PL197906B1 - Sposób otrzymywania amidoamin - Google Patents

Abstract

Sposób otrzymywania amidoamin, znamienny tym, że do stopionego tłuszczu lub oleju stopniowo wprowadza się poliaminy, całość utrzymuje się w temperaturze od temperatury pokojowej do 150°C przez okres 60-1200 minut, przy czym w przypadku stosowania poliamin propylenowych stosunek molowy tłuszcz do poliamin z zakresu 1:2,4-3,3, dobiera się w zależności od przeznaczenia produktu, natomiast w przypadku poliamin etylenowych stosuje się proporcje molowe molowy tłuszcz : amin jak 2:3.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania amidoamin, stosowanych przede wszystkim do wytwarzania związków powierzchniowo czynnych.

Amidoaminy tłuszczowe są obok amin tłuszczowych syntezowanych z nitryli lub z alkoholi tłuszczowych, podstawową grupą wytwarzanych w świecie związków służących do otrzymywania kationowych i amfoterycznych związków powierzchniowo czynnych [Industrial Cationic, Amphoteric and Amide Surfactans Related Products In Western Europe, Nort America and Japan; 1990, Hewin International inc., Netherlands].

Amidoaminy znalazły ugruntowaną pozycje w rodzinie amin. Grupa amidowa stanowiąca pomost pomiędzy łańcuchem węglowodorowym, a grupą aminową wnosi dość często korzystne własności aplikacyjne i poszczególne rodzaje pochodnych mogą być stosowane zamiennie ze swymi odpowiednikami otrzymanymi na bazie klasycznych amin tłuszczowych. Stosunkowo łatwy jest też sposób otrzymywania amidoamin w stosunku do produkcji amin metodą nitrylową.

Proces ten nie wymaga wysokich temperatur ani wysokich ciśnień.

Dotychczas związki typu alkiloamidoamin syntetyzowane były z kwasów tłuszczowych w temperaturze powyżej 160°C oraz pod zmniejszonym ciśnieniem, aby wspomagać usuwanie powstającej w środowisku reakcji wody [The World's Nitrogen Containing Surfactants Industry: Cationic, Amphoteric, Amide and Related Products 1996 - 2001-2006; 1998].

W chemicznym przerobie tłuszczów niezbędny był zatem drogi pod względem energetycznym etap ich hydrolizy do wolnych kwasów tłuszczowych.

Możliwe jest też otrzymywanie amidoamin na drodze reakcji odpowiednich estrów metylowych kwasów tłuszczowych lub chlorków kwasowych z poliaminami [Hewin International Inc., Netherlands, March, J.: Advanced organic chemistry: reactions, mechanisms and strukture 4^th ed. 1992].

Reakcje ester - amina przebiegają zgodnie z mechanizmem substytucji nukleofilowej (gdzie rolę czynnika nukleofilowego odgrywa atom azotu aminowego ze swoją wolną parą elektronowa) we względnie łagodnych warunkach temperaturowych (60-100°C) i znacznie łatwiej niż z użyciem kwasów tłuszczowych. Bardzo istotne znaczenie ma fakt, że podczas prowadzenia syntezy z poliaminami zawierającymi w swej cząsteczce ll-rzędowy atom azotu nie grozi powstawanie dipodstawionych amidów jako produktów ubocznych, gdyż ll-rzędowy atom azotu jest zbyt słabym nukleofilem aby rozerwać wiązanie estrowe.

Bardzo ważną grupą związków, którą można wyprowadzić z produktów aminolizy kwasów tłuszczowych etylenodiaminą są diamidy. Reakcja powyższa przebiega w atmosferze azotu, w temperaturze 180-185°C i pod zmniejszonym ciśnieniem celem ciągłego usuwania powstającej wody. Diamidy takie są stosowane jak dodatki smarujące i poślizgowe w przemyśle tworzyw sztucznych.

Celem wynalazku było opracowanie sposobu otrzymywania amidoamin bezpośrednio z tłuszczów i olejów, to znaczy opracowanie sposobu prowadzenie bezpośredniej aminolizy tłuszczów poliaminami: N,N-dimetylopropylenodiaminą(DMAPA), aminami z grupy etylenoamin, na przykład etylenodiaminą (EDA), dietylenotriaminą (DETA) oraz trietylenotetraamina (TETA), z ominięciem etapu hydrolizy tłuszczów do kwasów.

W wyniku reakcji tłuszczu z aminami powstaje odpowiednia amidoamina oraz gliceryna, traktowana jako produkt uboczny. W zależności od zastosowania otrzymanego produktu gliceryna może czasami wpłynąć na poprawę własności użytkowych preparatów otrzymywanych na bazie amidoamin, zwłaszcza preparatów dla kosmetyki i chemii gospodarczej. Dlatego też usuwanie gliceryny z mieszaniny poreakcyjnej może nie być konieczne.

Nieoczekiwanie okazało się, że w zależności od zastosowanych proporcji surowców, to znaczy amin i tłuszczów możliwe jest uzyskiwanie całej gamy produktów o różnym stosunku amidoamin do mono- i diglicerydów co daje możliwość szerszego zastosowania środków powierzchniowo czynnych, co umożliwia uwzględnianie aktualnych potrzeb rynku.

Proces syntezy amidoamin bezpośrednio z tłuszczów i olejów prowadzi się w zakresie temperatur od pokojowej do 150°C, w zależności od czasu reakcji.

W przypadku stosowania DMPDA w optymalnej temperaturze 120°C proces przebiega około 10 godzin. Przy stosunku molowym wynikającym ze stechiometrii reakcji (1:3) otrzymany produkt zawiera około 85% wagowych amidoaminy, 5% gliceryny oraz 10% mieszaniny mono i diglicerydów.

PL 197 906 B1

Zastosowanie mniejszej ilości DMPDA w stosunku do tłuszczu (przy stosunku molowym jak 1:2,4-3,0) powoduje powstanie ciekawego układu z udziałem monoglicerydów i diglicerydów, wpływających korzystnie na właściwości produktu. Zatem pomimo stechiometrycznego niedomiaru DMPDA, układ taki, poprzez tworzenie się w pośrednich etapach reakcji mono- i diglicerydów, gwarantuje całkowite przereagowanie tłuszczu, a w zależności od ilości zastosowanej aminy możliwa jest regulacja składu produktu w zależności od przewidywanego zastosowania.

Natomiast zastosowanie nadmiaru aminy (tłuszcz do aminy DMPDA 1:3,0-3,3) daje w efekcie mieszaninę zawierającą około 90% amidoamin. Proces ten wymaga jednak oddestylowania nadmiaru aminy.

W przypadku stosowania EDA, DETA i TETA w optymalnej temperaturze 120°-150°C proces przebiega około 10 godzin. Przy stosunku molowym tłuszcz : amina wynikającym ze stechiometrii reakcji (2:3) otrzymany produkt zawiera około 90% wagowych odpowiednio diamidoaminy i diamidu oraz około 10% gliceryny.

Reakcje z zastosowaniem różnych amin przedstawia rysunek, którego fig.1 przedstawia reakcje z zastosowaniem DMAPA, a fig. 2 przedstawia odpowiednio reakcje z zastosowaniem EDA, DETA i TETA.

Istota wynalazku polega na tym, że do stopionego tłuszczu lub oleju stopniowo wprowadza się poliaminy, całość utrzymuje się w temperaturze od temperatury pokojowej do 150°C przez okres 60 - 1200 minut, przy czym w przypadku stosowania poliamin propylenowych stosunek molowy tłuszczu do poliamin z zakresu 1:2,4-3,3, dobiera się w zależności od przeznaczenia produktu, natomiast w przypadku poliamin etylenowych stosuje się proporcje molowe molowy tłuszcz : amin jak 2:3.

P r z y k ł a d 1.

W kolbie szklanej umieszcza się 860 g tłuszczu o liczbie zmydlenia LZ=197 i stopniowo, po jego stopieniu, wprowadza się porcjami, mieszając, 306 g DMAPA (stosunek molowy tłuszcz : amina =1:3,0). Po zadozowaniu całości aminy temperaturę podnosi się do 120°C i utrzymuje się przez 600 minut.

Produkt zawiera 84,7% amidoaminy, 0,0% triglicerydów, 4,4% diglicerydów, 6,6% monoglicerydów i 4,3% gliceryny. Zasadowość produktu wynosi 2,7 mg HCI/g.

Uzyskany produkt w środowisku kwaśnym tworzy sole amin, stanowi półprodukt w syntezie N-tlenku aminy, betainy oraz czwartorzędowych soli amoniowych. Produkty te mają zastosowanie w chemii gospodarczej spełniając wielofunkcyjne, charakterystyczne dla pochodnych amin zadania.

P r z y k ł a d 2.

W kolbie szklanej umieszcza się 860 g tłuszczu o liczbie zmydlenia LZ=197 i stopniowo, po jego stopieniu, wprowadza się porcjami 275 g DMAPA (stosunek molowy tłuszcz : amina, 1:2,7). Po zadozowaniu całości aminy temperaturę podnosi się do 120°C i utrzymuje przez 500 minut.

Otrzymany produkt zawiera 84,4% amidoaminy 0,0% triglicerydów, 1,9% diglicerydów, 9,3% monoglicerydów i 4,4% gliceryny. Zasadowość produktu wynosi 2,4 mg HCI/g. Produkt w środowisku kwaśnym tworzy sole amin, stanowi również półprodukt w syntezie N-tlenku aminy, betainy oraz czwartorzędowych soli amoniowych. Produkty te mają zastosowanie w chemii gospodarczej spełniając wielofunkcyjne, charakterystyczne dla pochodnych amin zadania. Ponadto posiadają własności emulgujące i wykazują pozytywne działanie dermatologiczne.

P r z y k ł a d 3.

W kolbie szklanej umieszcza się 860 g tłuszczu o liczbie zmydlenia LZ=197 i stopniowo, po jego stopieniu, wprowadza się porcjami 245 g DMPDA (stosunek molowy tłuszcz : amina = 1:2,4). Po zadozowaniu całości aminy temperaturę podnosi się do 120°C i utrzymuje przez 500 minut.

Otrzymany produkt zawiera 76,9% amidoaminy, 0,2% triglicerydów, 5,7% diglicerydów, 14,3% monoglicerydów i 2,9% gliceryny. Zasadowość produktu wynosi 2,2 mg HCI/g.

Uzyskany produkt w środowisku kwaśnym tworzy sole amin jak również stanowi półprodukt w syntezie N-tlenku aminy, betainy oraz czwartorzędowych soli amoniowych. Produkty te mają zastosowanie w chemii gospodarczej spełniając wielofunkcyjne, charakterystyczne dla pochodnych amin zadania. Ponadto posiadają własności emulgujące i i wykazują pozytywne działanie dermatologiczne.

P r z y k ł a d 4.

W kolbie szklanej umieszcza się 860 g tłuszczu o liczbie zmydlenia LZ=197 i stopniowo, po jego stopieniu, wprowadza się porcjami 336,6 g DMAPA (stosunek molowy tłuszcz : amina, 1:3,3). Po zadozowaniu całości aminy temperaturę podnosi się do 120°C i utrzymuje się przez 500 minut. Po tym czasie nadmiar DMPDA oddestylowano pod zmniejszonym ciśnieniem (około 30 mm Hg).

PL 197 906 B1

Otrzymany produkt zawiera 92,3% amidoaminy i 7,7% gliceryny.

Uzyskany produkt w środowisku kwaśnym tworzy sole amin jak również stanowi półprodukt w syntezie N-tlenku aminy, betainy oraz czwartorzędowych soli amoniowych. Produkty te mają zastosowanie w chemii gospodarczej spełniając wielofunkcyjne zadania, charakterystyczne dla pochodnych amin.

P r z y k ł a d 5.

W kolbie szklanej umieszcza się 883 g oleju rzepakowego o liczbie zmydlenia LZ=198 i porcjami wprowadza się 306 g DMAPA (stosunek molowy olej : amina, 1:3,0). Po zadozowaniu całości aminy temperaturę podnosi się do 120°C i utrzymuje przez 300 minut.

Otrzymany produkt zawiera 84,3% amidoaminy, 0,1% triglicerydów, 5,5% diglicerydów, 13,0% monoglicerydów i 5,4% gliceryny. Zasadowość produktu wynosi 3,1 mg HCI/g.

Produkt w środowisku kwaśnym tworzy sole amin nienasyconych jak również stanowi półprodukt w syntezie N-tlenku aminy nienasyconej, betainy oraz czwartorzędowych soli amoniowych. Produkty te mają zastosowanie w chemii gospodarczej spełniając wielofunkcyjne, charakterystyczne dla pochodnych amin zadania.

P r z y k ł a d 6.

W kolbie szklanej umieszcza się 847 g tłuszczu o liczbie zmydlenia LZ=197 i stopniowo, po jego stopieniu, wprowadza się porcjami 153,2 g DETA (stosunek molowy tłuszcz : amina, 2:3). Proces prowadzi się w temperaturze 120°C przez 600 minut.

Otrzymany produkt zawiera 94% diamidoaminy a zasadowość wynosi 1,5 mg HCI/g.

Uzyskany produkt stosowany jest w syntezach pochodnych amin w tym również imidiazolin. Posiada dobre właściwości antykorozyjne.

P r z y k ł a d 7.

W kolbie szklanej umieszcza się 851,2 g oleju rzepakowego o liczbie zmydlenia LZ=198 i porcjami wprowadza się 148,8 g DETA (stosunek molowy olej : amina, 2:3). Proces prowadzi się w temperaturze 120°C przez 600 minut.

Produkt zawiera 93,8% diamidoaminy o zasadowości 1,4 mg HCI/g.

Produkt stosowany jest w syntezach pochodnych amin w tym również imidiazolin. Posiada dobre właściwości antykorozyjne.

P r z y k ł a d 8.

W kolbie szklanej umieszcza się 904,6 g tłuszczu o liczbie zmydlenia 197 i stopniowo, po jego stopieniu, wprowadza się porcjami 95,4 g EDA (stosunek molowy tłuszcz : amina, 2:3). Do momentu zakończenia dozowania aminy proces prowadzi się w temperaturze 110°C, a następnie temperaturę podnosi się do 150°C i utrzymuje przez 420 minut.

Produkt zawiera 87,0% diamidu, a zasadowość wynosi 0,2 mg HCI/g.

Produkt stosuje się jako dodatek w celu poprawy procesu wytłaczania i wtryskiwania, zmniejsza siły adhezji polimeru do powierzchni formy, poprawia dyspergowalność innych dodatków jak barwniki lub dodatki mineralne.

P r z y k ł a d 9.

W kolbie szklanej umieszcza się 907,6 g oleju rzepakowego o liczbie zmydlenia 198 i wprowadza się porcjami 92,4 g EDA (stosunek molowy tłuszcz : amina, 2:3). Do momentu zakończenia dozowania aminy proces prowadzi się w temperaturze 110°C a następnie temperaturę podnosi się do 150°C i utrzymuje przez 420 minut.

Otrzymany produkt zawiera 87,0% diamidu a zasadowość wynosi 0,2 mg HCI/g.

Uzyskany produkt stosuje się jako dodatek w celu poprawy procesu wytłaczania i wtryskiwania, zmniejsza siły adhezji polimeru do powierzchni formy, poprawia dyspergowalność innych dodatków jak barwniki lub dodatki mineralne.

P r z y k ł a d 10.

W kolbie szklanej umieszcza się 578 g tłuszczu o liczbie zmydlenia 197 i stopniowo, po jego stopieniu, wprowadza się porcjami 146 g TETA (stosunek molowy tłuszcz : amina, 2:3). Do momentu zakończenia dozowania aminy proces prowadzi się w temperaturze 110°C a następnie temperaturę podnosi się do 150°C i utrzymuje przez 360 minut.

Otrzymany produkt zawiera 80,0% diamidodiaminy, a zasadowość wynosi 2,6 mg HCI/g.

Uzyskany produkt stosowany jest w syntezach pochodnych amin w tym również imidiazolin. Posiada dobre właściwości antykorozyjne.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób otrzymywania amidoamin, znamienny tym, że do stopionego tłuszczu lub oleju stopniowo wprowadza się poliaminy, całość utrzymuje się w temperaturze od temperatury pokojowej do 150°C przez okres 60-1200 minut, przy czym w przypadku stosowania poliamin propylenowych stosunek molowy tłuszcz do poliamin z zakresu 1:2,4-3,3, dobiera się w zależności od przeznaczenia produktu, natomiast w przypadku poliamin etylenowych stosuje się proporcje molowe molowy tłuszcz : amin jak 2:3.