DE3145776A1 - Alkyl-polyoxyalkylen-carboxylate - Google Patents
Alkyl-polyoxyalkylen-carboxylateInfo
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Description
- 4 - Case 159-6903
Erfindungsgegenstand sind neue Alky1-polyoxyalkylen-carboxylate, ihre
Herstellung und ihre Verwendung als oberflächenaktive Substanzen, insbesondere als aktive Substanzen in Detergentien, bzw. Tensid-Produkten.
Es wurde gefunden, dass die Verbindungen, bzw. Mischungen aus Verbindungen
der Formel (I)
worin R n-C, -Alkyl,
R1 C1-
R2 C -Alkylen,
m 0 oder eine Zahl von 0,1 bis 30, ρ eine Zahl von 0,5 bis 20,
η 0 oder eine Zahl von 0,1 bis 30 und
A Wasserstoff oder ein Kation aus der Reihe Alkalimetall, Erdalkalimetall, Ammonium, Mono-, Di- oder Tri-C2_,-alkanolammonium,
Mono-, Di-, Tri- oder Tetra-C,,-Alkylammonium, Pyridinium und Morpholinium bedeuten,
wobei m + η + ρ 1 bis 50 ist und zumindest eines von m und η von
Null verschieden ist, eine ausgezeichnete Oberflächenaktivität aufweisen und somit als aktive Substanzen in
Waschmitteln sehr geeignet sind.
Die Werte m, η und ρ sind in den meisten Mischungen Mittelwerte, d.h.,
die Mischungen unterscheiden sich in den (ganzen) Zahlen für m, η und p.
In Formel (I) bedeuten, unabhängig.voneinander, R vorzugsweise R' und
dieses n-Co ,„-Alkyl, insbesondere C1n -,-Alkyl, R1 vorzugsweise R1 und
o—Io It)—Io J. JL
dieses C. „-Alkyl, insbesondere Methyl, R_ vorzugsweise R' und dieses
- 5 - Case 159-6903
C1 „-Alkylen, insbesondere Methylen,
m vorzugsweise m1 und dieses 0 oder 0,7 bis 20, insbesondere 0 oder
1 bis 15,
ρ vorzugsweise p* und dieses 0,7 bis 15, insbesondere 2 bis 10,
η vorzugsweise n1 und dieses 0 oder 0,7 bis 20, insbesondere O oder
1 bis 15 und
A vorzugsweise A' und dieses Wasserstoff oder ein Kation aus der Reihe
Alkalimetall, Erdalkalimetall, Ammonium, Mono-, Di- oder Tri—C_ ,—
Alkanolammonium und Mono-, Dl-, Tri- oder Tetra-C-.-alkylammoniuin,
insbesondere Wasserstoff, Lithium, Natrium, Kalium, ein Magnesium-,
Kalzium-, Stronzium- oder Bariumäquivalent oder Ammonium.
Wenn ein Molekül der Formel (I) mehr als eine R -Gruppe enthält, können
diese Gruppen gleich oder verschieden sein, vorzugsweise sind sie gleich.
R„ kann geradkettig oder beliebig verzweigt, z.B.
-CH-, -CH-, -CH2CH- oder -CHCH2-, sein.
CH3 C2H5 CH3 CH3
Wenn A einen Alkanolammoniumrest bedeutet, trägt das an den Stickstoff
gebundene Kohlenstoffatom nicht die Hydroxylgruppe. Trägt ein Stickstoffatom
mehrere Alkanol- oder Alkylreste, können diese gleich oder verschieden
sein, vorzugsweise jedoch sind es gleiche Reste. Vorzugsweise trägt A nicht mehr als zwei tert.-Butylreste.
An insbesondere bevorzugten Verbindungen der Formel (I) ist m — m" und
dieses 0 oder 1,0 bis 7, vor allem 1 bis 3, ρ - ρ" und dieses 2,0 bis 5,
vor allem 3 bis 5, η = η" und dieses 0 oder 1,0 bis 7, vor allem 1 bis 3,
und A = A" und dieses Wasserstoff, Natrium, Kalium oder Ammonium, wobei m" + n" + p" = 3,0 bis 15 und zumindest eines von m und η von 0
verschieden ist. Insbesondere bevorzugte Mischungen von Verbindungen der Formel (I) enthalten hauptsächlich solche Verbindungen, in denen
die Symbole m, η oder ρ den als insbesondere bevorzugt angegebenen
- 6 - Case 159-6903
Werten entsprechen. Solche bevorzugte Mischungen enthalten zumindest
60%, insbesondere zumindest 80% dieser Verbindungen.
Für die biologische Abbaubarkeit ist es wesentlich, dass die mit R
bezeichnete Gruppe in der Hauptsache ein lineares Alkyl ist.
Geeignete Alkohole (R-OH) als Vorprodukte sind im allgemeinen primäre
lineare Alkohole mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen, die im Handel -meist
in Form von Gemischen solcher Verbindungen erhältlich sind. Dementsprechend ist auch die Angabe R=C- „O-Alkyl eine Mittelwertsangabe.
Beispiele solcher geeigneter Alkohole sind: n-Hexyl-, n-Octyl-, n-Nonyl-,
n—Decyl—, n—Undecyl und n—Dodecylalkohol und die linearen primären
Alkohole, die bei der Hydrierung natürlicher (pflanzlicher oder tierischer) Fettsäuren aus z.B. Cocosfett, Palmöl, Tallöl etc.
erhalten werden.
Das Verfahren zur Herstellung der Verbindungen der Formel (I) ist
dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der Formel II
R-O-^CH0CH0-O)-(CH0-CH-O)-(CH0CH0-O)-H (II)
£■ ί m Z1 ρ ZZn
mit einer Verbindung der Formel (III)
HaI-R2-COOA1 (III)?
worin Hai Chlor oder Brom
und A- Wasserstoff oder ein Alkalimetall-Kation
bedeuten, in Gegenwart eines Alkalimetalls oder Alkalimetall-hydroxids
kondensiert. Vorzugsweise ist A1 ein Natriumion und die Reaktion vird
in Gegenwart von metallischem Natrium oder Natriumhydroxid durchgeführt«
Die Reaktionsbedingungen entsprechen der allgemein bekannten Carboxyalkylierungsreaktion
nach Williamson. Wenn an Stelle von A.. ein anderes Kation (gemäss der Definition von A) anwesend sein soll, kann dieses
- 7 - Case 159-6903
andere Kation auf dem Wege einer allbekannten Austauschreaktion eingeführt
werden. Die Zwischenprodukte der Formel (II) werden auf bekannte Weise, z.B. durch zwei- oder dreistufige Umsetzung des Alkohols R-OH
mit Aethylenoxid und einem höheren Alkylenoxid, vorzugsweise Propylenoxid, hergestellt. Diese Reaktionen werden vorzugsweise in Gegenwart
einer katalytischen Menge einer alkalischen Verbindung, z.B. Natriumoder Kaliumhydroxid, unter Druck und bei höheren Temperaturen, hergestellt.
Von Vorteil kann es sein, diese Reaktionen in Gegenwart einer geringen Menge eines Reduktionsmittels vorzunehmen, um Verfärbungen der
Reaktionsprodukte möglichst zu verhindern. Geeignete Reduktionsmittel sind z.B. Natriumborhydrid, Lithium-aluminiumhydrid und Diboran, vorzugsweise
Natriumborhydrid. So wird z.B. ein Gemisch aus Verbindungen der Formel (II), worin die Polyoxyalkylenkette Aethylenoxid- und höhere
Alkylenoxid-Blöcke (z.B. Propylenoxid-Blöcke) enthält, hergestellt, indem man einen linearen, primären C,__„-Alkohol erst mit der gewünschten
Menge Aethylenoxid (wenn alles Aethylenoxid reagiert hat, fällt der Druck im Reaktionskessel) dann mit Propylenoxid oder einem anderen
höheren Alkylenoxid und schliesslich nocheinmal mit Aethylenoxid umsetzt. Das so erhaltene Produkt der Formel (II) kann dann noch mit einer
schwachen Säure, z.B. Eisessig behandelt werden, um, wenn gewünscht, eventuell vorhandene Reste des basischen Katalysators zu neutralisieren.
Die Reaktion der Verbindungen der Formel (II) mit denen der Formel (III)
wird im allgemeinen mit einem stöchiometrischen Ueberschuss an Verbindungen
der:Formel (II) durchgeführt. Es ist dann aber nicht nötig, die geringen Mengen nicht umgesetzter Verbindungen aus dem Endprodukt zu
entfernen, sie beeinträchtigen die Wirkung der Verbindungen der Formel
(I) nicht, können in manchen Fällen sogar von Vorteil sein.
Die Verbindungen der Formel (I) sind äusserst oberflächenaktiv. Sie
eignen sich, dank dieser Eigenschaft für die verschiedensten Zwecke, z.B. als Detergentien, Tenside, in den verschiedensten Anwendungsformen
und für die verschiedensten Materialien. Sie eignen sich weiters als
Emulgatoren, Dispergatoren, Schmiermittel, Netzmittel und Weichspüler in der Textil-, Leder-, Papier-, Färberei-, Lack- und Kosmetikindustrie
·" '··' ·:· 3U5776
- 8 - Case 159-6903
und als Reinigungsmittel. Die Verbindungen der Formel (I) können u.a.
auch als Zwischenprodukte für die Herstellung organischer Ester, die auf dem Gebiet der Textilveredlung oder der thermoplastischen Kunststoffe
Anwendung finden, eingesetzt werden. Die Tensid-Präparate mit den Verbindungen der Formel (I) können die üblichen Zusätze (Detergency
Builders), z.B. wasserlösliche Salze von Pyrophosphaten, Ortho—
phosphaten, Polyphosphate^ Phosphonaten, Carbonaten, Bicarbonaten und Silikaten, oder die für diese Zwecke verwendeten, allgemein bekannten'
organischen' Verbindungen, z.B. Alkalimetall- und ggf. substituierte Ammoniumsalze von Polyacetaten (äthylendiamintetraessigsaures
Natrium und Natriumnitriltriacetat), Carboxylaten, Polycarboxylaten
und Polyhyd.roxysulfoxylaten, aber auch die üblichen Waschmittel-Zusätze (Bleichmittel, Entschäumer), Schmutz-Verteiler oder die Viscosität
modifizierende Zusätze enthalten. Sie können in einem breiten pH-Bereich eingesetzt werden. Wegen der hervorragenden Qualitäten der erfindungsgemässen
Verbindungen kann in Tensid-Präparaten der Phosphatgehalt
weitgehend gesenkt werden, es ist sogar in vielen Fällen möglich, diese Zusätze (Builders) völlig wegzulassen.
Im allgemeinen" enthalten die Tensid-Präparate von 2 bis 150 Gewichtsprozente,
vorzugsweise von 10 bis 40, insbesondere 15 bis 30 Gewichtsprozente einer oder mehrerer Verbindungen der Formel (I), wobei diese
Verbindung(en) die einzigen oberflächenaktiven Substanzen sind. Diese
Präparate können aber auch noch eine oder mehrere nichtionische, anionische, ampholytische oder zwitterionische oberflächenaktive
Substanzen enthalten. Die Präparate können in flüssiger oder fester Form vorliegen. Wenn die Tensid-Präparate Entschäumer enthalten, sind
diese in Mengen zwischen 0,005 und 5%, vorzugsweise zwischen 0,01 und
3&, insbesondere zwischen 0,1 und 1% vorhanden. Die Viskosität regulierende
Substanzen werden im allgemeinen in Mengen zwischen 0,5 und-5%
angewendet. Als weitere Zusätze kommen z.B. noch Schmutz-Verteiler (zwischen 0,25 und 5 Gewichtsprozente) und Enzyme (proteolytische
Enzyme, in Mengen'bis zu 1, vorzugsweise von 0,25 bis 0,75 Gewichtsprozent)
in Betracht'.
- 9 - Case 159-6903
Die neuen Verbindungen der Formel (I) haben in wässriger Lösung anionischen Charakter und weisen auch die bei anionischen, oberflächenaktiven
Substanzen übliche geringe Neigung zum Schäumen auf. Sie weisen aber auch einige üblicherweise nur bei nichtionogenen oberflächenaktiven
Substanzen übliche Eigenschaften auf, z.B. eine ausgezeichnete Stabilität in hartem Wasser und eine gute Verträglichkeit mit kationischen
Verbindungen.
In den folgenden Beispielen bedeuten die Temperaturangaben Celsiusgrade.
Beispiel 1
a) ein 5-Liter Rundkolben mit 4 Oeffnungen, der mit einem Rührer, einem
Tropfrichter, Stickstoff-Zufuhr, einem Kühler und einem Gaseinleitungsrohr versehen ist, wird mit 436,4 g (4,28 Mol) n-Hexanol und 10,1 g
Kaliumhydroxid-Granalien beschickt. Man legt über 30 Minuten ein Vakuum von 5 mm Hg an, bricht es mit Stickstoff, spült mit einem
Stickstoffstrom, heizt auf 148° und fängt gleichzeitig an, 424,0 g
(9,64 Mol) Aethylenoxid zuzufügen. Die Temperatur der Reaktionsmischung wird, unter ständigem Rühren, zwischen 148 und 166° gehalten.
Nachdem alles Aethylenoxid zugefügt und umgesetzt ist,, wird gekühlt,
auf 5 mm Hg evakuiert und wieder mit einem Stickstoffstrom gespült. Dann werden, wie oben beschrieben (bei Temperaturen zwischen 148 und
166°) 1116,0 g (19,24 Mol) Propylenoxid und schliesslich, nach dem Abkühlen, Evakuieren und Spülen mit Stickstoff, nocheinmal 424,0 g
(9,64 Mol) Aethylenoxid zur Umsetzung gebracht. Man erhält so das Zwischenprodukt der Formel
mit einer Hydroxylzahl von 103,1.
b) 1000,0 g (1.78 Mol) des gemäss a) erhaltenen Gemisches aus Verbindungen
der Formel (II) werden bei 25 bis 50° in kleinen Portionen,
- 10 - Case 159-6903
abwechselnd, mit 71,2 g (1,78 Mol) Natriumhydroxid und 207,7 g (1,78 Mol) monochloressigsaurem Natrium versetzt. Die Temperatur
wird 30 Minuten bei 50° gehalten, in weiteren 30 Minuten auf 75° erhöht und 90 Minuten gehalten. Man kühlt sodann auf 50° und säuert
mit 175,0 g Schwefelsäure (50-prozentig) in 600 g Wasser an. Nach kurzer Zeit bilden sich zwei Schichten, von denen die ölige das
gewünschte Produkt(gemisch) der Formel
das eine Säurezahl von 53,2 aufweist, ist.
In der folgenden Tabelle 1 sind weitere, analog zur obigen Arbeitsvorschrift herstellbare Verbindungen (Gemische) der Formel (I), worin
R1 immer Methyl ist, sowie die Hydroxylzahl des Zwischenproduktes (der
Formel (II)) und die Säurezahl des Endproduktes angegeben.
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Case 159-6903
Hydroxylzahl
Beispiel Nr. |
R | m | P | η | des Zwischenproduktes |
Säurezahl des Endproduktes |
2 | £-C10H2] | L 0.15 | 2.4 | 0.45 | 192,4 | 88,6 |
3 | It | 0.45 | 2.4 | 0.15 | 188,0 | 70,7 |
4 | It | 0.9 | 14.4 | 2.7 | 58,4 | 24,7 |
5 | Il | 0.6 | 0.6 | 1.8 | 186,7 | 108,0 |
6 | It | 1.8 | 0.6 | 0.6 | 186,9 | 110,8 |
7 | Il | 3.6 | 3.6 | 10.8 | 60,0 | 42,6 |
8 | Il | 10.8 | 3.6 | 3.6 | 61,3 | 33,3 |
9 | H-C14H29 | 0.25 | 0.5 | 0.25 | 211,0 | 98,0 |
10 | Il | 2.25 | 4.5 | 2.25 | 89,3 | 51,2 |
11 | n-C18H37 | 0.15 | .2.4 | 0.45 | 130,3 | 45,2 |
12 | Il | 0.45 | 2.4 | 0.15 | 132,9 | 44,9 |
13 | Il | 0.6 | 0.6 | 1.8 | 134, 2 | 83,4 |
14 | Il | 1.8 | 0.6 | 0.6 | 132,4 | 81,3 |
15 | Il | 2.7 | 14.4 | 0.9 | 61,6 ' | 31,4 |
16 | •t | 3.6 | 3.6 | 10.8 | 55,3 | 38,0 |
17 | It | 10.8 | 3.6 | 3.6 | 55,7 | 36,2 |
18 | It | 0.9 | 7.2 | 0.9 | 83,8 | 18,2 |
19 | n-CooH,, | 2.25 | 4.5 | 2.25 | 79,3 | 42,5 |
- 12 - Case 159-6903
In der folgenden Tabelle 2 sind weitere, analog zur Arbeitsvorschrift
des Beispiels 1 herstellbare Verbindungen der Formel (I), worin R-immer Methyl und eines von m und η immer 0 ist, sowie die Hydroxyl-
und Säurezahl des Zwischen- bzw. Endproduktes, angegeben.
Beispiel Nr. |
R | m | 5 | 4 | P | 4 | η | Hydroxylzahl Zwischen produkt |
Säurezahl Endprodukt |
20 | H-C14H29 | 0 | 4 | 0 | .5 | 0 | .5 | 89.7 | 55 |
21 | H-C18H37 | 0 | 5 | 0 | .8 | 0 | .2 | 174.8 | 69.7 |
22 | n~C10H21 | 0 | 7 | .2 | 1 | .8 | 275.8 | 88.8 | |
23 | Il | 0 | 0 | .2 | 0 | .8 | 95.5 | 35.0 | |
24 | Il | 0 | 4 | .8 | 0 | .2 | 268.7 | 99.4 | |
25 | H-C14H29 | 4. | 3 | .5 | 0 | 90.75 | 21.3 | ||
26 | n~C18H37 | 14. | 0 | .6 | 0 | 57.7 | 14.1 | ||
27 | n-C18H37 | 0. | .5 | 172.5 | 60.8 | ||||
Verfährt man in den Beispielen wie in Beispiel 1 angegeben, verzichtet
aber auf das abschliessende Ansäuern, erhält man in jedem Fall das Natriumsalz der in den Beispielen angegebenen Verbindungen.
Um ein erfindungstypisches, in fester Form vorliegendes Tensid-Präparat
herzustellen, mischt man
a) 17 Gewichtsteile der Verbindung gemäss Beispiel 1,
b) 17 Gewichtsteile der Verbindung gemäss Beispiel 20 oder
c) 17 Gewichtsteile der Verbindung gemäss Beispiel"25
5 Jt*
... .. .:. 3H5776
- 13 - Case 159-6903
mit 50 Gewichtsteilen Natriumtripolyphosphat, 6 Teilen Natriumsilikat
(Na2OrSiO =1:2,5), 2 Teilen toluolsulfonsaurem Natrium, 0,3 Teilen
Natrium-carboxymethylcellulose, 13 Teilen Natriumsulfat, 0,16 Teilen
eines wasserlöslichen Fluoreszenzfarbstoffs und 8 Teilen Wasser.
Ein flüssiges Tensid-Präparat wird durch Mischen von 12 Gewichtsteilen
der Verbindung gemäss (a) Beispiel 1, (b) Beispiel 20 oder (c) Beispiel
25, mit 19 Teilen Tetrakaliumpyrophosphat, 3,8 Teilen Natriumsilikat
(Na2O:SiO2=l:l,6), 8,5 Teilen toluolsulfonsaurem Kalium, 0,3 Teilen
Natrium-carboxymethylcellulose, 0,2 Teilen Riechstoff und 56,2 Teilen
Wasser hergestellt.
Claims (5)
- 9 V «3H5776SANDOZ-PATENT-GMBH
7850 LörrachCase 156-6903Alky1-polyoxyalkylen-carboxylatePatentansprüche:Die Verbindungen, bzw. Mischungen aus Verbindungen, der Formel (I)22^2 (I), R1worin R n-Cg -Alkyl,R2 C^-Alkylen,m 0 oder eine Zahl von 0,1 bis 30, ρ eine Zahl von 0,5 bis 20,η 0 oder eine Zahl von 0,1 bis 30 undA Wasserstoff oder ein Kation aus der Reihe Alkalimetall, Erdalkalimetall, Ammonium, Mono-, Di- oder Tri-C__,-alkanolammonium, Mono-, Di-, Tri- oder Tetra-C. ,-Alkylammonium, Pyridinium und Morpholinium bedeuten,wobei m + η + ρ 1 bis 50 ist und zumindest eines von m und η von Null verschieden ist. - 2. Die Verbindungen gemäss Anspruch 1, der Formel (Ia)R' -O-(CH2CH2-OimT-(CH2-CH-O^T-(CH2CH2-O^r-R^-COOA' (Ia),>■ · h *·:· ··-' »■ 3U5776- 2 - Case 159-6903worin R1 n-C_ -,.-Alkyl, insbesondere C1n n,-Alkyl,ο—Xo J_U—J-D **R' C1 -Alkyl, insbesondere Methyl, Ri C, .-Alkylen, insbesondere Methylen, m1 O oder 0,7 bis 20, insbesondere 0 oder 1,0 bis 15, p1 0,7 bis 15, insbesondere 2 bis 10, n1 0 oder 0,7 bis 20, insbesondere 0 oder 1,0 bis 15, A1 Wasserstoff oder ein Kation aus der Reihe Alkalimetall, Erdalkalimetall, Ammonium, Mono-, Bi- oder Tri-C_,-alkanolammonium, Mono-, Di-, Tri- oder Tetra-C ,-alkylammonium, insbesondere Wasserstoff, Lithium, Natrium, Kalium, ein Magnesium-, Kalzium-, Stronzium- oder Bariumäquivalent oder Ammonium
bedeuten,wobei m' + n1 + p1 1,5 bis 35, insbesondere 3 bis 20 ist und zumindest eines von m1 und n1 von Null verschieden ist. - 3. Verfahren zur Herstellung der Verbindungen der Formel (I), gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung oder eine Mischung von Verbindungen der Formel (II)R-O-(CH0CH0-O)-(CH0-CH-O)-(Ch0CH0-O)—H (II) ZZmZ, ρ /Zmh
mit einer Verbindung der Formel (III)HaI-R2-COOA1 (III),worin Hai Chlor oder Brom undA1 Wasserstoff oder ein Alkalimetall bedeuten, in Gegenwart eines Alkalimetalls oder eines Alkalimetall-hydroxids kondensiert. - 4. Verwendung der Verbindungen der Formel (I), gemäss Anspruch 1 als Reinigungsmittel, bzw. als aktive Substanz in Tensid-Produkten.OU* « f.:. ·..- ..:. 3H5776- 3 - Case 159-6903
- 5. Tensid-Präparationen, enthaltend 2 bis 50 Gewichtsprozente einer oder mehrerer Verbindungen der Formel (I), gemäss Anspruch 1;
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