Соли диметилендиамин- @ -алкил- @ -моно-2-гидроксипропансульфокислоты в качестве диспергатора кальциевых и магниевых мыл и способ их получения Советский патент 1986 года по МПК C07C143/14 C11D3/34 B01F17/16 

Изобретение относится к новым солям димeтилeндиaмин-N-aлкил-N -моно- 2-гидроксипропансульфокислоты общей формулы 7

R-NHCH,jCH2NHCH2CH(OH)CH2S05X

где R - С,-, С,о- или С|2-алкил;

X - триэтанола№1н (ТЭА); или R - С,о-, С,2- или С„-алкил;

X - Kajjjjft или натрий; или R - C g-алЦил;

X - -йатрий,

которые проявляют свойства диспер- гатора калыщевых и магниевьтх мыл и могут быть использованы в производстве поверхностно-активньк веществ (ПАВ), и к новому способу их

получения. 1

Цель изобретения - повышение диспергирунщей автивности ПАВ из класса аминоалкилсульфонатов и разработка нового способа получения соединений формулы 1 .

Пример 1. Получение димети- лендиамин-Ы-октила.

1 моль (148,5 г) С1-октила по каплям добавляют к 3 моль (180 г) этилендиамина, растворенного в смеси 200 мл этанола и 600 мл бензола, в течение 4 ч при 78 с и перемешивают при 60 С в течение 20 ч. Затем к охлажденной смеси при перемеш вании добавляют 1 моль (40 г) едког натрия, растворенного в 200 мп воды и перемешивают при охлаждении в течение 2 ч. По окончании реак191и сло разделяют в делительной воронке: в верхнем бензольном слое - целевой диметилендиамин-Н-октил, а в нижнем раствор хлористого натрия и избытка этилендиамина. После отгонки бензола и высушивания получают 0,79 моль (135,9 г) диметилендиамин-Ы-октила.

Получение диметилендиамин-N-OK- тил-К -2-гидроксипропансульфокисло- го ТЭА (R-Ce, X - ТЭА).

64,5 г (0,2 моль) З-хлор-2-гидро ксипропансульфокислого ТЭА, растворенного в 100 МП спирта, по каплям добавляют к 34,4 г (0,2 моль) диме- тилендиамин-Н-октила, растворенного в 200 МП 60%-ного этилового спирта, при перемешивании, температура реакции 70°С. После этого смесь переме- пвсвают еще 30 ч. Затем добавляют 8 г (0,2 моль) сухого едкого натрия .Выпавший в осадок NaCI отфильтровывают, фильтрат высушивают на воздухе, |после чего трижды обрабатывают изо- бутанолом. Изобутанольные вытяжки объединяют и высушивают на воздухе.

В результате получают 55,0 г

(0,12 моль) триэтаноламиновой соли димeтилeндиaмин-N-oктил-N -2-гидро- ксипропансульфокислоты (60% от теории) .

Пример2. Получение димети- лендиамин-Н-децила.

1 моль (225 г) Вг-децила по каплям добавляют к 4 моль (240 г) этилендиамина, растворенного в 250 мп

этанола и 500 мп бензола, в течение 4 ч при . Затем перемешивание продолжают еще 22 ч, после чего реакционную массу нейтрализуют 1 моль (40 г) NaOH, растворенного

в 250 МП воды, при перемешивании в течение 2 ч. После этого слои разделяют в делительной воронке и высушивают бензольный слой. Получают 0,8 моль (163 г) диметилендиамин-Nде1щла.

Получение диметилендиамин-N- децил-N -2-гидроксипропансульфокис- лого калия (R - С, X - калий).

106,3 г (0,5 моль) 3-хлор-гидроксипропансульфокислого калия, растворенного в 250 мл 50%-ного этилового спирта прибавляют по каплям в течение 5чк 100г(0,5 моль) диметилендиамин-Ы-дещ1ла, растворенного в 400 мл 50%-ного этилового спирта, при перемешивании и нагреве до 60°С. Затем перемешивание продолжают еще 16 ч. По окончании реакции добавляют 20 г (0,5 моль) NaOH в

сухом виде и перемешивание продолжают 3 ч при . Выпавший осадок NaCt отфильтровывают. Реакционную массу высушивают на воздухе, затем трижды обрабатывают изобутанолом.

После отгонки изобутанола и высушивания остатка на воздухе получают 127,8 г (0,34 моль) калиевой соли диметилендиамин-Ы-децил-К -2-гидро- ксипропансульфокислоты (68% от теоР™ Пример 3. Получение димети- лендиамин-Н-додецила.

0,5 моль (124,5 г) Вг-додецила по каплям добавляют к 3 моль (180 г) этйлендиам1:на, растворенного в смеси 125 МП этилового спирта и 400 мл бензола, в течение 4 ч при 78 С. Перемешивание продолжают при 60 С

3

в течение 16 ч. Затем при перемешивании прибавляют 0,5 моль (20 г) ЫаОН, растворенного в 100 ьш воды, еще перемешивают в течение. 1,5 ч. По окончании реакции слои разделяют в делительной воронке. В верхнем безольном слое - целевой продукт, в нижнем водном - бромистый натрий, избыток этилендиамина. После отгон- |КИ бензола и избытка этилендиамина и высушивания остатка получают 0,41 моль (93,5 г) диметилендиамин- N-додецила.

Получение диметилендиамин-N- додецил-N -2-гидроксипропансульфо- кислого натрия (Яд) - С,, X - натрий

49,1 г (0,25 моль) З-хлор-2-гид- роксипропансульфо,кислого натрия-, растворенного.в 150 мп дистиллированной воды прибавляют по каплям в течение 3 ч к 57 г (0,4 моль) диме- |гилендиамин-н-додецила, растворенного в-300 МП воды, при 60°С, За тем перемешивание продолжают еще 24 ч, после чего смесь нейтрализуют 16 г (0,4 моль) NaOH. Водный раствор трижды экстрагируют изобутанолом. Вытяжки объединяют и изобутанол отгоняют. Полученную в остатке однородную мылообразную массу обрабатывают этиловым спиртом при кипяче- ний с обратным холодильником. Выпавший после охлаждения осадок отфильтровывают и высушивают на воздухе. Получают 73,7 г (0,19 моль) целевог продукта (76% от теории).

1 П р и м е р 4. Получение димети- лендиамин-Н-тетрадецил.

0,5 моль (138,5 г)В| -миристнла по каплям добавляют к 2,5 моль (150 г) этилендиамина, растворенного в смеси 150 мл этанола и 350мл бензола, в течение 3,5 ч при 80°С. Затем перемешивание продолжают еще 14 ч при 60°С, после чего реакционную массу нейтрализуют 0,5 моль (20 г) NaOH, растворенного в 200 мп воды, при перемешивании. После охлаждения разделяют слои: в верхнем слое - бензольный раствор целевого продукта, в нижнем, водно-спиртовом растворе - бромистый натрий, избыток этилендиамина. После отгонки бензола и сушки, получают 0,43 моль (110 г) димeтилeндиaмин-N-тeтpaдe- ,цила.

Получение диметилендиамин-Ы-тет- радецил-н -2-гидроксипропансульфо161804

кислого натрия (R - С,, X - натрий). 58,9 г (0,3.моль) З-хлор-2-гидро- ксипропансульфокислого натрия, растворенного в 150 МП дистиллированной

5 воды, прибавляют по каплям в течение 3 ч при 60 с к 76,8 г (0,3 моль) диметилендиамин-Ы-теградецила, растворенного в 300 МП воды. Затем перемешивание продолжают еще 24 ч. После

10 нейтрализации реакционной массы 0,3 моль (12 г) NaOH, полученный раствор трижды обрабатьгоают изобутанолом. Вытяжки объединяют и высушивают. Полученную массу рбрабаты15 вают при кипячении этиловым спиртом.

Выпавший после охлаждения осадок отфильтровывают и высушивают на воздухе. Получают (0,23 моль) 95,7 г продукта (78%-от теории). 20 Пример5. Получение димети- лeндиaмин-N-гeкcaдeцил.

0,4 моль (126,8 г) Вр-цетила по каплям добавляют к 2 моль (120 г) этилендиамина, растворенного в сме- 25 си 200 МП этанола и 350 мп бензола, в течение 4 ч при . Затем перемешивание продолжают еще 18 ч при 70 С. После нейтрализации реакционной смеси 0,4 моль (16 г) NaOH, растворенных в 200 мл воды, массу охлаждают. Отделяют бензольный слой от водно-спиртового раствора соли и избытка этилендиамина. После отгонки бензола и сушки получают 0,3,5 моль (99,4 г) диметилендиамин- N-гексадецила.

Получение димeтилeндиaмин-N-цe- тил-N -2-гйдроксипропансульфокисло- го натрия (R - гексадецил, X -натрий) .

0,25 моль (71 г) диметилендиамин- N-цетила растворяют в 200 мп 50%-но- го этанола и к полученному раствору по каплям добавляют 0,25 моль (49,1 г) З-хлор-2-гидроксипропан- сульфокислого натрия. Процесс ведут при перемешивании и температуре 80 С в течение 30 ч. После нейтрализации 10 г (0,25 моль) NaOH полученную массу высушивают на воздухе и трижды 0 экстрагируют изобутанолом. Объединенные изобутанольные вытяжки высушивают. После обработки сухого остатка абсолютным этиловым спиртом при кипячении с обратным холодильником 5 получают 0,19 моль (84,4 г) димети- лeндиaмин-N-гeкcaдeцил-N -2-гидро- ксипропансульфокислого натрия (77,4% от теории).

30

5

Аналогично получают другие соединения формулы I :

триэтаноламиновую соль димети- лендиамин-Ы-децил-Н -2-гидроксипро- пансульфокислоты. (Сщ, катион - ТЭА)

натриевую соль диметилендиамин- N-дeцил-N -2-гидроксипропансульфо- кислоты (С,д, катион - натрий) ;

триэтаноламиновую соль димети- лендиамин-М-додецил-Ы -2-гидрокси- пропанеульфокислоты (С|-, катион - ТЭА);

калиевую соль диметилендиамин- Н-додецш1-Н -2-гидроксипропансульфокислоты (GIJ, катион - калий);

калиевую соль диметилендиамин- Ы-тетрадецил-Н -2-гидроксипропан- сульфокислоты (С,, катион - калий) В табл. 1 и 2 приведены физико- химические характеристики соедине- ний формулы 1 .

Методика определения диспергирующей способности.

Берут 0,5%-ный раствор олеата натрия марки ч в дистиллированно воде и жесткую воду.

0,666 г СаС1 и 0,4812 г MgSO растворяют в дистиллированной воде в мерной колбе объемом 1л.

Берут 0,25%-ный раствор предлагаемого вещества в дистиллированно воде.

В 50-миллиметровый мерный цилиндр с притертой пробкой наливают в строгой последовательности : 5 мл раствора олеата натрия, раствор испытуемого вещества, отмеренный с точностью (для первого опреТаблица 1 Элементный состав солей диметилендиамин-Н-алкнл-Н-2-гидроксипропансульфокислоты

Количество атомов углерода в алкиль ой цепи

10

15

16180 . 6

деления до 0,1 мл, затем для точного определения с точностью до 0,01 мл) и 10 МП жесткой воды. Доводят общий объем дистиллированной во- 5 дои до 30 мл.

Смесь тщательно перемешивают пятикратным опрокидыванием цилиндра и наблюдают за поведением полученного раствора.

Для проведения испытаний берут вначале 1 мл испытуемого раствора. Если через 30 с после смешения образуются хлопья, то в дальнейшем увеличивают объем испытуемого вещества для каждого последующего опыта на 0,1 мл до тех пор, пока образование хлопьев прекратится. Если в первом опыте хлопьев не наблюдают, то уменьшают объем исследуемого вещества на 0,1мл для каждого последующего опыта до тех пор, пока не появятся хлопья.

Тот минимальный объем, измеренный затем с точностью до 0,01 мл, раство- 25 ра диспергатора, при котором не наблюдается вьшадение хлопьев кальциевых и магниевых мьш (в данном случае олеатов), является основой для расчетов и сравнений диспергирукицей способности.

По этой методике определяют диспергирующую способность новых соеди- нений, данные которой приведены в табл. 3, причем определения проводят с растворами и в одой, термостатированными при 20 с.

Данные поверхностного натяжения новых соединений приведены в табл.4.

20

30

35

Н Вычислено/Найдено

Физико-химические свойства новых соединений

10

-12

14

16

10

7,6 186-187

7,5 190-191 7,4 200-201

6,3 Разлагается при нагреве выше 220 С

6.3Разлагается при нагреве вьше

6.4То же - 6.4

6,4 Разлагается при нагреве вьше 220 С

Примечание. Температуру плавления определяют на малогабаритном

нагревательном столе с наблюдательным устройством в запаянном плоском стеклянном капилляре.

Таблица 2

Кристаллы желтоватого оттенка, слегка гигроскопичны

То же

Белые кристаллы

Белый мелкокристаллический порошок

То же ||

ВНИКЛИ Заказ 960/28

Филиал ШШ 11атеит . г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Тираж 379

Подписное

1. Соли диметиленднамин-Н-алкил- N -моно-2-гидроксипропансульфокисло- ты общей формулы R-NHCHj,CH2NHCHjCH(OH)CH2SO,X где R - Cj-, С,д- или С,- X - триэтаноламин; или R - С|дГ, или С,-г, ал кил; X - калий или натрий; или R - С,-алкил; X - натрий, в качестве диспергатора кальциевых и магниевых мыл. 2-. Способ получения солей димети- лендиамин-Н-алкил-Н -моно-2-гидро- ксипропансульфокислоты общей формулы R-NHCH2CH2NHCH2CH(OH)CH2SO,X . где R - Cg-, С,(,- или С, -алкил; X - триэтанола1«1н; или R - Cjj- или С,-алкил; X - калий или натрий или R - С,,-алкил; X - натрий, отличающийся тем, что этилендиамин подвергают взаимодействию с соответству1а1цим галоидалканом при молярном соотношении (4-6):1 в спирто-бензольной среде при массовом соотношении спирта и бензола (1-2): : (3-4) и 80-60 С с последующей обработкой полученного при этом диме- тилендиамнн-Н-моноалкила солью 3- хлор-2-г11дроксипропансульфокислоты в водной или водно-стгартовой среде при 60-70 С. g О) эо