Соли N-ацил-N @ ,N @ -дикарбоксиметил, N @ -этилсукцинат-этилендиаминогидроксида в качестве смачивателей, диспергаторов и пенообразователей для моющих средств Советский патент 1992 года по МПК C07C309/18 C11D3/34 

Изобретение относится к новым химическим соединениям конкретно к солям N- ацил-М .М -дикарбоксиметил, М -этилсукцинатэтилендиаминогидроксида формулы Г CH2COONa

ясомнсн2снгм/ -

сн2сооыа

-CH2CH2OCCH2CHCOONa О OH

где R - алкил Cg-Ci или алкенил Ct

Такие вещества, являясь поверхностно- активными веществами амфотпного типа,

могут быть использованы в качестве смачивателей диспергаторов и пенообразователей в средствах для стирки тканей в жесткой воде.

Наиболее близким аналогом (прототипом) к заявляемым веществам являются соли М-ацил-карбоксиметил, N -гидроксиэтил, N -сульфоэтилэтилендиаминохлорида (ам- фосульфол) общей формулы

sg

ч4 GJ О О vl

хсн2соом

RCONHCH2CH2N-CH2CH2OH

XCH2CH2OS03M

a, on

где R - алкил Сю, Си, €12, Ci3 или алкенил С17;

М - № при R Сю, Ci2, Ci3 и Сп или К при Р. Си.

Такие соединения получаются в результате алкилирования 1-оксиэтил-2-алкил-2- имидазолина (монохлоруксусной кислотой и солью /3 -хлорэтилсульфата в щелочной среде с раскрытием имидазолинового кольца.

Вещества указанной выше структуры II под условным названием амфосульфол применяют как поверхностно-активные вещества для моющих средств 1,

Благодаря наличию амидной группы в молекуле амфосульфол обладает мягким действием на кожу человека.

Основным недостатком амфосульфола является низкая диспергирующая способность по отношению к кальциевым мылам и низкая смачивающая способность тканей. В силу этого моющие средства на основе амфосульфола должны дополнительно содержать специальные добавки - смачиватели и диспергаторы кальциевых мыл. Кроме того, амфосульфол обладает хорошей пенообра- зующей способностью (210/185 мм при С 3 г/л) только при фиксированной длине алкильного радикала, а именно Cia. Увеличение или снижение длины алкильного радикала амфосульфола до Ci3 и С-и резко снижает пенообразующую способность продукта соответственно до 135/120 и 186/172 мм. Дальнейшее увеличение длины алкильного радикала до Cis приводит к еще более резкому падению пенообразующей способности вплоть до 55/45 мм.

Целью изобретения является создание нового поверхностно-активного вещества - сукцинатсодержащего аналога амфосульфола, обладающего высокой диспергирующей способностью по отношению к кальциевым мылам и смачивающей способностью, а также более высокой пенообразующей способностью.

Поставленная цель достигается соединениями формулы , техническое название которых амфосукцид. Амфосукцид - амфо- литное сукцинатсодержащие ПАВ.

Предложенные вещества получают путем последовательного взаимодействия N- ацил, N -оксиэтилсукцинатэтилендиамина с монохлорацетатом натрия в щелочной среде по уравнению реакции

RCONHCH2CH2NHCH7CH2OCCH2CHCH2COONa.f

О SOjNa

tZClCH2COO a+2NaOH -

CHjCOONa

RCONHCH2CH N-CH2CH2OCCH7CHCOONa

CH2COONa 0 sOjNa

OH+2Na,C1 + H20

Отличительной особенностью и преимуществом предлагаемых соединений является наличие сукцинатной группы (0 С-СН2СН(50з№) COONa) в молекуле,

которая обеспечивает диспергирующую и смачивающую способность. Наличие в молекуле связи C-N-C наряду со сложноэфир- ной связью придает ПАВ пенообразующую способность. Кроме того, наличие сукцинатной группы в молекуле придает ему такое важное свойство, как снижение раздражающего действия йа кожу и слизистые других видов ПАВ, что особенно ценно при использовании продукта, в рецептурах имеющих

непосредственный контакт с кожей челове- ка 2.

Для лучшего понимания изобретения приведены следующие примеры получения амфосукцидов.

Необходимый для реакции N-эцил, N оксиэтилсукцинатэтилендиамин получали по известной методике 3 путем взаимодействия 1-оксиэтил-2-алкил-2-имидазолина с малеиновым ангидридом и сульфитом натрмя в водной среде,

.

СН2СН2ОН СО J:o+NCl2S03

- RCONHCH2CH2NHCH2CH2OCCH2CHCOONa

О

причем в водной среде имидазолиновый цикл гидролизуется и конечный продукт имеет линейную структуру 4.

Пример 1. В реакционную колбу, снабженную мешалкой, капельной воронкой, термометром, загружают 48,2 г (0,1 моль) N-нонил, М -оксиэтилсукцинатэтилен- диамина в виде 54,7%-ного водного раствора и нагревают до температуры 50-55°С, затем приливают 23,3 г (0,2 моль) монохло- рацетата натрия в виде 32%-ного водного раствора и 8 г (0,2 моль) едкого натра в виде 40%-ного водного раствора. Смесь перемешивают при 60-65°С до достижения теоретического значения ионов хлора в реакционной массе (теор. 3,96, найдено 3,83). По окончании реакции получают 180,9 г водного раствора ПАВ с содержанием основного вещества 35,6% (теоретич. 36,5%). Выход 97,5%.

50 г полученного продукта высушивают в вакуум-сушильном шкафу при 70°С и вакууме 15-20 мм рт.ст. до постоянной массы после перекристаллизации из этанола пол- учают 7,3 г белого твердого порошка.

Найдено, %: N 4,33; S 5,03; С 40,3; Н 5,51.

Вычислено, %: N 4,24; S 4,85; С 40,0; Н 5,45.

C22H360i3№SiNa4

Мол.масса 660.

ИК-спектр очищенного продукта имеет следующие полосы поглощения:

-1

1640 см - поглощение амидной труп-

пы,

1180 и 1745 см - колебания сложно- эфирной группы;

3200-3400 - широкая полоса колебаний гидроксильной группы;

-1

1060 и 1215 см - колебания сульфог- руппы;

1415 и 1610 - колебания ионизированной карбоксильной группы.

Пример 2: В системе и условиях примера 1 из 51,0 г (0,1 моль) М-лаурил,Г- оксиэтилсукцинатэтилендиамина в виде 56,1%-ного раствора, 23,3 г (0,2 моль)моно- хлорацетата натрия в виде 32%-ного водного раствора, 8 г (0,2 моль) едкого натра в виде 40%-ного водного раствора получают 183,7 г водного раствора ПАВ с содержанием основного вещества 35,5%. Теоретически 37,4%, Выход 97,6%. Очистка аналогична примеру 1.

Для очищенного продукта: ,

Найдено, %: N 4,17; S 4,71; С 41,92; Н 5,87.

Вычислено, %: N 4,07; S 4,65; С 41,86; Н 5,81.

C24H4oOi3Si№Na4

Мол.масса 688.

ИК-спектр, см-1: 1640; 1180 и 1745; 3200-3400; 1060 и 1215; 1415 и 1610.

Пример 3, В системе и условиях примера 1 из52,4г(0,1 моль)М-тридецил,М - оксиэтилсукцинатэтилендиамина в виде 56,8%-ного водного раствора, 23,3 г (0,2 моль) монохлорацетата натрия в виде 32%- ного водного, 8 г (0,2 моль) едкого натра в виде 40%-ного водного раствора получают 185,1 г водного раствора ПАВ с содержанием основного вещества 35,9% (теоретически 37,9%). Выход 94,7%.

Очистку проводили аналогично приме-

РУ 1Для очищенного продукта:

Найдено. %: N 4,07; S 4,66; С 42,9; Н 6,15.

Вычислено, %: N 3,99; S 4,56; С 42,7; Н 5,98.

5

10

5

0

5 0 5

0

5 0

5

C25H420l3N2SlN34

Мол.масса 702.

ИК-спектр см-1:1640; 1180 и 1745:3200- 3400;1060 и 1215; 1415 и 1610.

Пример 4. В системе и условиях примера 1 из 55,2 г (0,1 моль) М-пентаде- кан.Ы -оксиэтилсукцинатэтилендиамина в виде 58,0%-ного водного раствора, 23,3 г (0,2 моль) монохлорацетата натрия в виде 32%-ного водного раствора 8 г (0,2 моль) едкого натра в виде 40%-ного водного раствора получают 187,9 г водного раствора ПАВ с содержанием основного вещества 37,6%. Теоретически 38,8%. Выход 96,9%.

Очистку проводили аналогично примеру 1.

Для очищенного протукта:

Найдено, %: N 3,91; S 4,46; С 44,43: Н 6 35

Вычислено, %: N 3,83; S 4,38; С44,38; Н 6,30.

С2 Н4б01з№51№4

Мол.масса 730.

ИК-спектр. см 1:1640; 1180 и 1745; 3200- 3400; 1060 и1215; 1415 и 1610.

Пример 5. В системе и условиях примера 1 из 59,4 г (0,1 моль) Ы-стеарил,М - оксиэтилсукцинатэтилендиамина в виде 59,8%-ного водного раствора, 23,3 г (0,2 моль) монохлорацетата натрия в виде 32%- ного водного раствора, 8 г (0,2 моль) едкого натра в виде 40%-кого водного раствора получают 192,1 г водного раствора ПАВ с содержанием основного вещества 38,6% (теоретически 40,2%). Выход 96,0%.

Очистку продукта проводили аналогично примеру 1.

Для очищенного продукта:

Найдено, %: N 3,7; S 4,29; С 46,71; Н 6,79.

Вычислено. %: N 3,63; S А, 15; С 43,63; Н 6.73.

C3oHsiOi3N2Na4Si

Мол.масса 772.

ИК-спектр, см 1:1640; 1180 и 1745; 3200- 2400;1060 и 1215; 1415 и 1610.

Пример 6. В системе и условиях примера 1 из 59,2 г (0,1 моль)(М-олеил,1М -ок- сиэтилсукцинатэтилендиамин в виде 59,7%- ного водного раствора, 23,3 г (0,2 моль) монохлорацетата натрия в виде 32%-ного водного раствора, 8 г (0,2 моль) едкого натра в виде 40%-ного водного раствора получают 191,9 г водного раствора ПАВ с содержанием основного вещества 38,7% (теоретически 40.1%). Выход 96,5%.

Очистку продукта проводили аналогично примеру 1.

Для очищенного продукта:

Найдено, %: N 3,71; S 4,29; С 46,92; Н

6,56.

Вычислено, %:N 3,64; S 4,15; С 46,75; Н 6,49.

СзоН5о01з№51№4

Мол.масса 770.

ИК-спектр, см 1:1640; 1180 и 1745; 3200- 3400; 1060 и 1215; 1415 и 1610.

Физико-химические и коллоидные свойства полученных соединений представлены в таблице.

Из таблицы видно, что предлагаемые новые амфотерные ПАВ обладают более высокой диспергирующей способностью по отношению к кальциевым мылам, более высокой смачивающей и пенообразующей способностью.

Моющую способность синтезированных ПАВ оценивали по результатам стирки образцов стандартно-загрязненной хлопчатобумажной ткани при 50°С и жесткости во- ды 15 нем. Моющую способность выражали в процентах по отношению к стандартному ПАВ - лаурилсульфату натрия.

Поверхностное натяжение определяли по методу Ребиндера.

Пенообразующую способность по Росс- Майлсу, смачивающую способность и диспергирующую способность и определяли по известным методам.

Устойчивость к солям жесткости определена по методике 5.

Как видно из таблицы, синтезированные соединения формулы I значительно

превосходят по смачивающей и диспергирующей способностям, имеют более высокую пенообразующую способность. Таким образом предлагаемые ПАВ структуры 1 могут

найти применение в .качестве диспергато- ров и смачивателей в воде любой жесткости, а также как пенообразователи в составе пеномоющих средств.

Синтезированные ПАВ относятся к

классу малотоксичных, благодаря раскрытому имидазолиновому циклу и наличию сук- цинатной группы, могут применяться в товарах бытовой химии, имеющих контакт с кожей человека.

Полученные соединения не имеют температуры плавления, т.к. выше 170°С они начинают разлагаться.

Формула изобретения Соли М-ацил,М ,М -дикарбоксиметил,М - этилсукцинатэтилендиаминогидроксида общей формулы

25

CH2COONa

RCONHCH2cH7N4CHjCOONu

-CH2CH2OCCH2CHCOONa

О

он

ш

30

где R - Сд-Сп-алкил или dy-алкенил, в качестве смачивателей, диспергаторов и пенообразователей для моющих средств.

Коллоидно-химические свойства синтезированных ПАВ формулы Т и амфосульфола

Использование: в качестве дисперга- торов, смачивателей и пенообразователей для моющих средств. Сущность изобретения: продукт: соли N-ацеил- М ,М -дикарбоксиметил, N -этилсукцинатэ- тилендиаминогидроксида формулы: RCONHCH2CH2N(CH2COONa)2C H2CH2OC(0)CH2CH(S03Na) где R - Сэ-Сп-алкил ипи Cif-алкенил. Выходы 96-97%. Реагент 1: N-ацил. N -оксиэтилсук- цинатэтилендиамин. Реагент 2: монохлора- цетат натрия. Реагент 3: щелочь. Условия реакции: мольное соотношение 1:2:2, температура 60-65°С. 1 табл. СП с

Пенообразуюцая способность амфосупьфола определена при концентрации 3 г/л