МОНОЭФИРЫ N-(2-ОКСИЭТИЛ) АСПАРАГИНОВОЙ КИСЛОТЫ И Н-АЛКИЛПОЛИЭТИЛЕНГЛИКОЛЕЙ В КАЧЕСТВЕ ТЕКСТИЛЬНО-ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ Российский патент 1995 года по МПК C07C229/24 D06M13/342 

Изобретение относится к новым химическим соединениям, конкретно к моноэфирам N-(2-оксиэтил)аспарагиновой кислоты и н-алкилполиэтиленгликолей общей формулы I
CH₃(CH₂)_mO(CH₂CH₂O)_nCOCHCH₂CH₂OH где m=5-9, n=4-6, которые могут найти применение в качестве текстильно-вспомогательных веществ, а именно выравнивателей при крашении целлюлозных волокон кубовыми красителями, стабилизаторов перекисного беления полотен из хлопчатобумажной пряжи и ее смесей с синтетическими волокнами, а также интенсификаторов процесса крашения шерсти активными красителями.

Указанные соединения и их свойства в литературе не описаны.

Известные диэфиры N-(2-оксиэтил)аспарагиновой кислоты общей формулы
ROOCCHCH₂CH₂OH где R=C₈-C₁₆-алкил, являющиеся наиболее близкими по структуре к новым соединениям, находят применение в качестве деэмульгаторов нефтяных топлив (1), однако не могут использоваться как текстильно-вспомогательные вещества, поскольку нерастворимы в воде. В отличие от новых соединений они не обладают амфотерным характером.

Известен выравниватель для крашения целлюлозных волокон кубовыми красителями на основе олигомерного продукта конденсации γ-бутиролактона и диэтилентриамина в молярном соотношении 2:1 (2). Недостатком препарата является отсутствие поверхностно-активных свойств, что вызывает необходимость дополнительного использования смачивателей.

Известно использование препаратов на основе четвертичных оксиэтилированных жирных аминов для повышения интенсивности окраски и улучшения ровноты крашения шерсти активными красителями (3). Амины подобного типа получают из дефицитного растительного сырья, что можно отнести к недостатку препаратов. Отечественные препараты такого типа отсутствуют.

Известно также использование в качестве стабилизатора перекисного беления целлюлозных тканей силиката натрия (4). Недостатком его является жесткость, придаваемая конечным изделиям, и возможность появления прорубки при пошиве трикотажных полотен, необходимость использования мягчителей для заключительной отделки материалов с целью улучшения перемоточных или пошивочных свойств. Кроме того, возникают сложности из-за появления "желтых" силикатных пятен и необходимости частой очистки оборудования от образовавшихся силикатных солей.

Новые соединения расширяют число средств, которые могли бы использоваться как текстильно-вспомогательные вещества при крашении и белении. Это достигается свойствами соединений формулы I, получаемых путем взаимодействия полиэтиленгликолевых эфиров спиртов от н-С₆Н₁₃ОН до н-С₁₀Н₂₁ОН с малеиновым ангидридом и последующего нуклеофильного присоединения моноэтаноламина к кислому эфиру по схеме
CH₃(CH₂)_mO(CH₂CH₂O)_nH + O __→
Широта использования новых соединений обусловлена сочетанием в разветвленной молекуле неионогенной, анионоактивной и катионоактивной групп и гидрофобного радикала, что обеспечивает веществам сбалансированный комплекс адсорбционных свойств. Описываемые соединения являются амфотерными поверхностно-активными веществами, легко растворимыми в воде из-за наличия гидрофилизирующих фрагментов. При массовой концентрации веществ 1 г/дм³ поверхностное натяжение водного раствора снижается до 32-40 мН/м.

Новые соединения в водных растворах обладают хорошим смачивающим действием, умеренным пенообразованием, устойчивы в жесткой воде, растворах кислот, щелочей и солей щелочных металлов, совмещаются с неионогенными, анионо- и катионоактивными препаратами.

П р и м е р 1. Получение н-октилгексаэтиленгликолевого эфира N-(2-оксиэтил)аспарагиновой кислоты (I, m=7, n=6).

Смесь 394,5 г (1 моль) н-октилгексаэтиленгликоля и 98 г (1 моль) малеинового ангидрида нагревают 4 ч при температуре 80^оС. Кислотное число, мг КОН/г: найдено 115,0; вычислено 113,9.

К полученному моноэфиру в течение 1 ч прибавляют по каплям 61,1 г (1 моль) моноэтаноламина, одновременно нагревая смесь от 20-25 до 90^оС, и перемешивают 3 ч при 90^оС. Проба на первичный амин (титрометрически с раствором соляной кислоты) отрицательная. ИК-спектр: 1734 см^-1 (СО-эфир), полосы колебаний СО-амид отсутствуют.

Кислотное число, мг КОН/г; найдено 103,0; вычислено 101,3. Аминное число (при титровании хлорной кислотой в диоксане), мг НСl/г: найдено 65,0; вычислено 65,9. Число омыления, мг КОН/г: найдено 205,5; вычислено 202,6.

Полученное соединение имеет температуру застывания 60-65^оС. Для применения в качестве текстильно-вспомогательного вещества готовят водный раствор с массовой долей соединения 60-80%
П р и м е р ы 2-15. По методике, изложенной в примере 1, получают другие моноэфиры N-(2-оксиэтил)-аспарагиновой кислоты и н-алкилполиэтиленгликолей общей формулы I, характеристика которых дана в табл.1.

П р и м е р 16. Соединение, полученное по примеру 1, испытывалось в качестве выравнивателя при крашении образцов хлопчатобумажной ткани красителем кубовым ярко-зеленым ЖД по стандартному щелочно-гидросульфитному способу. Предварительно готовят щелочно-гидросульфитный раствор (3,5 г гидросульфита натрия и 5 г гидроокиси натрия в 1 дм³ воды) и маточный куб (нагреванием суспензии 0,5 г красителя в 50 см³ воды при 60^оС с 1,2 г гидроокиси натрия и 1 г гидросульфита натрия). Два образца хлопчатобумажной ткани массой по 1 г каждый замачивают в щелочно-гидросульфитном растворе и с интервалом в 10 мин вносят при 60^оС в 100 см³ красильного раствора (91 см³ щелочно-гидросульфитного раствора, 5 см³ 1%-ного водного раствора соединения, полученного по примеру 1, и 4 см³ маточного куба).

Крашение образцов продолжают при перемешивании 60 мин от момента загрузки первого образца, после чего образцы промывают 20 мин под струей воды, кипятят 10 мин в мыльном (5 г/дм³) растворе, промывают водой, отжимают, сушат и отглаживают. Оценка образцов проводится инструментально с помощью цветоизмерительной системы "Акна". Критериями оценки выравнивающих свойств выбраны следующие показатели:
I интенсивность окраски образцов;
С₂/C₁ выравнивающее действие;
Δ Е общее цветовое различие;
В задерживающее действие испытуемого соединения (отношение интенсивности окраски двух образцов, окрашенных в присутствии выравнивателя, к интенсивности окраски двух образцов, окрашенных без выравнивателя, в).

Результат испытания представлен в табл.2.

П р и м е р ы 17-30. По методике, изложенной в примере 16, испытывают соединения, полученные по примерам 2-15. Данные, характеризующие выравнивающие свойства соединений, представлены в табл.2 в сравнении с аналогом [2] (продуктом конденсации бутиролактона с диэтилентриамином).

П р и м е р ы 31-45. Соединения, полученные по примерам 1-15, испытывались для оценки их интенсифицирующего и выравнивающего действия при крашении активными красителями.

Образец шерстяной ткани массой 2 г погружают при температуре 50^оС в красильную ванну, содержащую 0,06 г красителя активного красного 4СШ, 50 г/дм³ хлористого натрия, 10 г/дм³ соды кальцинированной и 0,02 г испытуемого соединения I при модуле ванны 1:20. В течение 20 мин ванну нагревают до 80^оС, красят при этой температуре 30 мин и еще 30 мин при кипении. После нейтрализации красильной ванны аммиаком крашение продолжают 20-30 мин в остывающей ванне, материал промывают водой с добавлением 0,5-1 г/дм³ муравьиной кислоты.

Окрашенные образцы оценивали с помощью цветоизмерительной системы "Акна". Результат крашения представлен в табл. 3.

П р и м е р ы 46-60. Соединения, полученные по примерам 1-15, испытывались в качестве стабилизаторов при белении целлюлозных материалов перекисью водорода.

Хлопчатобумажную ткань массой 2 г отбеливали в растворе, содержащем, г/дм³: Пергидроль 20,0 Гидроокись натрия 4,0 Испытуемое соединение 1,0 при температуре кипения и модуле ванны 1:50 в течение 60 мин. Результаты беления оценивали по степени белизны образца, измеренной с помощью цветоизмерительной системы "Акна", и по остаточной концентрации перекиси водорода в ванне. Данные испытаний представлены в табл.4.

Как следует из приведенных данных, новые соединения по сравнению с препаратом на основе бутиролактона более эффективны как выравниватели кубового крашения хлопка (меньшее задерживающее действие более интенсивные выкраски), по сравнению с силикатом натрия эффективнее в качестве стабилизаторов перекисного беления (более высокая белизна, сильное стабилизирующее действие, исключается необходимость дополнительного использования смачивателей и мягчителей), а также не уступают по свойствам более труднодоступным этоксилатам жирных аминов, которые применяются для интенсификации крашения шерсти активными красителями.

Использование: в химической промышленности, в частности в производстве текстильно-вспомогательных веществ. Сущность изобретения: продукт моноэфиры N-(2-оксиэтил)аспарагиновой кислоты и н-алкилполиэтиленгликолей ф-лы CH₃(CH₂)_m-O-(CH₂-CH₂-O)_n-C(O)-CH₂-CH⇒ ⇒(C/O/OH)-NH-CH₂-CH₂-OH , где m=5-9, n= 4-6. Реагент 1: соединение ф-лы: CH₃-(CH₂)_m-O-(CH₂-CH₂-O)_nH , где m и n имеют указанные значения. Реагент 2: малеиновый ангидрид. Условия реакции: 4 ч нагревание при 80°С с последующей обработкой полученного моноэфира моноэтаноламином при нагревании от 20-25 до 90°С и дальнейшим перемешиванием 3 ч при 90°С. 4 табл.

Моноэфиры N= (2-оксиэтил)аспарагиновой кислоты и н-алкилполиэтиленгликолей общей формулы

где m 5-9;
n 4-6,
в качестве текстильно-вспомогательных веществ.