KR100274687B1 - Process for preparing amides of n-alkyl polyhydroxyalkyl amines - Google Patents
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Abstract
메탄올과 같은 유기히드록시 용매내에서, 1 미만의 가드너 색을 갖는 N-메틸 글루카민과 같은 N-알킬 폴리히드록시 알킬 아민을 메틸 에스테르, 무수물 및/또는 460 nm에서 98 % 초과의 투과율을 갖는 지방산과 같은 지방산 아실기의 원료와 반응시켜 양호한 색을 갖는 N-알킬 폴리히드록시 아민 아미드를 제조한다. N-알킬 폴리히드록시아민은 결정화, 및/또는 환원성 표백에 의해 정제되어 탁월한 색을 제공할 수 있다. 반응은 고리형 생성물의 형성을 억제하는 적은 촉매 수준으로, 적은 시간동안 저온에서 수행되는 것이 바람직하다. 생성된 아미드 생성물은 추가로 음이온성 및 양이온성 이온 교환 수지로 처리되어 비누 및 아민 불순물을 제거함으로써 정제될 수 있다. 음이온성 이온 교환 수지는 이것을 산성화시킨후, 유기 용매로 세척함으로써 쉽게 재생될 수 있다.In organic hydroxy solvents such as methanol, N-alkyl polyhydroxy alkyl amines such as N-methyl glucamine having a Gardner color of less than 1 have a transmittance of more than 98% at methyl esters, anhydrides and / or 460 nm. Reaction with a raw material of fatty acid acyl groups such as fatty acids produces N-alkyl polyhydroxy amine amides with good color. N-alkyl polyhydroxyamines can be purified by crystallization, and / or reducing bleaching to provide excellent color. The reaction is preferably carried out at low temperatures for a small amount of time with a low level of catalyst which inhibits the formation of cyclic products. The resulting amide product can be further purified by treatment with anionic and cationic ion exchange resins to remove soap and amine impurities. The anionic ion exchange resin can be easily regenerated by acidifying it and then washing with an organic solvent.
Description
[발명의 명칭][Name of invention]
N-알킬폴리히드록시알킬 아민의 아미드 제조 방법Method for preparing amide of N-alkylpolyhydroxyalkyl amine
[기술분야][Technical Field]
본 발명은 N-알킬 폴리히드록시알킬 아민의 아미드, 특히 양호한 색을 가지며, 비바람직한 부생물이 적은 아미드의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for the preparation of amides of N-alkyl polyhydroxyalkyl amines, especially of amides having a good color and few undesirable side products.
[배경기술][Background]
N-알킬 폴리히드록시알킬 아민(N-알킬 폴리히드록시아민), 예컨대, N-메틸글루카민, 이의 지방산 아미드의 제조는 수년간 공지되어 왔으며, 이러한 물질은 상업적으로 구매 가능하다. 근년에, 예컨대 지방산 에스테르와 N-알킬 폴리히드록시아민을 반응시켜 제조한 지방산 폴리히드록시 아미드 세정용 계면활성제를 세제용으로 사용하는 경우가 있었다. 우수한 색상의 N-알킬 폴리히드록시아민의 아미드를 제조하는 데에는 주의가 필요하다는 것은 확실하다.The preparation of N-alkyl polyhydroxyalkyl amines (N-alkyl polyhydroxyamines), such as N-methylglucamine, fatty acid amides thereof, has been known for many years and such materials are commercially available. In recent years, for example, a fatty acid polyhydroxy amide cleaning surfactant prepared by reacting a fatty acid ester with an N-alkyl polyhydroxyamine has been used for detergents. It is clear that care must be taken to prepare amides of N-alkyl polyhydroxyamines of good color.
본 발명은 고품질의 폴리히드록시 지방산 아미드 계면활성제를 제공한다. 본 발명은 거의 물같은 백색의 N-알킬 폴리히드록시알킬 아민 아미드, 특히 N-메틸글루카민의 아미드를 고수율로 제조하고, 특히 이하 개시되는 바와 같은 고리형 물질을 거의 함유하지 않는 N-메틸글루카민의 아미드를 제조하는 장치를 제공한다.The present invention provides high quality polyhydroxy fatty acid amide surfactants. The present invention provides a high yield of a nearly watery white N-alkyl polyhydroxyalkyl amine amide, in particular an amide of N-methylglucamine, and in particular contains little N-methyl as described below. Provided is an apparatus for making amides of glucamine.
[종래 기술][Prior art]
글루코오스 환원성 아민화 반응 방법이 미국 특허 제 2,016,962 호 (1935년 10 월 8 일, 플린트등에게 특허 부여됨)에 개시되어 있다.A method of glucose reductive amination reaction is disclosed in US Pat. No. 2,016,962 (patented to Flint et al., October 8, 1935).
미국 특허 제 1,985,424 호(1934 년 12 월 25 일, 피코트 등에게 특허 부여됨)에는, 가압하에, 수소 및 수소화 촉매 존재하에, (a) 글루코오스와 수성 메틸아민의 가열시킨 생성물을 (b)유기 카르복실산, 예컨대, 스테아르산 또는 올레산과 반응시킴으로써 제조된 "직물 보조제"가 개시되어 있다. 약 160 ℃에서 제조된, 농축 생성물은 "전적인, 아니면 배타적인 아미드"라고 불리우며, 식 R-CO-NR1-CH2-(CHOH)4-CH20H (여기에서, R 은 3 개 이상의 탄소 원자를 함유하는 알킬 라디칼이고, R1은 수소 또는 알킬 라디칼이다) 로 표시된다.U.S. Patent No. 1,985,424 (patented Dec. 25, 1934 to Picot et al.) Discloses that (a) a heated product of glucose and aqueous methylamine, under pressure, in the presence of hydrogen and a hydrogenation catalyst, (b) an organic carboxyl Disclosed are "fabric auxiliaries" prepared by reacting with acids such as stearic acid or oleic acid. The concentrated product, prepared at about 160 ° C., is called “exclusive or otherwise exclusive amide” and wherein the formula R—CO—NR 1 —CH 2 — (CHOH) 4 —CH 2 0H, wherein R is at least 3 carbons An alkyl radical containing an atom, and R 1 is hydrogen or an alkyl radical.
미국 특허 제 2,016,962 호(1935 년 10 월 8 일, 특허 부여됨)에는 글루카민 및 관련 제품의 제조 방법이 개시되어 있다.U.S. Patent No. 2,016,962, issued Oct. 8, 1935, discloses a process for preparing glucamine and related products.
미국 특허 제 2,703,798 호(1955 년 3 월 8 일, 쉬바르쯔에게 특허 부여됨)에서는 지방산 또는 산 무수물을 N-모노알킬글루카민과 반응시켜 (예컨대 피코트법으로 추정됨) 제조한 조성물은 색이 불량하고, 세척성이 불량한 것으로 단정하고 있다. 따라서, 쉬바르쯔는 비바람직한 색 특성 및 세척성과 관련하여, N-모노알킬글루카민과 지방산의 응축 생성물을 형성하는 것과 관계되는 문제점을 지적하고 있다.U. S. Patent No. 2,703, 798 (patented by Schwartz, March 8, 1955) shows that compositions prepared by reacting fatty acids or acid anhydrides with N-monoalkylglucamine (e.g., estimated by the picot method) have poor color. It is assumed that the washability is poor. Thus, Schwarz points out the problems associated with the formation of condensation products of N-monoalkylglucamines and fatty acids with regard to their undesirable color properties and washability.
쉬바르쯔에 따르면, "1 시간을 다소 초과"하는 기간동안, 상압, 감압 또는 가압하에, 140 - 230 ℃, 바람직하게는 160 - 180 ℃ 의 온도로 가열함으로써, 대략 동등한 몰수의 N-알킬글루카민이 지방산 알킬 에스테르와 반응 될 수 있으며, 이 과정 중에 두 개의 초기 불혼화성 상이 융합되어 유용한 세제인 제품을 생성한다.According to Schwarz, approximately equal moles of N-alkylglue are heated by heating to a temperature of 140-230 ° C., preferably 160-180 ° C., under atmospheric pressure, reduced pressure or pressure during a period of “more than one hour”. Carmine can be reacted with fatty acid alkyl esters, during which two initial immiscible phases are fused to produce a product that is a useful detergent.
적당한 N-모노알킬글루카민은 N-메틸글루카민, N-에틸글루카민, N-이소프로필글루카민 및 N-부틸글루카민으로 예시된다. 적당한 지방산 에스테르는 C6- C30지방산과 지방산 알콜, 예컨대 라우르산의 메틸 에스테르를 반응시킨 생성물로 예시된다.Suitable N-monoalkylglucamines are exemplified by N-methylglucamine, N-ethylglucamine, N-isopropylglucamine and N-butylglucamine. Suitable fatty acid esters are exemplified by the reaction of C 6 -C 30 fatty acids with methyl esters of fatty alcohols such as lauric acid.
보다 최근의 방법으로는 미국 특허 제 5,334,764 호(쉬벨, 콘노, 슈메이트 및 세인트 라우렌트); 제 5,338,486 호(콘노, 쉬벨, 및 카오); 제 5,338,487 호(콘노, 쉬벨 및 카오); 및 제 5,380,892 호(콘노, 쉬벨, 및 카오)에 기재된 발명이 포함되며, 이들은 참고로 본 발명의 일부를 이룬다.More recent methods include U.S. Patent Nos. 5,334,764 (Siebel, Conno, Schumate and St Laurant); 5,338,486 (Konno, Siebel, and Cao); 5,338,487 (Konno, Siebel and Cao); And 5,380,892 (Konno, Siebel, and Cao), which form part of the invention for reference.
Thomas Hedley & Co., Ltd. (현재, Procter & Gamble Ltd.)의, 영국 특허 제 809,060 호(1959 년 2 월 18 일 공고)에 따르면, 이 방법으로 제조된 화합물은 과립형을 갖는 것과 같은 세제용 계면활성제로서 유용하다. Hildreth (supra) 는 플라즈마 막 용해용 세제로서 생화학 분야의 화합물로서 유용하다고 언급하고 있으며, EP-A 285,768 호(1988 년 12 월 10 일)에는 이러한 화합물을 증점제로서 기재하고 있다. 따라서, 이러한 화합물 또는 이를 함유하는 조성물은 매우 바람직한 계면활성제 일 수 있다.Thomas Hedley & Co., Ltd. According to British Patent No. 809,060 (published February 18, 1959) of Procter & Gamble Ltd., the compounds prepared by this method are useful as detergents for detergents such as those having a granular form. Hildreth (supra) states that it is useful as a compound in the biochemical field as a detergent for plasma membrane dissolution, and EP-A 285,768 (December 10, 1988) describes such compounds as thickeners. Thus, such compounds or compositions containing them may be very preferred surfactants.
본 발명의 아미드 화합물을 포함하는 조성물의 다른 제조 방법은 향상된 증점제의 상기 개시 내용중에 포함되어 있다. EP-A 285,768 참조. 그중에서 특히 N-알킬글루카민의 제조 방법에 대한 부가적인 기재에 대해서는 H. Kelkenberg, Tenside Surfactants Detergents 25 (1988) 8-13을 참고하라. 상기 특허 및 공고 내용은 참고로 본 발명의 일부를 구성한다.Other methods for preparing compositions comprising the amide compounds of the present invention are included in the above disclosure of improved thickeners. See EP-A 285,768. See, for example, H. Kelkenberg, Tenside Surfactants Detergents 25 (1988) 8-13, for further description of the preparation of N-alkylglucamines. The above patents and publications form part of the present invention by reference.
[발명의 요약][Summary of invention]
본 발명은 N-알킬 폴리히드록시 아민의 아미드 (N-알킬아미노폴리올)의 제조방법에 관한 일련의 향상과정과 관계가 있다. 아미드 생성에 사용된, N-알킬 폴리히드록시 아민 및 지방산 아실기의 원료, 예컨대 에스테르는 양호한 색을 가지는 것을 선택하며, 반응 조건은 발색 물질 및 발색 물질용 전구체의 형성을 피할 수 있는 조건을 선택하고/하거나 아미드 생성물을 이온 교환 수지, 이온 교환 수지의 혼합물, 또는 이의 배합물로 처리하고/하거나 환원성 "표백제"로 최상의 색 아미드를 제조한다. 이러한 개선점들 모두의 조합은 세정제 조성물, 특히, "물 백색"이고, 고리형 물질의 함량이 적은 액상 세정제 조성물을 제조하기 위해 최상의 색을 가진 아미드를 얻기위해 요구된다.The present invention relates to a series of enhancements to the process for the preparation of amides (N-alkylaminopolyols) of N-alkyl polyhydroxy amines. The raw materials, such as esters, of N-alkyl polyhydroxy amines and fatty acid acyl groups, used in the amide production, are chosen to have a good color, and the reaction conditions are chosen to avoid the formation of chromophores and precursors for chromophores. And / or the amide product is treated with an ion exchange resin, a mixture of ion exchange resins, or a combination thereof and / or a reducing "bleach" to produce the best color amide. Combinations of all of these improvements are required to obtain amides with the best color to prepare detergent compositions, particularly liquid detergent compositions that are “water white” and low in cyclic material.
본 발명은 지방산, 지방산 무수물 및 지방산 에스테르, 특히 460 nm에서 98% 초과의 투과율을 갖는 지방산 에스테르 예컨대, 메틸 에스테르 또는 트리글리세리드로 구성된 군에서 선택된 것과 1 미만의 가드너 색을 갖는( 〈 0.1 의 440 nm 에서의 흡수율) N-알킬아미노 폴리올을 반응시키는 것을 포함하는, 폴리히드록시 지방산 아미드 계면활성제의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 N-알킬아미노 폴리올의 결정화는 적당한 순도와 색을 제공하는 데에 사용될 수 있다. 이러한 가드너 색을 가지는 N-알킬아미노 폴리올은 130 ℃에서, 3 시간 동안 "안정"하다. 이것이 이러한 조건하에서 3 시간 후에, 4 이하의 가드너 색을 갖는 경우, N-알킬아미노 폴리올을 안정한 것으로 간주한다. 덜 순수한 N-알킬아미노 폴리올은 이러한 조건하에서 3 시간후 진갈색이 될 것이다. 또한 가장 좋은 색의 아미드를 제조하기위해, N- 알킬아미노 폴리올의 탈수는 약 3시간이하의 시간동안 약 110 ℃ 내지 약 160 ℃ 사이에서, 보다 바람직하게는 약 1 시간 30 분 이하의 시간동안 약 120 ℃ 내지 약 140 ℃ 의 온도에서, 보다 바람직하게는 약 1 시간동안 약 130 ℃ 내지 약 135 ℃ 의 온도에서 수행된다. 그러나, 상업적 수행을 위해서는, 상업적 장치의 한계를 수용하여, 약 4 내지 약 8 시간, 바람직하게는 약 5 내지 약 6 시간의 탈수 시간으로 양호한 결과를 얻을 수 있다. 보다 순수한 N-알킬아미노 폴리올을 유기 용매의 존재 또는 부재하에, 수용액으로부터 결정화에 의해 얻을 수 있다.The present invention relates to fatty acids, fatty acid anhydrides and fatty acid esters, particularly those selected from the group consisting of fatty acid esters having a transmittance of more than 98% at 460 nm, such as methyl esters or triglycerides, having a Gardner color of less than 1 (at 440 nm of <0.1). Absorption rate) The present invention relates to a method for producing a polyhydroxy fatty acid amide surfactant comprising reacting an N-alkylamino polyol. Crystallization of the N-alkylamino polyols can be used to provide the proper purity and color. N-alkylamino polyols having this Gardner color are “stable” at 130 ° C. for 3 hours. If it has a Gardner color of 4 or less after 3 hours under these conditions, the N-alkylamino polyol is considered to be stable. Less pure N-alkylamino polyols will be dark brown after 3 hours under these conditions. Also, in order to produce the best colored amide, the dehydration of the N-alkylamino polyol is carried out at about 110 ° C. to about 160 ° C. for less than about 3 hours, more preferably at about 1 hour 30 minutes or less. At a temperature of 120 ° C. to about 140 ° C., more preferably at a temperature of about 130 ° C. to about 135 ° C. for about 1 hour. However, for commercial performance, good results can be obtained with the dehydration time of about 4 to about 8 hours, preferably about 5 to about 6 hours, accepting the limitations of commercial devices. Purer N-alkylamino polyols can be obtained by crystallization from aqueous solutions in the presence or absence of organic solvents.
이어서, 탈수된 N-알킬아미노 폴리올을 예컨대, 지방산 에스테르, 특히 트리글리세리드와 반응시켜 지방산 폴리히드록시 아미드 계면활성제를 형성한다.The dehydrated N-alkylamino polyols are then reacted with, for example, fatty acid esters, especially triglycerides, to form fatty acid polyhydroxy amide surfactants.
이어서, 생성된 폴리히드록시 지방산 아미드 계면활성제를 이온 교환 수지, 이온 교환 수지의 혼합물 또는 이온 교환 수지 및/ 또는 환원성 표백제, 예컨대 NaBH4등으로 후처리, 또는 후술하는 바와 같은, 촉매상에서의 수소화 반응 및 임의의 이러한 처리의 조합으로 후처리한다. 특히 효과적인 후처리는 니켈, 팔라듐, 크롬산 구리등과 같은 수소화 촉매상에서의 폴리히드록시 지방산 아미드 계면활성제 용액의 수소화 반응이다.The resulting polyhydroxy fatty acid amide surfactant is then worked up with an ion exchange resin, a mixture of ion exchange resins or an ion exchange resin and / or a reducing bleach such as NaBH 4 or the like, or hydrogenation on a catalyst, as described below. And post-treatment with any combination of these treatments. Particularly effective post-treatments are the hydrogenation of polyhydroxy fatty acid amide surfactant solutions on hydrogenation catalysts such as nickel, palladium, copper chromate and the like.
바람직한 방법에서는, 지방산 에스테르는 C10- C18알킬 또는 알케닐 지방산 메틸 에스테르, 또는 트리글리세리드이고, N-알킬아미노 폴리올은 N-메틸 글루카민, N-메틸 푸룩타민, N-메틸 말타민 및 N-메틸 글리세롤 아민에서 선택된다.In a preferred method, the fatty acid ester is a C 10 -C 18 alkyl or alkenyl fatty acid methyl ester, or triglyceride, and the N-alkylamino polyol is N-methyl glucamine, N-methyl furutamine, N-methyl maltamine and N- Methyl glycerol amine.
[발명의 상세한 설명]Detailed description of the invention
본 발명의 방법은 선택된 반응물, N-알킬아미노 폴리올 및 양호한 색, 특히 열에 안정한 색을 갖는 지방산 아실기의 원료를 사용한다.The process of the invention uses raw materials of selected reactants, N-alkylamino polyols and fatty acid acyl groups with good color, especially heat stable color.
여기에서 언급하는 "색"은 예컨대, N-알킬아미노폴리올, N-알킬아미노 지방산 아미드등의 가드너 색이다. "가드너 색'은 당업계에 공지된 표준 가드너 측정색이다. 0 에 가까운 가드너색 (용액)은 거의 무색 ("물-백색")용액을 나타낸다. 약 1 미만의 가드너색이 N-알킬아미노 폴리올 반응물용으로 요구되며, 0 에 가까운 가드너색을 갖는 것이 바람직하다."Color" referred to herein is a Gardner color such as, for example, N-alkylaminopolyol, N-alkylamino fatty acid amide, and the like. "Gardner color" is a standard Gardner measurement color known in the art. A near Gardner color (solution) represents a nearly colorless ("water-white") solution. A Gardner color of less than about 1 is an N-alkylamino polyol It is desired for the reactants and preferably has a Gardner color close to zero.
가드너 색은 1978 년에 제정되고, 1982 년에 개정된 COLOR Gardner 1963 (유리 표준) 으로 명명된, A.0.C.S.(American Oil Chemists Society) 기관 법 1a-64 에 따라 결정된다. 가드너 색을 결정하기 위한 장치 및 표준은 미국 매릴랜드주 실버 스프링 가드너 연구소 또는 뉴욕 20014 롱 아일랜드 사서함 5728 델타 사이언티픽에서 구매할 수 있다. 여기에서 사용된 가드너 색 한계는 전형적으로 존재하는 발색 물체로부터의 색에서 얻어진 색 또는 기재된 반응의 결과이고, 고의적으로 첨가된 발색 물질은 아니다.Gardner colors are determined in accordance with A.0.C.S. (American Oil Chemists Society) Agency Act 1a-64, enacted in 1978 and named COLOR Gardner 1963 (Glass Standard) as amended in 1982. Devices and standards for determining Gardner color can be purchased from Silver Spring Gardner Laboratories, Maryland, USA or 20014 Long Island Mailbox 5728 Delta Scientific, New York. Gardner color limits as used herein are typically the result of the described reactions or colors obtained from colors from existing chromophores, and are not intentionally added chromophores.
N-알킬아미노 폴리올 반응물, 이의 아미드의 냄새 특성은 아민이 실질적으로 없거나 "생선" 형의 냄새 (일단 임의의 과량의 N-알킬아민이 제거된다)이고, 또한 전형적인 갈색 당 냄새가 실질적으로 없다.The odor characteristics of the N-alkylamino polyol reactants, amides thereof, are substantially amine-free or "fish" type odors (where any excess N-alkylamines are removed) and are also substantially free of typical brown sugar odors.
[N-알킬아미노 폴리올]N-alkylamino polyols
미국 특허 출원 제 07/907,382 호(출원일: 1992 년 7 월 8 일, 출원인: Junan Kao 등, 수성/히드록시 용매중의 N-알킬아민의 제조 방법; 본 출원 특히, 제 6 면 제 4 행 내지 제 23 면 제 3 행과 실시예 I-Ⅵ 및 Ⅸ-XⅣ 부분은 참고로 본원의 일부를 구성한다.)에 함께 계류중인 것으로 기재되어 있는 것과 유사한 방법으로 적당한 N-알킬아미노 폴리올을 제조할 수 있다. 폴리히드록시 산 아미드의 제조에 사용된 폴리히드록시 아민은 바람직한 색을 줄 수 있는 임의의 방법에 의해 제조될 수 있다.US patent application Ser. No. 07 / 907,382 filed on Jul. 8, 1992, filed by Junan Kao et al., Process for preparing N-alkylamines in aqueous / hydroxy solvents. A suitable N-alkylamino polyol can be prepared in a manner similar to that described as pending in line 23, line 3 and Examples I-VI and XVII-XIV form part of this disclosure by reference. have. The polyhydroxy amines used in the preparation of the polyhydroxy acid amides can be prepared by any method that can give the desired color.
하기 논의 되는 바와 같이, 양호한 색을 갖는 N-알킬아미노 폴리올은 반응 조건의 주의 깊은 선택에 의해 달성된다.As discussed below, N-alkylamino polyols with good colors are achieved by careful selection of reaction conditions.
N-알킬아미노 폴리올(이하, "폴리히드록시아민" 또는 "N-알킬 폴리히드록시아민"으로 칭한다)의 제조를 위한 반응을 "R-1" 반응으로 칭하고, R1이 메틸인 N-메틸글루카민의 형성에 의해 설멸된다.The reaction for the preparation of N-alkylamino polyols (hereinafter referred to as "polyhydroxyamines" or "N-alkyl polyhydroxyamines") is referred to as the "R-1" reaction and N-methyl wherein R 1 is methyl Is eliminated by the formation of glucamine.
[부가 방법][Additional method]
R-1 반응의 제 1 의 변형에서는, 이 방법은 아민 및 환원성 당을 예비 반응시켜 부가물을 형성하는 것을 포함한다.In a first variant of the R-1 reaction, this method involves preliminarily reacting the amine and the reducing sugar to form an adduct.
물 및/또는 유기 용매, 예컨대 에탄올Water and / or organic solvents such as ethanol
R1NH2+ 글루코오스 →부가물 + H2OR 1 NH 2 + glucose → adduct + H 2 O
부가물은 하기식 (I)을 갖는다.The adduct has the following formula (I).
R-1 반응에서 사용된 반응물, 용매 및 촉매는 모두 공지된 물질이며, 세정용 계면활성제의 제조에 순수한 형테로 통상 사용되지 않더라도, 다양한 구입원으로부터 적어도 여러 가지 형태로 가용한 것들이다. 여기에서 사용될 수 있는 물질의 비제한적인 예로는 하기의 것들이 있다.The reactants, solvents and catalysts used in the R-1 reaction are all known materials and are available at least in various forms from various sources, even if not normally used in pure form for the preparation of cleaning surfactants. Non-limiting examples of materials that can be used herein include the following.
아민 물질 - N-알킬아미노 폴리올의 형성에 사용되는 "N-알킬아민"으로는 식 R1NH2(여기에서, R1은 예컨대, 알킬, 예컨대 C1- C18, 특히 C1- C4알킬이거나, 상응하는 히드록시알킬, 예컨대 C1- C4히드록시알킬이다)의 1 급 아민이 포함된다. 예로는, 메틸, 에틸, 프로필, 히드록시에틸등이 포함된다. 여기에서 유용한 아민의 비제한적인 예로는 메틸아민, 에틸아민, 프로필아민, 부틸아민, 2-히드록시프로필 아민, 2-히드록시메틸프로필, 2-히드록시에틸아민; 1-메톡시프로필 및 메틸아민이 포함된다. C1- C3알킬아민이 바람직하고, N-메틸 아민이 가장 바람직하다. 이러한 모든 아민을 함께 "N-알킬 아민"으로 칭한다. 아민은 무수물이거나 용매, 예컨대 수성 용매중에 약 30 % 내지 약 90 %, 바람직하게는 약 40 % 내지 약 70 % 의 농도로 존재할 수 있다.Amine materials— “N-alkylamines” used in the formation of N-alkylamino polyols include the formula R 1 NH 2 , wherein R 1 is for example alkyl, such as C 1 -C 18 , in particular C 1 -C 4 Primary amines of alkyl or corresponding hydroxyalkyl such as C 1 -C 4 hydroxyalkyl. Examples include methyl, ethyl, propyl, hydroxyethyl and the like. Non-limiting examples of amines useful herein include methylamine, ethylamine, propylamine, butylamine, 2-hydroxypropyl amine, 2-hydroxymethylpropyl, 2-hydroxyethylamine; 1-methoxypropyl and methylamine are included. C 1 -C 3 alkylamines are preferred, with N-methyl amine being most preferred. All these amines together are referred to as "N-alkyl amines". The amine may be anhydride or present in a concentration such as about 30% to about 90%, preferably about 40% to about 70% in a solvent such as an aqueous solvent.
폴리히드록시 물질 - R-1 반응 모두에서 폴리히드록시 유용한 폴리히드록시 물질의 바람직한 원료는 환원성 당 또는 환원성 당 유도체를 포함한다. 여기에서, "당"은 예컨대, 글루코오스, 푸룩토오스, 만노오스, 락토오스, 말토오스, 크실로오스등과 같은 환원성 당을 의미한다. 여기에서, 용어 "당" 은 또한 글리세르알데히드를 포함한다. 이러한 "당"은 파괴되어 당을 형성할 수 있는 물질, 예컨대 식물 시럽, 에컨데 사탕수수 시럽, 옥수수 시럽, 전분 유도 당 시럽, 수소화 목질 펄프 유도 당등을 포함할 수 있다. 고급 푸룩토오스, 고급 글루코오스 및 고급 말토오스 시럽이 경제적이고, 바람직하며, 특히 이들의 가드너 색이 만족할 만 하다. 반응물인 당 물질은 이러한 제 1 의 변형에서, 아민, 예컨대 메틸아민과의 부가물을 포함한다. 이러한 종류는 DB1 15 메터 0.25 m 필름 두께 ID 250 m를 사용하는 칼럼 주입구에서 필름 휴렛 팩커드 5890 시리즈 2를 사용하여 g.c. 분석 (기체 크로마토그래피 또는 "g.l.c.")에 의해 결정(측정)되었다.Polyhydroxy Materials—Polyhydroxy in Both R-1 Reactions Preferred sources of useful polyhydroxy materials include reducing sugars or reducing sugar derivatives. Here, "sugar" means a reducing sugar such as, for example, glucose, fructose, mannose, lactose, maltose, xylose and the like. Here, the term "sugar" also includes glyceraldehyde. Such “sugars” may include substances that can be broken down to form sugars such as plant syrups, such as sugar cane syrups, corn syrups, starch derived sugar syrups, hydrogenated wood pulp derived sugars, and the like. Higher fructose, higher glucose and higher maltose syrups are economical and desirable, especially their Gardner colors are satisfactory. Sugar materials that are reactants include, in this first variant, adducts with amines such as methylamine. These varieties were obtained using the film Hewlett Packard 5890 Series 2 at the column inlet using DB1 15 m 0.25 m film thickness ID 250 m g.c. It was determined (measured) by analysis (gas chromatography or "g.l.c.").
"부가" 방법의 특별한 장점은 물의 존재하에서 "부가물"이 제조될 수 있다는 것이다. 따라서, 옥수수 시럽등과 같은 원재료를 당 원료로서 사용할 수 있다. 그러나, 당 용액은 용매, 바람직하게는 수성 용매중에 당을 용해시킴으로써, 과립화, 분말화된 당으로부터 제조될 수 있다. 용매, 예컨대 물중의 당의 농도는 전형적으로 약 40 % 내지 약 90 %, 바람직하게는 약 50 % 내지 약 70 % (전형적으로 71 % 가 상한선임)이다. 모든 N-알킬아미노폴리올의 제조를 위한 출발 당 원료의 색은 가드너 색 범위에서 약 1 이하, 바람직하게는 약 가드너 0 +, 보다 바람직하게는 물 백색일 수 있는 것이 매우 중요하다. 출발 당 원료중에 존재하는 전형적인 발색 물질의 촉매 및 반응 수율에 대한 영향은 무시할 만 하다. 이러한 발색 물질은 또한, N-알킬아미노 폴리올의 종국적 색에 기여한다. 이러한 색이 만약 존재한다면, 발색 물질이 흡착되는 "탄소 표백"과 같은 방법에 의해 제거될 수 있다. 당 물질은 과도한 가열 없이/없거나 비산화 조건하에서 취급되어 분해되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.A particular advantage of the "additional" method is that "additional" can be produced in the presence of water. Therefore, raw materials, such as corn syrup, can be used as a sugar raw material. However, sugar solutions can be prepared from granulated, powdered sugars by dissolving sugars in a solvent, preferably an aqueous solvent. The concentration of sugars in solvents such as water is typically from about 40% to about 90%, preferably from about 50% to about 70% (typically 71% is the upper limit). It is very important that the color of the starting sugar stock for the production of all N-alkylaminopolyols can be up to about 1 in the Gardner color range, preferably about Gardner 0 +, more preferably water white. The impact on the catalyst and reaction yields of the typical coloring materials present in the starting sugar feed is negligible. These chromophores also contribute to the final color of the N-alkylamino polyols. If such a color is present, it can be removed by a method such as "carbon bleaching" in which the coloring material is adsorbed. It is desirable to prevent the sugar material from being handled and degraded without excessive heating and / or under non-oxidizing conditions.
물론, 낮은 가드너 색 (예컨대, 0 또는 〈 1, 즉, 물 백색 시럽)을 갖는 당을 사용하여 N-알킬아미노 폴리올을 제조하는 것은 바람직하게는 낮은 가드너 색을 갖는 N-알킬아미노 폴리올이 제조될 것이라는 것을 보장하는 데에 도움이된다. 달리 언급이 없으면, 낮은 (0 - 1) 가드너 색 당(바람직하게는 백색 고체 또는 물백색 용액)을 사용하고, 여기에 개시된 반응 계열을 이용하는 것이 낮은 가드너 색 N-알킬아미노 폴리올을 얻는 결과를 주는 것으로 본다.Of course, to prepare N-alkylamino polyols using sugars having a low Gardner color (e.g., 0 or <1, ie, water white syrup), it is preferable that N-alkylamino polyols having a low Gardner color be prepared. It helps to ensure that it will. Unless otherwise stated, using a low (0-1) Gardner color sugar (preferably white solid or water white solution) and using the reaction series disclosed herein gives the result of obtaining a low Gardner color N-alkylamino polyol Seen to be.
촉매- 다양한 수소화 촉매를 R-1 반응에 사용할 수 있다. 이러한 촉매중에는, 니켈(후술하는 바와 같이 처리된 것이 바람직함), 백금, 팔라듐, 철, 코발트, 텅스텐, 각종 수소화용 합금등이 포함된다. 수소화 단계에서 사용되는 촉매로는 특히 니켈 촉매, 라니 니켈, 니켈, 예컨대 실리카 또는 알루미나와 같은 기질 물질에 부착된 다른 니켈 촉매가 바람직하다. 제거하기 용이한 촉매 (예, 여과에 의해)가 바람직하다. 여기에서 매우 바람직한 촉매로는 실리카상에 지지된 "United Catalyst G49B", "United Catalyst G96", "UCI C46" 입상 니켈 촉매(판매원: 미국 켄터키주 루이스빌소재 United Catalyst) 및 RA4200 및 RA3100 과 같은 라니 니켈형 촉매 (미국 매릴랜드주 볼티모어소재 W. R. Grace & Co.)가 포함된다.Catalysts A variety of hydrogenation catalysts can be used for the R-1 reaction. Such catalysts include nickel (preferably treated as described below), platinum, palladium, iron, cobalt, tungsten, various hydrogenation alloys, and the like. Preferred catalysts for use in the hydrogenation step are nickel catalysts, Raney nickel, nickel, for example, other nickel catalysts attached to a substrate material such as silica or alumina. Preference is given to catalysts which are easy to remove (eg by filtration). Highly preferred catalysts here include "United Catalyst G49B", "United Catalyst G96", "UCI C46" granular nickel catalysts (sales: United Catalyst, Louisville, KY) and RAneys such as RA4200 and RA3100. Nickel catalysts (WR Grace & Co., Baltimore, MD).
양호한 색을 얻는 것은 또한 당업계에 공지된 종래의 라니 니켈 또는 "지지된" 니켈 촉매중 임의의 것을 포함하는 바람직한 니켈 촉매의 활성을 적정화하고 유지하는 것을 필요로 한다. RANEY NICKEL 4200 및 3200 이라는 상표(Grace Chemicals)로 시판되는 종래의 니켈을 사용하는 것이 매우 적당하다. UCI(United Catalyst, Inc.) G-96B 및 G-49B 및 G-49C 도 또한 적당하다. 니켈 촉매와 관련하여, 촉매로부터 니켈의 산화물을 제거하는 것은 반응 환경으로 니켈 이온이 용해되는 것을 방지 또는 방해하여 바람직한 낮은 니켈 함량을 갖는 반응 생성물이 형성되는 결과를 얻는 것으로 믿어진다. 더욱이, 예비 처리된, 바람직하게는 가압 수소로 후처리된 니켈 촉매를 연속되는 다단계 반응에서 재사용하여 실제적인 총 비용 절감을 얻을 수 있는 것으로 확인되었다. 일반적으로, 상업적으로 구매가능한 니켈 촉매는 전형적으로, 예컨대 니켈의 산화물, 유기 물질, 과도한 가식성 물질 및/또는 알루미나 미립자에 의해, 특히 선적 및 저장후에 오염된다.Obtaining a good color also requires optimizing and maintaining the activity of the desired nickel catalyst, including any of the conventional Raney nickel or "supported" nickel catalysts known in the art. It is very suitable to use conventional nickel sold under the trademarks RANEY NICKEL 4200 and 3200 (Grace Chemicals). UCI (United Catalyst, Inc.) G-96B and G-49B and G-49C are also suitable. In the context of nickel catalysts, it is believed that removing the oxides of nickel from the catalyst prevents or prevents the dissolution of nickel ions into the reaction environment, resulting in the formation of reaction products with the desired low nickel content. Moreover, it has been found that the pretreated, preferably post-treated nickel catalyst, can be reused in subsequent multistage reactions to obtain a substantial total cost savings. In general, commercially available nickel catalysts are typically contaminated, for example by oxides, organic materials, excessively edible materials and / or alumina particulates of nickel, in particular after shipment and storage.
본 방법에서 사용된 니켈 촉매는 니켈 산화물, 유기 물질, 가식성 물질, 알루미나 미립자등의 양을 억제하는 촉매적 활성이 없는 것이 바람직하다. 그러므로, 1 회 이상 용매로 촉매를 세척하여 유기물 및/또는 수용성 물질을 제거하고, 바람직하게는 pH를 낮추고/낮추거나 예컨대 가압하의 수소 가스 및/또는 온도 조건하에 강한 환원제로 촉매를 처리하여 니켈 산화물을 파괴 또는 제거하는 것이 바람직하다. 일단 촉매가 "세척된" 촉매이면, 촉매는 비반응성 대기, 예컨대 질소기체 또는 보다 바람직하게는 환원 기체, 예컨대 수소하에서 유지되는 것이 바람직하다. 상압에 노출되는 것은 단지 적은 시간동안만 이루어지는 것이 바람직하며, 온도는 낮아야한다. 촉매의 활성은 이러한 불순물이 매우 소량 존재하는 경우에도, 이들의 환원 또는 제거에 의해 실질적으로 증가될 수 있다. 생성된 촉매는 또한 양호한 색을 가진, 아민 및 아미드를 제공한다.The nickel catalyst used in the present method is preferably devoid of catalytic activity which suppresses the amount of nickel oxide, organic material, edible material, alumina fine particles and the like. Therefore, the catalyst is washed one or more times with a solvent to remove organics and / or water-soluble substances, preferably by lowering the pH and / or by treating the catalyst with a strong reducing agent such as hydrogen gas under pressure and / or temperature conditions. It is desirable to destroy or remove it. Once the catalyst is a "washed" catalyst, the catalyst is preferably maintained under an unreactive atmosphere such as nitrogen gas or more preferably a reducing gas such as hydrogen. Exposure to atmospheric pressure is desirable for only a short time and the temperature should be low. The activity of the catalyst can be substantially increased by their reduction or removal, even in the presence of very small amounts of these impurities. The resulting catalyst also provides amines and amides with good color.
니켈 촉매가 N-알킬 폴리히드록시 아민 또는 부가물과 접촉되는 경우에는, 수소 압력은 촉매 용해도를 최소화하도록 유지되어야한다. 유사하게, 고 수소 압력, 예컨대, 약 100 psig 내지 약 3500 psig, 바람직하게는 약 5OO psig 내지 약 1500 psig, 그리고, 약 20 ℃ 내지 약 135 ℃, 바람직하게는 약 40 ℃ 내지 약 85 ℃ 의 온도가 N-알킬 폴리히드록시알킬 아민중에 용해된 니켈 이온의 수준을 감소시키고, 촉매상에 니켈 이면을 침적시키는 것에 의해 이의 활성이 재생된다.When the nickel catalyst is contacted with N-alkyl polyhydroxy amines or adducts, the hydrogen pressure should be maintained to minimize catalyst solubility. Similarly, high hydrogen pressures, such as from about 100 psig to about 3500 psig, preferably from about 50 psig to about 1500 psig, and from about 20 ° C. to about 135 ° C., preferably from about 40 ° C. to about 85 ° C. The activity is regenerated by reducing the level of nickel ions dissolved in N-alkyl polyhydroxyalkyl amines and depositing nickel backing on the catalyst.
수소 기체와 압력/온도 조건의 조합은 이의 가용성을 감소시키고, 실제로, 반응을 역으로 진행시켜 니켈을 침적시키고, 촉매를 재생시킨다. 약 10 ppm 미만, 바람직하게는 약 5 ppm 미만, 더욱 바람직하게는 약 2 ppm 미만에 이르는 N-알킬 폴리히드록시 아민 생성물중의 가용성 니켈의 함량의 저하는 촉매를 효과적으로 재생시킬 것이다.The combination of hydrogen gas and pressure / temperature conditions reduces its solubility and, in fact, reverses the reaction to deposit nickel and regenerate the catalyst. Reductions in the content of soluble nickel in N-alkyl polyhydroxy amine products of less than about 10 ppm, preferably less than about 5 ppm, more preferably less than about 2 ppm will effectively regenerate the catalyst.
N-알킬 폴리히드록시 아민으로부터 촉매가 분리될 때, 온도는 약 135 ℃ 미만, 바람직하게는 약 85 ℃ 미만이고, 분리, 전형적으로 여과는 수소 압력하에 수행되어야 한다.When the catalyst is separated from the N-alkyl polyhydroxy amine, the temperature is less than about 135 ° C., preferably less than about 85 ° C., and separation, typically filtration, should be carried out under hydrogen pressure.
촉매의 재생은 초기 활성화 단계를 이용하여 수행될 수 있다.Regeneration of the catalyst can be carried out using an initial activation step.
"실질적으로 니켈이 없는", N-알킬아미노 폴리올 반응물은 약 20 ppm 이하의 니켈, 바람직하게는 약 5 ppm 의 니켈 (Ni++)을 함유한다. 희석된 시료(간섭을 최소화하기 위한 5/1 희석)를 사용하여 종래의 원자 흡수 분광기로 니켈을 측정한다.An "substantially nickel free", N-alkylamino polyol reactant contains up to about 20 ppm nickel, preferably about 5 ppm nickel (Ni ++ ). Nickel is measured with a conventional atomic absorption spectrometer using a diluted sample (5/1 dilution to minimize interference).
용매- R-1 방법에서의 부가물의 형성은 물 및/또는 유기 용매, 특히 극성, 보다 바람직하게는 히드록시 용매중에서 수행되는 것이 편리하다. 아민-당 부가물의 형성에 유용한 유기 용매의 전형적인 예로는 메탄올(바람직함), 에탄올, 1-프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 에틸렌 글리콜, 1,2-프로필렌 글리콜 (바람직함), 1,3-프로필렌 글리콜, 글리세롤등이 포함된다. 아민 자체는 전형적으로 약 4:1 내지 약 30:1 의 아민:당 비율로, 용매로서 작용할 수 있다.The formation of adducts in the solvent-R-1 process is conveniently carried out in water and / or organic solvents, in particular polar, more preferably hydroxy solvents. Typical examples of organic solvents useful for the formation of amine-sugar adducts are methanol (preferred), ethanol, 1-propanol, isopropanol, butanol, ethylene glycol, 1,2-propylene glycol (preferred), 1,3-propylene glycol , Glycerol and the like are included. The amine itself may typically act as a solvent, in an amine: sugar ratio of about 4: 1 to about 30: 1.
R-1 반응의 수소화 반응은 또한 부가물을 용해시키는 유기 또는 수성 용매의 존재하에서 수행될 수 있다. 수소화 용매는 극성, 특히 히드록시 용매, 즉, 부가물의 생성에서 사용하였던 것과 동일한 유형의 용매이다. 실질적으로 무수유기 용매를 사용하였을 때, 부가물 생성 단계후, 미반응 아민을 물로 제거한다. 그러나, 수성 용매가 사용될 때, 아민 및 용매는 촉매 제거 단계까지 제거되지 않는다.The hydrogenation reaction of the R-1 reaction can also be carried out in the presence of an organic or aqueous solvent which dissolves the adduct. Hydrogenation solvents are polar, in particular hydroxy solvents, ie solvents of the same type as used in the production of adducts. When substantially an organic solvent is used, after the adduct production step, the unreacted amine is removed with water. However, when an aqueous solvent is used, the amine and solvent are not removed until the catalyst removal step.
물은 수소화 반응을 위한 바람직한 용매이다. 메탄올은 수소화 반응중에서 사용된 바람직한 유기 용매이다.Water is the preferred solvent for the hydrogenation reaction. Methanol is the preferred organic solvent used in the hydrogenation reaction.
일반적인 R-1 반응조건 - R-1 반응 조건은 하기와 같다.General R-1 Reaction Conditions—R-1 reaction conditions are as follows.
단계 (a) -부가물 형성- 이 방법의 단계 (a) 는 유기 히드록시 용매를 사용하는 방법에서는, 약 0 ℃ 내지 약 80 ℃, 바람직하게는 약 10 ℃ 내지 약 60 ℃ 의 온도, 수성 용매를 사용하는 경우, 약 70 ℃ 미만, 바람직하게는 약 50 ℃ 미만, 보다 바람직하게는 약 30 ℃ 미만, 바람직하게는 약 15 ℃ 내지 약 25 ℃의 온도에서 수행된다.Step (a)-Formation of Additives-Step (a) of this process is carried out in a process using an organic hydroxy solvent, at a temperature of from about 0 ° C. to about 80 ° C., preferably from about 10 ° C. to about 60 ° C., aqueous solvent. When is used, it is carried out at a temperature of less than about 70 ℃, preferably less than about 50 ℃, more preferably less than about 30 ℃, preferably from about 15 ℃ to about 25 ℃.
부가물 형성에 사용된 반응 시간은 선택된 반응 온도 및/또는 당에 대한 아민의 비율에 따라 수분 내지 약 20 시간 정도일 것이다. 일반적으로, 유기 용매에 대해서는, 0 ℃ - 80 ℃ 의 범위에서의 적은 반응 온도가 많은 반응 시간을 필요로하며, 그 역의 경우도 같다. 일반적으로 유기 용매에 대해서는, 바람직한 10 ℃ - 60 ℃의 반응 온도에 걸쳐, 양호한 수율, 즉 약 90 % 이상, 바람직하게는 약 95 % 이상이 유기 용매에 대해 1 - 10시간내에 얻어진다. 양호한 색, 특히 물중에서의 양호한 색을 주는, 낮은 반응 온도 범위, 0 - 70 ℃, 바람직하게는 0 - 30 ℃ 에 대해서는, 반응 시간은 10 시간 정도일 수 있으나, 전형적으로 약 4 시간 이하에서 높은 아민:당 비율로 평형이 실질적으로 이루어진다. 온도 및 반응 시간은 가드너 색이 바람직하게는 약 1 이하인 부가물을 줄수 있도록 선택된다. 양호한 부가물 색은 양호한 반응 및 임의의 연속되는 수소화 반응에서의 색 및 촉매 활성 유지를 위해 필요하다. 약 1 의 가드너 색 미만에서는, 생성된 N-알킬 폴리히드록시 아민, 및 이에 따르는 생성된 아미드는 양호한 색을 갖는다. 이 발색체는 예컨대 당 용액을 위해 사용되는 바와 같은 카본 표백제에 의해 제거될 수 있다.The reaction time used to form the adduct will be from a few minutes to about 20 hours depending on the reaction temperature selected and / or the ratio of amine to sugar. Generally, with respect to an organic solvent, the small reaction temperature in the range of 0 degreeC-80 degreeC requires many reaction time, and vice versa. For organic solvents in general, good yields, ie at least about 90%, preferably at least about 95%, are obtained in 1-10 hours with respect to the organic solvent, over the preferred reaction temperature of 10 ° C.-60 ° C. For low reaction temperature ranges, 0-70 ° C., preferably 0-30 ° C., which gives a good color, in particular good color in water, the reaction time may be as high as 10 hours, but typically high amines at about 4 hours or less. Equilibrium is practically at the rate of per unit. The temperature and reaction time are chosen to give an adduct of which the Gardner color is preferably about 1 or less. Good adduct color is necessary for good reaction and maintenance of color and catalytic activity in any subsequent hydrogenation reaction. Below about a Gardner color of about 1, the resulting N-alkyl polyhydroxy amines, and thus the resulting amides, have a good color. This chromosome can be removed, for example, by carbon bleach as used for sugar solutions.
부가물은 또한 매우 낮은 수준의 글루코오스를 갖는다. 부가물에 대한 백분율로서의 글루코오스 수준은 약 1 % 미만, 바람직하게는 약 l/2 % 미만이다. 글루코오스는 수소화 반응 단계를 방해하여 N-알킬 폴리히드록시 아민을 형성한다. 과도한 아민은 또한 글루코오스 수준을 감소시키고, 수소화 중에 솔비톨의 생성을 최소화할 수 있다.The adduct also has a very low level of glucose. The glucose level as a percentage relative to the adduct is less than about 1%, preferably less than about l / 2%. Glucose interferes with the hydrogenation step to form N-alkyl polyhydroxy amines. Excessive amines can also reduce glucose levels and minimize the production of sorbitol during hydrogenation.
일반적으로, 반응이 발열 반응이기 때문에, 부가물 형성중에 온도는 상승할 것이다. 따라서, 배치식 방법에서, 약 30 ℃ 미만의 온도를 유지하는 것은 반응물 및/또는 반응 혼합물의 냉각을 제공하는 것을 포함한다. 약 50 ℃ 이상의 온도는 과도한 색 형성을 피하기 위해 약 10 분 미만의 반응 시간을 필요로 한다. 이러한 적은 시간은 통상 연속 반응을 제외하고, 실행가능하지 않다. 이러한 연속 반응에서는, 부가물이 고온에 과도하게 노출되는 것을 피하기 위해, 예컨대 플러그 유동 조건을 이용한 역-혼합이 최소화되어야 한다. 이상적으로는, 부가물은 수소와 신속히 반응하여 상응하는 N-알킬 폴리히드록시 아민을 형성하여 분해를 최소화한다. 그러나, 약 30 ℃ 이하, 바람직하게는 약 20 ℃ 이하의 온도는 적어도 수시간동안 부가물을 다루고/다루거나 저장할 수 있도록 하여, 이는 배치식 방법의 사용을 촉진한다. 0 ℃에서, 부가물은 24 시간동안 안정하다.In general, since the reaction is exothermic, the temperature will rise during adduct formation. Thus, in a batch process, maintaining a temperature below about 30 ° C. includes providing cooling of the reactants and / or reaction mixtures. Temperatures above about 50 ° C. require a reaction time of less than about 10 minutes to avoid excessive color formation. Such little time is usually not viable except for the continuous reaction. In this continuous reaction, back-mixing, for example using plug flow conditions, should be minimized to avoid excessive exposure of the adduct to high temperatures. Ideally, the adduct reacts rapidly with hydrogen to form the corresponding N-alkyl polyhydroxy amines to minimize degradation. However, a temperature of about 30 ° C. or less, preferably about 20 ° C. or less, makes it possible to handle and / or store the adduct for at least several hours, which facilitates the use of a batch method. At 0 ° C., the adduct is stable for 24 hours.
예컨대 수소화 반응 방법에서 부가물을 예비가열할 때, 표면 온도는 약 100 ℃ 미만, 바람직하게는 약 70 ℃ 미만으로 유지되어야한다.When preheating the adduct, for example in a hydrogenation process, the surface temperature should be maintained below about 100 ° C, preferably below about 70 ° C.
반응물 농도는 변할 수 있다. 적어도 부분적으로 아민을 용매로서 사용하는 경우, 이 비가 약 30:1 이하로 이용될 수 있더라도, 약 7:1 이하의 아민:당의 몰비가 바람직하게 사용된다. 일반적으로 바람직한 부가물 형성은 과도한 아민, 예컨대 1.1 초과의 몰비, 바람직하게는 약 1.1:1 초과. 예컨대 약 1.3:1 초과의 아민:당의 몰비에서 달성될 수 있다. 물 및/또는 히드록시 용매중의 전형적인 반응물 농도는 10 - 80 %, 전형적으로 40 - 50 % (중량) 범위이다. 부가물 형성은 상압 또는 가압하에 수행될 수 있다.Reactant concentrations may vary. When using amine at least partially as a solvent, a molar ratio of amine: sugar of about 7: 1 or less is preferably used, although this ratio may be used up to about 30: 1. Generally preferred adduct formation is an excessive amine, such as a molar ratio of greater than 1.1, preferably greater than about 1.1: 1. Such as at molar ratios of amine: sugars greater than about 1.3: 1. Typical reactant concentrations in water and / or hydroxy solvents range from 10-80%, typically 40-50% (weight). The adduct formation can be carried out at atmospheric pressure or under pressure.
단계 (b)수소와의 반응 - 수소 압력이 약 500 psig 미만일 때, 촉매에 대한 부가물의 장시간의 노출을 피할 수 있도록 단계 (b)가 실시되어야 하며, 수소 압력은 약 1000 이상, 바람직하게는 약 1500 psig 이상 이어야한다. 약 1 시간 이하, 바람직하게는 약 30 분 이하의 시간을 유지하면, 수용성 이온으로 전환되는, 촉매 금속, 예컨대 니켈의 양이 감소된다. 이러한 이온은 색 형성, 다른 물질과의 불혼화성, 안전성등을 포함하는 여러 가지 이유로 비바람직하다.Step (b) Reaction with Hydrogen—When hydrogen pressure is less than about 500 psig, step (b) should be carried out to avoid prolonged exposure of the adduct to the catalyst, the hydrogen pressure being at least about 1000, preferably about Should be at least 1500 psig. Maintaining a time of about 1 hour or less, preferably about 30 minutes or less reduces the amount of catalytic metal, such as nickel, which is converted to water soluble ions. These ions are undesirable for a variety of reasons including color formation, incompatibility with other materials, safety, and the like.
단계 (b) 는 슬러리 방법 또는 고정층에서 수행될 수 있다. 유기 히드록시 용매 방법에서는, 단계 (b) 는 약 20℃ 내지 약 120 ℃, 바람직하게는 약 50 ℃ 내지 약 100 ℃ 의 온도에서 수행되는 것이 바람직하다. 수성 용매 방법에서는, 단계 (b) 는 2 단계로 수행되는 것이 바람직하다. 제 1 의 단계는 해당되는 환원 당, 예컨대 글루코오스의 경우 솔비톨, 및 다른 원하지 않는 부생물의 생성을 억제하기에 충분하도록 낮은 온도에서 수행된다. 전형적으로 이 온도는 약 20 ℃ 내지 약 70 ℃, 보다 바람직하게는 약 40 ℃ 내지 약 65 ℃, 보다 바람직하게는 약 50 ℃ 내지 약 60 ℃ 이다. 제 2 의 단계에서는 N-알킬폴리히드록시 아민에 대한 부가물의 환원(수소화)이 약 80 % 이상, 바람직하게는 약 90 % 이상, 보다 바람직하게는 약 95 % 이상 완료된후에, 온도는 약 75 ℃ 이상, 바람직하게는 약 80 ℃이상, 약 135 ℃ 이하, 바람직하게는 130 ℃ 이하로 상승하여, 잔류 부가물 및 발색체를 형성할 수 있는, 임의의 다른 물질을 최소화하고, 부가물은 약 95 % 이상, 바람직하게는 약 98 % 이상, 보다 바람직하게는 약 99.9 % 이상, 상응하는 N-알킬 아미노 폴리올로 전환된다. 이러한 제 2 의 단계는 가열하에 양호하고 안정한 색을 갖는 N-알킬 폴리히드록시 아민의 제조에 필수적이다. 이 제조 단계에서 과도한 아민을 사용하고, 열처리 단계 보다 더 높은 온도를 사용하는 것에 의해 N-알킬아미노 폴리올의 열 안정성이 향상된다.Step (b) can be carried out in a slurry process or in a fixed bed. In the organic hydroxy solvent method, step (b) is preferably carried out at a temperature of about 20 ° C to about 120 ° C, preferably about 50 ° C to about 100 ° C. In the aqueous solvent process, step (b) is preferably carried out in two steps. The first step is carried out at a temperature low enough to inhibit the production of the corresponding reducing sugars such as sorbitol in the case of glucose, and other unwanted byproducts. Typically this temperature is from about 20 ° C to about 70 ° C, more preferably from about 40 ° C to about 65 ° C, more preferably from about 50 ° C to about 60 ° C. In the second step, after the reduction (hydrogenation) of the adduct to N-alkylpolyhydroxy amine is at least about 80%, preferably at least about 90%, more preferably at least about 95%, the temperature is about 75 ° C. And above, preferably about 80 ° C. or higher, about 135 ° C. or lower, preferably 130 ° C. or lower, to minimize any other material that may form residual adducts and chromosomes, and the adduct is about 95 ° C. At least%, preferably at least about 98%, more preferably at least about 99.9%, to the corresponding N-alkyl amino polyols. This second step is essential for the preparation of N-alkyl polyhydroxy amines having good and stable color under heating. The thermal stability of the N-alkylamino polyols is improved by using excessive amines in this preparation step and by using higher temperatures than the heat treatment step.
단계 (b)중에, 예컨대 가열 소자 또는 열 교환기의 표면에서의 편재된 과도한 가열을 피하는 것이 매우 바람직하다. 이러한 표면 또는 "표피" 온도는, 제 1 의 단계중에는, 약 180 ℃ 이하, 바람직하게는 100℃ 이하, 보다 바람직하게는 약 70 ℃ 이하이고, 제 2 의 단계 중에는 약 100 ℃ 이하인 것이 바람직하다.During step (b) it is highly desirable to avoid localized excessive heating, for example on the surface of the heating element or heat exchanger. This surface or "epidermal" temperature is at most about 180 ° C, preferably at most 100 ° C, more preferably at most about 70 ° C, and at most about 100 ° C during the second step.
수소와의 반응은 용매가 유기 히드록시 용매일 때, 물(예컨대, 1:1 중량 이하의 물: 알콜)이 존재할 수 있어도, 제한된 초기의 물로 수행되는 것이 바람직하다. 단계 (a)에서 제조된 부가물로부터 물을 임의로 제거하는 것은 건조제의 사용에 의해 또는 부가물로부터 물 및 용매를 단순히 떨어낸후, 부가물을 신선한, 물이 없는 용매에 다시 용해시키는 것에 의해 수행될 수 있다. 수소화 반응은, 유기 용매를 사용할 때, 예컨대, 50 -1000 psi, 20 ℃ - 120 ℃ 의 온도에서, 또는 100 - 500 psi, 50 ℃ - 90 ℃ 의 온도에서 0.1 - 35 시간, 일반적으로는 0.5 - 8 시간, 전형적으로 1 - 3 시간동안 수행될 수 있다.The reaction with hydrogen is preferably carried out with limited initial water, even when water (eg 1: 1 weight or less water: alcohol) may be present when the solvent is an organic hydroxy solvent. Optional removal of water from the adduct prepared in step (a) can be carried out by the use of a desiccant or by simply dropping water and solvent from the adduct and then dissolving the adduct again in a fresh, water free solvent. Can be. The hydrogenation reaction is, for example, when using an organic solvent, for example, at a temperature of 50 -1000 psi, 20 ° C-120 ° C, or at a temperature of 100-500 psi, 50 ° C-90 ° C, 0.1-35 hours, generally 0.5 8 hours, typically 1 to 3 hours.
용매가 물을 포함할 때, 수소화 반응은 전술한 바와 같이 2 단계로 수행된다.When the solvent comprises water, the hydrogenation reaction is carried out in two stages as described above.
수소화 반응중에 사용된 부가물/용매 용액은 전형적으로 10 - 80 %, 전형적으로 40 - 50 %(중량)용질 수준이다.The adduct / solvent solution used during the hydrogenation reaction is typically 10-80%, typically 40-50% (weight) solute levels.
수소 반응 조건의 선택은 제형화기에 가용한 압력 장치에 따르며, 상기 반응조건은 이러한 반응과 분리됨이 없이 변할 수 있는 것으로 평가된다. 그러나, 전술한 바와 같이, 부가물 및 촉매, 특히 바람직한 니켈 촉매가 모두 존재하는 경우, 수소 압력은 약 500, 바람직하게는 1000, 보다 바람직하게는 약 1500 psig 이상이 어야 한다. 약 100 psig 이하의 낮은 압력을 이용하는 것은 니켈 이온을 제거하는 분리된 단계 또는 후술하는 바와 같이, 매우 낮은 니켈 함량을 얻기위한, 보다 연장된 후처리에 요구될 것이다.The choice of hydrogen reaction conditions depends on the pressure device available in the formulator, and it is appreciated that the reaction conditions can change without being separated from this reaction. However, as mentioned above, where both adducts and catalysts, particularly preferred nickel catalysts, are present, the hydrogen pressure should be at least about 500, preferably at least 1000, more preferably at least about 1500 psig. Using a lower pressure of about 100 psig or less would be required for a separate step of removing nickel ions or for extended post-treatment to achieve very low nickel content, as described below.
수소화 반응 촉매 수준은, 촉매 중량: 환원 당 치환체 중량을 기준으로 계산할 때, 전형적으로 약 1 % 내지 약 100 %, 바람직하게는 약 2 % (바람직하게는 약 5 %) 내지 약 30 % (바람직하게는 20 %), 보다 바람직하게는 약 5 % (바람직하게는 10 %) 내지 약 15 % (바람직하게는 약 20 %) 고체 중량이다.The hydrogenation catalyst level is typically from about 1% to about 100%, preferably from about 2% (preferably about 5%) to about 30% (preferably calculated on the basis of catalyst weight: reducing sugar substituent weight). 20%), more preferably about 5% (preferably 10%) to about 15% (preferably about 20%) solid weight.
단계 (c) 마무리- 반응이 완결된 후에 촉매를 분리한다. 결정화, 또는 용매/물 떨어내기, 또는 효과적인 건조제에 의해 바람직하게 건조되는 단계 (c)의 생성물로부터 촉매를 제거한다. 이것은 당 출발 물질로 다시 돌아가는 것을 방지하는데에 도움이된다.Step (c) Finish- The catalyst is separated after the reaction is complete. The catalyst is removed from the product of step (c) which is preferably dried by crystallization or solvent / water dropping or by an effective drying agent. This helps to prevent back to sugar starting material.
용매/물 떨어내기를 포함할 때, 단계 (c)는 쓸어낸 필름 증발기에서 사용되는 것이 바람직하다.When comprising a solvent / water run off, step (c) is preferably used in the sweeped film evaporator.
방법 R-1 의 단계 (a) - (c) 는 비산화조건 (예컨대 H2또는 비활성 기체)하에서 수행되어 양호한 색을 제공하는 것이 바람직하다. 단계 (c) 방법에서의 촉매 제거는 수소 압력하에서 수행되어 적어도 비활성 조건하에서, 니켈 (촉매) 용해를 방지하는 것이 바람직하다.Steps (a)-(c) of method R-1 are preferably carried out under non-oxidizing conditions (such as H 2 or inert gas) to give good color. The catalyst removal in the step (c) method is preferably carried out under hydrogen pressure to prevent nickel (catalyst) dissolution at least under inert conditions.
[글루코오스 첨가 방법][Glucose addition method]
폴리히드록시아민을 제조하는 또다른 적절한 방법은, 약 80 ℃ 미만에서, 바람직하게는 약 70 ℃ 미만에서, 가장 바람직하게는 약 60 ℃ 미만의 온도에서 약 100 psig 이상, 바람직하게는 약 500 psig 이상, 더욱 바람직하게는 약 1000 Psig 이상의 수소 압력으로 글루코오스를 가하는 동안 우수한 결과를 얻을 수 있는 단순화된 반응에서 촉매와 아민을 미리 혼합한 후에 글루코오스 첨가("글루코오스 첨가" 방법)를 하는 것이다. 반응의 나머지의 물질 및 조건은 위에서 기술한 부가 생성물 방법과 동일하다.Another suitable method of preparing polyhydroxyamines is at least about 100 psig, preferably at least about 500 psig, at temperatures below about 80 ° C, preferably below about 70 ° C, most preferably below about 60 ° C. As mentioned above, more preferably, glucose addition (preferably "glucose addition" method) is performed after pre-mixing of the catalyst and the amine in a simplified reaction which can achieve excellent results during the application of glucose at a hydrogen pressure of about 1000 Psig or more. The material and conditions of the rest of the reaction are the same as the addition product process described above.
두 방법에 의한 N-알킬아미놀 폴리올의 제조는 수소화 반응을 수행하기에 적합한, 교반이 잘되는 압력 용기에서 수행될 수 있다. "글루코오스 첨가" 방법을 위한 편리한 방식에서는, 분리된 저장소가 있는 압력 반응기를 사용한다. 저장소(그 자체로 가압 가능)는 적절한 파이프 등으로 반응기에 연결된다. 사용에 있어서, 니켈 촉매의 교반된 슬러리는 우선 니켈 산화물 잔사를 제거하기 위하여 수소 처리하는 것을 포함하여 "세척"된다. 이것은 반응기 내에서 편리하게 수행된다(선택적으로, 만약 제조자가 산화물이 없는 니켈 촉매 원료를 구할 수 있으면, H2전처리는 불필요하다. 그러나, 대부분의 제조 방법에서 미량의 산화물 잔사는 불가피하게 존재하며, 따라서 H2처리가 필요하다.). 과량의 슬러리매질(물)을 제거한 후에 N-알킬아민을 반응기에 도입한다. 그 후에, 저장소로 부터 당을 수소 압력 하에서 고압 펌핑 시스템에의해 반응기에 도입하고, 반응을 진행시킨다. 규칙적으로 반응 혼합물의 시료를 제거하고 가스 크로마토그래피("g.c.")를 이용하여 미반응 당을 분석하거나, 색 안정성 측정을 위해 밀봉된 바이알 내에서 약 100 ℃에서 30 내지 60 분 동안 시료를 가열함으로써 반응의 진행을 기록한다. 전형적으로, 약 8 리터(약 2 갤런) 규모의 반응을 위하여, 촉매 수준 및 온도에 따라, 초기 단계(고갈되는 감소물의 95 %에 이름)는 약 60 분이 소요된다. 반응 혼합물의 온도가 상승되어 반응이 종결 될 수 있다(고갈되는 감소물의 99.9%에 이름).The preparation of N-alkylaminol polyols by both methods can be carried out in a well stirred pressure vessel suitable for carrying out the hydrogenation reaction. In a convenient way for the "glucose addition" method, a pressure reactor with a separate reservoir is used. The reservoir (which can be pressurized by itself) is connected to the reactor by a suitable pipe or the like. In use, the stirred slurry of nickel catalyst is first "washed" including hydrotreating to remove nickel oxide residues. This is conveniently performed in the reactor (optionally, if the manufacturer can obtain an oxide free nickel catalyst stock, H 2 pretreatment is unnecessary. However, traces of oxide residues are inevitably present in most manufacturing methods, Therefore H 2 treatment is required). After removing the excess slurry medium (water), N-alkylamine is introduced into the reactor. Thereafter, the sugar from the reservoir is introduced into the reactor by a high pressure pumping system under hydrogen pressure and the reaction proceeds. By regularly removing samples of the reaction mixture and analyzing the unreacted sugars using gas chromatography (“gc”), or by heating the samples for 30 to 60 minutes at about 100 ° C. in sealed vials for color stability measurements. Record the progress of the reaction. Typically, for the reaction on a scale of about 8 liters (about 2 gallons), depending on the catalyst level and temperature, the initial stage (named 95% of the depleted depletion) takes about 60 minutes. The reaction mixture may be terminated by raising the temperature of the reaction mixture (named 99.9% of the depleted depletion).
[폴리히드록시아민의 결정화][Crystallization of polyhydroxyamine]
N-알킬아미노 프로필의 색상의 질, 안정성 및/또는 순도는 수성 용매 또는 물/유기 용매 혼합물로부터 N-알킬아미노 폴리올의 결정화 방법에 의해 더욱 향상될 수 있다. N-알킬아미노 폴리올의 수성 혼합물을 단계 (b)로분터 0 내지 10 ℃ 까지, 또는 그 이상으로 냉각함으로서, 바람직하게는 냉각 전에 수성 혼합물을 약 70 % 고체로 농축함으로서, 가장 바람직하게는 메탄올, 아세톤 등의 유기 용매 약 10 내지 약 200 부를 공급 수용액, 또는 가장 바람직하게는, 농축 용액에 가함으로서 결정화를 수행한다. N-알킬아미노 폴리올의 매우 순도가 높은 결정은 여과 및/또는 원심 분리에 의해 상층액으로부터 분리될 수 있는 것을 형성한다. 가능한한 가장 순도가 높은 결정을 얻기 위해, 필터 케이크, 또는 원심 분리 케이크를 냉각된(0 - 5 ℃) 용매 약 0.25 내지 1.25 부로 세척한다. 젖은 케이크를 폴리히드록시 지방산 아미드로 환원색을 나타내도록 한다. 결정화 방법으로 놀라울 정도로 향상된 아미드 제품을 얻을 수 있다.The quality, stability and / or purity of the color of the N-alkylamino propyl can be further improved by the method of crystallizing the N-alkylamino polyol from an aqueous solvent or a water / organic solvent mixture. By cooling the aqueous mixture of N-alkylamino polyols to step (b) to 0-10 ° C. or above, preferably by concentrating the aqueous mixture to about 70% solids before cooling, most preferably methanol, Crystallization is carried out by adding about 10 to about 200 parts of an organic solvent such as acetone to the feed aqueous solution, or most preferably the concentrated solution. Very high purity crystals of N-alkylamino polyols form what can be separated from the supernatant by filtration and / or centrifugation. To obtain the highest purity crystals possible, the filter cake, or centrifugal cake, is washed with about 0.25-1.25 parts of a cooled (0-5 ° C.) solvent. The wet cake is reduced in color to the polyhydroxy fatty acid amide. Crystallization methods yield surprisingly improved amide products.
[폴리히드록시 지방산 아미드의 형성][Formation of Polyhydroxy Fatty Acid Amides]
지방산, 지방산 무수물 및 지방산 에스테르, 특히 1 미만의(440 nm 에서 흡수율 0.1 미만) 가드너 색을 갖는 N-알킬아미노 폴리올과 460 nm 에서 98 % 이상의 투과율을 갖는 지방산 에스테르, 더욱 바람직하게는 약 0.05 % 내지 약 2 % 의 알칼리 금속 산화물의 존재 하에서 증류된, 예컨데 염기 촉매의 존재 하에 유기 히드록시 용매 내에서 상기 방법으로 제조되는 에스테르와 같은 지방산기 반응을 포함하는 아미드-형성 반응을 포함하는 폴리히드록시 지방산 아미드 계면활성제 제조의 모든 과정에 상기 반응들 중에 의하여 제조되고, 요구되는 가드너색을 갖는 N-알킬아미노 폴리올 화합물을 사용할 수 있다. 세제 형성기에서 폴리히드록시 지방산 아미드 반응 산물 및 1,2-프로판 디올, (프로필렌 글리콜), 글리세롤, 또는 알콜(예컨데, 액체 세제에서)과 같은 반응 용매를 직접 최종 세제 제형에 합체 및/또는 펌프할 수 있기 때문에, 유기 히드록시 용매를 사용할 때 높은 순도와 낮은 색을 갖는 이러한 계면활성제의 형성이 특히 장점이 된다. 이는 특히 무수 글리콜 또는 에탄올이 사용될 때, 최종 용매 제거 단계가 불필요하다는 점에서 경제적 장점이 된다.Fatty acids, fatty acid anhydrides and fatty acid esters, especially N-alkylamino polyols having a Gardner color of less than 1 (absorption of less than 0.1 at 440 nm) and fatty acid esters having a transmittance of at least 98% at 460 nm, more preferably from about 0.05% Polyhydroxy fatty acids comprising an amide-forming reaction comprising a fatty acid group reaction such as an ester prepared by the above method in an organic hydroxy solvent distilled in the presence of about 2% alkali metal oxide, for example in the presence of a base catalyst N-alkylamino polyol compounds prepared by the above reactions and having the required Gardner color can be used in all procedures of the amide surfactant preparation. In the detergent former, polyhydroxy fatty acid amide reaction products and reaction solvents such as 1,2-propane diol, (propylene glycol), glycerol, or alcohols (eg in liquid detergents) can be incorporated and / or pumped directly into the final detergent formulation. As such, the formation of such surfactants with high purity and low color is particularly advantageous when using organic hydroxy solvents. This is an economic advantage in that the final solvent removal step is unnecessary, especially when anhydrous glycol or ethanol is used.
"R-2" 반응인 아미드-형성 반응에 특히 물이 연속적으로 제거되는 상기 R-1 반응에 의한 폴리히드록시아민 산물을 사용할 수 있다. 전형적인 R-2 아미드-형성 반응을 하기에 예시한다 :In the amide-forming reaction, which is a "R-2" reaction, a polyhydroxyamine product by the above R-1 reaction in which water is continuously removed can be used. A typical R-2 amide-forming reaction is illustrated below:
R2C00Me + R3N(H)CH2(CHOH)4CH20H -----------------------------〉R 2 C00Me + R 3 N (H) CH 2 (CHOH) 4 CH 2 0H -----------------------------〉
메톡시드와 같은 염기 촉매Base catalysts such as methoxide
R2C(0)N(R3)CH2(CH0H)4CH20H + MeOHR 2 C (0) N (R 3 ) CH 2 (CH0H) 4 CH 2 0H + MeOH
상기 식에서, R2는 C10-C20알킬이고 R3는 각각 C1-C4알킬, C1-C4알콕시알킬, 또는 히드록시알킬이다.Wherein R 2 is C 10 -C 20 alkyl and R 3 is each C 1 -C 4 alkyl, C 1 -C 4 alkoxyalkyl, or hydroxyalkyl.
따라서, 이 방법은 상기 언급한 R-1 방법을 선택적으로 포함하고, 유기 히드록시 용매(바람직하게는 메탄올)에서 460 nm에서 98 % 이상의 투과율을 갖는 지방산 에스테르와 가드너 1 미만의 색을 갖는 폴리히드록시아민을 염기 촉매의 존재하에 폴리히드록시 지방산 아미드 계면활성제를 형성하도록 반응시킨다(약 3 시간 미만 동안 약 40 ℃ 내지 약 135 ℃에서, 더욱 바람직하게는 약 40 ℃ 내지 약 100 ℃에서, 더욱 바람직하게는 약 2 시간 미만 동안 약 50 ℃ 내지 약 80 ℃에서) ; 및 선택적으로, 상기 용매를 제거한다. 생성된 아미드 산물을 이온 교환 수지, 바람직하게는 산과 염기 수지의 혼합물, 또는 선택적으로, 환원 표백제로 처리하여 "물 백색"인 생성물을 제공한다.Thus, this method optionally comprises the above-mentioned R-1 method, and a fatty acid ester having a transmittance of 98% or more at 460 nm in an organic hydroxy solvent (preferably methanol) and a polyhydride having a color of less than Gardner 1 The hydroxyamine is reacted to form a polyhydroxy fatty acid amide surfactant in the presence of a base catalyst (at about 40 ° C. to about 135 ° C. for less than about 3 hours, more preferably at about 40 ° C. to about 100 ° C., more preferably Preferably at about 50 ° C. to about 80 ° C. for less than about 2 hours); And optionally, the solvent is removed. The resulting amide product is treated with an ion exchange resin, preferably a mixture of acid and base resin, or, optionally, a reducing bleach to give a product that is "water white".
더욱 바람직한 구체예에서, 아미드 계면활성제를 우선 산 이온교환수지로 처리하여 비누를 지방산으로 변환시키고 아미드로 변화하지 않은 잔류 아민을 제거한다. 그리고 아미드 계면활성제를 염기 이온교환수지로 처리하여 지방산을 제거한다. 모든 수지는 이미 형성된 칼라 바디의 일부를 제거한다.In a more preferred embodiment, the amide surfactant is first treated with an acid ion exchange resin to convert the soap to a fatty acid and remove residual amines that do not change to amides. The amide surfactant is then treated with a base ion exchange resin to remove fatty acids. All resins remove some of the color bodies already formed.
R-2, 또는 R-1 및 R-2 반응의 조합은 하기 식 (Ⅱ)의 폴리히드록시 지방산 아미드 계면활성제를 제조하기 위하여 사용될 수 있다.R-2, or a combination of R-1 and R-2 reactions, can be used to prepare polyhydroxy fatty acid amide surfactants of formula (II).
R2-C(0)-N(R1)-ZR 2 -C (0) -N (R 1 ) -Z
상기 식에서 : R1각각은 H, C1-C4히드로카르빌, C1-C4알콕시알킬, 또는 히드록시알킬, 예컨대, 2-히드록시에틸, 2-히드록시프로필, 등이고, 바람직하게는 C1-C4알킬, 더욱 바람직하게는 C1또는 C2알킬, 가장 바람직하게는 C1알킬(즉, 메틸) 또는 메톡시알킬 ; 및 R2각각은 C5-C31히드로카르빌 부분, 바람직하게는 직쇄 C7-C19알킬 또는 알케닐, 더욱 바람직하게는 C9-C17알킬 또는 알케닐, 가장 바람직하게는 C11-C17알킬 또는 알케닐, 또는 그 혼합물, 및 Z 는 사슬에 직접 연결되는 3 이상의 히드록실과 선형 히드록시카르빌 사슬을 갖는 폴리히드록시히드로카르빌 부분, 또는 그에 따른 알콕시화(바람직하게는 에톡시화 또는 프로폭시화) 유도체이다. Z 는 환원 아미노화 반응에서 환원당으로부터 유래되는 것이 바람직하다 : 더욱 바람직하게는 Z 는 글리시틸 부분이다. Z 는 -CH2-(CHOH)n-CH2OH, -CH(CH20H)-(CHOH)n-CH20H, -CH2-(CHOH)2(CHOR')(CHOH)-CH20H 로 구성되는 군으로부터 선택되고, n 은 3 이상 5 이하의 정수, 및 R' 는 H 또는 시클릭 단당류 또는 다당류, 및 그에 따른 알콕시화 유도체이다. 가장 바람직한 것은 n 이 4, 특히 -CH2-(CHOH)4-CH2O 인 글리시틸이다. 상기 Z 부분의 혼합물이 바람직하다.Wherein each R 1 is H, C 1 -C 4 hydrocarbyl, C 1 -C 4 alkoxyalkyl, or hydroxyalkyl such as 2-hydroxyethyl, 2-hydroxypropyl, etc., preferably C 1 -C 4 alkyl, more preferably C 1 or C 2 alkyl, most preferably C 1 alkyl (ie methyl) or methoxyalkyl; And each R 2 is a C 5 -C 31 hydrocarbyl moiety, preferably straight chain C 7 -C 19 alkyl or alkenyl, more preferably C 9 -C 17 alkyl or alkenyl, most preferably C 11- C 17 alkyl or alkenyl, or mixtures thereof, and Z is a polyhydroxyhydrocarbyl moiety having three or more hydroxyl and linear hydroxycarbyl chains directly linked to the chain, or alkoxylation (preferably ethoxylated) Oxidized or propoxylated) derivatives. Z is preferably derived from a reducing sugar in a reduction amination reaction: more preferably Z is a glycidyl moiety. Z is -CH 2- (CHOH) n-CH 2 OH, -CH (CH 2 0H)-(CHOH) n-CH 2 0H, -CH 2- (CHOH) 2 (CHOR ') (CHOH) -CH 2 Is selected from the group consisting of 0H, n is an integer of 3 or more and 5 or less, and R 'is H or a cyclic monosaccharide or polysaccharide, and thus an alkoxylated derivative. Most preferred is glycidyl, wherein n is 4, in particular -CH 2- (CHOH) 4 -CH 2 O. Preferred are mixtures of the Z moieties.
식 (Ⅱ)에서, R1은, 예컨데, N-메틸, N-에틸, N-프로필, N-이소프로필, N-부틸, N-이소부틸, N-2-히드록시에틸, N-1-메톡시프로필, 또는 N-2-히드록시프로필이다.In formula (II), R 1 is, for example, N-methyl, N-ethyl, N-propyl, N-isopropyl, N-butyl, N-isobutyl, N-2-hydroxyethyl, N-1- Methoxypropyl, or N-2-hydroxypropyl.
R2-CO-N〈 은, 예컨데, 코카미드, 스테라미드, 올레아미드, 라우라미드, 미리스타미드, 카프리카미드, 팔미타미드, 탈로와미드 등이다.R 2 -CO-N <is, for example, cocamide, steramid, oleamide, lauramid, myristamide, capricamide, palmitamide, thalowamid and the like.
Z 는 1-데옥시글리시틸, 2-데옥시푸룩티딜, 1-데옥시말티딜, 1-데옥시락티딜, 1-데옥시갈락티딜, 1-데옥시만니티딜, 1-데옥시말토트리오티딜 등이다.Z is 1-deoxyglycityl, 2-deoxyfuructidyl, 1-deoxymaltidyl, 1-deoxylactidyl, 1-deoxygalactidyl, 1-deoxymannitidyl, 1-deoxymalto Triotidyl.
다음 반응액, 촉매 및 용매들은 R-2 반응에서 유용하게 사용되며, 예시로서 나열된 것이며, 한정하는 것은 아니다. 이러한 물질들은 모두 잘알려진 것들이며 상업적인 원료의 다양성으로부터 통상적으로 사용가능하다.The following reaction solutions, catalysts and solvents are usefully used in the R-2 reaction, and are listed as examples and not by way of limitation. These materials are all well known and commonly available from a variety of commercial raw materials.
반응물 - 모노-, 디- 및 트리-에스테르(즉, 트리글리세리드)를 포함하는 다양한 지방 에스테르를 R-2 반응에서 사용할 수 있다. 메틸 에스테르, 에틸 에스테르 등이 모두 사용 가능하다. 폴리히드록시아민 반응액은 -CH3-, C2H5-, C3H7-, HOCH2CH2- 등의 N-치환기와 N-알킬 및 N-히드록시알킬 폴리히드록시아민과 같은 상기 R-1 반응으로부터 사용 가능한 반응액을 포함한다(R-1 반응으로부터 사용가능한 폴리히드록시아민은 소량의 ppm (예컨데, 10-20 ppm)이 존재하더라도 바람직하게는 메탈로 수소화 촉매의 잔류량의 존재에 의해 오염되지 않는다). 에스테르의 혼합물 및 폴리히드록시아민 반응액의 혼합물 또한 사용될 수 있다.Reactants-Various fatty esters can be used in the R-2 reaction, including mono-, di- and tri-esters (ie triglycerides). Methyl ester, ethyl ester, etc. can all be used. The polyhydroxyamine reaction solution is composed of N-substituents such as -CH 3- , C 2 H 5- , C 3 H 7- , HOCH 2 CH 2 -and N-alkyl and N-hydroxyalkyl polyhydroxyamines. And a reaction solution usable from the R-1 reaction. (Polyhydroxyamines usable from the R-1 reaction preferably contain a residual amount of hydrogenation catalyst to metal, even if a small amount of ppm (eg 10-20 ppm) is present.) Not contaminated by existence). Mixtures of esters and mixtures of polyhydroxyamine reaction solutions can also be used.
촉매 - R-2 반응에서 사용된 촉매는 알콕시드(바람직함), 히드록시드(가수분해 반응이 일어날 수 있으므로 덜 바람직함), 카르보네이트 등과 같은 염기성 물질이다. 바람직한 알콕시드 촉매는 소듐 메톡시드, 포타슘 에톡시드 등과 같은 알칼리 금속 C1-C4알콕시드를 포함한다. 촉매는 반응 혼합물로부터 분리되어 제조될 수 있거나, 나트륨과 같은 알칼리 금속에서 그 자체로 생성될 수 있다. 그 자체로 생성되는 것은, 예컨데, 메탄올 용매에서 나트륨 금속은, 촉매 생성이 완료될 때 까지 다른 반응액은 존재하지 않는 것이 바람직하다. 촉매는 전형적으로 에스테르 반응물의 약 5-8 몰 % 의 수준으로 사용된다.Catalysts-The catalysts used in the R-2 reaction are basic substances such as alkoxides (preferably), hydroxides (less preferred since hydrolysis reactions may occur), carbonates and the like. Preferred alkoxide catalysts include alkali metal C 1 -C 4 alkoxides such as sodium methoxide, potassium ethoxide and the like. The catalyst can be prepared separately from the reaction mixture or can be produced by itself in an alkali metal such as sodium. What is produced by itself is, for example, sodium metal in a methanol solvent, preferably no other reaction solution is present until the catalyst production is complete. The catalyst is typically used at levels of about 5-8 mole% of the ester reactants.
용매 - R-2 반응에서 사용된 유기 히드록시 용매는, 예컨데, 메탄올, 에탄올, 프로팔올, 이소프로판올, 부탄올, 글리세롤, 1,2-프로필렌 글리콜, 1,3-프로필렌 글리콜 등을 포함한다. 메탄올이 바람직한 알콜용매이며 1,2-프로필렌 글리콜이 바람직한 디올 용매이다. 용매의 혼합물도 또한 사용될 수 있다.Solvents-Organic hydroxy solvents used in the R-2 reaction include, for example, methanol, ethanol, propalol, isopropanol, butanol, glycerol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol and the like. Methanol is the preferred alcohol solvent and 1,2-propylene glycol is the preferred diol solvent. Mixtures of solvents may also be used.
일반적인 R-2 반응조건 - 하기 고리형 부산물, 예컨데, 에테르 아미드 및 칼라 바디의 형성을 최소화하는 반면 바람직한 물질을 생성하는 것이 또한 선택적인 목적이다.General R-2 Reaction Conditions—It is also an optional purpose to produce the desired materials while minimizing the formation of the following cyclic byproducts, such as ether amides and color bodies.
반응 온도는 약 135 ℃ 미만이고, 전형적으로 약 40 ℃ 내지 100 ℃ 범위이고, 바람직하게는 50℃ 내지 80 ℃에서 본 목적을 만족할 수 있으며, 특히 반응시간은 0.5-2 시간, 또는 6 시간에 이르기까지이다. 반응 시간이 더 짧아지는 연속적인 방법에서는 이보다 높은 온도도 가능하다.The reaction temperature is less than about 135 ° C., typically in the range of about 40 ° C. to 100 ° C., preferably at 50 ° C. to 80 ° C., to meet this purpose, in particular the reaction time reaching 0.5-2 hours, or 6 hours Until. Higher temperatures are possible in a continuous manner with shorter reaction times.
[폴리히드록시 지방산 아미드의 정제][Purification of Polyhydroxy Fatty Acid Amide]
본 방법에 의해 제조되는 폴리히드록시 지방산 아미드는 매우 순수하고 좋은 색을 나타낸다. 그러나, 색을 나타내지 않거나 깨끗하고, 순수한 물질에서는, 색이 덜한 계면활성제가 요구된다. 따라서, 폴리히드록시 지방산 아미드 계면활성제는 이온 교환수지, 이온 교환수지의 혼합물, 또는 이온 교환수지, 및/또는 NaBH4등과 같은 환원 표백제의 조합, 또는 촉매에 대한 수소화로 후처리되는 것이 바람직하다.The polyhydroxy fatty acid amides produced by this process are very pure and have good color. However, in non-colored or clean, pure materials, less colored surfactants are required. Thus, the polyhydroxy fatty acid amide surfactants are preferably post-treated by ion exchange resins, mixtures of ion exchange resins, or combinations of ion exchange resins, and / or reducing bleaches such as NaBH 4 , or hydrogenation of the catalyst.
처리가 주의 깊게 수행되면 이온 교환수지로 처리하는 것이 매우 효과적일 수 있다. 존재하는 부 오염물이 아민과 같은 천연에 존재하는 양이온성 및/또는 비누 및/또는 지방산과 같은 천연에 존재하는 음이온성 모두이므로, 음이온성 및 양이온성(염기성 및 산성) 이온교환수지 모두로 처리하는 것이 바람직하다. 특히 효과적인 처리는 폴리히드록시 지방산 아미드 계면활성제를 우선 산성 이온교환수지로 처리하여 아민을 제거하고 지방산 비누를 지방산으로 변형시킨 후 염기성 이온교환수지로 처리하여 지방산을 제거한다.If the treatment is carried out carefully, treatment with ion exchange resins can be very effective. Since the secondary contaminants present are both cationic and / or naturally occurring anionics such as soaps and / or fatty acids such as amines, treatment with both anionic and cationic (basic and acidic) ion exchange resins It is preferable. Particularly effective treatments are polyhydroxy fatty acid amide surfactants first treated with acidic ion exchange resins to remove amines, and the fatty acid soaps transformed into fatty acids followed by basic ion exchange resins to remove fatty acids.
특히 효과적인 또다른 후처리는 니켈, 팔라듐, 구리 크로메이트 등의 촉매 수소화에 대하여 폴리히드록시 지방산 아미드 계면활성제 용액의 수소화이다. 놀랍게도, 수소화는 계면활성제 구조에 부작용 없이 칼라 바디 및 칼라 바디 전구체를 제거하는데 효과적이다.Another particularly effective workup is the hydrogenation of a polyhydroxy fatty acid amide surfactant solution against catalytic hydrogenation of nickel, palladium, copper chromate and the like. Surprisingly, hydrogenation is effective in removing the color body and the color body precursor without adverse effects on the surfactant structure.
수소화는 배치 반응기에서 수행되는 것이 전형적이다. 니켈 또는 팔라듐의 촉매는, 폴리히드록시 지방산 아미드 계면활성제 용액에서 슬러리되고 바람직한 향상을 나타내는 조건 하에서 반응된다. 전형적인 반응 조건은 수소 압력 약 150 내지 약 1000, 바람직하게는 약 300 내지 약 500 psi ; 온도 약 50 내지 약 120, 바람직하게는 약 50 내지 65 ℃, 비누 형성이 되기까지의 온도 ; 및 반응 시간 약 1 내지 약 4 시간, 바람직하게는 약 1 내지 2 시간이다.Hydrogenation is typically carried out in a batch reactor. The catalyst of nickel or palladium is reacted under conditions that are slurried in a polyhydroxy fatty acid amide surfactant solution and exhibit the desired improvement. Typical reaction conditions include a hydrogen pressure of about 150 to about 1000, preferably about 300 to about 500 psi; Temperature about 50 to about 120, preferably about 50 to 65 ° C., temperature until soap formation; And reaction time about 1 to about 4 hours, preferably about 1 to 2 hours.
계면활성제의 색은 메탄올/증류수 50/50 중량 혼합물을 맹검으로하여 이에대한 420 nm 에서의 투과율을 % 로 측정한다. 계면활성제는 맹검 용액으로 50 중량 % 로 희석되고 분광광도계로 측정한다. 상업적 제품의 전형적인 색은 상기에 따라 측정하면, 약 55 % 내지 약 70 % 의 투과율로 다양하다. 깨끗한 제품에서는, 최소 투과율은 약 70 % 이상이어야 한다.The color of the surfactant is measured by% transmission at 420 nm, blinded by a 50/50 weight mixture of methanol / distilled water. The surfactant is diluted to 50% by weight with a blind solution and measured by spectrophotometer. Typical colors for commercial products vary from transmittance of about 55% to about 70%, measured according to the above. In clean products, the minimum transmission should be at least about 70%.
70 % 투과율을 나타내기 위한 촉매는 사용된 촉매의 형태, 및 색 향상의 바람직한 수준에 따라 다르다. 약 2 % 내지 약 10 %, 바람직하게는 약 2 % 내지 약 5 % 범위를 나타내기 위한 니켈 촉매는 용액 내의 계면활성제에 대한 촉매의 중량으로 표현된다. 촉매의 이러한 수준은 약 40 % - 48 %에서, 2 % 촉매에서는 약 70 %, 10 % 촉매에서는 약 80 % - 85 % 로 투과율이 높아진다. 팔라듐 촉매로 후 수소화하면 촉매를 덜 사용하고도 나은 색을 얻을 수 있다. 60 % 의 투과율을 갖는 색으로 시작 했을 때 결과 투과율이 약 85 % 내지 약 90 %인 팔라듐 촉매의 사용 범위는 약 0.005 % 내지 약 0.15 % 이다. 그에 비해, 약 120 ℃에서 360 psi 수소의 조건에서 약 42 %의 투과율은 니켈 촉매를 사용했을 때 75 %, 팔라듐 촉매를 사용했을 때 93 % 로 증가한다.The catalyst for exhibiting 70% transmission depends on the type of catalyst used and the desired level of color enhancement. Nickel catalysts for indicating a range from about 2% to about 10%, preferably from about 2% to about 5%, are expressed as the weight of the catalyst relative to the surfactant in solution. This level of catalyst increases from about 40%-48%, about 70% with 2% catalyst and about 80%-85% with 10% catalyst. Post hydrogenation with a palladium catalyst yields better color with less catalyst. Starting with a color having a transmittance of 60%, the range of use of the palladium catalyst with a resultant transmittance of about 85% to about 90% is from about 0.005% to about 0.15%. By comparison, the permeation rate of about 42% at 360 psi hydrogen at about 120 ° C. increases to 75% with nickel catalyst and 93% with palladium catalyst.
다른 선택적인 환원 표백과정은 NaBH4, LiAlH4등의 환원 물질을 사용한다. pH 는 약 10 내지 10.9, 바람직하게는 10.1 내지 10.6, 더 바람직하게는 약 10.4 이어야 한다. 이 pH 범위는 아미드의 가수분해에 의한 지방산 비누의 과 생산없이 우수한 속도로 표백이 잘 된다.Another selective reduction bleaching process uses reducing materials such as NaBH 4 , LiAlH 4 . The pH should be about 10 to 10.9, preferably 10.1 to 10.6, more preferably about 10.4. This pH range is well bleached at an excellent rate without overproduction of fatty acid soaps by hydrolysis of amides.
하기 실시예는 상기 R-1 반응에 의해 제조된 N-폴리히드록시아민을 사용한 R-2 반응의 실제를 설명하기 위한 것이다. 반응액 및 용매의 농도가 "70 % 농축된" (반응액에 대해) 반응 혼합물이 되는 농도 범위를 사용하는 것이 바람직하다. 이 70 % 농축 혼합물은 바람직한 폴리히드록시 지방산 아미드 산물이 높은 수율을 빨리 얻을 수 있다는 점에서 우수한 결과를 제공한다. 실제로, 반응은 1 시간 이하에서 완성됨을 볼 수 있다. 70 % 농도에서 반응 혼합물의 농도는 조작을 편리하게 한다. 그러나, 80 % 및 90 % 농도에서 더 나은 결과를 얻을 수 있더라도, 이러한 높은 농도에서 바람직하지 못한 환형 부산물이 형성됨을 크로마토그래피 데이터로부터 알 수 있다. 높은 농도에서 반응계는 반응의 초기 단계에서조차, 작동하기가 더 어려워지고, 더 효과적인 교반이 요구된다(초기의 농도가 진함으로인해). 반응이 상당한 정도로 진행되면, 반응계의 점도는 감소하고 혼합이 용이해진다.The following examples are intended to illustrate the actuality of the R-2 reaction using N-polyhydroxyamine prepared by the above R-1 reaction. Preference is given to using a concentration range in which the concentrations of the reaction liquid and the solvent are "70% concentrated" (relative to the reaction liquid). This 70% concentrated mixture gives excellent results in that the desired polyhydroxy fatty acid amide product can quickly obtain high yields. In fact, it can be seen that the reaction is completed in less than 1 hour. The concentration of the reaction mixture at 70% concentration facilitates manipulation. However, although better results can be obtained at 80% and 90% concentrations, it can be seen from the chromatography data that undesirable cyclic by-products are formed at these high concentrations. At high concentrations, the reaction system becomes more difficult to operate, even in the early stages of the reaction, and requires more efficient agitation (due to its initial concentration). If the reaction proceeds to a significant extent, the viscosity of the reaction system decreases and the mixing becomes easy.
여기에서 모든 백분율(percentage), 비(ratio), 비율(portion)은 달리 정의한 것이 없으면 중량에 대한 값이다. 여기에서의 모든 한계 및 수치들은 따로 언급하지 않는 한 대략적인 값이다.All percentages, ratios, and ratios here are values for weight unless otherwise defined. All limits and values herein are approximate unless otherwise noted.
[실시예 1]Example 1
[표준 반응][Standard reaction]
용매로서 약 214 g 의 C12지방산 메틸 에스테르 (Procter & Gamble 메틸 에스테르 CE1295); 약 195 g 의 N-메틸-D-글루카민, 건조 분말, 약 10.8 g의 25 % 소듐 메틸레이트; 그리고 약 37.7 g의 프로필렌 글리콜로 이루어진 반응 혼합물을 사용한다. 반응 용기는 1 리터의, 4목, 등근 바닥 플라스크 반응기, 하나의 300 mm 코일 콘덴서, 하나의 250 ml 둥근 바닥 플라스크; 몇 개의 아답터; 변속 모터가 있는 하나의 교반기, 온도 조절용 Thermo-Watch(상표명)에 연결된 하나의 맨틀; 그리고 진공용 진공수 아스피레이터를 포함한다.About 214 g of C 12 fatty acid methyl ester (Procter & Gamble methyl ester CE1295) as solvent; About 195 g of N-methyl-D-glucamine, dry powder, about 10.8 g of 25% sodium methylate; And a reaction mixture consisting of about 37.7 g of propylene glycol. The reaction vessel was a 1 liter, four neck, equipotential bottom flask reactor, one 300 mm coil condenser, one 250 ml round bottom flask; Several adapters; One stirrer with variable speed motor, one mantle connected to Thermo-Watch ™ for temperature control; And a vacuum water aspirator for vacuum.
메틸 에스테르를 반응기에 첨가하고, 교반하면서 약 60 ℃ 로 가열한다. 프로필렌 글리콜과 N-메틸 글루카민(분말)을 충분히 교반하면서 첨가해서 고체가 현탁되도록 유지한다. 온도를 약 80 ℃ 로 상승시키고, 약 100 mmHg abs.의 진공을 만들고, 약 0.1 % 초과의 수분이 존재한다면 수분을 제거한다. 압력질소로 상승시키고, 소듐 메틸레이트를 첨가한다. 온도는 약 80 ℃ 로 설정되고, 시간은 제로로 설정한다. 압력은 약 30 분 마다 약 500 에서 350, 200, 100mmHg 로 대략 감소시킨다. 압력을 질소로 다시 상승시키고 샘플을 GC 분석을 위해 취한다.Methyl ester is added to the reactor and heated to about 60 ° C. with stirring. Propylene glycol and N-methyl glucamine (powder) are added with sufficient stirring to keep the solids suspended. Raise the temperature to about 80 ° C., create a vacuum of about 100 mmHg abs. And remove water if more than about 0.1% moisture is present. Raise to pressure nitrogen and add sodium methylate. The temperature is set to about 80 ° C. and the time is set to zero. The pressure is reduced approximately from about 500 to 350, 200, 100 mmHg about every 30 minutes. The pressure is raised back to nitrogen and the sample is taken for GC analysis.
상기 표준 반응의 결과, 약 200 - 600 ppm의 고리형 물질을 얻는데, 그것은 바람직하지 않은 것으로 생각된다. 하나의 표준 반응에서, 고리형의 레벨은 250 ppm 이고, 전화율은 91 % 이고, 반응 온도를 약 70 ℃ 로 낮게 하면, 고리형 레벨은 약 80 ppm으로 낮아지고, 전화율도 약 88 %로 낮아지고, 반응 시간을 약 1 시간으로 줄이면, 고리형 물질은 약 50 ppm 으로 감소하고, 전화율도 약 89 % 로 낮아지고, 촉매 레벨을 반으로 삭감하면, 고리형 물질은 약 90 ppm 으로 감소하고, 전화율은 약 93 % 로 상승하고, 30분 내에 메탄올을 제거하면, 고리형 물질은 약 50 ppm 미만으로 감소하고, 전화율은 약 90 % 로 상승하며, 최대 약 200 mmHg 로 진공을 감소시키면, 전화율이 약 87 % 로 감소하는 동안에 고리형 물질은 약 40 ppm 으로 감소한다.As a result of this standard reaction, a cyclic material of about 200-600 ppm is obtained, which is considered undesirable. In one standard reaction, the cyclic level is 250 ppm, the conversion rate is 91%, and when the reaction temperature is lowered to about 70 ° C., the cyclic level is lowered to about 80 ppm, the conversion rate is lowered to about 88%, , If the reaction time is reduced to about 1 hour, the cyclic material is reduced to about 50 ppm, the conversion rate is lowered to about 89%, and if the catalyst level is cut in half, the cyclic material is reduced to about 90 ppm, and the conversion rate is Increases to about 93%, removes methanol within 30 minutes, the cyclic material decreases to less than about 50 ppm, the conversion rate rises to about 90%, and reducing the vacuum to a maximum of about 200 mmHg, the conversion rate is about While decreasing to 87%, the cyclic material is reduced to about 40 ppm.
메탄올을 제거하기위해 시간을 줄이고 진공을 감소시키면, 고리 형성을 감소시킬 때 가장 중요한 영향을 미친다.Reducing the time and vacuuming to remove methanol has the most significant effect on reducing ring formation.
색상 향상은 더나은 색상을 갖는 반응물을 사용해서 얻을 수 있다. 메틸 에스테르 및 폴리히드록시 아민 모두는 약 1 미만의 가드너 칼라 (Gardner color)를 갖는데, 아민이 가장 중요하다. R-1 반응에서 과량의 아민을 사용해서, 예를 들어 약 100 % 의 과량 및/또는 그 이상의 열처리 온도는 향상된 아민 칼라를 제공한다. 결정화 단계의 사용하면 칼라는 더욱 향상된다.Color enhancement can be achieved by using reactants with better colors. Both methyl esters and polyhydroxy amines have a Gardner color of less than about 1, with amines being the most important. Using excess amine in the R-1 reaction, for example, an excess of and / or higher heat treatment temperatures of about 100% gives an improved amine color. The use of the crystallization step further improves the color.
아미드는 바람직하게는 이온 교환 수지, 또는 더욱 바람직하게는 음이온 및 양이온 교환 수지로 처리되어 칼라 바디 (color body)를 제거한다. 이러한 처리는 하기에서 달성된다.The amide is preferably treated with an ion exchange resin, or more preferably an anion and a cation exchange resin to remove the color body. This treatment is accomplished below.
[실시예 Ⅱ]Example II
아미드 합성을 위한 80 % 반응물 농도 레벨에서의 전체 공정은 하기와 같다.The overall process at 80% reactant concentration level for amide synthesis is as follows.
약 84.87 g C12지방산 메틸 에스테르 (Procter & Gamble 메틸 에스테르 CE1270), 실시예 1 의 약 75 g 의 N-메틸 폴리히드록시아민, 약 1.04 g 의 소듐 메톡시드 및 전부 약 39.96 g 의 메틸 알코올 (ca. 20 중량 % 의 반응 혼합물)로 이루어진 반응 혼합물을 사용한다. 반응 용기는 건조 튜브, 콘덴서 및 기계적 교반 블레이드가 설치되어 있는 표준 환류 기구를 포함한다. N-메틸글루카민/메탄올을 질소하에서(환류) 교반하면서 가열한다. 용액이 원하는 온도에 도달한후, 에스테르 및 소듐 메톡시드 촉매를 첨가한다. 반응 혼합물은 약 6 시간 동안 환류에서 유지된다. 반응은 약 1.5 시간 내에 완결되어야 한다. 메탄올을 제거한후, 회수된 생성물은 약 105.57 g이다. 크로마토그래피는 단지 소량의 원하지 않는 에스테르-아미드 부산물의 존재를 나타내고, 검출할 수 있는 고리화 부산물은 없다는 것을 나타낸다.About 84.87 g C 12 fatty acid methyl ester (Procter & Gamble methyl ester CE1270), about 75 g of N-methyl polyhydroxyamine of Example 1, about 1.04 g of sodium methoxide and a total of about 39.96 g of methyl alcohol (ca A reaction mixture consisting of 20% by weight of the reaction mixture). The reaction vessel includes a standard reflux mechanism equipped with a drying tube, a condenser and a mechanical stirring blade. N-methylglucamine / methanol is heated with stirring under nitrogen (reflux). After the solution has reached the desired temperature, ester and sodium methoxide catalyst are added. The reaction mixture is kept at reflux for about 6 hours. The reaction should be complete in about 1.5 hours. After removal of the methanol, the recovered product is about 105.57 g. Chromatography shows only the presence of small amounts of unwanted ester-amide byproducts and no detectable cyclization byproducts.
상기의 설명은 통상 N-메틸 폴리히드록시아민, 예컨대 N-메틸글루카민, 뿐만 아니라 지방 메틸 에스테르를 사용하는 지방산 아미드 유도체를 제조하기 위한 용매 보조법에 관한 것이지만, 본 발명의 정신과 범위에서 벗어나지 않는 변화는 이용할 수 있다는 것으로 이해된다. 따라서, 환원당, 예컨대 푸룩토오스, 갈락토오스, 만노오스, 말토오스 및 락토오스, 그리고 당 공급원, 예컨대 고덱스트로스 옥수수 시럽, 고프룩토오스 옥수수 시럽 및 고말토오스 옥수수 시럽 등은 반응의 폴리히드록시아민 물질 (즉, 글루카민 대용)을 제조하기 위해 사용될 수 있다.The above description is generally directed to solvent aids for preparing fatty acid amide derivatives using N-methyl polyhydroxyamines such as N-methylglucamine, as well as fatty methyl esters, but without departing from the spirit and scope of the present invention. It is understood that changes are available. Thus, reducing sugars such as fructose, galactose, mannose, maltose and lactose, and sugar sources such as high dextrose corn syrup, high fructose corn syrup and high maltose corn syrup, etc. Carmine substitute).
놀랍게도, 다양한 지방과 오일 (트리글리세리드) 은 상기의 지방 에스테르 대신 여기에 사용될 수 있고, 완전함에 있어서, 명확하게 향상되지 않는다. 예를 들어, 지방과 오일, 예컨대 콩기름, 목화씨유, 해바라기유, 쇠기름, 돼지기름, 잇꽃유, 옥수수오일, 카놀라(canola)오일, 땅콩 오일, 어유, 평지의 씨 오일 등, 또는 그의 경화된 (가수분해된) 형태는 본 공정에서 사용하기 위해 트리글리세리드 에스테르의 공급원으로서 사용될 수 있다. 트리글리세디드를 사용하는 경우, 반응은 진행되어 완성되고, 제거되어야 하는 부산물이 적다. 특히, 약 95 % 초과의 완성이 가능하다. 바람직한 트리글리세리드는 야자 인 오일, 코코넛 오일, 야자유 그리고 쇠기름이다.Surprisingly, various fats and oils (triglycerides) can be used here instead of the above fatty esters and, in completeness, are not clearly improved. For example, fats and oils such as soybean oil, cottonseed oil, sunflower oil, iron oil, pork oil, safflower oil, corn oil, canola oil, peanut oil, fish oil, rapeseed oil, and the like (or their cured ( Hydrolyzed) form can be used as a source of triglyceride esters for use in the present process. If triglycerides are used, the reaction proceeds to completion and there are few by-products to be removed. In particular, greater than about 95% completion is possible. Preferred triglycerides are palm phosphorus oil, coconut oil, palm oil and iron oil.
[정제][refine]
상기의 공정으로 제조되는 계면활성제는 놀랍게도 순수하다. 그런, 아주 깨끗한 생성물을 제조하기 위해, 아주 큰 순도를 필요로한다. 따라서, 환원 표백과 이온 교환 처리 중에서 선택되는 적어도 하나의 처리로 계면활성제 생성물을 처리하는 것이 필요하다.The surfactant produced by the above process is surprisingly pure. Such, in order to produce a very clean product, it requires very large purity. Therefore, it is necessary to treat the surfactant product with at least one treatment selected from reducing bleaching and ion exchange treatment.
환원 표백은 광(光), 산소의 작용으로, 다른 물질 등과의 상호 작용으로 나중에 칼라 바디로 전환되는 칼라 바디 및/또는 칼라 바디 전구체를 환원시키는/제거하는 방법으로서 공지되어 있다. 그러나, N-알킬 폴리히드록시 아민 아미드 계면활성제를 처리하기 위해, 하기에 나타나 있는 바와 같이 비누의 형성을 경계할 필요가 있다.Reducing bleaching is known as a method of reducing / removing color bodies and / or color body precursors which are later converted into color bodies by the action of light, oxygen, interaction with other substances and the like. However, in order to treat N-alkyl polyhydroxy amine amide surfactants, it is necessary to guard against the formation of soap as shown below.
수소 및 수소화 촉매의 사용은 또한 과량의 비누 형성없이 우수한 환원 표백을 제공할 수 있지만, 이러한 기술은 통상 더욱 복잡하고 특별한 장치를 필요로한다. 바람직한 수소화 촉매는 하기에 나타나 있다.The use of hydrogen and hydrogenation catalysts can also provide good reducing bleaching without excessive soap formation, but such techniques are usually more complex and require special equipment. Preferred hydrogenation catalysts are shown below.
그와 같은 새로운 공급원으로부터 세정 계면활성제의 제조는 본 공정의 중요한 이점이라는 것을 일단 이해할 수 있다. 본 공정이 특히 긴 사슬 (예를 들어, C18) 및 불포화 지방산 폴리히드록시 아미드를 제조하는 경우 특히 유용한 것은 비교적 완만한 반응 온도와 조건이 목적 생성물에 최소 부산물을 형성시키기 때문이다. 폴리히드록시 지방산 아미드 계면활성제의 미리 형성된 부분은 트리글리세리드 또는 긴 사슬 메틸 에스테르가 반응물로서 사용되는 경우 R-2 아미드 형성 반응의 개시를 보조하기 사용될 수 있다.It will be appreciated that the preparation of cleaning surfactants from such new sources is an important advantage of the present process. This process is particularly useful especially when producing long chains (eg C 18 ) and unsaturated fatty acid polyhydroxy amides because relatively mild reaction temperatures and conditions form minimal byproducts in the desired product. The preformed portion of the polyhydroxy fatty acid amide surfactant can be used to assist in initiation of the R-2 amide formation reaction when triglycerides or long chain methyl esters are used as reactants.
[실시예 Ⅲ]Example III
N-메틸 글루카민의 정제는 하기와 같이 진행한다.Purification of N-methyl glucamine proceeds as follows.
약 45 중량 % 의 일반 등급 N-메틸 글루카민을 함유하는 약 2500 g 의 수용액을 로터리 증발기에 충전하는데, 상기 증발기는, 약 75 % 의 증발기 잔류물 중 고체 농도에 상응하는 약 957 g 의 농축물이 수집될 때까지, 27.5 의 Hg 진공하에서 약 71℃ 로 가열된다. 잔류물은 약 660 g 의 무수 메탄올과 혼합되고 N-메틸 글루카민 빙욕을 사용해서 약 1 - 2 ℃ 로 급냉되고, 그래서 N-메틸 글루카민 결정이 백색 슬러리를 생기게 한다. 슬러리의 약 1100 g 부분은 Buchner 깔대기를 사용해서 여과하기 전에 약 3 - 4 분 동안 혼합되는 Waring 배합기에 충전된다. 샘플을 여과해서 건조시킨 후, 약 165 g 의 앨리코트의 냉각된 (약 5 ℃)메탄올로 2 회 그리고 약 330 g 의 냉각된 메탄올로 1 회 세척한다. 최종 케이크는 최초의 공급 중 약 83 % 의 고체의 수율에 대해 약 16 % 휘발성 물질에서 약 438 g 의 정제된 N-메틸 글루카민을 산출한다.About 2500 g of an aqueous solution containing about 45% by weight of general grade N-methyl glucamine are charged to a rotary evaporator, which is about 957 g of concentrate corresponding to a solid concentration in about 75% of the evaporator residue. Until it is collected, it is heated to about 71 ° C. under a Hg vacuum of 27.5. The residue is mixed with about 660 g of anhydrous methanol and quenched to about 1-2 ° C. using an N-methyl glucamine ice bath, so that the N-methyl glucamine crystals give a white slurry. About 1100 g portion of the slurry is charged to a Waring blender that is mixed for about 3-4 minutes prior to filtration using a Buchner funnel. After the sample is filtered off and dried, it is washed twice with about 165 g of aliquots of cooled (about 5 ° C.) methanol and once with about 330 g of cooled methanol. The final cake yields about 438 g of purified N-methyl glucamine at about 16% volatiles for a yield of about 83% solids in the first feed.
하기 표는 이러한 절차에 의해 산출된 칼라와 열 안정성 향상을 서술하고 있다. 정제된 결정은 최초의 공급물과 동일한 고체 농도를 산출하기 위해 증류수에 용해된다. 칼라는 약 420 nm 에서, 약 21 cm 셀에서 Milton Roy Spectronic 21D 분광계를 사용해서 % 투과율로서 샘플에 대해 측정된다. 샘플은 또한 약 1 시간 동안 불활성 대기하에서 오일 배스에서 약 180 ℃ 로 물질을 상승시켜 열 안정도를 시험한다.The table below describes the color and thermal stability improvements produced by this procedure. Purified crystals are dissolved in distilled water to yield the same solid concentration as the original feed. The color is measured on the sample as% transmission using a Milton Roy Spectronic 21D spectrometer at about 420 nm and about 21 cm cells. The sample is also tested for thermal stability by raising the material to about 180 ° C. in an oil bath under an inert atmosphere for about 1 hour.
처리된 샘플은 약 50 % 농도로 재희석되어 열처리 동안에 상실된 물을 보충하고 차후의 칼라를 나타낸다.The treated sample is rediluted to about 50% concentration to replenish the water lost during the heat treatment and show the subsequent color.
[실시예 Ⅳ-A]Example IV-A
(결정화되지 않은 아민으로의 아미드 제조)(Preparation of Amides with Uncrystallized Amine)
약 54 중량 % 고체를 함유하는 일반 등급 N-메틸 글루카민의 수용액 (약 332.62 g)을 기계적 교반 블레이드, 콘덴서 및 리시버를 포함하는 표준 1 리터 반응 플라스크 기구에 충전한다. 약 1시간 20분에 걸쳐, 용액을 점차로 약 132 ℃ 로 가열하고 압력을 약 66 cm Hg 진공으로 감소시켜 리시버에서 수집되고 응축된 물을 제거한다.An aqueous solution of general grade N-methyl glucamine (about 332.62 g) containing about 54% by weight solids is charged to a standard 1 liter reaction flask apparatus containing a mechanical stirring blade, condenser and receiver. Over about 1 hour 20 minutes, the solution is gradually heated to about 132 ° C. and the pressure is reduced to about 66 cm Hg vacuum to remove the collected and condensed water from the receiver.
약 201.71 g 의 Procter & Gamble CE-1295 메틸 에스테르 및 약 37.20 g 의 프로필렌 글리콜을 건조된 N-메틸 글루카민에 첨가한다. 교반한후, 약 15.01 g 의 소듐 메톡시드 용액 (메탄올 중 약 25 중량 %) 과 약 14 g 의 메탄올을 반응기에 첨가하고 시간을 기록한다. 메탄올이 대기압에서 증류제거될 때 혼합물을 약 85 ℃로 냉각시킨다. 약 30분 후, 더 이상의 메탄올은 뚜렷하게 증류되지 않고 진공을 천천히 반응 용기에 적용해서 잔류 메탄올을 제거하고 반응을 완성시킨다. 진공이 지나치게 거품이 일지 않고 약 66 mm Hg 에 도달하는 경우 반응은 완성된다. 질소로 진공을 붕괴한 후, 약 126.86 g 의 물과 약 74.60 g 의 에탄올을 혼합물에 첨가한다. 수득한 글루코오스 아미드 용액은 진황색이고 약 420 nm 에서 투과율이 약 54.9 % 이다.About 201.71 g of Procter & Gamble CE-1295 methyl ester and about 37.20 g of propylene glycol are added to the dried N-methyl glucamine. After stirring, about 15.01 g of sodium methoxide solution (about 25% by weight in methanol) and about 14 g of methanol are added to the reactor and the time is recorded. The mixture is cooled to about 85 ° C. when methanol is distilled off at atmospheric pressure. After about 30 minutes, no more methanol is distilled distinctly and vacuum is slowly applied to the reaction vessel to remove residual methanol and complete the reaction. The reaction is complete when the vacuum reaches about 66 mm Hg without excessive foaming. After collapse of the vacuum with nitrogen, about 126.86 g of water and about 74.60 g of ethanol are added to the mixture. The resulting glucose amide solution is dark yellow and has a transmittance of about 54.9% at about 420 nm.
[실시예 Ⅳ-B]Example IV-B
(결정화된 아민으로의 아미드 결정화)(Amid Crystallization to Crystallized Amine)
실시예 Ⅲ 으로부터의 약 121.0 g 의 정제된 N-메틸 글루카민 필터 케이크(약 16 % 휘발성 물질), 약 112.1 9 의 Procter & Gamble CE-1295 메틸 에스테르 및 약 19.7 g 의 프로필렌 글리콜로 이루어진 반응 혼합물을 기계적 교반 블레이드, 콘덴서 및 리시버가 설치되어 있는 1리터의 반응 용기에 충전한다. 혼합물을 교반하면서 약 80 ℃ 로 가열하고, 약 30 분 동안 약간의 진공하에서 유지해서 필터 케이크로부터 잔류 수분과 메탄올을 제거한다.A reaction mixture consisting of about 121.0 g of purified N-methyl glucamine filter cake (about 16% volatile) from Example III, about 112.1 9 of Procter & Gamble CE-1295 methyl ester and about 19.7 g of propylene glycol 1 liter of reaction vessel equipped with a mechanical stirring blade, a condenser and a receiver is filled. The mixture is heated to about 80 ° C. with stirring and kept under slight vacuum for about 30 minutes to remove residual moisture and methanol from the filter cake.
질소로 진공을 붕괴한 후, 약 8.4 g 의 약 25 % 소듐 메톡시드 용액을 반응기에 충전하고 시간을 기록한다. 메탄올을 증류제거하고 리시버에 수집한다. 약 1시간 후, 진공을 천천히 만들어 잔류 메탄올을 제거하고, 반응을 완결한다. 약 2 시간 30 분 후, 목적한 진공을 이루고 더 이상 메탄올을 증류하지 않는다. 질소로 진공을 붕괴하고 약 65.1 g 의 증류수 및 약 39.5 g 의 에탄올을 혼합물에 첨가한다. 수득한 글루코오스 아미드 용액은 아주 엷은 황색이고 투과율은 약 420 nm 에서 약 88.9 % 이다.After collapse of the vacuum with nitrogen, about 8.4 g of about 25% sodium methoxide solution is charged to the reactor and the time is recorded. Methanol is distilled off and collected in the receiver. After about 1 hour, vacuum is slowly removed to remove residual methanol and the reaction is complete. After about 2 hours 30 minutes, the desired vacuum is achieved and no more methanol is distilled off. The vacuum is collapsed with nitrogen and about 65.1 g of distilled water and about 39.5 g of ethanol are added to the mixture. The resulting glucose amide solution is very pale yellow with a transmittance of about 88.9% at about 420 nm.
[실시예 Ⅴ]Example V
폴리히드록시 아미드 용리에 의한 소모 후, 강 염기성 음이온 교환 수지의 재생을 하기에 따라 수행한다.After consumption by polyhydroxy amide elution, the regeneration of the strongly basic anion exchange resin is carried out as follows.
에탄올성 HCl 용액은 약 27.4 g 의 농축 (시금 = 약 36.5 중량 %) HCl을 약 972.6 g 3 A 에탄올에 첨가해서 제조된다.Ethanolic HCl solution is prepared by adding about 27.4 g of concentrated (salt = about 36.5 weight%) HCl to about 972.6 g 3 A ethanol.
희석된 가성 용액은 약 15.3 g 의 NaOH 펠리트 (시금 = 약 98 %)를 약 1484.7 g 의 증류수에 용해시켜 제조된다.The diluted caustic solution is prepared by dissolving about 15.3 g of NaOH pellets (salt = about 98%) in about 1484.7 g of distilled water.
약 450 ml 의 소모된 Amberlite IRA-410 수지를 500 ml 의 눈금 분배 실린더에 채우고 약 1 리터의 따뜻한 증류수로 세척해서 잔류 아미드를 제거한다. 수지를 약 1 리터의 약 5 % 에탄올성 HCl 용액 (상기에 따라 제조됨) 으로 세척해서 산성화시킨 다음, 약 1 리터의 애탄올로 세척해서 지방산의 제거를 완결한다. 그 다음, 수지는 약 1 리터의 따뜻한 증류수로 세척해서 수지를 재수화시킨다.Approximately 450 ml of spent Amberlite IRA-410 resin is charged into a 500 ml graduated dispense cylinder and washed with about 1 liter of warm distilled water to remove residual amide. The resin is acidified by washing with about 1 liter of about 5% ethanol HCl solution (prepared according to above) and then with about 1 liter of ethanol to complete the removal of fatty acids. The resin is then washed with about 1 liter of warm distilled water to rehydrate the resin.
그 다음, 수지는 약 11/2 리터의 약 5 % NaOH 수용액을 수지를 통해 천천히 용리해서 재생된다. 그 다음, pH 가 약 8 이 될 때까지 수지를 증류수로 세척한다.The resin is then regenerated by slowly eluting about 11/2 liter of an aqueous solution of about 5% NaOH through the resin. The resin is then washed with distilled water until the pH is about 8.
폴리히드록시 아미드 용리에 의한 소모 후, 강산 양이온 교환 수지의 재생은 하기에 따라 진행한다:After consumption by polyhydroxy amide elution, the regeneration of the strong acid cation exchange resin proceeds as follows:
에탄올성 HCl 용액은 약 27.4 g 의 농축 (약 36.5 중량 %) HCl을 약 972.6 g 의 3 A 에탄올에 첨가해서 제조된다.Ethanolic HCl solution is prepared by adding about 27.4 g of concentrated (about 36.5 weight%) HCl to about 972.6 g of 3 A ethanol.
약 450 ml 의 소모된, Amberlite IR-120 Plus 강산 양이온 수지를 500 ml 의 눈금 분배 실리더에 채우고, 약 50 ℃ 가열 테이프로 감싸고 약 1 리터의 따뜻한 증류수로 세척해서 잔류 아미드 생성물을 제거한다. 수지는 약 1 리터의 에탄올성 HCl 을 용리해서 산성화된 다음, 따뜻한 증류수로 세척해서 수지를 재수화시킨다.Approximately 450 ml of consumed Amberlite IR-120 Plus strong acid cationic resin is charged to 500 ml graduation dispense cylinder, wrapped with about 50 ° C. heating tape and washed with about 1 liter of warm distilled water to remove residual amide product. The resin is acidified by eluting about 1 liter of ethanol HCl and then washed with warm distilled water to rehydrate the resin.
재생은 수지를 통해 추가 1 리터의 약 5 % 수성 HCl를 서서히 용리해서 완결된다. 그 다음, pH 가 약 5 가 될 때까지 수지를 증류수로 세척한다.Regeneration is completed by slowly eluting an additional 1 liter of about 5% aqueous HCl through the resin. The resin is then washed with distilled water until the pH is about 5.
[실시예 Ⅵ]Example VI
실시예 Ⅶ 의 약 200 ml의 재생된 Amberlite IR-120 Plus를 약 50 ℃ 로 설정된 가열 테이프로 감싼 약 250 ml 눈금 실린더에 채운다. 실시예 Ⅳ-B 에 따라 결정화된 N-메틸 글루카민으로부터 제조된 약 2000 g 의 글루코오스 아미드를 수지를 통해 용리하고 약 200 g 의 앨리코트에 수집한다.About 200 ml of recycled Amberlite IR-120 Plus of Example VII is filled into a about 250 ml graduated cylinder wrapped with a heating tape set to about 50 ° C. About 2000 g of glucose amide prepared from N-methyl glucamine crystallized according to Example IV-B is eluted through the resin and collected in about 200 g of allicoat.
그 다음, 양이온 칼럼으로부터의 약 1800 g 의 용출액은 실시예 Ⅶ 로부터의 약 200 ml 의 재생된 Amberlite IR-410 강음이온 수지를 통해 용리된다. 이러한 칼럼 온도는 전기 가열 테이프의 도움으로 약 50 ℃ 로 유지된다. 용출액은 16, 약 100 g 의 앨리코트에 수집된다.Then, about 1800 g of eluate from the cation column is eluted through about 200 ml of regenerated Amberlite IR-410 strong anion resin from Example VII. This column temperature is maintained at about 50 ° C. with the aid of an electric heating tape. The eluate is collected in 16, about 100 g of alicoat.
수지 처리 전에, 글루코오스 아미드의 분석은 하기의 대략적인 질과 조성을 나타내고 있다.Prior to the resin treatment, the analysis of glucose amides showed the following approximate quality and composition.
약 360 nm 에서의 투과율 = 74.1 %Transmission at about 360 nm = 74.1%
N-메틸 글루카민 = 2.8 %N-methyl glucamine = 2.8%
지방산/메틸 에스테르 = 4.9 %Fatty acid / methyl ester = 4.9%
글루코오스 아미드 = 55.6 %Glucose Amides = 55.6%
에스테르 아미드 = 0.2 %Ester amide = 0.2%
수지 처리 후, 생성물의 칼라의 질과 조성은 크게 향상된다.After the resin treatment, the quality and composition of the color of the product is greatly improved.
360 nm 에서의 투과율 = 93.3 %Transmission at 360 nm = 93.3%
N-메틸 글루카민 = 0.1 %N-methyl glucamine = 0.1%
지방산/메틸 에스테르 = 0.6 %Fatty acid / methyl ester = 0.6%
글루코오스 아미드 = 55.5 %Glucose Amides = 55.5%
에스테르 아미드 = 0.1 %Ester Amide = 0.1%
[실시예 Ⅶ]EXAMPLE VII
폴리히드록시 아미드 용리에 의한 소모 후, 강 염기성 음이온 교환 수지의 재생의 제 2 방법은 하기에 따라 수행된다:After consumption by polyhydroxy amide elution, a second method of regeneration of the strongly basic anion exchange resin is carried out as follows:
에탄올성 HCl 용액은 약 27.4 g 의 농축 (약 36.5 중량 %) HCl을 약 972.6 g 의 3A 에탄올에 첨가해서 제조된다.Ethanolic HCl solution is prepared by adding about 27.4 g of concentrated (about 36.5 weight%) HCl to about 972.6 g of 3A ethanol.
약 7 몰 에톡시화 라우릴 알코올의 희석 용액은 약 9 g 의 에탄올과 약 1482 g 의 따뜻한 증류수에 약 9 g 의 에톡시레이트를 용해시켜서 제조된다.A dilute solution of about 7 mole ethoxylated lauryl alcohol is prepared by dissolving about 9 g of ethoxylate in about 9 g of ethanol and about 1482 g of warm distilled water.
약 450 ml 의 소모된 수지를 500 ml 의 눈금 분배 실린더에 채우고, 가열테이프로 감싸고 약 50 ℃ 로 유지한다. 수지를 약 1 리터의 따뜻한 증류수로 세척해서 잔류 아미드를 제거한다. 약 1 리터의 따뜻한, 약 5 % 수성 HCl을 수지를 통해 용리해서 산성화시킨다. 칼럼은 약 50 ℃에서 약 2 시간 동안 고정되고 지방산이 수지의 표면으로 이동한다. 칼럼은 약 11/2 리터의 따뜻한 에톡시레이트 용액으로 역세척해서 칼럼으로부터 지방산을 제거한다.About 450 ml of the spent resin is filled into a 500 ml graduation dispense cylinder, wrapped with a heating tape and maintained at about 50 ° C. The resin is washed with about 1 liter of warm distilled water to remove residual amide. About 1 liter of warm, about 5% aqueous HCl is eluted through the resin to acidify. The column is fixed at about 50 ° C. for about 2 hours and the fatty acids migrate to the surface of the resin. The column is backwashed with about 11/2 liter of warm ethoxylate solution to remove fatty acids from the column.
그 다음, 수지는 수지를 통해 약 11/2 리터의 약 5 % 의 수성 NaOH 용액을 서서히 용리해서 재생된다. 그 다음, pH 가 약 8 이 될 때까지 수지는 증류수로 세척된다.The resin is then regenerated by slowly eluting about 11/2 liter of about 5% aqueous NaOH solution through the resin. The resin is then washed with distilled water until the pH is about 8.
양이온 수지는 실시예 Ⅶ 와 동일한 방법으로 재생된다.The cationic resin is recycled in the same manner as in Example VII.
호박색을 갖고 투과율이 막 360 nm 에서 약 32.1 % 인, 실시예 Ⅳ-A 의 방법으로 제조된 글루코오스 아미드를 이들 이온 교환 수지에 통과시켰으며, 색상은 약 360 nm 에서 투파율이 약 82.2 % 인 담황색으로 개선된다.Glucose amide prepared by the method of Example IV-A, which has amber color and transmittance of about 32.1% at 360 nm, was passed through these ion exchange resins, and the color was pale yellow with a transmittance of about 82.2% at about 360 nm. Is improved.
[실시예 Ⅷ]EXAMPLE VII
우수한 칼라 안정성을 갖고 양질의 글루코오스 아미드를 계속해서 제조하는 N-메틸 글루카민은 하기의 방법으로 제조된다.N-methyl glucamine, which has good color stability and continues to produce high quality glucose amide, is prepared by the following method.
약 2 갤론의 고압 용기예 물 중 50 % 서스펜션으로서 약 360 g 의 Grace 4200 Raney 니켈 촉매, 약 920 g 의 50 % 메틸 아민 및 약 1000 g 의 물을 충전한다. 반응기를 수소로 약 1500 Psig 로 가압한다. 반응기 내용물을 교반하면서 약 50 ℃ 로 가열한다. 이것에 약 2600 g 의 Clear SweatTM99DE 옥수수 시럽을 충전하고 내용물을 약 2 시간 동안에 약 50 ℃에서 반응시킨다. 수소가 반응에 의해 소모될 때 새로운 수소를 첨가해서 압력을 유지한다. 약 2 시간 끝에 샘플을 반응기로부터 제거하고 조성을 대강 측정한다.About 2 gallons of high pressure vessel example Charge about 360g of Grace 4200 Raney nickel catalyst, about 920g of 50% methyl amine and about 1000g of water as 50% suspension in water. The reactor is pressurized with hydrogen to about 1500 Psig. The reactor contents are heated to about 50 ° C with stirring. It is charged with about 2600 g of Clear Sweat ™ 99DE corn syrup and the contents are reacted at about 50 ° C. for about 2 hours. When hydrogen is consumed by the reaction, fresh hydrogen is added to maintain pressure. At about 2 hours the sample is removed from the reactor and the composition is roughly measured.
N-메틸 글루카민 = 95.0 %N-methyl glucamine = 95.0%
n-글루코실아민 = 1.0 %n-glucosylamine = 1.0%
글루코오스 = 1.0 %Glucose = 1.0%
솔비톨 = 0.9 %Sorbitol = 0.9%
이러한 물질은 엷은 황색이고 실시예 Ⅳ-A 의 절차에 따른 글루코오스 아미드에 대한 계속적인 반응의 결과, 순전한 흑색 생성물이 생긴다.This material is pale yellow and results in a continuous reaction to glucose amide following the procedure of Example IV-A resulting in a pure black product.
수소 압력이 약 1500 psig 에서 유지되는 동안에 고압용기에 남아있는 반응혼합물의 온도를 약 60 분에 걸쳐 약 50 ℃에서 약 100 ℃ 로 상승시킨다. 약 100 ℃ 에 도달한 후, 반응기 코일에 냉각수를 도입함으로써 수소 압력 하에서 반응기는 급속히 냉각된다. 혼합물이 약 30 - 50 ℃ 로 냉각되는 경우, 물질은 반응기로부터 배출된다. 그의 조성은 대략 하기와 같다:While the hydrogen pressure is maintained at about 1500 psig, the temperature of the reaction mixture remaining in the high pressure vessel is raised from about 50 ° C to about 100 ° C over about 60 minutes. After reaching about 100 ° C., the reactor is rapidly cooled under hydrogen pressure by introducing cooling water into the reactor coil. If the mixture is cooled to about 30-50 ° C., the material is withdrawn from the reactor. Its composition is approximately as follows:
N-메틸 글루카민 = 97.3 %N-methyl glucamine = 97.3%
n-글루코실아민 검출되지 않음n-glucosylamine not detected
글루코오스 검출되지 않음Glucose not detected
솔비톨 = 0.8 %Sorbitol = 0.8%
이러한 무색의 물질을 사용해서 실시예 Ⅳ-A 의 절차에 따라 글루코오스 아미드를 제조하고, 결과적으로, 엷은 황색의 생성물을 얻는다.Glucose amide is prepared according to the procedure of Example IV-A using this colorless material, resulting in a pale yellow product.
[실시예 Ⅸ]EXAMPLE VII
결정화된 NMG 로부터 만들어진 아미드 및 염기 처리된 에스테르Amide and Base Treated Esters Made from Crystallized NMG
약 49.1 kg 의 Procter % Gamble CE-1295 메틸 에스테르를 콘덴서와 리시버가 설치되어 있는 72 리터의 증류 플라스크에 충전한다. 약 900 g 의 소듐 메톡시드 용액 (메탄올 중 약 25 중량 %)을 에스테르에 첨가한다. 약 10 mmHg 미만의 절대 압력에서, 에스테르를 약 140 ℃ 로 가열한다. 증류액을 농축하고, 리시버에 수집한다. 리시버에 수집된 제 1 약 618 g을 버리고, 잔류 증류액을 "무색", 저방향 메틸 라우레이트로서 수집된다.Approximately 49.1 kg of Procter% Gamble CE-1295 methyl ester is charged into a 72 liter distillation flask equipped with a condenser and receiver. About 900 g of sodium methoxide solution (about 25% by weight in methanol) is added to the ester. At an absolute pressure of less than about 10 mmHg, the ester is heated to about 140 ° C. The distillate is concentrated and collected in the receiver. Discard the first approximately 618 g collected in the receiver and collect the remaining distillate as "colorless", low-direction methyl laurate.
실시예 Ⅲ 에 따라 정제된 약 175.0 g 의 n-메틸 글루카민 결정을 물에 용해시켜 약 375.0 g 의 수용액을 제조한다. 이러한 용액을 기계적 교반 블레이드, 콘덴서, 및 리시버를 포함하는 표준 1 리터의 반응 플라스크 기구에 충전한다. 약 2 시간 40 분에 걸쳐, 용액을 점차 약 130 ℃ 로 가열하고, 압력을 약 26 인치의 Hg 진공으로 감소시켜 응축되고 리시버에 수집된 물을 제거한다.About 175.0 g of n-methyl glucamine crystals purified according to Example III were dissolved in water to prepare about 375.0 g of an aqueous solution. This solution is filled into a standard 1 liter reaction flask apparatus containing a mechanical stirring blade, a condenser, and a receiver. Over about 2 hours 40 minutes, the solution is gradually heated to about 130 ° C. and the pressure is reduced to about 26 inches of Hg vacuum to remove condensed and collected water in the receiver.
탈수화된 n-메틸 글루카민에 상기의 약 195.9 g 의 증류 메틸 라우레이트 및 약 36.5 g 의 프로필렌 글리콜을 첨가한다. 교반한 후, 약 14.5 g 의 소듐 메톡시드 용액 (메탄올 중 약 25 중량 %)을 반응기에 첨가하고 시간을 기록한다. 메탄올이 대기압하에서 증류될 때 혼합물을 약 85 ℃ 로 냉각시킨다. 약 30 분 후, 더 이상의 메탄은 뚜렷이 증류되지 않고 반응 용기를 천천히 진공으로 만들어 잔류 메탄올을 제거하고 반응을 완결시킨다. 지나친 기포 발생 없이 진공이 약 25인치의 Hg에 도달하는 경우, 반응은 완결된다. 질소로 진공을 붕괴한 후, 약 123.0 g의 물 및 약 72.3 g 의 에탄올을 혼합물에 첨가한다. 수득한 글루코오스 아민드 용액은 "무색"이고, 420 nm에서 투과율은 95 % 이다.To the dehydrated n-methyl glucamine is added about 195.9 g of distilled methyl laurate and about 36.5 g of propylene glycol. After stirring, about 14.5 g of sodium methoxide solution (about 25% by weight in methanol) is added to the reactor and the time is recorded. When the methanol is distilled under atmospheric pressure, the mixture is cooled to about 85 ° C. After about 30 minutes, no more methane is distilled distinctly and the reaction vessel is slowly vacuumed to remove residual methanol and complete the reaction. If the vacuum reaches about 25 inches of Hg without excessive bubble formation, the reaction is complete. After collapse of the vacuum with nitrogen, about 123.0 g of water and about 72.3 g of ethanol are added to the mixture. The resulting glucose amine solution is "colorless" and has a transmittance of 95% at 420 nm.
[실시예 Ⅹ]EXAMPLE VII
트리글리세리드를 이용하여 제조된 아미드Amides Prepared Using Triglycerides
트리글리세리드 반응물은 CRISCO(상표명) 기름, 야자기름, 해바라기 기름, 캐놀라(canola) 기름, 유채유, 코코넛 기름 야자수 스테아린(stearine), 및 대응 수소화된 오일을 포함한다. 촉매는 모노히드릭 알콜, 또는 폴리히드록시알콜의 알칼리금속염, 예를 들어 메톡시화나트륨이다. 반응 매질은 비이온성 계면활성제, 예를 들어 NEODOL(상표명) 10-8 또는 23-3, 또는 GEVAPOL 26-L-5 이다.Triglyceride reactants include CRISCO® oil, palm oil, sunflower oil, canola oil, rapeseed oil, coconut oil palm stearin, and corresponding hydrogenated oils. The catalyst is a monohydric alcohol, or an alkali metal salt of polyhydroxyalcohol, for example sodium methoxide. The reaction medium is a nonionic surfactant, for example NEODOL® 10-8 or 23-3, or GEVAPOL 26-L-5.
반응은 융해에서 실행한다. 트리글리세리드에 대해 약 2.3:1 내지 2.9:1 몰비에서의 N-메틸글루카민, 비이온성 계면활성제 및 트리글리세리드는 약 30 분동안 진공하 약 120-140 ℃에서 함께 융해된다. N-메틸 글루카민에 대해, 약 7.5 몰% 의 메톡시화나트륨을 반응 혼합물에 첨가한다. 반응 혼합물은 수초 후 균일하게 된다. 반응 혼합물을 즉시 약 85 ℃ 로 냉각시킨다. 반응 혼합물을 진공하 약 1-2 시간 동안 유지시키고 이 점에서 완결한다.The reaction is carried out in fusion. For triglycerides, N-methylglucamine, nonionic surfactants and triglycerides in a molar ratio of about 2.3: 1 to 2.9: 1 are fused together at about 120-140 ° C. under vacuum for about 30 minutes. For N-methyl glucamine, about 7.5 mole% sodium methoxide is added to the reaction mixture. The reaction mixture becomes homogeneous after a few seconds. The reaction mixture is immediately cooled to about 85 ° C. The reaction mixture is kept in vacuo for about 1-2 hours and complete at this point.
대안 방법으로, N-메틸글루카민을 실온에서 비이온성 계면활성제, 트리글리세리드 및 촉매와 혼합한다. 혼합물을 대안으로 진공 또는 질소하 85-90 ℃ 로 가열시킨다. 반응혼합물은 1 내지 1.5 시간이 지나면 맑아진다. 반응 혼합물은 약 2-3 시간 동안 약 85 ℃ 에서 유지시킨다.As an alternative, N-methylglucamine is mixed with nonionic surfactant, triglycerides and catalyst at room temperature. The mixture is alternatively heated to 85-90 ° C. under vacuum or nitrogen. The reaction mixture is cleared after 1 to 1.5 hours. The reaction mixture is maintained at about 85 ° C. for about 2-3 hours.
더욱 특히, N-메틸글루카민 분말의 약 127.45 g 을 내부 온도계, 진공라인, 질소라인 및 기계 교반기를 갖춘 500 ㎖ 3 목, 둥근 바닥 플라스크에 첨가한다. N-메틸글루카민은 약 130-140 ℃ 에서 융해되고 감압하 건조된다. 경화된 야자수 커넬(Kernel) 오일(약 156.41 g)을 내부 온도계 및 진공라인을 갖춘 분별 500 ㎖ 3 목 둥근 바닥 플라스크에 첨가한다. 경화된 야자수 커넬 오일을 약 130-140 ℃ 에서 융해시키고 감압하 건조시킨다. 건조 경화된 야자수 커넬 오일 및 약 31.54 g 프로필렌 글리콜을 혼합하면서 N-메틸글루카민에 첨가한다. 메탄올과의 25 % 혼합물로서 약 1.76 g 메톡시화나트륨을 혼합하면서 이 혼합물에 첨가하고 메탄올을 진공에 의해 제거시킨다. 혼합물은 약 1.5 분 지나서 균일해지고, 이 시간에 냉각을 실행한다. 혼합물을 약 7 분 동안 90 ℃ 로 냉각시키고 이 온도로 약 85 분 동안 유지시킨다. 혼합물을 쏟아내고 기체 크로마토그래피에 의해 분석을 한다.More particularly, about 127.45 g of N-methylglucamine powder is added to a 500 ml 3 neck, round bottom flask with internal thermometer, vacuum line, nitrogen line and mechanical stirrer. N-methylglucamine melts at about 130-140 ° C. and is dried under reduced pressure. Cured palm kernel oil (about 156.41 g) is added to a 500 ml three neck round bottom flask with internal thermometer and vacuum line. The cured palm kernel oil is melted at about 130-140 ° C. and dried under reduced pressure. Dry cured palm kernel oil and about 31.54 g propylene glycol are added to N-methylglucamine with mixing. About 1.76 g sodium methoxide as a 25% mixture with methanol is added to this mixture while mixing and methanol is removed by vacuum. The mixture becomes homogeneous after about 1.5 minutes and cooling is carried out at this time. The mixture is cooled to 90 ° C. for about 7 minutes and held at this temperature for about 85 minutes. The mixture is poured out and analyzed by gas chromatography.
반응물로부터 물의 제거는 지방산의 형성을 최소화한다. 바람직하게는 물 수준은 약 0.1 % 미만이다.Removal of water from the reactants minimizes the formation of fatty acids. Preferably the water level is less than about 0.1%.
[실시예 ⅩⅠ][Example XI]
아미드와 보로히드리드의 처리Treatment of amides and borohydrides
글루코스 아미드 약 200 g 을 상부 부하 벨런스상에 온도계를 갖춘 1 ℓ, 3 목 둥근바닥 반응 플라스크에 첨가한다. 반응기를 가열된 맨틀(mantle)에 옮기고 기계 교반기에 연결한다.About 200 g of glucose amide are added to a 1 L, three neck round bottom reaction flask with thermometer on top load balance. The reactor is transferred to a heated mantle and connected to a mechanical stirrer.
온도를 올리고, 처리 기간 동안 약 38 ℃ 에 유지시킨다. 시판용 나트륨 보로히드리드 약 1.23 g 및 분말된 나트륨 보로히드리드 약 0.20 g 을 반응기에 첨가한다.The temperature is raised and maintained at about 38 ° C. for the duration of the treatment. About 1.23 g of commercially available sodium borohydride and about 0.20 g of powdered sodium borohydride are added to the reactor.
보로히드리드내에 나트륨히드록시드 약 0.49 g 이 있으며, 이것은 pH 를 약 8.7 내지 약 10.4 로 올린다. 아미드의 출발색은 420 나노미터에서 약 54 % 투과이고 약 2 시간 처리 후 투과는 약 76 % 이다. 용액의 최종 pH 는 31 % 염산으로 약 8 만큼 낮다.There is about 0.49 g of sodium hydroxide in borohydride, which raises the pH from about 8.7 to about 10.4. The starting color of the amide is about 54% transmission at 420 nanometers and about 76% after about 2 hours of treatment. The final pH of the solution is as low as about 8 with 31% hydrochloric acid.
pH 10.4 는 비누의 증가된 생산을 초리하지만, 약 10 이상의 pH 는 보로히드리드 안정성을 필요로 한다. 미처리된 N-메틸글루카민 아미드는 전형적으로 약 3.09 의 비누함량을 갖는다. 보로히드리드 처리된 N-메틸글루카민의 pH/비누 함량은 하기와 같이 대략 다양하다: 10.1/3.14; 10.3/3.16; 10.6/3.17; 및 11.O/3.41. 결국, pH 는 처리동안 약 10.9 미만이어야 한다.pH 10.4 precludes increased production of soap, but pH above about 10 requires borohydride stability. Untreated N-methylglucamine amide typically has a soap content of about 3.09. The pH / soap content of borohydride treated N-methylglucamine varies approximately as follows: 10.1 / 3.14; 10.3 / 3.16; 10.6 / 3.17; And 11.O / 3.41. In the end, the pH should be less than about 10.9 during the treatment.
[실시예 ⅩⅡ][Example II]
약 70 % 미만의 % 투과를 지닌, 정제 전 실시예 Ⅱ 에서와 같이 폴리히드록시 지방산 아미드 계면활성제 용액을 고압 교반된 반응기에서 수소로 처리하고, 증기/물 혼합 장치에 연결된 내부 코일에 의해 가열시킨다. 계면활성제 용액은 대략 하기를 함유한다: 60 % 계면활성제, 22 % 물, 12 % 에탄올 및 6 % 프로필렌 글리콜. 용액 약 1000 g 을 약 50 % 습도로 젖은 팔라듐 촉매(탄소에 5 % 팔라듐) 약 1.2 g 으로 슬러리한다. 반응기를 밀봉하고 교반기를 약 500 rpm 에서 출발한다. 반응기를 반복해서(5 회) 천천히 약 200 psi 로 압력을 주고 그 다음 천천히 세어나오게 한다. 반응기를 그 다음 약 400 psi 로 압력을 주고 교반기를 약 1200 rpm 으로 증가시킨다. 온도를 약 66 ℃ 로 올리고 반응을 약 2 시간 동안 실행하고 생성물을 수소압력하 여과시켜 촉매를 제거한다. % 투과는 약 80 % 이상이다.The polyhydroxy fatty acid amide surfactant solution, as in Example II before purification, with less than about 70% permeation, is treated with hydrogen in a high pressure stirred reactor and heated by an internal coil connected to a steam / water mixing device. . The surfactant solution contains approximately: 60% surfactant, 22% water, 12% ethanol and 6% propylene glycol. Approximately 1000 g of solution is slurried with about 1.2 g of palladium catalyst (5% palladium on carbon) wet to about 50% humidity. The reactor is sealed and the stirrer starts at about 500 rpm. The reactor is repeated (five times) slowly pressurized to about 200 psi and then slowly counted out. The reactor is then pressurized to about 400 psi and the stirrer is increased to about 1200 rpm. The temperature is raised to about 66 ° C. and the reaction is run for about 2 hours and the product is filtered under hydrogen pressure to remove the catalyst. % Transmission is about 80% or more.
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