CZ41598A3 - Polyhydroxyalkylamidaminoxidy, způsob jejich výroby a jejich použití - Google Patents

Description

Polyhydroxyalkylamidaminoxidy^způsob jejich výroby a jejich použití

Oblast techniky

Vynález se týká polyhydroxyalkylamidaminoxidů, jejich vodných alkoholických, nebo vodně alkoholických roztoků, způsobu výroby těchto aminoxidů a jejich roztoků, jakož i použití nových aminoxidových sloučenin a jejich roztoků.

Dosavadní stav techniky

Aminoxidy jsou cenné sloučeniny ze skupiny tensidů s amfoterními ionty. V důsledku jejich dobré čisticí schopnosti a jejich dalších výhodných vlastností, zejména co se týče chování pěny a snášenlivosti pokožkou, používají se ve formě tekutých komposic především pro myti vlasů a těla. Rozpouštědly jsou obecně voda, nižší alkoholy, jako například methanol, ethanol, isopropanol, ethylenglykol a/nebo propylenglykol a jejich směsi. Z hlediska nákladů na skladování a dopravu a na další zpracování na místě jsou žádoucí koncentrované až vysoce koncentrované (obsahující co možná nejméně rozpouštědla) a současně nízko viskózní komposice. Komerčně dostupné roztoky aminoxidů mají obecně obsah aminoxidů (obsah účinné látky) nižší než 30 % hmotnostních. Při obsahu od 30 do asi 35 % hmotnostních účinné látky jde o koncentrované a při ještě vyšším obsahu účinné látky o vysoce koncentrované roztoky aminoxidů. 2

·· ·· • · • ··

Výroba aminoxidů probíhá obecně oxidací terciárních aminosloučenin peroxidem vodíku ve vodném nebo vodné alkoholickém prostředí.

Zvláště v případě amidaminoxidů, jejichž oblastí použití jsou především kosmetické a čisticí prostředky (viz IS-A-4 077 990, JP-A-61 283695 a EP-A-367 926), je rozpustnost silně omezena.

Podstata vynálezu

Nyní byla nalezena nová třída amidaminoxidů, která se vyznačuje dobrou rozpustností ve vodě a poskytuje též nizko-viskózní komposice s vysokou koncentrací aminoxidů.

Aminoxidy podle vynálezu ze skupiny oxidovaných polyhydroxyalkylamidaminů odpovídají dále uvedenému vzorci (1)

(1) RC0-N-(CH2)m-N ->0

Z kde znamená RCO alifatický acylový zbytek se 6 až 22 atomy uhlíku, Z lineární polyhydroxyuhlovodíkový zbytek s alespoň 3 popřípadě oxalkylovanými hydroxylovými skupinami, m celé číslo od 1 do 4, R* alkylovou skupinu s 1 až 4 atomy uhlíku, nebo hydroxyalkylovou skupinu se 2 až 4 atomy uhlíku a 0 R alkylovou skupinu s 1 až 4 atomy uhlíku, nebo hydroxyalkylovou skupinu se 2 až 4 atomy uhlíku. Výhodnými sloučeninami podle vynálezu se vzorcem (1) j sou ty, ve kterých značí RCO mastný acylový zbytek s 8 až 18 atomy uhlíku, Z zbytek alkoholického cukru, odvozeného z některého redukujícího monosacharidu nebo disacharidu, zejména z glukosy, m značí číslo 3 a 1 2 R a R jsou stejné nebo různé a značí methylovou, ethylovou, propylovou nebo hydroxyethylovou skupinu.

Ke skupinám RCO a Z je možno uvést ještě toto: alifatický acylový zbytek RCO , kterým je výhodně uvedený mastný acylový zbytek, může být nasycený nebo nenasycený výhodně jednou až třikrát nenasycený. Jako příklady je možné uvést acylové zbytky kyseliny kaprylové, kaprinové, laurové, palmitové, stearové a olejové, jakož i acyly kyselin z kokosového tuku, loje, výhodně ze ztuženého loje, a podobné. Zbytek mastné kyseliny je často směsí dvou nebo více acylových skupin, například acylů s 12 a 14 atomy uhlíku (C12/I4) > acylů s 16 a 18 atomy uhlíku (C^gy-^g) nebo acylů s 12 až 18 atomy uhlíku. Lineární polyhydroxyuhlovodíkový zbytek pochází, jak již bylo uvedeno výše, výhodně 4 4 ·· ··

♦ ♦ ·· # · ♦ ♦ ·«· · · • · ♦ ·· ♦· z alkoholických cukrů, odvozených ze skupiny redukujících cukrů, nebo derivátů redukujících cukrů. Výhodnými redukujícími cukry jsou monosacharidy, výhodně pentosy a hexosy, a oligosacharidy, výhodně disacharidy a případně též trisacharidy. Příkladem monosacharidů jsou glukosa, galaktosa, mannosa a talosa jako hexosy a arabinosa, ribosa a xylosa jako pentosy. Z monosacharidů jsou výhodné hexosy. Příkladem oligosacharidů (polysacharidů) jsou laktosa, maltosa, maltotriosa a podobné. Zvláště výhodné polyhydro-xyalkylové zbytky pocházejí z redukujících hexos, zejména z glukosy (sorbitylový zbytek).

Aminoxidy podle vynálezu obecného vzorce (1) se vyrábějí oxidací terciární aminosloučeniny obecného vzorce (2) (2)

RCO-N-(CH2)m-N 1 2 kde R, R , R , Z a m mají výše uvedený význam, peroxidem vodíku ve vodě, v nižším alkoholu nebo ve směsi vody a nižšího alkoholu jako rozpouštědlech.

Reakce terciární aminosloučeniny, například Ν,Ν-dimethylaminopropylacylglukamidu (kde acyl je acylem mastné kyseliny) s peroxidem vodíku se provádí tak, že se použije terciární amin a oxidační prostředek v molárním poměru 1 : 1 až 1,2 , výhodně 1 : 1 až 1,15 ; případně se přidá maskovací činidlo. Rozpouštědlem může být voda, nižší alkohol, výhodně methanol, ethanol, isopropanol, ethylen- 5 ·· ·· • · · · « · ·· • · · · · • · ♦ ·· ·· glykol a/nebo propylenglykol, nebo směs vody a uvedeného alkoholu. Množství rozpouštědla, které bylo vneseno do reakční směsi jako takové, nebo ve formě roztoků výchozích sloučenin, se obecně volí tak, aby roztok aminoxidu, získaný v reakci, měl obsah aminoxidu (účinné látky) od 30 do asi 65 % hmotnostních, výhodně od 30 do 60 % hmotnostních, přičemž hmotnostní procenta jsou vztažena na roztok. Peroxid vodíku se použije ve formě obvyklých obchodních vodných roztoků v rozmezí od 20 do 90 % hmotnostních. Teplota při reakci činí obecně 60 až 110 °C , výhodně od 70 do 100 °C. Oxidační reakce, probíhající při atmosférickém tlaku, se nechá běžet tak dlouho, dokud se dosáhne požadované přeměny. Získané roztoky aminoxidu obsahují aminoxid podle předloženého vynálezu ve vysoké koncentraci. Aminoxid se může získat v čisté formě po odehnání rozpouštědla. To je obyčejně zbytečné, protože aminoxidy podle vynálezu se beztoho používají především v roztocích.

Aminosloučeniny aminu o uvedeném vzorci (2), potřebné pro výrobu aminoxidů a jejich roztoků podle vynálezu, se výhodně získají a) Reakcí polyhydroxyuhlovodíkové sloučeniny, u které se odvozuje zbytek Z ze vzorce (1) nebo (2), s aminem obecného vzorce (3)

RJ h2n-(ch2)„,-n R‘ 1 Λ kde m, R a R mají výše uvedený význam, (3) 6 ·« ·♦ • · · · • · · • · · ·« ···· ♦ · ♦♦ • · · ♦ • · ·· • ···· · ·· *· ve vodném, nebo vodné alkoholickém prostředí v přítomnosti hydrogenačního katalyzátoru na polyhydroxyalkylamin obecného vzorce (4)

R 1

Z-NH-(CH2)m-N (4)

R 2 kde Z, m, R1 a Rz maj í výše uvedený význam, a b) reakci produktu získaného v kroku a), tvořeného v podstatě polyhydroxyalkylaminem obecného vzorce (4) s al-kylesterem mastné kyseliny o vzorci (5) 0 1 3 RC-OR3 (5) kde R má výše uvedený význam a a R je alkylová skupina s 1 až 3 atomy uhlíku, na polyhydroxylamidamin uvedeného vzorce (2). Dále jsou blíže popsány kroky a) a b) : Krok a) je redukční aminace polyhydroxylované sloučeniny výše uvedeného typu jako monosacharidových nebo disacharidových sloučenin, výhodně hexos, jako je například glukosa, s aminem o vzorci (3). Cukerná sloučenina a aminová sloučenina se používají v molárnim poměru asi 1 : 1 až 1,2. Rozpouštědlo, kterým je výhodně voda nebo směs vody a nižšího alkoholu, jako je například methanol, ethanol a/nebo isopropanol, se použije v množství asi 30 až 50 % hmotnostních, vztaženo k vytvořenému polyhydroxylaminu. Jako katalyzátory se mohou použít obvyklé hydrogenační katalyzátory, jako je například palladium na aktivním uhlí, chromítán mědi a zejména Raneyův nikl, v množství 0,1 až 3 % hmotnostních, výhodně 0,1 až 1 % hmotnostní, vztaženo na aminovanou sloučeninu cukru. Reduktivní aminační reakce se provádí při teplotě od 40 do 150 °C , výhodně 50 až 120 °C a při tlaku vodíku od 1,0 do 20,0 MPa, výhodně od 2,0 do 10,0 MPa. Sloučenina aminocukru podle vzorce (4) se získává v prakticky kvantitativním výtěžku. V kroku b) se reakční produkt, získaný v kroku a), případně po odfiltrování katalyzátoru, acyluje v přítomnosti basického katalyzátoru asi 1 mol esteru mastné kyseliny o vzorci (5) na jeden mol sloučeniny aminocukru. Toto se provádí výhodně při teplotě od asi 60 do 130 °C, například varem reakční směsi pod zpětným chladičem, a vede k acylo-vanému aminocukru vzorce (2).

Aminoxidy podle vynálezu vykazuj í nečekaně dobré vlastnosti. Jsou až do vysokých koncentrací rozpustné ve vodě, nižších alkoholech, nebo v jejich směsích při teplotě místnosti (20 až 25 °C). Koncentrované až vysoce koncentrované roztoky jsou překvapivě při teplotě místnosti nízko-viskózní, to znamená jsou dobře tekuté, slévatelné, čerpa-telné a podobně. Vodné, alkoholické nebo vodné alkoholické roztoky aminoxidu podle vynálezu se dále vyznačují vysokou čirostí, lidskému oku se jeví jako vodojasné a stálostí při skladování. Aminoxidy podle vynálezu vycházejí z obnovitelných surovin a jsou biologicky odbouratelné, což předsta- • • • # · * • t ♦ » ·♦ • 1 • · · t • · • · ♦ • • · * • » c · * • · % · · • · · • · • • * · · « • ♦ • · · • 1« ·· ···· ·♦ · + vuje další výhodu těchto tensidových sloučenin s vynikající povrchovou aktivitou. Pro tento souhrn vlastností se aminoxidy a roztoky aminoxidů podle vynálezu výhodně používaj i pro výrobu povrchově aktivních přípravků pro péči o vlasy a tělo. Příklady provedení vynálezu

Vynález je dále na příkladech blíže vysvětlen, přičemž zkratka "DMAP" znamená dimethyaminopropyl a "GA" glukamid. Příklad 1 (DMAP-C^2“GA-aminoxid)

Do baňky se čtyřmi hrdly, vybavené zpětným chladičem, míchadlem, teploměrem a kapací nálevkou se předložilo 209,4 g (0,45 mol) 96% DMAP-C-^-GA, prostého iontů alkalických kovů a kovů alkalických zemin, popřípadě na ně chudého, 207,5 g destilované vody a 0,1 g dvojsodné soli kyseliny ethylendiamintetraoctové (EDTA) a za míchání se zahřálo na 70 °C . Následně se během 30 minut plynule přikapalo 45,9 g (0,473 mol) 35% vodného roztoku peroxidu vodíku; díky exothermní reakci teplota stoupla na asi 80 °C . Reakční směs se pak míchala dalších 5 až 8 hodin při 75 až 80 °C a tak se získal nízkoviskózní roztok, obsahující 44 % hmotnostních odpovídajícího aminoxidů o vzorci (1) (výtěžek 97 %) ; zbytkový obsah peroxidu vodíku činil maximálně 0,1 % hmotnostních. Příklad 2 (DMAP-C-^y-j^-GA-aminoxid) Vsázka : 263,0 g (0,55 mol) 255,2 g 0,1 g 56,1 g (0,578 mol) 95% DMAP-C-l2/14"CíA, prostého iontů alkalických kovů a kovů alkalických zemin, nebo na ně chudého destilované vody EDTA 35% vodného roztoku peroxidu vodíku

Reakce se prováděla analogicky s příkladem 1. Získal se v 97% výtěžku nízko viskózní roztok, obsahující 44 % hmotnostních odpovídajícího aminoxidu o vzorci (1). Přiklad 3 (DMAP-C-j^ ^g-GA-aminoxid) Vsázka : 138,0 g (0,25 259,9 g 0,1 g 25,5 g (0,263 mol) 93% DMAP-C-L^-Lg-GA, prostého iontů alkalických kovů a kovů alkalických zemin, nebo na ně chudého, destilované vody EDTA mol) 35% vodného roztoku peroxidu vodíku

Reakce s prováděla analogicky s příkladem 1. Získal se ve výtěžku 96 % nízkoviskózní roztok, obsahující 30 % hmotnostních odpovídajícího aminoxidu o vzorci (1).

Claims (10)

1. ·· · ίο ♦ ·» « •» ·· ·· * · · · · I · • · # · ·· * · * »··· » • · · · · ···· ·* Μ ΒΜ V§! 'ΐί® -'i ,.. Patentové ná-jcoky 1. Polyhydroxyalkylamidaminoxidy obecného vzorce (1) RJ (1) RCO-N-(CH2)m-N ->0 Z R2 kde znamená RCO alifatický acylový zbytek se 6 až 22 atomy uhlíku, Z lineární polyhydroxyuhlovodíkový zbytek s alespoň 3 popřípadě oxalkylovanými hydroxylovými skupinami, m celé číslo od 1 do 4, R·*· alkylovou skupinu s 1 až 4 atomy uhlíku, nebo hydroxyalkylovou skupinu se 2 až 4 atomy uhlíku a R2 alkylovou skupinu s 1 až 4 atomy uhlíku, nebo hydroxyalkylovou skupinu se 2 až 4 atomy uhlíku.
2. 2. Aminoxidy podle nároku 1 obecného vzorce (1) , kde znamená RCO mastný acylový zbytek s 8 až 18 atomy uhlíku, * • • · * ♦ • · • · «· • ♦ « * ♦ · • • • • ♦ · • · • · • • • · ♦ · * • • • • · · • • ♦ · · ··· • · ···· • ě ** Z zbytek alkoholického cukru, odvozeného z některého redukujícího monosacharidu nebo disacharidu, zejména z glukosy, m značí číslo 3 a R a R jsou stejné nebo různé a značí methylovou, ethylovou, propylovou nebo hydroxyethylovou skupinu.
3. 3. Aminoxidy podle nároku 1 obecného vzorce (1) , kde znamená RCO mastný acylový zbytek s 8 až 18 atomy uhlíku, Z sorbitylový zbytek, m značí číslo 3 a R^ a R^ jsou stejné nebo různé a značí methylovou, ethylovou, propylovou nebo hydroxyethylovou skupinu.
4. 4. Způsob výroby polyhydroxyalkylamidaminoxidu podle nároku 1, vyznačující se tím, že se oxiduje terciární amino-sloučenina obecného vzorce (2) R1 (2) RCO-N-(CH2)m-N R Z 2 12 * · • · • · «·· ·«» • * • · · • · t 1 Cl · M ·* • t « % • · ·· * ··· · « • · » • <► · · 1 2 kde R, R , R , Z a m mají výše uvedený význam, peroxidem vodíku ve vodě, v nižším alkoholu nebo ve směsi vody a nižšího alkoholu jako rozpouštědlech.
5. 5. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že se použije 1 až 1,2 mol peroxidu vodíku na jeden mol terciární aminosloučeniny, rozpouštědlo se použije v takovém množství, že roztok aminoxidu, získaný reakcí, obsahuje aminoxid v množství 30 až 65 % hmotnostních, vztaženo na hmotnost roztoku a oxidační reakce se provádí při teplotě od 60 do 110 °C .
6. 6. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že se a) připraví směs rozpouštědla a terciárního aminu a tato směs se zahřeje na 70 až 100 °C , b) do zahřáté směsi se vnese 1 až 1,2 mol peroxidu vodíku ve formě 20 až 90% vodného roztoku na mol aminu při udržování uvedené teploty 70 až 100 °C a že se c) reakční směs, získaná v kroku b), udržuje na teplotě 70 až 100 °C do dosažení požadovaného obsahu aminoxidu.
7. 7. Vodné, alkoholické, nebo vodno-alkoholické roztoky polyhydroxyalkylamidaminoxidů, vyznačující se tím, že jsou tvořeny v podstatě A) 30 až 65 % hmotnostních alespoň jedné sloučeniny obecného 13 * » ·* * ψ «· «« * · ·ί · · f * · · · * * · ·« · · 9 · · * · #· · « ♦ ···* · • · · * · ··« ··· ·«· «· ···· ·· ·· vzorce (1) podle nároku 1 a B) vodou, nižším alkoholem, nebo směsí vody a nižšího alkoholu jako zbytkem do 100 % hmotnostních.
8. 8. Roztok podle nároku 7, vyznačující se tím, že složka A) je v množství 30 až 60 % hmot..
9. 9. Použití polyhydroxyalkylamidaminoxidů podle nároku 1 k výrobě povrchově aktivních prostředků pro péči o vlasy a tělo.
10. 10. Použití vodných, alkoholických nebo vodné alkoholických roztoků podle nároku 7 pro výrobu povrchově aktivních prostředků pro péči o vlasy a tělo.