DE1518251B

DE1518251B - Process for the production of sucrose esters of fatty acids

Info

Publication number: DE1518251B
Authority: DE
Inventors: Roshdy Dipl.-Chem. Dr. 5213 Spich; Simonis Herbert Dipl.-Chem. Dr. 5OOO Köln-Mülheim; Corsepius Horst Dipl.-Chem. Dr. 6000 Frankfurt Ismail
Original assignee: Ismail, Dr. Dipl.-Chem. Roshdy, 5213 Spich; Simonis, Dr. Dipl.-Chem. Herbert, 5000 Köln-Mülheim

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Saccharoseestern von Fettsäuren mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen durch Umesterung von Saccharose mit einem niedermolekularen Alkylester einer Fettsäure bei erhöhter Temperatur in einem heterogenen System, das ein inertes Lösungsmittel enthält.The invention relates to a process for the production of sucrose esters of fatty acids with 12 to 22 carbon atoms by transesterification of sucrose with a low molecular weight alkyl ester a fatty acid at an elevated temperature in a heterogeneous system containing an inert solvent.

Gemäß den britischen Patentschriften 809 815 und 826 801 erfolgt die Herstellung von Saccharoseestern von Fettsäuren durch Umesterung von niederen Alkylestern der Fettsäure mit Saccharose in einem polaren Lösungsmittel. Das Molverhältnis von Fettsäurealkylester zu Zucker beträgt hierbei etwa 3 :1 und mehr. Als Katalysatoren werden vor allem alkalische Verbindungen, insbesondere Kaliumcarbonat, verwendet. Nach Beendigung der Umesterung wird der überwiegende Teil des Lösungsmittels im Vakuum entfernt. Anschließend muß ein" anderes geeignetes Lösungsmittel zugegeben werden, um eine Zersetzung der Zuckerester durch zu langes Erwärmen zu verhindern, und den überschüssigen Zucker auszufällen. Die dann erhaltene Lösung des Zuckeresters muß noch gewaschen werden, und nach Abdampfen des Extraktionsmittels bleibt der Zuckerester in reiner Form zurück. Diese bekannten Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß sie außerordentlich kompliziert sind und einen großen Überschuß an Saccharose sowie große Mengen des polaren Lösungsmittels erfordern. Sowohl der überschüssige Zucker als auch das Lösungsmittel müssen zurückgewonnen und wieder eingesetzt werden, wenn diese Verfahren wirtschaftlich sein sollen. Das wiederum erfordert für beide Substanzen zusätzliche Reinigungsmaßnahmen mit dem entsprechenden apparativen Aufwand.According to British patents 809 815 and 826 801, sucrose esters are produced of fatty acids by transesterification of lower alkyl esters the fatty acid with sucrose in a polar solvent. The molar ratio of fatty acid alkyl ester to sugar is about 3: 1 and more. The main catalysts used are alkaline compounds, especially potassium carbonate is used. After the end of the transesterification, the predominant Part of the solvent removed in vacuo. Then another suitable solvent must be used be added to prevent the sugar esters from decomposing due to prolonged heating, and precipitate the excess sugar. The solution of the sugar ester then obtained must still be washed and after the extractant has evaporated, the sugar ester remains in pure form. However, these known methods have the disadvantage that they are extremely complicated and require a large excess of sucrose as well as large amounts of the polar solvent. As well as the excess sugar as well as the solvent must be recovered and reused if these processes are to be economical. This in turn requires additional substances for both substances Cleaning measures with the corresponding expenditure on equipment.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung von Saccharoseestern von Fettsäuren mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen zu schaffen, das eine besonders einfache und wirtschaftliche Umesterung von Saccharose mit einem niedermolekularen Alkylester einer Fettsäure ermöglicht. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man die Umesterung mit äquimolaren Mengen Saccharose und Fettsäurealkylester in einem System aus zwei flüssigen Phasen durchführt, dessen eine Phase zu Beginn der Reaktion aus einer Lösung des Fettsäurealkylesters in einem aliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoff besteht und dessen andere Phase die Saccharose und gegebenenfalls den Katalysator in einem polaren Lösungsmittel, vorzugsweise Dimethylsulf oxyd oder Dimethylformamid, gelöst enthält, wobei das Gewichtsverhältnis von polarem Lösungsmittel zu Kohlenwasserstoff 0,5 :1 bis 5 :1, vorzugsweise 2:1 bis 2,5 :1, beträgt.The object of the invention is to provide a method to create sucrose esters of fatty acids with 12 to 22 carbon atoms, this is a particularly simple and economical transesterification of sucrose with a low molecular weight Alkyl ester of a fatty acid allows. This problem is solved by the transesterification with carries out equimolar amounts of sucrose and fatty acid alkyl esters in a system of two liquid phases, one phase at the beginning of the reaction from a solution of the fatty acid alkyl ester in an aliphatic one or aromatic hydrocarbon and its other phase the sucrose and optionally the catalyst in a polar solvent, preferably dimethyl sulfoxide or dimethylformamide, contains dissolved, the weight ratio of polar solvent to hydrocarbon 0.5: 1 to 5: 1, preferably 2: 1 to 2.5: 1.

Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung werden zweckmäßig die Saccharose und der Katalysator zunächst bei mäßig erhöhter Temperatur, z. B. 70 bis 90⁰C, im polaren Lösungsmittel gelöst. Anschließend wird der niedermolekulare Alkylester der Fettsäure, deren Saccharoseester erzeugt werden soll, insbesondere der Methyl- oder Äthylester, in dem flüssigen Kohlenwasserstoff gelöst, und die beiden Phasen werden unter Rühren im Vakuum bei Temperaturen zwischen etwa 40 und 180° C, insbesondere zwischen etwa 80 und 90⁰C, zur Reaktion gebracht. Der Alkylester verbleibt zunächst fast vollständig in der Kohlenwasserstoffphase. Der während der Umesterung frei werdende niedere Alkohol destilliert ab und zugleich verarmt die Kohlenwasserstoff-Phase an Alkylester, da der sich bei der Umesterung bildende Saccharoseester in dem polaren Lösungsmittel besser löslich ist als in dem Kohlenwasserstoff. Nach einer Reaktionszeit von 5 bis 12 Stunden, im allgemeinen etwa 8 bis 9 Stunden, ist die Umesterung beendet und durch Erhöhung der Temperatur im Reaktionsgemisch oder des angelegten Vakuums oder durch beide Maßnahmen werden dann die beiden Lösungsmittel abdestilliert, und der erzeugte Zuckerester verbleibt im Rückstand. Durch das Verfahren gemäß der Erfindung werden im Vergleich zu den bisher bekannten VerfahrenWhen carrying out the process according to the invention, the sucrose and the catalyst are expediently first at a moderately elevated temperature, e.g. B. 70 to 90 ⁰ C, dissolved in the polar solvent. The low molecular weight alkyl ester of the fatty acid, the sucrose ester of which is to be produced, in particular the methyl or ethyl ester, is then dissolved in the liquid hydrocarbon, and the two phases are stirred in vacuo at temperatures between about 40 and 180 ° C, in particular between about 80 and 90 ⁰ C, brought to reaction. The alkyl ester initially remains almost completely in the hydrocarbon phase. The lower alcohol released during the transesterification distills off and at the same time the hydrocarbon phase is depleted in alkyl ester, since the sucrose ester formed during the transesterification is more soluble in the polar solvent than in the hydrocarbon. After a reaction time of 5 to 12 hours, generally about 8 to 9 hours, the transesterification is complete and the two solvents are then distilled off by increasing the temperature in the reaction mixture or the applied vacuum or by both measures, and the sugar ester produced remains in the residue . By the method according to the invention, compared to the previously known methods

ίο nachfolgende verfahrenstechnische und wirtschaftliche Vorteile erzielt:ίο the following procedural and economic Benefits achieved:

Saccharose mit einem niedermolekularen Alkylester der Fettsäure können im Molverhältnis 1:1 eingesetzt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren wird ,also nicht durch überschüssigen Zucker belastet und die Abtrennung und Reinigung des überschüssigen Zuckers entfällt. Die für die Umesterung erforderliche gesamte Lösungsmittelmenge beträgt weniger als die Hälfte der bisher üblichen Menge. Ferner kann durch die wesent-Hch einfachere Aufarbeitung und den Fortfall aller zusätzlichen Reinigungsverfahren die Ausbeute an Zuckerester im Vergleich zu bekannten Verfahren im Durchschnitt um etwa 10 °/₀ erhöht werden.Sucrose with a low molecular weight alkyl ester of the fatty acid can be used in a molar ratio of 1: 1. The process according to the invention is not burdened by excess sugar and the excess sugar does not have to be separated off and purified. The total amount of solvent required for the transesterification is less than half the amount customary up to now. Further, any additional purification process may by Wesent-Hch simpler work-up and the elimination of the yield of Zuckerester compared to known processes by an average of about 10 ° / ₀ are increased.

Neben den bereits erwähnten polaren Lösungsmitteln, wie Dimethylsulf oxyd oder Dimethylformamid, können bei dem Verfahren gemäß der Erfindung auch N-Methylmorpholin, Triäthylamine, Pyridin, Chinolin, Pyrazin, N-Methylpyrazin, N-N-Dimethylpiperazin, 2-Pyrrolidon, N-Methylpyrrolidon eingesetzt werden. Als Lösungsmittel für die niedermolekularen Alkylester der Fettsäuren eignen sich unpolare Lösungsmittel, die zwischen 100 und 200⁰C sieden; insbesondere können aromatische und aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Toluol, Äthylbenzol, Benzin, Cyclohexylbenzol, Nonylbenzol und Ligroin verwendet werden. Das Gewichtsverhältnis von polarem Lösungsmittel zu dem flüssigen Kohlenwasserstoff beträgt 0,5:1 bis 5:1, vorzugsweise 2:1 bis 2,5:1.In addition to the polar solvents already mentioned, such as dimethyl sulfoxide or dimethylformamide, N-methylmorpholine, triethylamine, pyridine, quinoline, pyrazine, N-methylpyrazine, NN-dimethylpiperazine, 2-pyrrolidone, N-methylpyrrolidone can also be used in the process according to the invention . Suitable solvents for the low molecular weight alkyl esters of the fatty acids are non-polar solvents which ^{boil between 100 and 200 °} C .; in particular, aromatic and aliphatic hydrocarbons such as toluene, ethylbenzene, gasoline, cyclohexylbenzene, nonylbenzene and ligroin can be used. The weight ratio of polar solvent to the liquid hydrocarbon is 0.5: 1 to 5: 1, preferably 2: 1 to 2.5: 1.

Ausführungsbeispiele:Embodiments:

1. 51,5 g Saccharose (0,15 Mol) wurden mit 0,5 g Kaliumcarbonat in 120 g Dimethylsulf oxyd bei 85° C gelöst. Gleichzeitig wurde eine Lösung von 0,15 Mol 12-Hydroxystearinsäuremethylesterin 50 g Cyclohex'ylbenzol hergestellt und die beiden Phasen dann bei 85° C unter Vakuum 9 Stunden lang kräftig gerührt. Dann wurden die beiden Lösungsmittel unter Vakuum abdestilliert. Der Rückstand besteht aus dem Saccharoseester der 12-Hydroxystearinsäure. Die Ausbeute liegt über 95 °/₀. Das Produkt ist als solches unmittelbar als waschaktive Komponente von Waschmitteln verwendbar und senkt die Oberflächenspannung von Wasser 10° deutscher Härte auf 38 dyn/cm.1. 51.5 g of sucrose (0.15 mol) were dissolved with 0.5 g of potassium carbonate in 120 g of dimethyl sulfoxide at 85.degree. At the same time, a solution of 0.15 mol of 12-hydroxystearic acid methyl ester in 50 g of cyclohexylbenzene was prepared and the two phases were then vigorously stirred at 85 ° C. under reduced pressure for 9 hours. Then the two solvents were distilled off under vacuum. The residue consists of the sucrose ester of 12-hydroxystearic acid. The yield is over 95 ° / _0th As such, the product can be used directly as a washing-active component of detergents and lowers the surface tension of water 10 ° German hardness to 38 dynes / cm.

2. Ein Gemisch aus 90 g Dimethylsulfoxyd, 50 g Benzin eines Siedebereiches von 100 bis 140° C, 30 g Saccharose, 27,6 g 12-Hydroxystearinsäuremethylester und 0,5 g Kaliumcarbonat als Katalysator wird bei 85° C unter einem Vakuum von 100 mm Hg 9 Stunden lang kräftig gerührt. Nach Abdestillieren der Lösungsmittel bleibt Saccharose-12-Hydroxystearat mit einer Oberflächenspannung von 38 dyn/cm zurück. Die Ausbeute beträgt 96 °/₀.2. A mixture of 90 g of dimethyl sulfoxide, 50 g of gasoline with a boiling range of 100 to 140 ° C, 30 g of sucrose, 27.6 g of 12-hydroxystearic acid methyl ester and 0.5 g of potassium carbonate as a catalyst is at 85 ° C under a vacuum of 100 mm Hg stirred vigorously for 9 hours. After the solvents have been distilled off, sucrose-12-hydroxystearate remains with a surface tension of 38 dynes / cm. The yield is 96 ° / _0th

Entsprechende Ausbeuten werden bei der Umesterung von Myristinsäure- oder Laurinsäuremethylester mit Saccharose erhalten.Corresponding yields are obtained in the transesterification of methyl myristic or laurate obtained with sucrose.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann ganz allgemein zur Herstellung von Saccharoseestern von Fettsäuren vorteilhaft eingesetzt werden. Es hat sich als be-The process according to the invention can be used in general for the preparation of sucrose esters of fatty acids can be used advantageously. It has proven to be

sonders vorteilhaft zur Herstellung von technisch wichtigen Saccharoseester von Fettsäuren mit mindestens einer schwach hydrophilen Gruppe, wie einer Hydroxyl-, Carbonyl-, Oxim- oder Alkoxygruppe erwiesen. particularly advantageous for the production of technically important sucrose esters of fatty acids with at least a weakly hydrophilic group such as a hydroxyl, carbonyl, oxime or alkoxy group.

Claims

Claim:

Process for the preparation of sucrose esters of fatty acids having 12 to 22 carbon atoms by transesterification of sucrose with a low molecular weight alkyl ester of a fatty acid at increased Temperature in a heterogeneous system containing an inert solvent, thereby characterized in that the transesterification is carried out with equimolar amounts of sucrose and fatty acid alkyl esters in a system of two liquid phases, one of which is at the beginning of the Reaction from a solution of the fatty acid alkyl ester in an aliphatic or aromatic hydrocarbon consists and the other phase the sucrose and optionally the catalyst in a polar solvent, preferably dimethyl sulfoxide or dimethylformamide, dissolved contains, the weight ratio of polar solvent to hydrocarbon 0.5: 1 to 5: 1, preferably 2: 1 to 2.5: 1.