Способ получения моющего средства "Амфосульфол Советский патент 1991 года по МПК C07C309/18 C11D3/34 

Изобретение относится к способу получения новых моющих веществ- Амфосуль- фол общей формулы

СИ2СООМ RCONHCHZC112N-CH2CI 1гО I | CH2CH2OSOjM

сг

ф

где R- алкил или Сэ-С17-алкенил; M-Wa или К.

Такие вещества, являясь поверхностно- активными веществами (ПАВ) амфотерного типа, могут быть использованы в качестве моющих средств для стирки тканей в жесткой воде.

Наиболее близким предлагаемому является способ получения амфотерных ПАВ общей формулы

CHjCOONd 1 RCONHCHjCHjN-CMjCHjOH ОН 4CH2COONaJ

((Т)

полуль-

ф

тно- ного стве ествляПАВ

((Т)

где Я-Сд-С12-алкил

Известный способ заключается в ал- килировании 1-оксиэтил-2-алкил-2-имида- золина при 70-95°С эквимолярными количествами монохлоруксусной кислоты, монохлорацетата натрия и трехкратного количества щелочи. Образующееся в результате вещество под названием Циклимид применяется как поверхностно-активная основа для жидких пеномоющих средств для ванн и шампуней мягкого действия (Золотая рыбка).

Основным недостатком циклимида является низкая моющая способность на различных тканях и твердых поверхностях, в силу чего он не используется в моющих средствах. Кроме того, у него недостаточно высокая поверхностная активность.

О

о со со ел о

Целью изобретения япляегся разработка способа получения нояого ПАВ мягкого действия-сульфооодержащего аналога цик- лимида, обладающего высокой поверхност- ной активностью, лучшей моющей способностью, более высокой устойчивостью к солям жесткости и повышенным ком- плексообразованием с ионами жесткости воды.

Предлагаемое соединение формулы (1) Амфосульфол -амфолитное сульфосодер- жащее ПАВ.

П р и м е р 1. Синтез Амфосульфол на основе имидазолина, полученного на синтетических жирных кислотах фракции Сю

С13.

При синтезе натриевой соли / -хлорэ- тилсульфата, для реакции применяют перегнанный / хлорэтанол со следующими показателями:т.кип.129°С; оМ20 1,2020; No20 1,4418; бесцветная жидкость со слабым характерным запахом.

В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром и капельной воронкой с отводом для аыхода отходящих газов, помещают 251,5 г (2,51 моль) / -хлорэтано- ла и из капельной воронки прикапывают294 г (2,51 моль) хлорсульфоновой кислоты, поддерживая температуру реакционной среды 30-40°С охлаждением с помощью водяной бани. Начинается реакций сульфатирова- ния с выделением газообразного HCI и тепла. Через 70 мин после дозировки всей хлорсульфоновой кислоты получают светло-желтую жидкость с кислотным числом 368 (по теории 350), После отдувки сульфо- массы от остатков HCI сухим воздухом при 50-55°С в течение 25 мин кислотное число понижается до 350 мг КОН/r, Вес сульфо- массы402,5 г (потеории 403,2 г). В процессе реакции выделяется 92г газообразного HCI .

/3-хлорэтилсульфат имеет следующие показатели: d420 1,566; по20 1,452, вакуум -перегонке не поддается, подвергаясь при температуре выше 130-140°С десульфиро- ванию, смоло-и коксообразованию Выход / -хлорэтилсульфата 97,2 %

К 250 г 15%-ного раствора едкого натра по каплям при перемешивании прикапывают 150 г / -хлорэгилсульфата, поддерживая температура 20-25°С охлаждением ледяной (3-6°С) водой. Через 35 мин получают светло-желтый раствор натриевой соли / -хлорэтипсульфата с концентрацией 38% и рН8.

После выпаривания части раствора, перекристаллизации белого осадка из этанола и сушки получают белое твердое

вещество в виде мелких кристаллов неправильной формы. При температуре выше 180°С соль начинает разлагаться, не плавясь.

Найдено.% 517,34; СИ9,18

CaH/iCMSCINa.

Вычислено,0/,: 517,52; СИ9,48, Серу и хлор определяют колбовым методом по Шенигеру. Аналогично получают

0 водный раствор и калиевой соли / -хлорэ- тилсульфата.

Для синтеза 1-оксиэтил-2-алкил-2- имидазолина используют фракцию СЖК Сю- Ci3 химзавода, имеющую следующим

5 состав по хроматографу, %: Сэ1,7; Сю28; Cn34,3; Сг222,1;С1з10,9; Сц2-6; CisO-5; С1бО-5. Содержание целевой фракции 94,7%, кислотное число 290 мг КОН/г, внешний вид-маслянистая светло-желтая

0 жидкость с характерным запахом. 1-окси- этил-2-алкил-2-имидазолин получают по описанному методу. Внешний вид имидазо- лина-коричневое твердое вещество, плавящееся в интервале 25-32°С.

540 г (0,154 моль) расплавленного 1-оксиэтил-2-алкил-2-имидазолина фракции Сю- Ci3 помещают в трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром и капельной воронкой. При 35°С начинают до0 зировать в течение 5 мин 28 г (0,154моль) 50%-ной монохлоруксусной кислоты, под- ,ая температуру 42-44°С. В образовавшуюся вязкую светло-коричневую жидкость (рН7)дозируют в течение 1 мин

5 41,5 г (0,154 моль)65%-ного водного раствора натриевой соли /3 -хлорэтилсуфата и подогревают реакционную смесь до 70°С, после чего за 15 мин прикапывают 59 г (0,308 моль) 20%-ного раствора едкого на0 тра. Выдерживают реакционную смесь при 70-75°С 2,0 ч. За это время рН смеси понижается с 12 до 8. Получают 168 г светло-коричневой однородной прозрачной жидкости с концентрацией ПАВ 48%,

5 NaCI4,5%. Выход ПАВ (по выделившемуся NaCI) 96,2%. 36 г полученного вещества высушивают в вакуум-сушильном шкафу при 75°С и вакууме 15-20 мм рт.ст и после перекристаллизации из 80%-ного этанола пол0 учают 11,2 г (71,5%) белого твердого воскообразного вещества.

Найдено,%: С 41,8; Н 7,54; N 4-92; S 5,60; CI 6,38.

Ci9.5H4oSN2CINa2

5Вычислено, %: С 43,1; Н 7,38; N 5,16; S

5,89; CI 6,54.

ИК-спектр, 1215-1255(сульфогруп- па);1600-1670 (очень сильная и широкая полоса поглощения амидной и карбоксилатной группы); 1550 (NH-rpynna); 720, 2830- 2970 (углеводородный радикал); 3200-3400 (широкая полоса колебания гидроксильной группы).

Таким образом, данные элементного анализа и ИК-спектры подтверждают образование Амфосульфол формулы (1).

В условиях описанного примера из 30 г (0,115моль) 1-ОКСИЭТИЛ-2-ЭЛКИЛ-2- имидазо- лина фракции Cio-Ci3,19г(0,115моль)50%- ной монохлоруксусной кислоты, 65 г (0,115 моль)40%-ной калиевой соли / -хлорэтил- сульфата и 31,2 г (0,230 моль) 40%-ного едкого кали при 70-75°С в течение 2 ч получают 133 г светло-коричневой однородной прозрачной жидкости с концентрацией ПАВ 48%, КС 6,1% рН8. Выход ПАВ 98,5%.

П р и м е р 2. Синтез Амфосульфол на основе 1-оксиэтил-2-алкил-2-имидазолина фракции синтетических жирных кислот Сю Cie.

Для синтеза 1-оксиэтил-2-алкил-2-ими- дазолина используют фракцию СЖК Сю Cie химзавода, имеющую следующий состав по хроматографу, %: С 0,1; Са 0,5; Сэ 1,1; Сю 2,3; Си 4,1; С12 7,2; Сп 11,8; Си 14,5; GIB 14.1; Cie 13,4; Ci 10,9; Cia 8,4; Cw 5,7; C20 3,1; €21 1.6; C22 0,7; C23 0,3. Кислотное число 239 мг КОН/г, средняя мол.масса 235. Имидазолин, синтезированный по описанному способу, представляет собой свет- ло-коричневое твердое вещество, плавящееся при 28-36°С.

69 г(0,228 моль) расплавленного 1-окси- этил-2-алкил-2-имидазолина фракции Сю- Счб помещают в трехгорлую колбу.снабженную мешалкой, термометром и капельной воронкой. При 36°С начинают дозировать 43,2 г (0,228 моль) 50%-ной монохлоруксусной кислоты, поддерживая температуру 45-50°С. В образовавшуюся вязкую светло-коричневую жидкость (рН7) дозируют в течение 1 мин 108 г (0,228 моль) 40%-ной натриевой соли / -хлорэтилсуль- фата и подогревают реакционную смесь до 70°С, после чего в течение 10 мин прикапывают 60,6 г (0,456 моль) 30%-ного едкого натра. Выдерживают реакционную смесь при перемешивании 2,5 ч при 78-82°С. Получают 270 г коричневого прозрачного раствора с содержанием ПАВ в Cl-форме 49%, NaCI 4,8%, рН8. Выход ПАВ 97,5%. Температура помутнения 34-36°С. Ниже этой температуры продукт становится светлой-желтой подвижной пастой.

В условиях описанного примера из 30 г (0,1 моль) 1-оксиэтил-2-алкил-2-имидазо- лина фракции Cio-Cie, 38 г ( 0,1 моль) 25%- ного раствора монохлоруксусной кислоты,

45,4 г (0,1 моль) 40%-ной калиевой соли (i -хлорэтилсульфата и 28 г(0,2 моль)40%-ного водного раствора КОН при температуре выдержки 80-85°С в течение 80 мин получают

5 139 г желтоватого растсора (рН8) с концентрацией амфотерного ПАВ в СГ форме 41,6%, KCI 6,5%. Выход ПАВ 97%. Температура помутнения 30-32°С. Ниже этой темпе- ратуры продукт представляет собой

0 светло-желтую подвижную пасту.

Найдено,%: С 42,2; Н 7,05; N 4,40; S 5,18;С15,70.

C22H44N2SCI ОвК2

Вычислено,%; С 43.3, Н 7,24; N 4,61 ; S

5 5,26; CI5.84.

ИК-спектр имеет полосы поглощения, аналогичные примеру.

П р и м е р 3. Синтез Амфосульфол на основе 1 -оксиэтил-2-ал кил-2-имидазолина

0 кислот хлопкового соапстока.

Для синтеза исходного 1-оксиэтил-2- алкил-2-имидазолина используют дистиллированные жирные кислоты хлопкового соапстока, имеющие следующий состав %:

5 пальмитиновая кислота 21,82; олеиновая 40,2; линолевая 36,3; стеариновая 1,09; кислотное число 200 мг КОН/г, бромное число 69,6, средняя мол.масса 280. Внешний вид- светло-коричневое твердое тело, плавяще0 еся в интервале 32-35°С. Имидазолин, синтезированный по описанному способу, представляет собой коричневое твердое вещество, плавящееся в интервале 32- 35°С.

534,8 г (0,1 моль) 1-оксиэтил-2-алкил-2имидазолина, полученного на кислотах хлопкового соапстока, помещают в трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром и капельной воронкой. При 65°С

0 начинают дозировать 23,4 г (0,1 моль) 40%- ного водного раствора монохлоруксусной кислоты, поддерживая температуру в пределах 65-70°С. В образовавшуюся вязкую коричневую жидкость (рН6) быстро дозиру5 ют 47 г(0,1моль)42%-ного водного раствора калиевой солий-хлорэтилсульфата и при 75- 80°С в течение 15 мин прикапывают 55,6 г (0,2 моль)20%-ного водного раствора едкого кали. Выдерживают реакционную смесь

0 3 ч при 85-90°С. За это время рН смеси снижается с 12 до 8. Получают 157 г коричневого раствора с содержанием ПАВ 40,6%, KCI 4,5%. Выход ПАВ 96,6%. Температура помутнения 30-32°С, ниже которой продукт

5 превращается в светло-желтую подвижную вязкую пасту.

В описанных условиях из 81 г (0,222 моль) 1-оксиэтил-2-ал кил-2-имидазолина кислот хлопкового соапстока, 44 г (0,222 моль) 50%-ной монохлоруксусной кислоты,

110 г (0.72V мот,) 38%-ного рчстворя натриевой голи р -хлорэтилсульфата и 125 г (0,444 моль) 15%-ного водного раствора №ОН при температуре выдержки п течение 3 ч получают 345 г амфотерного ПАВ о ииде вязкой светло-желтой пасты с содержанием ПАВ 38%, NaCI 4,15%, рН8. Выход ПАВ 95,7%.

Найдспо,%: С 51,3; Н 8,40; N 4,32; CI 5,45; S 4,95-.

C r H5vN SCI08Na2

Вычислено,%; С 49,2, Н 8,21; N 4,42; CI 5,6; S 5,05.

ИК-спектр имеет полосы поглощения, аналогичные примеру 1.

. Полученные по предлагаемому способу соединения не имеют определенных температур планления, так как при температуре выше 150°С они начинают разлагаться. Однако их водные растворы гидролитически устойчивы и выдерживают длительное нагревание при 90- 95°С.

В табл. 1 представлены физико-химические и коллоидные свойства Амфосульфол в сравнении с известным веществом цикли- мидом.

Амфосульфол обладает более высокой, чем циклимид, поверхностной активностью (у него ниже значения поверхностного натяжения), особенно при низких концентрациях. Амфосульфол хорошо устойчив к солям жесткости.

Комплексообразующая способность (КОС), определенная на приборе SPEKOL (ГДР), синтезированных по предлагаемому способу образцов ПАВ, выше, чем у цикли- мида, и приближается (фракции Сю-С1з) по значениям КОС к известным комплексо- нам-ЭДТА, трилон Б и широко применяемому в синтетических моющих средствах (CMC) умягчителю-триполифосфату натрия (табл. 2).

Существует проблема резкого ограничения содержания триполифосфата в CMC с целью уменьшения степени загрязнения поверхностных вод. Поэтому необходимы

новые ПАВ, обладающие высокой КОС и эффективным моющим действием в жесткой воде. Так как КОС Амфосульфола гораздо выше, чем у применяемых в CMC,ПАВ -алкилсульфатов натрия, то предлагаемые ПАВ могут использоваться как моющие вещества в жесткой воде .

Моющую способность синтезированных по предлагаемому способу ПАВ оценивают по результатам стирки образцов стандартно-загрязненной хлопчато-бумаж- ной ткани при 50°С и жесткости воды 15° нем .

Из табл 2 видно, что моющая способность Амфлосульфол (особенно на фракции Сю-Стб и кислотах хлопкового соапстока) выше, чем у циклимида, и поэтому предлагаемые ПАВ могут применяться в качестве эффективных моющих средств.

Амфосульфол, как и циклимид (ЛД go

3,6 г/кг, порог раздражающего действия на кожу 4,5%) и алкилсульфаты натрия (ЛД5о 2,6 г/кг) относится к классу малотоксичных веществ и может применяться в товарах бытовой химии.

Формула изобретения Способ получения моющего средства формулы

а-исоом +/

KCOt 4 Cli2CH2N-CH2Crl2OH CI C 2CH2OS03M

где R- алкил или Сд-Счт-алкенил;

M-Na, К,

алкилированием 1-оксиэтил-2-алкил-2- имидазолина эквимолярным количеством монохлоруксусной кислоты в щелочной среде при 70-95°С, отличающийся тем, что, с целью повышения моющей способности комплексообразования целевого продукта, процесс проводят в присутствии эквимолярного количества соли / -хлорэ- тилсульфата. 5

5

0

33,6 36,1 37,2

39

«1,1

348 408

39

«1,1

408

43,2 44 50 45 3-4 4 48,0 50,4 225 190 50-52 4

вор) Паста

(-10)W2) (40%-ный раствор)

Изобретение касается производства моющих средств, в частности получения средства общей ф-лы {R-C(O)-C₂H₄-N⁺(C₂H₄OH)[CH₂-C(O)-OM][C₂H₄-O 5(O)₂-OM]}CL^-, где R - алкил или алкенил C₉-C₁₇

M - NA или K, которые могут быть использованы для стирки тканей в жесткой воде. Цель - создание нового способа получения нового мягкого моющего средства. Синтез ведут алкилированием 1-оксиэтил-2-алкил-2-имидазолина эквимолярным количеством монохлоруксусной кислоты в щелочной среде при 70 - 85°С в присутствии эквимолярного количества соли β-хлорэтилсульфата. Полученный продукт имеет лучшие моющую способность и комплексуемость в сравнении с циклимидом и трилоном Б. Новое моющее средство - амфосульфол имеет порог раздражающего действия на кожу 4,5% и малую токсичность. 2 табл.

Примечание. Поверхностное натяжение б определено при 17вС по методу Ребиндера; пенообраэующая способность Н „ и Ну по Poi-c-Майлсу при и жесткости воды 15 Н°, С 3 г/л; устойчивость к солям жесткости определена i ной методике.

Примечание: Моющая способность Амфосульфола выражена в % к моющей способности стандартного ПАВ - лаурилсульфата натрия.

Метод определения КОС основан на взаимодействии анализируемого ПАВ с 0,1н.раствором СаС12 в присутствии индикатора №2СОз.

Таблица 2