WO1998040391A1

WO1998040391A1 - Verfahren zur kontinuierlichen herstellung von alkyl- und/oder alkenyloligoglykosiden

Info

Publication number: WO1998040391A1
Application number: PCT/EP1998/001172
Authority: WO
Inventors: Rainer Eskuchen; Eiko Hasse; Bernhard Gutsche
Original assignee: Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien
Priority date: 1997-03-12
Filing date: 1998-03-03
Publication date: 1998-09-17
Also published as: DE19710112A1; AU6400698A

Abstract

Es wird ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykosiden durch direkte saure Acetalisierung von festen Glykosen mit überschüssigen Fettalkoholen vorgeschlagen, bei dem man die Reaktion in einer Reaktorkaskade durchführt.

Description

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykosiden

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren zur sauren Acetalisierung von Glykosen mit überschüssigen Fettalkohoien.

Stand der Technik

Alkylglucoside stellen wichtige nichtionische Tenside dar, die infolge ihres Verhaltens, das in vielen Fällen dem anionischer Tenside entspricht, und ihrer ausgezeichneten ökologischen und dermatologischen Eigenschaften Eingang in manuelle Spüimittel und kosmetische Zubereitungen finden. Zu ihrer Herstellung kann man von Glucose oder Glucosesimp ausgehen, die gegebenenfalls über die Zwischenstufe der Butylglucoside mit einem Überschuß an höheren Alkoholen sauer acetalisiert werden. Entsprechende technische Verfahren reichen bis in die Jahre 1968/70 zurück [vgl. US 3,547,828, US 3,839,318 Rohm & Haas). Die Herstellung der Glucoside erfolgt üblicherweise ausgehend von festen Glycosen, wie beispielsweise Glucosemonohydrat, diskontinuierlich in einem Rührkessei mit anschließender Fettalkoholverdampfung. Es hat aber in der Vergangenheit nicht an Verfahren gemangelt, die für die Acetalisierung kontinuierliche Verfahren vorschlagen, beispielsweise unter Verwendung von Dünnschichtverdampfern [EP-A1 0501032 (Hüls), DE-A1 4231833 (Henkel)] oder Gegen- stromreaktionskolonnen [EP-A1 0482325, EP-A1 0514627 (Hüls)]. Diese Verfahren setzen jedoch den Einsatz von flüssigen Ausgangsstoffen, vorzugsweise von Glucosesimp voraus.

Demzufolge hat die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin bestanden, ausgehend von festen Glykosen ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Alkyl- und/oder Alkenylglykosiden zur Verfügung zu stellen, bei dem die Reaktionsprodukte eine zumindest vergleichbare Zusammensetzung und Performance wie diskontinuierlich hergestellte Glucoside des Stands der Technik aufweisen. Beschreibung der Erfindung

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Alkyl- und/oder Alke- nyloligoglykosiden durch direkte saure Acetalisierung von festen Glykosen mit überschüssigen Fettalkoholen, bei dem man die Reaktion in einer Reaktorkaskade durchführt.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß die Acetalisierung in einer Reaktorkaskade auch den Einsatz fester Glykosen zuläßt und Produkte erhalten werden, die hinsichtlich Restglucosegehalt, Polymergehalt und DP mit Handelsprodukten vergleichbar sind.

Feste Glykosen

Unter festen Glykosen, die als Einsatzstoffe in Frage kommen, sind Kohlenhydrate mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen zu verstehen, wobei der Einsatz von Glucosemonohydrat bevorzugt ist. Weiterhin besonders geeignet ist getrockneter Glucosesimp, insbesondere Produkte mit einem durchschnittlichen Dextroseanteil oberhalb von 97 %.

Fettalkohole

Unter Fettalkoholen sind primäre aliphatische Alkohole der Formel (I) zu verstehen,

in der R¹ für einen aliphatischen, linearen oder verzweigten Kohlenwasserstoffrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen und 0 und/oder 1 , 2 oder 3 Doppelbindungen steht. Typische Beispiele sind Capronalkohol, Caprylalkohol, 2-Ethylhexylalkohol, Caprinalkohol, Laurylalkohol, Isotridecylalkohol, My- ristylalkohol, Cetylalkohol, Palmoleylalkohol, Stearylalkohol, Isostearylalkohol, Oleylalkohol, Elaidylalko- hol, Petroselinylalkohol, inolylalkohol, Linolenylalkohol, Elaeostearylalkohol, Arachylalkohol, Gadoleyl- alkohol, Behenylalkohol, Erucylalkohol und Brassidylalkohol sowie deren technische Mischungen, die z.B. bei der Hochdruckhydrierung von technischen Methylestern auf Basis von Fetten und Ölen oder Aldehyden aus der Roelen'schen Oxosynthese sowie als Monomerfraktion bei der Dimerisierung von ungesättigten Fettalkoholen anfallen. Bevorzugt sind technische Fettalkohole mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen wie beispielsweise Kokos-, Palm-, Palmkern- oder Taigfettalkohol. Vorzugsweise werden die Glykosen und die Fettalkohole im molaren Verhältnis 1 : 1 bis 1 : 5, insbesondere 1 : 2 bis 1 : 3 eingesetzt. Mit diesen Einsatzverhältnissen werden Glykoside hergestellt, die einen DP im Bereich von 1 ,0 bis 1 ,8, vorzugsweise 1 ,3 bis 1 ,7 aufweisen. Katalysatoren

Die Wahl der sauren Katalysatoren ist an sich wenig kritisch, im Hinblick auf Produktfarbe, Schaumentwicklung bei der Acetalisierung, Ausbeute und gewünschtem durchschnittlichen Polymerisationsgrad (DP) hat sich der Einsatz von Alkylbenzolsulfonsäuren wie beispielsweise p-Toluolsulfonsäure oder Dodecyibenzolsulfonsäure als besonders vorteilhaft erwiesen. Die Katalysatoren können als Lösungen in Wasser oder den Fettalkoholen eingesetzt werden, wobei dann der Katalysatorgehalt im Bereich von 10 bis 80 Gew.-% liegen kann. Typische Gehalte für Katalysatoren in Wasser sind 50 bis 80 Gew.-%, in Fettalkoholen 60 bis 90 Gew.-%. Vorzugsweise werden die Katalysatoren in Mengen von 0,1 bis 5, insbesondere 1 bis 3 Gew.-% - bezogen auf die Einsatzstoffe - eingesetzt.

Acetalisierung

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Acetalisierung in einer Kaskade von 3 bis 6, vorzugsweise 3 bis 4 Rührreaktoren durchgeführt. Der Begriff direkte Acetalisierung ist dabei so zu verstehen, daß Glykose und Fettalkohol direkt zu den Zielprodukten umgesetzt werden, also nicht etwa zunächst ein Niedrigalkylglykosid hergestellt wird, welches anschließend mit dem Fettalkohol umaceta- lisiert werden muß. Wird anstelle von wasserfreien Glykosen oder getrocknetem Glucosesimp beispielsweise Glucosemonohydrat eingesetzt, empfiehlt es sich, den ersten Reaktor als Entwässerungsstufe auszulegen, da ein Wassergehalt in der Mischung zu einem unerwünschten Anstieg des Polyzuckergehaltes im Endprodukt und zu Anbackungen an den Reaktorwänden führen kann. Da eine gleichmäßig hohe Temperatur ebenfalls zu einem Anstieg des Polyzuckergehaltes führen kann, empfiehlt es sich, an die Reaktorkaskade einen Temperaturgradienten von 70 auf 120°C anzulegen und/oder die Reaktion unter vermindertem Druck durchzuführen. Wahlweise kann man auch einen Druckgradienten von beispielsweise 20 bis 50 mbar anlegen oder unterschiedliche Katalysatorkonzentrationen in den einzelnen Reaktoren einstellen. Nach Abschluß der Acetalisierung empfiehlt es sich, die Reaktionsprodukte durch Zugabe wäßriger Basen wie beispielsweise Natriumhydroxid und/ oder Magnesiumoxid zu neutralisieren, ehe der überschüssige Fettalkohol in an sich bekannter Weise destillativ entfernt wird. Beispiele

Beispiele 1 bis 8, Verqleichsbeispiel V1

Die kontinuierliche Herstellung von Kokosalkylglucosid gemäß der erfindungsgemäßen Beispiele 1 bis 8 erfolgte in einer Kaskade aus mehreren hintereinandergeschalteten 1-l-Glasreaktoren mit Rührvorrichtungen und Kühlern. Die Temperierung der Reaktoren erfolgte über Umwälzthermostaten mit Wärmeträgeröl. Als Vakuumpumpe wurde eine Drehschieberölpumpe eingesetzt. Ein wäßriger Slurry aus Glucosemonohydrat bzw. getrocknetem Glucosesimp wurde kontinuierlich mittels einer Pumpe in den ersten Reaktor R1 dosiert. Mit einer weiteren Pumpe wurde die Katalysatorlösung in den Reaktor R2 eingebracht. Aus dem Reaktor R4 floß das Reaktionsgemisch in eine Wechselvorlage, in der es mit wäßriger Natriumhydroxidlösung (25 Gew.-%ig) neutralisiert wurde. Das Vergleichsbeispiel V1 wurde unter den gleichen Bedingungen durchgeführt, jedoch nur ein Reaktor (= R2) im Batchbetrieb eingesetzt. Die Einzelheiten zu den Versuchen und den Ergebnissen sind in Tabelle 1 zusammengefaßt:

Tabelle 1

Herstellung von Alkylglucosiden

1 70 Gew.-%ig in Kokosfettalkohol **) 70 Gew.-%ig in Wasser ***) Degree of Polymerization ****) Mengenangaben in g

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykosiden durch direkte saure Acetalisierung von festen Glykosen mit überschüssigen Fettalkoholen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktion in einer Reaktorkaskade durchführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß man als feste Glykosen Glucosemonohydrat, wasserfreie Glucose oder getrockneten Glucosesimp einsetzt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Fettalkohole der Formel (I) einsetzt,

R OH (I)

in der R¹ für einen aliphatischen, linearen oder verzweigten Kohlenwasserstoffrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen und 0 und/oder 1 , 2 oder 3 Doppelbindungen steht.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Glykosen und die Fettalkohole im molaren Verhältnis 1 : 1 bis 1 : 10 einsetzt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysatoren Alkylbenzolsulfonsäuren einsetzt.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Katalysatoren in Mengen von 0,1 bis 5 Gew.-% - bezogen auf die Einsatzstoffe - einsetzt.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Kaskade einsetzt, die 3 bis 6 Reaktoren enthält.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man an die Reaktorkaskade für die Acetalisierung einen Temperaturgradienten von 70 auf 120°C anlegt.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktion unter vermindertem Druck durchführt.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man wasserhaltige Glykosen vor der Acetalisierung trocknet.