WO2004052901A1 - Methods for producing alkyl polyglucosides or alkenyl polyglucosides containing carboxyl groups - Google Patents

Methods for producing alkyl polyglucosides or alkenyl polyglucosides containing carboxyl groups Download PDF

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WO2004052901A1
WO2004052901A1 PCT/EP2003/013562 EP0313562W WO2004052901A1 WO 2004052901 A1 WO2004052901 A1 WO 2004052901A1 EP 0313562 W EP0313562 W EP 0313562W WO 2004052901 A1 WO2004052901 A1 WO 2004052901A1
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alkyl
acid
reaction
alcohol
reaction mixture
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PCT/EP2003/013562
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Ansgar Behler
Karl Heinz Schmid
Almud Folge
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Cognis Ip Management Gmbh
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07HSUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
    • C07H15/00Compounds containing hydrocarbon or substituted hydrocarbon radicals directly attached to hetero atoms of saccharide radicals
    • C07H15/02Acyclic radicals, not substituted by cyclic structures
    • C07H15/04Acyclic radicals, not substituted by cyclic structures attached to an oxygen atom of the saccharide radical
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C11ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11DDETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D1/00Detergent compositions based essentially on surface-active compounds; Use of these compounds as a detergent
    • C11D1/02Anionic compounds
    • C11D1/04Carboxylic acids or salts thereof
    • C11D1/06Ether- or thioether carboxylic acids

Definitions

  • the present invention relates to processes for the preparation of alkyl polyglycosides containing acid groups, in which a reaction mixture comprising at least one alkyl polyglycoside is reacted with a compound having at least two COOH groups in the presence of an organic sulfonic acid, or a mixture of two or more thereof.
  • Alkyl oligoglucosides are important surfactants because they are compatible as non-ionic compounds with a variety of other ingredients, but have a foaming and cleaning ability that is much more like that of anionic surfactants. Because of their mild surfactant properties, alkyl polyglycosides are also popular components of active washing and cleaning compositions and cosmetics.
  • nonionic surfactants have the disadvantage that they often have only a limited solubility in water and a comparatively low foaming capacity, in particular in applications with high demands on the foaming power. Despite their otherwise excellent properties, the range of use of such nonionic surfactants is therefore limited.
  • the esterification of alcohols with polyvalent carboxylic acids is a tried and tested method that has been known for a long time and is also used industrially to produce anionic surfactants.
  • the neutralized carboxylic acid salts of alcohols or ethoxylated alcohols are often excellent surface-active compounds and are often used in detergents and cleaning agents, mild detergents and cleaning agents, shampoos and other mild cleaning agents and in cosmetics.
  • anionic surfactants which carry carboxyl groups and which have the mild surfactant properties of the above-mentioned nonionic surfactants, but which have better water solubility, better sensory properties and improved foaming power.
  • EP 0 258 814 B1 describes, for example, surfactants which can be obtained by esterifying polyhydroxy compounds with two or three carboxyl-containing hydroxycarboxylic acids.
  • surfactants which can be obtained by esterifying polyhydroxy compounds with two or three carboxyl-containing hydroxycarboxylic acids.
  • the reaction of C 6 -i 6 alkyl polyglycosides with tartaric acid or citric acid is described.
  • the reactions described do not yet show a satisfactory yield and a dominant proportion of side reactions, especially with regard to the reaction with tartaric acid.
  • EP 0 510 564 B1 relates to a process for the preparation of esters of di- or tricarboxylic acids, in particular the esterification of alkyl polyglycosides.
  • the reactions described are carried out without a catalyst and have unsatisfactory yields and a dominant proportion of side reactions.
  • the present invention was therefore based on the object of providing a process for the preparation of anionic surfactants based on alkyl or alkenyl polyglycosides which does not have the disadvantages of the processes known from the prior art.
  • the object on which the invention is based is achieved by a process for the preparation of alkyl or alkenyl polyglycosides carrying carboxyl groups, as is described in the context of the text below.
  • the present invention therefore relates to a process for the preparation of alkyl or alkenyl polyglycosides containing carboxyl groups, in which a reaction mixture comprising at least one alkyl or alkenyl polyglycoside of the general formula I RO (G) z (I), in which R represents an alkyl and / or alkenyl radical having 4 to 22 carbon atoms, G represents a sugar radical having 5 or 6 carbon atoms and z represents numbers from 1 to 10, or a mixture of two or more thereof, and at least one compound having two COOH groups is reacted in the presence of an organic sulfonic acid or a mixture of two or more thereof.
  • a reaction mixture comprising at least one alkyl or alkenyl polyglycoside of the general formula I RO (G) z (I), in which R represents an alkyl and / or alkenyl radical having 4 to 22 carbon atoms, G represents a sugar radical having 5 or 6 carbon atoms and z represents numbers from 1 to
  • Alkyl or alkenyl polyglycosides are known nonionic surfactants which follow the formula (I)
  • RO (G) z (I) in which R represents an alkyl and / or alkenyl radical having 4 to 22 carbon atoms, G represents a sugar radical having 5 or 6 carbon atoms and z represents numbers from 1 to 10. They can be obtained according to the relevant procedures in preparative organic chemistry. As a representative of the extensive literature, reference is made here to the publications EP A1 0301298, WO 90/03977 and to "Alkyl Polyglycosides, Technology, Properties and Applications" (K. Hill, VCH 1997).
  • the alkyl and / or alkenyl oligoglycosides can be derived from aldoses or ketoses with 5 or 6 carbon atoms, preferably glucose.
  • the preferred alkyl and / or alkenyl oligoglycosides are thus alkyl and / or alkenyl oligoglucosides.
  • alkyl and / or alkenyl oligoglycosides preference is given to using alkyl and / or alkenyl oligoglycosides with an average degree of oligomerization z of 1.1 to 3.0. From an application point of view, preference is given to those alkyl and / or alkenyl oligoglycosides whose degree of oligomerization z is less than 1.7 and is in particular between 1.2 and 1.4.
  • the alkyl or alkenyl radical R can be derived from primary alcohols having 4 to 11, preferably 8 to 10, carbon atoms. Typical examples are butanol, Hexanol, octanol, capric alcohol and undecyl alcohol and the tech ⁇ American mixtures as klaremethylestern example, in the hydrogenation of technical fatty ⁇ or obtained in the hydrogenation of aldehydes from Roelen's oxo synthesis.
  • the alkyl or alkenyl radical R can also be derived from primary alcohols having 12 to 22, preferably 12 to 14, carbon atoms.
  • Alkyl oligoglycosides are preferably based on hydrogenated C ⁇ 2 / i4 coconut alcohol with a DP of 1 to 3
  • the alkyl or alkenyl polyglycosides can in principle be used in any form, for example in the form present after their synthesis, as a product mixture. However, it is preferred according to the invention if the alkyl or alkenyl polyglycosides used have a free fatty alcohol content of about 30% by weight or less, in particular about 15% by weight or less, for example less than about 10 or less than about 5 % By weight.
  • alkyl or alkenyl polyglycosides to an alcohol content suitable according to the invention is to be carried out from a technical point of view, taking into account the known low temperature resistance of sugar surfactants (risk of caramelization).
  • all types of evaporator come in costume Be ⁇ that take this into account but preferably thin-film evaporator, falling film evaporators or short path and - if necessary - any combination of these components.
  • the depletion can then take place in a manner known per se, for example at temperatures in the range from 110 to 220 ° C. and reduced pressures from 0.1 to 10 mbar.
  • alkyl polyglycosides is used synonymously for both alkyl and alkenyl polyglycosides in the context of the present text, unless expressly stated otherwise.
  • all saturated or unsaturated, linear or branched or aromatic polycarboxylic acids are suitable as compounds having at least two COOH groups in the context of the present invention.
  • a polycarboxylic acid suitable according to the invention preferably has two to about 6 COOH groups, in particular 2, 3 or 4 COOH groups.
  • a compound which can be used as a polycarboxylic acid according to the invention can also have one or more substituents, for example hydroxyl, mercapto or amino groups.
  • Suitable polycarboxylic acids in the context of the present invention are, in particular, citric acid, tartaric acid, malonic acid, succinic acid, fumaric acid, malic acid or maleic acid or mixtures of two or more thereof.
  • the molar ratio of alkyl polyglycoside or alkyl polyglycosides to polycarboxylic acid or polycarboxylic acids in the reaction mixture is at most about 1: 1.
  • the reaction according to the invention is preferably carried out such that the molar ratio of alkyl polyglycoside or alkyl polyglycosides to polycarboxylic acid or polycarboxylic acids is about 1: 1.8 to about 1: 1 or about 1: 1.5 to about 1: 1.05 or about 1 : 1, 4 to about 1: 1, 1 or about 1: 1, 3 to about 1: 1, 15 or about 1: 1, 25 to about 1: 1, 18.
  • Particularly suitable mixtures have, for example, a ratio of alkyl polyglycoside or alkyl polyglycosides to polycarboxylic acid or polycarboxylic acids of about 1: 1, 45 to about 1: 1, 35 or about 1: 1, 05 to about 1: 1, 15.
  • a reaction mixture which is to be subjected to a reaction according to the invention also contains at least one organic sulfonic acid.
  • organic sulfonic acids suitable in the form of the preparations according to the invention are alkylbenzenesulfonic acids, secondary alkanesulfonic acids, olefin sulfonic acids, alkyl ether sulfonic acids, sulfofatty acids, alkyl and / or alkenyl sulfonic acids.
  • anionic surfactants may contain polyglycol ether chains, may have a conventional, but preferably a narrow homolog distribution.
  • Sulfonic acids are preferably selected from the group consisting of alkyl and / or alkenyl sulfonic acids, alkyl ether sulfonic acids, alkyl benzene sulfonic acids and alkane sulfonic acids, in particular fatty alcohol sulfonic acids, fatty alcohol ether sulfonic acids, secondary alkane sulfonic acids and linear alkyl benzene sulfonic acids.
  • Alkyl ether sulfonic acids are produced on an industrial scale by SO 3 or chlorosulfonic acid (CSA) sulfation of fatty alcohol or oxo alcohol polyglycol ethers.
  • CSA chlorosulfonic acid
  • ether sulfonic acids are suitable which follow the formula (II)
  • R 1 O- (CH 2 CH 2 ⁇ ) aSO 3 H (II) in which R 1 represents a linear or branched alkyl and / or alkenyl radical having 6 to 22 carbon atoms and a represents numbers from 1 to 10.
  • Typical examples are the sulfonic acids of addition products with an average of 1 to 10 and in particular 2 to 5 moles of ethylene oxide with capron alcohol, caprylic alcohol, 2-ethylhexyl alcohol, capric alcohol, lauryl alcohol, isotridecyl alcohol, myristyl alcohol, cetyl alcohol, palmoleyl alcohol, stearyl alcohol, oleyl alcohol, isostyl alcohol, isostyl alcohol, isostyl alcohol, isostyl alcohol, isostyl alcohol, isostyl alcohol, Petroselinyl alcohol, arachyl alcohol, gadoleyl alcohol, behenyl alcohol, erucyl alcohol and brassidyl alcohol and their technical mixtures.
  • Alkylbenzenesulfonates preferably follow the formula (III),
  • R 2 is a branched, but preferably linear alkyl radical having 10 to 18 carbon atoms and Ph is a phenyl radical.
  • the proportion of the organic sulfonic acid or of the mixture of two or more organic sulfonic acids in the reaction mixture is about 0.01 to about 3, in particular about 0.1 to about 1% by weight.
  • inert, organic solvent or a mixture of two or more inert organic solvents It has proven useful in the context of the present invention to carry out the reaction according to the invention in the presence of an inert, organic solvent or a mixture of two or more inert organic solvents.
  • Aprotic solvents which have a boiling point of more than about 120 ° C., in particular more than about 140 ° C., are particularly suitable.
  • End group-capped ether compounds such as ethylene glycol dimethyl ether or ethylene glycol diethyl ether are particularly preferred.
  • Solvents such as cyclohexanone (bp .: 155 ° C.), N-methylpyrrolidone (bp .: 204 ° C.), sulfolane (bp .: 285 ° C.), nitrobenzene (bp .: 210 ° C.), xylene are also suitable (Bp: 140 ° C).
  • the individual constituents of the reaction mixture are transferred to a suitable reaction vessel either simultaneously or in any order in succession.
  • the reaction mixture is then largely or completely freed of oxygen or at least separated from direct contact with atmospheric oxygen by suitable methods, for example by saturation with or at least by covering with an inert gas, in particular with nitrogen or a noble gas.
  • the reaction mixture is then preferably heated to the reaction temperature with stirring.
  • a suitable reaction temperature for the process according to the invention is, for example, in a range from approximately 80 to approximately 180 ° C., but preferably approximately 120 to 160, in particular approximately 130 to approximately 150 ° C.
  • the reaction can be carried out under ambient pressure. However, it is preferably carried out at reduced pressure, in particular at about 200 to about 900, for example about 500 to about 800 mbar.
  • the water of reaction formed during the reaction is removed from the reaction mixture by suitable separation methods during the reaction. Appropriate methods are known to the person skilled in the art.
  • the reaction mixture is left at the reaction temperature for at least a period of time sufficient to convert at least 80% of the polycarboxylic acids contained in the reaction mixture.
  • the reaction time is preferably about 1 to about 20 hours, in particular about 2 to about 10 or about 4 to about 8 hours.
  • reaction mixture After the reaction has ended, the reaction mixture is cooled to room temperature with or without external measures. However, it is also possible to treat the reaction mixture further at an essentially arbitrary temperature, for example to make it up or to fill it in containers.
  • suitable inorganic bases are the hydroxides or the oxides of the alkali metals or the alkaline earth metals, in particular the hydroxides or the oxides of Li, Na or K.
  • Particularly suitable organic bases are ammonia or optionally substituted amino compounds such as alkylamines, dialkylamines or trialkylamines or ethanolamine, Diethanolamine or triethanolamine and the like.
  • the neutralization can be carried out according to known processes, for example as a batch process or continuously.
  • reaction products obtainable by the process according to the invention are distinguished in particular by a significantly improved foaming power compared to the untreated starting materials.
  • the reaction products obtained have particularly good foaming power.
  • the present invention therefore also relates to a surfactant composition obtainable by a process according to the invention.
  • the compounds obtained by the process according to the invention have excellent surfactant properties. They are largely biodegradable, essentially non-toxic, and cause less skin irritation than the anionic surfactants commonly used.
  • the compounds show excellent wetting and foaming behavior, and they also have excellent water solubility.
  • the compounds produced by the process according to the invention are suitable, for example, for use in detergents and cleaning agents, in personal care compositions and in cosmetics.
  • suitable detergents and cleaning agents can also contain other typical ingredients, such as further anionic surfactants, builders, bleaching agents, bleach activators, detergency boosters, enzymes, enzyme stabilizers, graying inhibitors, optical brighteners, soil repellants, foam inhibitors, inorganic salts and fragrances and colorants contain.
  • suitable detergents and cleaning agents can also contain other typical ingredients, such as further anionic surfactants, builders, bleaching agents, bleach activators, detergency boosters, enzymes, enzyme stabilizers, graying inhibitors, optical brighteners, soil repellants, foam inhibitors, inorganic salts and fragrances and colorants contain.
  • Appropriate compositions are known to the person skilled in the art.
  • Suitable personal care products are, for example, shampoos, shower baths or foam baths.
  • Example 1 Preparation of 2 C ⁇ / ⁇ 4 alkyl polyglycoside tartrate (1: 1, 4)
  • the acid number was 129 (theory: 109.7) and the free tartaric acid content was 10.4% by weight.
  • the acid number was 97 (theory: 92) and the free tartaric acid content was 9.3% by weight.
  • aqueous surfactant mixtures were prepared and the foam volume was determined in accordance with DIN standard 53 902, part 1 (0.2 g active substance / l; 40 ° C; 15 ° dH; pH 6.0).
  • the foam is generated by beating the liquid sample in a standing cylinder with a style-fixed, horizontally oriented, perforated plate for 30 seconds. The resulting foam volume is measured immediately after completing the shaving, as well as after 5 and 20 minutes.

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Abstract

The invention relates to methods for producing alkyl polyglucosides containing acid groups, whereby a reaction mixture containing at least one alkyl polyglucoside is reacted with a compound containing at least two COOH groups, in the presence of an organic sulfonic acid, or a mixture of at least two of the same.

Description

Verfahren zur Herstellung von Carboxylgruppen aufweisenden Alkyl- oder Al- kenylpolyglykosiden Process for the preparation of carboxyl-containing alkyl or alkenyl polyglycosides
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von saure Gruppen aufweisenden Alkylpolyglykosiden, bei dem ein Reaktionsgemisch, enthaltend mindestens ein Alkylpolyglykosid, mit einer mindestens zwei COOH-Gruppen aufweisenden Verbindung in Gegenwart einer organischen Sulfonsäure, oder eines Gemischs aus zwei oder mehr davon, umgesetzt wird.The present invention relates to processes for the preparation of alkyl polyglycosides containing acid groups, in which a reaction mixture comprising at least one alkyl polyglycoside is reacted with a compound having at least two COOH groups in the presence of an organic sulfonic acid, or a mixture of two or more thereof.
Alkyloligoglucoside stellen wichtige Tenside dar, da sie als nichtionische Verbindungen mit einer Vielzahl von weiteren Inhaltsstoffen kompatibel sind, jedoch ein Schaum- und Reinigungsvermögen zeigen, welches viel mehr dem anionischer Tenside gleicht. Alkylpolyglykoside sind darüber hinaus aufgrund ihrer milden Ten- sideigenschaften beliebte Bestandteile von wasch- und reinigungsaktiven Zusammensetzungen sowie von Kosmetika.Alkyl oligoglucosides are important surfactants because they are compatible as non-ionic compounds with a variety of other ingredients, but have a foaming and cleaning ability that is much more like that of anionic surfactants. Because of their mild surfactant properties, alkyl polyglycosides are also popular components of active washing and cleaning compositions and cosmetics.
Nachteilig wirkt sich bei den bekannten nicht-ionischen Tensiden jedoch aus, dass sie oft nur über eine begrenzte Wasserlöslichkeit und ein vergleichsweise geringes Schaumvermögen, insbesondere bei Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Schaumkraft, verfügen. Trotz ihrer ansonsten ausgezeichneten Eigenschaften ist die Einsatzbreite derartiger nicht-ionischer Tenside deshalb begrenzt.However, the known nonionic surfactants have the disadvantage that they often have only a limited solubility in water and a comparatively low foaming capacity, in particular in applications with high demands on the foaming power. Despite their otherwise excellent properties, the range of use of such nonionic surfactants is therefore limited.
Die Veresterung von Alkoholen mit mehrwertigen Carbonsäuren ist ein vielfach erprobtes und seit langem bekanntes Verfahren, das industriell auch zur Herstellung anionischer Tenside eingesetzt wird. Die neutralisierten Carbonsäuresalze von Alkoholen oder ethoxylierten Alkoholen sind oft ausgezeichnete oberflächenaktive Verbindungen und werden häufig in Wasch- und Reinigungsmitteln, milden Wasch- und Reinigungsmitteln, Shampoos und anderen milden Reinigungsmitteln sowie in Kosmetika eingesetzt.The esterification of alcohols with polyvalent carboxylic acids is a tried and tested method that has been known for a long time and is also used industrially to produce anionic surfactants. The neutralized carboxylic acid salts of alcohols or ethoxylated alcohols are often excellent surface-active compounds and are often used in detergents and cleaning agents, mild detergents and cleaning agents, shampoos and other mild cleaning agents and in cosmetics.
Es wurde daher in der Vergangenheit verschiedentlich versucht, die genannten milden nicht-ionischen Tenside durch bekannte Veresterungsreaktionen von Alkylpolyglykosiden mit mehrwertigen Carbonsäuren in Carboxylgruppen tragende anionische Tenside zu überführen. Dabei hat sich jedoch herausgestellt, dass die Reakti- onsbedingungen, wie sie bei bislang bekannten Veresterungsreaktionen herrschen, zu einer verbundenen mangelhaften Produktqualität führten oder dass sich das gewünschte Produkt überhaupt nicht oder nur in geringem Maße bildet.Various attempts have therefore been made in the past to convert the mild nonionic surfactants mentioned into anionic surfactants carrying carboxyl groups by known esterification reactions of alkyl polyglycosides with polyvalent carboxylic acids. It turned out, however, that the reaction conditions, such as those prevailing in esterification reactions known to date, led to an associated poor product quality or that the desired product does not form at all or only to a small extent.
Es besteht jedoch grundsätzlich ein Bedarf nach Carboxylgruppen tragenden anionischen Tensiden, welche die milden Tensideigenschaften der oben genannten nichtionischen Tenside aufweisen, jedoch über ein bessere Wasserlöslichkeit, bessere sensorische Eigenschaften und ein verbessertes Schaumvermögen verfügen.There is, however, a fundamental need for anionic surfactants which carry carboxyl groups and which have the mild surfactant properties of the above-mentioned nonionic surfactants, but which have better water solubility, better sensory properties and improved foaming power.
Die EP 0 258 814 B1 beschreibt beispielsweise Tenside, die sich durch Veresterung von Polyhydroxyverbindungen mit zwei oder drei Carboxylgruppen tragenden Hydro- xycarbonsäuren erhalten lassen. Beschrieben wird beispielsweise die Umsetzung von C6-i6-Alkylpolyglykosiden mit Weinsäure oder Zitronensäure. Die beschriebenen Umsetzungen zeigen jedoch insbesondere im Hinblick auf die Umsetzung mit Weinsäure noch keine befriedigende Ausbeute und einen dominierenden Anteil an Nebenreaktionen.EP 0 258 814 B1 describes, for example, surfactants which can be obtained by esterifying polyhydroxy compounds with two or three carboxyl-containing hydroxycarboxylic acids. For example, the reaction of C 6 -i 6 alkyl polyglycosides with tartaric acid or citric acid is described. However, the reactions described do not yet show a satisfactory yield and a dominant proportion of side reactions, especially with regard to the reaction with tartaric acid.
Die EP 0 510 564 B1 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Estern der Di- oder Tricarbonsäuren, insbesondere die Veresterung von Alkylpolyglykosiden. Die beschriebenen Umsetzungen werden ohne Katalysator durchgeführt und weisen unbefriedigende Ausbeuten und einen dominierenden Anteil an Nebenreaktionen auf.EP 0 510 564 B1 relates to a process for the preparation of esters of di- or tricarboxylic acids, in particular the esterification of alkyl polyglycosides. The reactions described are carried out without a catalyst and have unsatisfactory yields and a dominant proportion of side reactions.
Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung anionischer Tenside auf Basis von Alkyl- oder Alkenylpolyglykosiden zur Verfügung zu stellen, das die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren nicht aufweist.The present invention was therefore based on the object of providing a process for the preparation of anionic surfactants based on alkyl or alkenyl polyglycosides which does not have the disadvantages of the processes known from the prior art.
Die der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung von Carboxylgruppen tragenden Alkyl- oder Alkenylpolyglykosiden gelöst, wie es im Rahmen des nachfolgenden Textes beschrieben wird.The object on which the invention is based is achieved by a process for the preparation of alkyl or alkenyl polyglycosides carrying carboxyl groups, as is described in the context of the text below.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von Carboxylgruppen aufweisenden Alkyl- oder Alkenylpolyglykosiden, bei dem ein Reaktionsgemisch, enthaltend mindestens ein Alkyl- oder Alkenylpolyglykosid der allgemeinen Formel I RO(G)z (I), in der R für einen Alkyl- und/oder Alkenylrest mit 4 bis 22 Kohlenstoffatomen, G für einen Zuckerrest mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen und z für Zahlen von 1 bis 10 steht, oder ein Gemisch aus zwei oder mehr davon, und mindestens eine zwei COOH- Gruppen aufweisende Verbindung in Gegenwart einer organischen Sulfonsäure oder eines Gemischs aus zwei oder mehr davon, umgesetzt wird.The present invention therefore relates to a process for the preparation of alkyl or alkenyl polyglycosides containing carboxyl groups, in which a reaction mixture comprising at least one alkyl or alkenyl polyglycoside of the general formula I RO (G) z (I), in which R represents an alkyl and / or alkenyl radical having 4 to 22 carbon atoms, G represents a sugar radical having 5 or 6 carbon atoms and z represents numbers from 1 to 10, or a mixture of two or more thereof, and at least one compound having two COOH groups is reacted in the presence of an organic sulfonic acid or a mixture of two or more thereof.
Alkyl- oder Alkenylpolyglykoside stellen bekannte nichtionische Tenside dar, die der Formel (I) folgen,Alkyl or alkenyl polyglycosides are known nonionic surfactants which follow the formula (I)
RO(G)z (I), in der R für einen Alkyl- und/oder Alkenylrest mit 4 bis 22 Kohlenstoffatomen, G für einen Zuckerrest mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen und z für Zahlen von 1 bis 10 steht. Sie können nach den einschlägigen Verfahren der präparativen organischen Chemie erhalten werden. Stellvertretend für das umfangreiche Schrifttum sei hier auf die Schriften EP A1 0301298, WO 90/03977 und auf "Alkyl Polyglycosides, Technology, Properties and Applications" (K. Hill, VCH 1997) verwiesen.RO (G) z (I), in which R represents an alkyl and / or alkenyl radical having 4 to 22 carbon atoms, G represents a sugar radical having 5 or 6 carbon atoms and z represents numbers from 1 to 10. They can be obtained according to the relevant procedures in preparative organic chemistry. As a representative of the extensive literature, reference is made here to the publications EP A1 0301298, WO 90/03977 and to "Alkyl Polyglycosides, Technology, Properties and Applications" (K. Hill, VCH 1997).
Die Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside können sich von Aldosen bzw. Ketosen mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise der Glucose ableiten. Die bevorzugten Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside sind somit Alkyl- und/oder Alkenyloli- goglucoside. Die Indexzahl z in der allgemeinen Formel (I) gibt den Oligomerisie- rungsgrad (DP), d. h. die Verteilung von Mono- und Oligoglykosiden an und steht für eine Zahl zwischen 1 und 10. Während z in einer gegebenen Verbindung stets ganzzahlig sein muss und hier vor allem die Werte z = 1 bis 6 annehmen kann, ist der Wert z für ein bestimmtes Alkyloligoglykosid eine analytisch ermittelte rechnerische Größe, die meistens durch eine gebrochene Zahl dargestellt wird.The alkyl and / or alkenyl oligoglycosides can be derived from aldoses or ketoses with 5 or 6 carbon atoms, preferably glucose. The preferred alkyl and / or alkenyl oligoglycosides are thus alkyl and / or alkenyl oligoglucosides. The index number z in the general formula (I) indicates the degree of oligomerization (DP), ie. H. the distribution of mono- and oligoglycosides is present and stands for a number between 1 and 10. While z must always be an integer in a given compound and here can take on the values z = 1 to 6, the value z is for a certain alkyl oligoglycoside an analytically calculated quantity, which is usually represented by a fractional number.
Vorzugsweise werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside mit einem mittleren Oligomerisierungsgrad z von 1 ,1 bis 3,0 eingesetzt. Aus anwendungstechnischer Sicht sind solche Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside bevorzugt, deren Oligomerisierungsgrad z kleiner als 1 ,7 ist und insbesondere zwischen 1 ,2 und 1 ,4 liegt.In the context of the present invention, preference is given to using alkyl and / or alkenyl oligoglycosides with an average degree of oligomerization z of 1.1 to 3.0. From an application point of view, preference is given to those alkyl and / or alkenyl oligoglycosides whose degree of oligomerization z is less than 1.7 and is in particular between 1.2 and 1.4.
Der Alkyl- bzw. Alkenylrest R kann sich von primären Alkoholen mit 4 bis 11 , vorzugsweise 8 bis 10 Kohlenstoffatomen ableiten. Typische Beispiele sind Butanol, Capronalkohol, Caprylalkohol, Caprinalkohol und Undecylalkohol sowie deren tech¬ nische Mischungen, wie sie beispielsweise bei der Hydrierung von technischen Fett¬ säuremethylestern oder im Verlauf der Hydrierung von Aldehyden aus der Roelen- schen Oxosynthese erhalten werden. Bevorzugt sind Alkyloligoglykoside der Kettenlänge C8-Cιo (DP = 1 bis 3), die als Vorlauf bei der destillativen Auftrennung von technischem C8-C18-Kokosfettalkohol anfallen und mit einem Anteil von weniger als 6 Gew.-% Cι2-Alkohol verunreinigt sein können sowie Alkyloligoglykoside auf Basis technischer Cg/n-Oxoalkohole (DP = 1 bis 3). Der Alkyl- bzw. Alkenylrest R kann sich ferner auch von primären Alkoholen mit 12 bis 22, vorzugsweise 12 bis 14 Kohlenstoffatomen ableiten. Typische Beispiele sind Laurylalkohol, Myristylalkohol, Cetylal- kohol, Palmoleylalkohol, Stearylalkohol, Isostearylalkohol, Oleylalkohol, Elaidylalko- hol, Petroselinylalkohol, Arachylalkohol, Gadoleylalkohol, Behenylalkohol, Erucylal- kohol, Brassidylalkohol sowie deren technische Gemische, die wie oben beschrieben erhalten werden können. Bevorzugt sind Alkyloligoglykoside auf Basis von gehärtetem Cι2/i4-Kokosalkohol mit einem DP von 1 bis 3.The alkyl or alkenyl radical R can be derived from primary alcohols having 4 to 11, preferably 8 to 10, carbon atoms. Typical examples are butanol, Hexanol, octanol, capric alcohol and undecyl alcohol and the tech ¬ American mixtures as säuremethylestern example, in the hydrogenation of technical fatty ¬ or obtained in the hydrogenation of aldehydes from Roelen's oxo synthesis. Alkyl oligoglycosides of chain length C 8 -Cιo (DP = 1 to 3) are preferred, which are obtained as a preliminary step in the separation of technical C 8 -C 18 coconut fatty alcohol by distillation and with a proportion of less than 6% by weight of Cι 2 alcohol can be contaminated and alkyl oligoglycosides based on technical Cg / n-oxo alcohols (DP = 1 to 3). The alkyl or alkenyl radical R can also be derived from primary alcohols having 12 to 22, preferably 12 to 14, carbon atoms. Typical examples are lauryl alcohol, myristyl alcohol, cetyl alcohol, palmoleyl alcohol, stearyl alcohol, isostearyl alcohol, oleyl alcohol, elaidyl alcohol, petroselinyl alcohol, arachyl alcohol, gadoleyl alcohol, behenyl alcohol, erucyl alcohol, brassidyl alcohol, such as those described above, and their technical mixtures. Alkyl oligoglycosides are preferably based on hydrogenated Cι 2 / i4 coconut alcohol with a DP of 1 to 3
Die Alkyl- oder Alkenylpolyglycoside können grundsätzlich in beliebiger Form, beispielsweise in der nach ihrer Synthese vorliegenden Form als Produktgemisch eingesetzt werden. Es ist jedoch erfindungsgemäß bevorzugt, wenn die eingesetzten Alkyl- oder Alkenylpolyglycoside einen Gehalt an freien Fettalkoholen aufweisen, der etwa 30 Gew.-% oder weniger, insbesondere etwa 15 Gew.-% oder weniger, beispielsweise weniger als etwa 10 oder weniger als etwa 5 Gew.-% beträgt.The alkyl or alkenyl polyglycosides can in principle be used in any form, for example in the form present after their synthesis, as a product mixture. However, it is preferred according to the invention if the alkyl or alkenyl polyglycosides used have a free fatty alcohol content of about 30% by weight or less, in particular about 15% by weight or less, for example less than about 10 or less than about 5 % By weight.
Die Abreicherung von Alkyl- oder Alkenylpolyglykosiden auf einen erfindungsgemäß geeigneten Gehalt an Alkoholen ist aus technischer Sicht unter Berücksichtigung der bekannt geringen Temperaturbelastbarkeit von Zuckertensiden (Gefahr der Karamelisierung) durchzuführen. Dazu kommen alle Verdampfertypen in Be¬ tracht, die diesem Umstand Rechnung tragen, vorzugsweise jedoch Dünnschichtverdampfer, Fallfilmverdampfer oder Kurzwegverdampfer sowie - falls erforderlich - beliebige Kombinationen dieser Bauteile. Die Abreicherung kann dann in an sich bekannter Weise beispielsweise bei Temperaturen im Bereich von 110 bis 220°C und verminderten Drücken von 0,1 bis 10 mbar erfolgen. Der Einfachheit halber wird im Rahmen des vorliegenden Textes der Begriff „Alkyl- polyglykoside" synonym sowohl für Alkyl- als auch Alkenylpolyglykoside benutzt, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angemerkt wird.The depletion of alkyl or alkenyl polyglycosides to an alcohol content suitable according to the invention is to be carried out from a technical point of view, taking into account the known low temperature resistance of sugar surfactants (risk of caramelization). For this, all types of evaporator, come in costume Be ¬ that take this into account but preferably thin-film evaporator, falling film evaporators or short path and - if necessary - any combination of these components. The depletion can then take place in a manner known per se, for example at temperatures in the range from 110 to 220 ° C. and reduced pressures from 0.1 to 10 mbar. For the sake of simplicity, the term “alkyl polyglycosides” is used synonymously for both alkyl and alkenyl polyglycosides in the context of the present text, unless expressly stated otherwise.
Als mindestens zwei COOH-Gruppen aufweisende Verbindungen eignen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich alle gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten oder aromatischen Polycarbonsäuren. Vorzugsweise weist eine erfindungsgemäß geeignete Polycarbonsäure zwei bis etwa 6 COOH- Gruppen, insbesondere 2, 3 oder 4 COOH-Gruppen auf. Eine erfindungsgemäß als Polycarbonsäure einsetzbare Verbindung kann darüber hinaus außer den COOH- Gruppen noch einen oder mehrere Substituenten, beispielsweise Hydroxy-, Mercap- to- oder Aminogruppen aufweisen.In principle, all saturated or unsaturated, linear or branched or aromatic polycarboxylic acids are suitable as compounds having at least two COOH groups in the context of the present invention. A polycarboxylic acid suitable according to the invention preferably has two to about 6 COOH groups, in particular 2, 3 or 4 COOH groups. In addition to the COOH groups, a compound which can be used as a polycarboxylic acid according to the invention can also have one or more substituents, for example hydroxyl, mercapto or amino groups.
Als Polycarbonsäuren eignen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere Zitronensäure, Weinsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Fumarsäure, Äpfelsäure oder Maleinsäure oder Gemische aus zwei oder mehr davon.Suitable polycarboxylic acids in the context of the present invention are, in particular, citric acid, tartaric acid, malonic acid, succinic acid, fumaric acid, malic acid or maleic acid or mixtures of two or more thereof.
Das molare Verhältnis von Alkylpolyglykosid oder Alkylpolyglykosiden zu Polycarbonsäure oder Polycarbonsäuren im Reaktionsgemisch, wie es im Rahmen der vorliegenden Erfindung umgesetzt wird, beträgt höchstens etwa 1 :1. Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Umsetzung jedoch so durchgeführt, dass das molare Verhältnis von Alkylpolyglykosid oder Alkylpolyglykosiden zu Polycarbonsäure oder Polycarbonsäuren etwa 1:1 ,8, bis etwa 1 :1 oder etwa 1 :1 ,5 bis etwa 1 :1 ,05 oder etwa 1 :1 ,4 bis etwa 1:1 ,1 oder etwa 1 :1 ,3 bis etwa 1 :1 ,15 oder etwa 1:1 ,25 bis etwa 1 :1 ,18 beträgt. Besonders geeignete Gemische weisen beispielsweise ein Verhältnis von Alkylpolyglykosid oder Alkylpolyglykosiden zu Polycarbonsäure oder Polycarbonsäuren von etwa 1:1 ,45 bis etwa 1 :1 ,35 oder etwa 1 :1 ,05 bis etwa 1 :1 ,15 auf.The molar ratio of alkyl polyglycoside or alkyl polyglycosides to polycarboxylic acid or polycarboxylic acids in the reaction mixture, as is implemented in the context of the present invention, is at most about 1: 1. However, the reaction according to the invention is preferably carried out such that the molar ratio of alkyl polyglycoside or alkyl polyglycosides to polycarboxylic acid or polycarboxylic acids is about 1: 1.8 to about 1: 1 or about 1: 1.5 to about 1: 1.05 or about 1 : 1, 4 to about 1: 1, 1 or about 1: 1, 3 to about 1: 1, 15 or about 1: 1, 25 to about 1: 1, 18. Particularly suitable mixtures have, for example, a ratio of alkyl polyglycoside or alkyl polyglycosides to polycarboxylic acid or polycarboxylic acids of about 1: 1, 45 to about 1: 1, 35 or about 1: 1, 05 to about 1: 1, 15.
Neben einem Alkylpolyglykosid oder einem Gemisch aus zwei oder mehr Alkylpolyglykosiden und einer Polycarbonsäure oder einem Gemisch aus zwei oder mehr Polycarbonsäuren enthält ein Reaktionsgemisch, das einer erfindungsgemäßen Umsetzung unterzogen werden soll, noch mindestens eine organische Sulfonsäure.In addition to an alkyl polyglycoside or a mixture of two or more alkyl polyglycosides and a polycarboxylic acid or a mixture of two or more polycarboxylic acids, a reaction mixture which is to be subjected to a reaction according to the invention also contains at least one organic sulfonic acid.
Typische Beispiele für im Rahmen der erfindungsgemäßen Zubereitungen geeignete organische Sulfonsäuren sind Alkylbenzolsulfonsäuren, sekundäre Alkansulfonsäu- ren, Olefinsulfonsäuren, Alkylethersulfonsäuren, Sulfofettsäuren, Alkyl- und/oder Al- kenylsulfonsäuren. Sofern die anionischen Tenside Polyglykoletherketten enthalten, können diese eine konventionelle, vorzugsweise jedoch eine eingeengte Homologenverteilung aufweisen.Typical examples of organic sulfonic acids suitable in the form of the preparations according to the invention are alkylbenzenesulfonic acids, secondary alkanesulfonic acids, olefin sulfonic acids, alkyl ether sulfonic acids, sulfofatty acids, alkyl and / or alkenyl sulfonic acids. If the anionic surfactants contain polyglycol ether chains, may have a conventional, but preferably a narrow homolog distribution.
Bevorzugt sind Sulfonsäuren ausgewählt aus der Gruppe, die gebildet wird von Alkyl- und/oder Alkenylsulfonsäuren, Alkylethersulfonsäuren, Alkylbenzolsulfonsäuren und Alkansulfonsäuren, insbesondere Fettalkoholsulfonsäuren, Fettalkoholethersulfon- säuren, sekundäre Alkansulfonsäuren und lineare Alkylbenzolsulfonsäuren.Sulfonic acids are preferably selected from the group consisting of alkyl and / or alkenyl sulfonic acids, alkyl ether sulfonic acids, alkyl benzene sulfonic acids and alkane sulfonic acids, in particular fatty alcohol sulfonic acids, fatty alcohol ether sulfonic acids, secondary alkane sulfonic acids and linear alkyl benzene sulfonic acids.
AlkylethersulfonsäurenAlkylethersulfonsäuren
Alkylethersulfonsäuren werden großtechnisch durch SO3- oder Chlorsulfonsäure (CSA)-Sulfatierung von Fettalkohol- oder Oxoalkoholpolyglycolethern hergestellt. Im Sinne der Erfindung kommen Ethersulfonsäuren in Betracht, die der Formel (II) folgen,Alkyl ether sulfonic acids are produced on an industrial scale by SO 3 or chlorosulfonic acid (CSA) sulfation of fatty alcohol or oxo alcohol polyglycol ethers. For the purposes of the invention, ether sulfonic acids are suitable which follow the formula (II)
R1O-(CH2CH2θ)aSO3H (II) in der R1 für einen linearen oder verzweigten Alkyl- und/oder Alkenylrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen und a für Zahlen von 1 bis 10 steht. Typische Beispiele sind die Sulfonsäuren von Anlagerungsprodukten von durchschnittlich 1 bis 10 und insbesondere 2 bis 5 Mol Ethylenoxid an Capronalkohol, Caprylalkohol, 2-Ethylhexylalkohol, Caprinalkohol, Laurylalkohol, Isotridecylalkohol, Myristylalkohol, Cetylalkohol, Palmo- leylalkohol, Stearylalkohol, Isostearylalkohol, Oleylalkohol, Elaidylalkohol, Petroseli- nylalkohol, Arachylalkohol, Gadoleylalkohol, Behenylalkohol, Erucylalkohol und Brassidylalkohol sowie deren technische Mischungen. Die Ethersulfonsäuren können dabei sowohl eine konventionelle als auch eine eingeengte Homologenverteilung aufweisen.R 1 O- (CH 2 CH 2 θ) aSO 3 H (II) in which R 1 represents a linear or branched alkyl and / or alkenyl radical having 6 to 22 carbon atoms and a represents numbers from 1 to 10. Typical examples are the sulfonic acids of addition products with an average of 1 to 10 and in particular 2 to 5 moles of ethylene oxide with capron alcohol, caprylic alcohol, 2-ethylhexyl alcohol, capric alcohol, lauryl alcohol, isotridecyl alcohol, myristyl alcohol, cetyl alcohol, palmoleyl alcohol, stearyl alcohol, oleyl alcohol, isostyl alcohol, isostyl alcohol, isostyl alcohol, isostyl alcohol, Petroselinyl alcohol, arachyl alcohol, gadoleyl alcohol, behenyl alcohol, erucyl alcohol and brassidyl alcohol and their technical mixtures. The ether sulfonic acids can have both a conventional and a narrow homolog distribution.
Alkylbenzolsulfonatealkylbenzenesulfonates
Alkylbenzolsulfonate folgen vorzugsweise der Formel (III),Alkylbenzenesulfonates preferably follow the formula (III),
R2-Ph-SO3H (III) in der R2 für einen verzweigten, vorzugsweise jedoch linearen Alkylrest mit 10 bis 18 Kohlenstoffatomen und Ph für einen Phenylrest steht. Vorzugsweise werden Dode- cylbenzolsulfonsäuren, Tetradecylbenzolsulfonsäuren, Hexadecylbenzolsulfonsäuren sowie deren technische Gemische eingesetzt.R 2 -Ph-SO 3 H (III) in which R 2 is a branched, but preferably linear alkyl radical having 10 to 18 carbon atoms and Ph is a phenyl radical. Dode- cylbenzenesulfonic acids, tetradecylbenzenesulfonic acids, hexadecylbenzenesulfonic acids and their technical mixtures.
Der Anteil der organischen Sulfonsäure oder des Gemischs aus zwei oder mehr organischen Sulfonsäuren im Reaktionsgemisch beträgt etwa 0,01 bis etwa 3, insbesondere etwa 0,1 bis etwa 1 Gew.-%.The proportion of the organic sulfonic acid or of the mixture of two or more organic sulfonic acids in the reaction mixture is about 0.01 to about 3, in particular about 0.1 to about 1% by weight.
Es hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung bewährt, die erfindungsgemäße Umsetzung in Gegenwart eines inerten, organischen Lösemittels oder eines Gemischs aus zwei oder mehr inerten organischen Lösemitteln durchzuführen. Besonders geeignet sind dabei aprotische Lösemittel, die einen Siedepunkt von mehr als etwa 120 °C, insbesondere mehr als etwa 140 °C aufweisen. Bevorzugt werden dabei besonders endgruppenverschlossene Etherverbindungen wie Ethylenglykoldime- thylether oder Ethylenglykoldiethylether. Ebenfalls geeignet sind Lösemittel wie Cyc- lohexanon (Sdp.: 155 °C), N-Methylpyrrolidon (Sdp.: 204 °C), Sulfolan (Sdp.: 285 °C), Nitrobenzol (Sdp.: 210 °C), Xylol (Sdp.: 140 °C).It has proven useful in the context of the present invention to carry out the reaction according to the invention in the presence of an inert, organic solvent or a mixture of two or more inert organic solvents. Aprotic solvents which have a boiling point of more than about 120 ° C., in particular more than about 140 ° C., are particularly suitable. End group-capped ether compounds such as ethylene glycol dimethyl ether or ethylene glycol diethyl ether are particularly preferred. Solvents such as cyclohexanone (bp .: 155 ° C.), N-methylpyrrolidone (bp .: 204 ° C.), sulfolane (bp .: 285 ° C.), nitrobenzene (bp .: 210 ° C.), xylene are also suitable (Bp: 140 ° C).
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die einzelnen Bestandteile des Reaktionsgemischs entweder gleichzeitig oder in beliebiger Reihenfolge nacheinander in ein geeignetes Reaktionsgefäß überführt. Das Reaktionsgemisch wird anschließend durch geeignete Methoden, beispielsweise durch Sättigen mit o- der zumindest durch Überdecken mit einem inerten Gas, insbesondere mit Stickstoff oder einem Edelgas, weitgehend oder vollständig von Sauerstoff befreit oder zumindest vom direkten Kontakt mit atmosphärischem Sauerstoff getrennt. Nachfolgend wird das Reaktionsgemisch vorzugsweise unter Rühren auf die Reaktionstemperatur erhitzt. Eine geeignete Reaktionstemperatur für das erfindungsgemäße Verfahren liegt beispielsweise in einem Bereich von etwa 80 bis etwa 180 °C, vorzugsweise jedoch bei etwa 120 bis 160, insbesondere bei etwa 130 bis etwa 150 °C. Die Reaktion kann unter Umgebungsdruck durchgeführt werden. Vorzugsweise wird jedoch bei verringertem Druck, insbesondere bei etwa 200 bis etwa 900, beispielsweise etwa 500 bis etwa 800 mbar, gearbeitet.To carry out the process according to the invention, the individual constituents of the reaction mixture are transferred to a suitable reaction vessel either simultaneously or in any order in succession. The reaction mixture is then largely or completely freed of oxygen or at least separated from direct contact with atmospheric oxygen by suitable methods, for example by saturation with or at least by covering with an inert gas, in particular with nitrogen or a noble gas. The reaction mixture is then preferably heated to the reaction temperature with stirring. A suitable reaction temperature for the process according to the invention is, for example, in a range from approximately 80 to approximately 180 ° C., but preferably approximately 120 to 160, in particular approximately 130 to approximately 150 ° C. The reaction can be carried out under ambient pressure. However, it is preferably carried out at reduced pressure, in particular at about 200 to about 900, for example about 500 to about 800 mbar.
Das sich bei der Reaktion bildende Reaktionswasser wird durch geeignete Trennmethoden während der Reaktion aus dem Reaktionsgemisch entfernt. Entsprechende Verfahren sind dem Fachmann bekannt. Das Reaktionsgemisch wird mindestens für einen Zeitraum bei der Reaktionstemperatur belassen, der ausreicht, um mindestens 80 % der im Reaktionsgemisch enthaltenen Polycarbonsäuren umzusetzen. Vorzugsweise beträgt die Reaktionsdauer etwa 1 bis etwa 20 Stunden, insbesondere etwa 2 bis etwa 10 oder etwa 4 bis etwa 8 Stunden.The water of reaction formed during the reaction is removed from the reaction mixture by suitable separation methods during the reaction. Appropriate methods are known to the person skilled in the art. The reaction mixture is left at the reaction temperature for at least a period of time sufficient to convert at least 80% of the polycarboxylic acids contained in the reaction mixture. The reaction time is preferably about 1 to about 20 hours, in particular about 2 to about 10 or about 4 to about 8 hours.
Das Reaktionsgemisch wird nach Beendigung der Reaktion mit oder ohne äußere Maßnahmen auf Raumtemperatur abgekühlt. Es ist jedoch ebenso möglich, das Reaktionsgemisch bei einer im wesentlichen beliebigen Temperatur weiter zu behandeln, beispielsweise zu konfektionieren oder in Gebinde abzufüllen.After the reaction has ended, the reaction mixture is cooled to room temperature with or without external measures. However, it is also possible to treat the reaction mixture further at an essentially arbitrary temperature, for example to make it up or to fill it in containers.
Es ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung darüber hinaus vorgesehen, die nach einem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Gemische einer Neutralisation zu unterziehen. Hierzu wird ein nach einem erfindungsgemäßen Verfahren erhältliches Produktgemisch mit einer anorganischen oder einer organischen Base bis zum Erreichen eines gewünschten Neutralisationsgrades versetzt.It is also provided within the scope of the present invention to subject the mixtures obtainable by a process according to the invention to neutralization. To this end, an inorganic or organic base is added to a product mixture obtainable by a process according to the invention until a desired degree of neutralization is reached.
Als anorganische Basen eignen sich beispielsweise die Hydroxide oder die Oxide der Alkalimetalle oder der Erdalkalimetalle, insbesondere die Hydroxide oder die Oxide von Li, Na oder K. Als organische Basen eignen sich insbesondere Ammoniak oder gegebenenfalls substituierte Aminoverbindungen wie Alkylamine, Dialkylamine oder Trialkylamine oder Ethanolamin, Diethanolamin oder Triethanolamin und dergleichen.Examples of suitable inorganic bases are the hydroxides or the oxides of the alkali metals or the alkaline earth metals, in particular the hydroxides or the oxides of Li, Na or K. Particularly suitable organic bases are ammonia or optionally substituted amino compounds such as alkylamines, dialkylamines or trialkylamines or ethanolamine, Diethanolamine or triethanolamine and the like.
Die Neutralisation kann nach bekannten Verfahren durchgeführt werden, beispielsweise als Batch-Verfahren oder kontinuierlich.The neutralization can be carried out according to known processes, for example as a batch process or continuously.
Die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Reaktionsprodukte zeichnen sich insbesondere durch ein gegenüber den unbehandelten Ausgangsstoffen deutlich verbessertes Schaumvermögen aus. Insbesondere dann, wenn das molare Verhältnis von Alkylpolyglykosiden zu Polycarbonsäuren 1 :1 ,05 bis etwa 1 :1 ,3 beträgt, weisen die erhaltenen Reaktionsprodukte ein besonders gutes Schaumvermögen auf.The reaction products obtainable by the process according to the invention are distinguished in particular by a significantly improved foaming power compared to the untreated starting materials. In particular when the molar ratio of alkyl polyglycosides to polycarboxylic acids is 1: 1.05 to about 1: 1.3, the reaction products obtained have particularly good foaming power.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher auch eine Tensidzusammenset- zung, erhältlich nach einem erfindungsgemäßen Verfahren. Die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Verbindungen weisen ausgezeichnete Tensideigenschaften auf. Sie sind weitgehend biologisch abbaubar, im wesentlichen nicht toxisch, und verursachen weniger Hautirritationen als üblicherweise eingesetzte anionische Tenside. Die Verbindungen zeigen ein ausgezeichnetes Netz- und Schaumverhalten, darüber hinaus verfügen sie über eine ausgezeichnete Wasserlöslichkeit.The present invention therefore also relates to a surfactant composition obtainable by a process according to the invention. The compounds obtained by the process according to the invention have excellent surfactant properties. They are largely biodegradable, essentially non-toxic, and cause less skin irritation than the anionic surfactants commonly used. The compounds show excellent wetting and foaming behavior, and they also have excellent water solubility.
Die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verbindungen eignen sich beispielsweise zum Einsatz in Wasch- und Reinigungsmitteln, in Mitteln zur Körperpflege und in Kosmetika.The compounds produced by the process according to the invention are suitable, for example, for use in detergents and cleaning agents, in personal care compositions and in cosmetics.
Geeignete Wasch- und Reinigungsmittel können neben den erfindungsgemäß hergestellten Verbindungen noch weitere typische Inhaltsstoffe, wie weitere anionische Tenside, Builder, Bleichmittel, Bleichaktivatoren, Waschkraftverstärker, Enzyme, Enzymstabilisatoren, Vergrauungsinhibitoren, optische Aufheller, Soil repellants, Schauminhibitoren, anorganische Salze sowie Duft- und Farbstoffe enthalten. Entsprechende Zusammensetzungen sind dem Fachmann bekannt.In addition to the compounds prepared according to the invention, suitable detergents and cleaning agents can also contain other typical ingredients, such as further anionic surfactants, builders, bleaching agents, bleach activators, detergency boosters, enzymes, enzyme stabilizers, graying inhibitors, optical brighteners, soil repellants, foam inhibitors, inorganic salts and fragrances and colorants contain. Appropriate compositions are known to the person skilled in the art.
Geeignete Körperpflegeprodukte sind beispielsweise Shampoos, Duschbäder oder Schaumbäder.Suitable personal care products are, for example, shampoos, shower baths or foam baths.
Die Erfindung wird nachfolgend durch Beispiele näher erläutert. The invention is explained in more detail below by examples.
BeispieleExamples
Beispiel 1 : Herstellung von Cι2/ι4-Alkylpolyglykosid-Tartrat (1 :1 ,4)Example 1: Preparation of 2/ ι 4 alkyl polyglycoside tartrate (1: 1, 4)
420,8 g (1 ,0 mol) getrocknetes Cι24-Alkylpolyglykosid (Plantacare 1200 G), 210 g (1 ,4 mol) Weinsäure, 0,6 g (0,1 Gew.-%) Dodecanbenzol-sulfonsäure und 84,2 g Diethylenglykoldiethylether wurden in einer Destillationsapparatur, zunächst unter Stickstoff dann unter Vakuum (750 mbar) bei 140 °C zur Reaktion gebracht. Dabei gingen 27,8g Destillat über. Die Gesamtreaktionszeit betrug 6 Stunden. Es lag ein dunkelfarbiges, festes Produkt vor.420.8 g (1, 0 mol) of dried Cι 2 / ι 4 alkyl polyglycoside (Plantacare 1200 G), 210 g (1, 4 mol) of tartaric acid, 0.6 g (0.1 wt .-%) Dodecanbenzol-sulfonic acid and 84.2 g of diethylene glycol diethyl ether were reacted in a distillation apparatus, first under nitrogen and then under vacuum (750 mbar) at 140 ° C. 27.8 g of distillate passed over. The total reaction time was 6 hours. There was a dark colored, solid product.
Die Säurezahl betrug 129 (Theorie: 109,7), der Gehalt an freier Weinsäure betrug 10,4 Gew.-%.The acid number was 129 (theory: 109.7) and the free tartaric acid content was 10.4% by weight.
Beispiel 2: Herstellung von Cι2/i4-Alkylpolyglykosid-Tartrat (1 :1 ,1)Example 2: Preparation of C 2 / i 4 -alkyl polyglycoside tartrate (1: 1, 1)
420,8 g (1 ,0 mol) getrocknetes Cι2 ι4-Alkylpolyglykosid (Plantacare 1200 G), 165,1 g (1 ,1 mol) Weinsäure, 0,6 g (0,1 Gew.-%) Dodecanbenzol-sulfonsäure und 84,6 g Diethylenglykoldiethylether wurden in einer Destillationsapparatur, zunächst unter Stickstoff dann unter Vakuum (750 mbar) bei 140 °C zur Reaktion gebracht. Dabei gingen 24,2 g Destillat über. Die Gesamtreaktionszeit betrug 4 Stunden. Es lag ein dunkelfarbiges, festes Produkt vor.420.8 g (1, 0 mol) of dried Cι ι 2 4 alkylpolyglycoside (Plantacare 1200 G), 165.1 g (1, 1 mol) of tartaric acid, 0.6 g (0.1 wt .-%) Dodecanbenzol- Sulfonic acid and 84.6 g of diethylene glycol diethyl ether were reacted in a distillation apparatus, first under nitrogen and then under vacuum (750 mbar) at 140 ° C. 24.2 g of distillate passed over. The total reaction time was 4 hours. There was a dark colored, solid product.
Die Säurezahl betrug 97 (Theorie: 92), der Gehalt an freier Weinsäure betrug 9,3 Gew.-%.The acid number was 97 (theory: 92) and the free tartaric acid content was 9.3% by weight.
Vergleichsbeispiel:Comparative Example:
277,0 g (0,658 mol) getrocknetes Cι2/14-Alkylpolyglykosid (Plantacare 1200 G), 69,2 g (0,461 mol) Weinsäure, 1 ,1 g Kaliumhydrogensulfat wurden in einer Destillationsapparatur unter Vakuum (50 mbar) bei 140 °C zur Reaktion gebracht. Dabei gingen 9,8 g Destillat über. Die Gesamtreaktionszeit betrug 2 Stunden. Es lag ein dunkelfarbiges, festes Produkt vor. Die Säurezahl betrug 0,3 (Theorie: 113,1), der Gehalt an freier Weinsäure betrug 3,8 Gew.-%. Offensichtlich war die Eigenkondensation der Weinsäure die bevorzugte Reaktion.277.0 g (0.658 mol) of dried C 2/14 alkyl polyglycoside (Plantacare 1200 G), 69.2 g (0.461 mol) of tartaric acid, 1.1 g of potassium hydrogen sulfate were in a distillation apparatus under vacuum (50 mbar) at 140 ° C. brought to reaction. 9.8 g of distillate passed over. The total reaction time was 2 hours. There was a dark colored, solid product. The acid number was 0.3 (theory: 113.1) and the free tartaric acid content was 3.8% by weight. Obviously, self-condensation of tartaric acid was the preferred reaction.
Zur Untersuchung des Schaumverhaltens wurden wässrige Tensidgemische hergestellt und das Schaumvolumen gemäss DIN Norm 53 902, Teil 1 bestimmt (0,2g Ak- tivsubstanz/l; 40 °C; 15 °dH; pH 6,0). Bei dieser Methode wird der Schaum durch 30 s langes Schlagen der flüssigen Probe in einem Standzylinder mit einer ah einem Stil befestigten, waagerecht ausgerichteten, gelochten Platte erzeugt. Das entstandene Schaumvolumen wird unmittelbar nach dem Beendigen des Schiagens, sowie nach jeweils 5 und 20 Minuten gemessen.To investigate the foam behavior, aqueous surfactant mixtures were prepared and the foam volume was determined in accordance with DIN standard 53 902, part 1 (0.2 g active substance / l; 40 ° C; 15 ° dH; pH 6.0). In this method, the foam is generated by beating the liquid sample in a standing cylinder with a style-fixed, horizontally oriented, perforated plate for 30 seconds. The resulting foam volume is measured immediately after completing the shaving, as well as after 5 and 20 minutes.
Die Ergebnisse für die erfindungsgemäß hergestellten Verbindungen im Vergleich zu einem handelsüblichen Alkylpolyglykosid werden in der nachfolgenden Tabelle dargestellt.The results for the compounds prepared according to the invention in comparison with a commercially available alkyl polyglycoside are shown in the table below.
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Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung von Carboxylgruppen aufweisenden Alkylpolyglykosiden, bei dem ein Reaktionsgemisch, enthaltend mindestens ein Alkylpolyglykosid der allgemeinen Formel I1. Process for the preparation of alkyl polyglycosides containing carboxyl groups, in which a reaction mixture containing at least one alkyl polyglycoside of the general formula I
RO(G)z (I), in der R für einen Alkyl- und/oder Alkenylrest mit 4 bis 22 Kohlenstoffatomen, G für einen Zuckerrest mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen und z für Zahlen von 1 bis 10 steht, mit einer mindestens zwei COOH-Gruppen aufweisenden Verbindung in Gegenwart einer organischen Sulfonsäure, oder eines Gemischs aus zwei oder mehr organischen Sulfonsäuren, umgesetzt wird.RO (G) z (I), in which R represents an alkyl and / or alkenyl radical having 4 to 22 carbon atoms, G represents a sugar radical having 5 or 6 carbon atoms and z represents numbers from 1 to 10, with at least two COOH -Group compound in the presence of an organic sulfonic acid, or a mixture of two or more organic sulfonic acids, is reacted.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als organische Sulfonsäure mindestens eine aromatische Sulfonsäure eingesetzt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that at least one aromatic sulfonic acid is used as the organic sulfonic acid.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgemisch ein inertes organisches Lösemittel enthält.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the reaction mixture contains an inert organic solvent.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgemisch ein inertes organisches Lösemittel mit einem Siedepunkt von mehr als 140 °C enthält.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the reaction mixture contains an inert organic solvent with a boiling point of more than 140 ° C.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgemisch als eine mindestens zwei COOH-Gruppen aufweisende Verbindung eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zitronensäure, Malonsäure, Maleinsäure, Fumarsäure oder Weinsäure enthält.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the reaction mixture as a compound having at least two COOH groups contains a compound selected from the group consisting of citric acid, malonic acid, maleic acid, fumaric acid or tartaric acid.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgemisch weniger als 15 Gew.-% Fettalkohol enthält. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the reaction mixture contains less than 15 wt .-% fatty alcohol.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung bei einer Temperatur von mindestens 120 °C durchgeführt wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the reaction is carried out at a temperature of at least 120 ° C.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung bei einer Temperatur von höchstens 150 °C durchgeführt wird.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the reaction is carried out at a temperature of at most 150 ° C.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung für einen Zeitraum von 1 bis 10 Stunden durchgeführt wird.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the reaction is carried out for a period of 1 to 10 hours.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das molare Verhältnis von Alkylpolyglykosiden zu mindestens zwei COOH-Gruppen aufweisenden Verbindungen 1 :1 oder weniger beträgt.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the molar ratio of alkyl polyglycosides to at least two compounds having COOH groups is 1: 1 or less.
11. Tensidzusammensetzung, erhältlich durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10. 11. surfactant composition obtainable by a process according to any one of claims 1 to 10.
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