, natomiast Y oznacza ugrupowanie łączące, wybrane z grupy obejmującej grupę 3,6-dioksyoktylenową(-(CH2)2-O-(CH2)2-O-(CH2)2-) i 4,7,10-trioksytridecylenową(-(CH2)3-O(CH2)2-O-(CH2)2-O-(CH2)3-).

Nowe niejonowe, powierzchniowo czynne bisalkanoilobisglukaminy należą do grupy surfaktantów cukrowych typu gemini i wytwarzane są na bazie surowców odnawialnych. Surfaktanty te są bardziej przyjazne środowisku niż konwencjonalne związki powierzchniowo czynne, dają doskonałe piany, są delikatne dla skóry i mogą być stosowane w szerokim zakresie w formulacjach farmaceutycznych, kosmetycznych oraz w przemyśle spożywczym - emulgatory bazujące na produktach biotechnologicznych.

Z literatury patentowej znane są surfaktanty typu gemini, zwane inaczej bliźniaczymi lub dimerycznymi. Związki te zawierają w swojej strukturze dwie identyczne cząsteczki standardowego związku powierzchniowo czynnego, zczepione łącznikiem. Minimalne wartości napięcia powierzchniowego, przy stężeniu surfaktantu cukrowego typu gemini odpowiadającym (ang. critical micelle concentration), są zbliżone do wartości otrzymanych dla typowych surfaktantów. W porównaniu z konwencjonalnymi związkami powierzchniowo czynnymi, surfaktanty gemini, przy tej samej długości łańcucha alkilowego, wykazują znacznie niższą wartość krytycznego stężenia micelizacji, co umożliwia obniżenie ich stężenia w produktach końcowych. Micele związków typu gemini wykazują lepszą skłonność do solubilizacji komponentów nierozpuszczalnych niż micele klasycznych związków powierzchniowo czynnych. Surfaktanty gemini wykazują właściwości synergistyczne w mieszaninach z innymi surfaktantami, zwłaszcza w obniżaniu napięcia powierzchniowego.

Nowa generacja związków powierzchniowo czynnych odznacza się małą uciążliwością dla środowiska naturalnego i przyjaznymi dla człowieka własnościami fizjologicznymi. Z literatury znane są surfaktanty cukrowe tzw. „amidy glukozowe (jednołańcuchowe pochodne estrów tłuszczowych i glukaminy), otrzymywane z surowców naturalnych - glukozy (R.G. Laughlin, Y.C. Fu, F.C. Wireko, J.J. Scheibel, R.L. Munyon w Novel Surfactants, K. Holmberg, Ed., Marcel Dekker Inc., New York, 1998).

Sposób wytwarzania nowych bisalkanoilobisglukamin polega na jednoetapowej reakcji N,N'bisglukaminy o wzorze 2, w którym Y oznacza ugrupowanie łączące wybrane z grupy obejmującej, grupę 3,6-dioksyoktylenową(-(CH2)2-O-(CH2)2-O-(CH2)2-) lub 4,7,10-trioksy-1,13-tridecylenową(-(CH2)3-O(CH2)2-O-(CH2)2-O-(CH2)3-) z estrami metylowymi kwasów tłuszczowych przedstawionymi wzorem 3, w którym RCO oznacza prosty lub rozgałęziony, nasycony lub nienasycony łańcuch n-alkanoilowy, zawierający od 6 do 20 atomów węgla, korzystnie od 8 do 14, w obecności katalizatora.

Związki według wynalazku, mogą znaleźć zastosowanie jako czynne składniki formulacji farmaceutycznych, kosmetycznych, jako komponenty środków myjących, piorących, czyszczących a także w przemyśle spożywczym.

Niejonowe surfaktanty cukrowe typu struktur gemini w odniesieniu do klasycznych związków powierzchniowo czynnych są około trzy rzędy efektywniejsze w obniżaniu napięcia powierzchniowego i wykazują około dwa rzędy wyższą aktywność powierzchniową na granicach międzyfazowych. W mieszaninach z innymi surfaktantami wykazują właściwości synergistyczne, zwłaszcza w obniżaniu napięcia powierzchniowego, zdolności pianotwórczej, solubilizacji i emulgowania.

Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładach wytwarzania nowych powierzchniowo czynnych N,N'-bisalkanoilo-N,N'-bisglukamin, pochodnych N,N'-bisglukamin, w reakcji dimerycznych glukamin o wzorze 2z estrami o wzorze 3 wobec katalizatora KF/Al2O3.

P r z y k ł a d I

W reaktorze umieszcza się 1,00 g katalizatora KF/Al2O3 i ogrzewa do 160°C w atmosferze azotu. Następnie wprowadza się 2,00 g N,N'-bisglukaminy przedstawionej wzorem 2, w którym Y = -(CH2)2-O-(CH2)2-O-(CH2)2- i 2,52 g estru przedstawionego wzorem 3, w którym RCO stanowi łańcuch n-dodekanoilowy. Układ ogrzewa sięw atmosferze azotu do 130°C a następnie miesza się w temperaturze 120-130°C przez 8,5 godziny. Związek strąca się kilkakrotnie acetonitrylem z roztworu metanolowego, chłodzi się do +5°C i uzyskuje się produkt mający konsystencję pasty. Otrzymuje się produkt z wydajnością 50,6% o budowie przedstawionej wzorem 1, w którym Y = (-(CH2)2-O-(CH2)2-O-(CH2)2-), aRCO stanowi łańcuch n-dodekanoilowy. Wzór sumaryczny C42H84N2O14; masa cząsteczkowa 841,14 gmol^-1; zawartość C, H, N, obliczona, odpowiednio: 59,97; 10,07; 3,33; wyznaczona, odpoPL 191 555 B1 wiednio: 59,88; 10,01; 3,37; punkt Kraffta = poniżej 0°C; napięcie powierzchniowe 0,01% wodnego roztworu w wodzie destylowanej = 32,0 mNm^-1. Stwierdzono, że związek nie wykazuje własności hamujących wzrost bakterii gramujemnych (Escherichia coli, Serratia marcescens, Pseudomonas putida) oraz grzybów Saccharomyces cerevisiae.

Zaobserwowano jedynie nieznaczne (IC50) hamowanie wzrostu bakterii gramdodatnich (Staphylococcus aureus i Sarcina lutea) przy stężeniu MIC>512 μg/ml. BZT -biologiczne zapotrzebowanie tlenu wyznaczone w 28 dniu inkubacji w warunkach opisanych w OECD Guildelines for Testing Chemicals, 301 D, Closed-Bottle Test, 1981 wynosi 0,60, TZT - teoretyczne zapotrzebowanie tlenu obliczone zgodnie z normą ISO9408 wynosi 2,0, a procent biodegradacji jako stosunek BZT do TZT -30%.

P r z y k ł a d II

W reaktorze umieszcza się 1,00 g katalizatora KF/Al2O3 i ogrzewa do 160°C w atmosferze azotu. Następnie wprowadza się 2,00 g N,N'-bisglukaminy przedstawionej wzorem 2, w którym Y = -(CH2)3-O-(CH2)2-O-(CH2)2-O-(CH2)3- i 2,30 g estru o wzorze 3, w którym RCO stanowi łańcuch n-dodekanoilowy. Układ ogrzewa się w atmosferze azotu do stopienia się aminy tj. 110°C a następnie miesza się w temperaturze 110-120°C przez 9 godzin. Produkt kilkakrotnie strącony acetonitrylem z roztworu metanolowego ma konsystencję pasty. Otrzymuje się produkt z wydajnością 49,8% o budowie przedstawionej wzorem 1, w którym Y = -(CH2)3-O-(CH2)2-O-(CH2)2-O-(CH2)3- a RCO stanowi łańcuch n-dodekanoilowy. Wzór sumaryczny C44H88N2O15; masa cząsteczkowa 885,19 gmol^-1; zawartość C, H, N, obliczona, odpowiednio: 59,70; 10,02; 3,16; wyznaczona, odpowiednio: 59,61; 9,96; 3,20; punkt Kraffta = poniżej 0°C; napięcie powierzchniowe 0,01% wodnego roztworu w wodzie destylowanej = 34,1 mNm^-1. Stwierdzono, że związek nie wykazuje własności hamujących wzrost bakterii gramujemnych (Escherichia coli, Serratia marcescens, Pseudomonas putida) oraz grzybów Saccharomyces cerevisiae. Zaobserwowano jedynie nieznaczne (IC50) hamowanie wzrostu bakterii gramdodatnich (Staphylococcus aureus i Sarcina lutea) przy stężeniu MIC>512 μg/ml. BZT-biologiczne zapotrzebowanie tlenu wyznaczone w 28 dniu inkubacji w warunkach opisanych w OECD Guildelines for Testing Chemicals, 301 D, Closed-Bottle Test, 1981 wynosi 0,48, TZT - teoretyczne zapotrzebowanie tlenu obliczone zgodnie z normą ISO9408 wynosi 1,9, a procent biodegradacji jako stosunek BZT do TZT - 25%.

Claims

Zastrzeżenie patentowe

Niejonowe pochodne bisalkanoilobisglukamin, o wzorze ogólnym 1, w którym RCO oznacza prosty lub rozgałęziony, nasycony lub nienasycony łańcuch n-alkanoilowy, zawierający od 6 do 20 atomów węgla, korzystnie od 8 do 14 atomów węgla, natomiast Y oznacza łącznik zczepiający, wybrany z grupy obejmującej grupę 3,6-dioksyoktylenową i 4,7,10-trioksytridecylenową.