Способ получения поверхностноактивного вещества Советский патент 1974 года по МПК C11D1/66 

Изобретение относится к способу получения новых поверхностно-активных веществ, имещих общую формулу I -А-Н-п (Н-0-(СН --СН2-0) СНг-О-И где один из заместителей R иК представляет собой одинаковые или различные алкильные радикалы с прямой цепью или ароматический радикал, который может быть замещен одним или несколькими алкильными радикалами с прямой цепью, причем, сумма атомов углерода в R и Р находится в пределах от 10 до 16 ; X целое число от 2 до 15 ; А - кислотный остаток - РО или S02 ; М - атом щелочного металла или амуюниевый радикал ; т- - число кислотных групп радикала А ; п - i или 2, причем, разность (m-rt ) должна быть 1 или 2. Получение таких соединений основано на известной реакции конденсации окиси этилена с эфирами глицерина. Известно получение поверхностно-активных соединений путем конденсации окиси этилена с диэфиром глицерина, причем, использзгют диэфир глицерина, в котором заместители представляют собой одинаковые или различные алкильные радикалы.с прямой или разветвленной цепью, содержащие 6-16 углеродных атомов. Окись этилена берут в количестве 5-25 моль. Однако такие соединения обладают недостаточной смачиваемостью. Предлагается конденсировать окись этилена с 1, 3-диэфиром глицерина общей формулы П он, - OR где В и Т имеют вышеуказанные значения и понучеЕное при Ътон полиоксиэтйлированное производноё пе реводят в сложный эфир серной или фосфорной кислоты известным способом Полученное поверзшостно-актдвцре сое динениеобладает высокой смачивающей способностью, в частности, в щелочной среде, высокими моющими свойствами, оно является биоразлатающимся, Диэфиры общей формулы П, исполь зуемые в качестве исходных продзпктов получают при конденсации 1-алкокси- или 1-фенокси 2, 3-эпоксипропана или 1-алкокси или 1-фенокси- 2-окН си- 3-галоидпропана со спиртом или фенолом, или их натриевыми производными . . - К - ОН + к- о - снг- сн -сн° о Ц- о СНг- СН - СНг- ОН ОН K-ONa+XCH - СИ - CHv- ОБ, ;I - К 0-СНг-СН- -f Xi ;I I ГОН: i-Аякокси- или Г-фенокси-2, 3-эпоксипропаны получают при дегид родегаловдировании 1--алкокси- или 1-фенокси- S-OKCH- 3-галовдпропанов. 1 Алкокси- или 1-фенокси- 2окси- 3-галоидпропаны-получают при конденсации спирта или фенола с эпигаловдгидрином в присутствии кислоты Льюиса, такой как трехфтористый бор, в качестве катализатора. В качестве спиртов, используемых для приготовления 1,3-диалкиловых вфиров глицерина, могут быть взяты метанол, этанол, н-пропанол, н-бутанол, н-амиловый спирт, н-гексанол, н-гептанол, н-октанол, н-деканол, н-додеканол и др. Среди используемых фенолов могут быть еледукяцие: фенол, крезолы, ксиленолы, этилфенолы, н-пропилфенолы, н-бутил фенолы и н-амилфенолы. В качестве эпигалоидгидрина используют эпихлоргидрия и эпибромгидрин. Превращение продуктов конденсации простых 1,3-эфиров глицерийа. о окисью этилена в сложные эфиры серной или фосфорной кислоты может быть осуществлено любыми известными сдособами, например, полиоксиэтиленовые соединения вводят в реакцию с концентрированной серной кислотой хлоргидрином серной кислоты, сульфаминовой кислотой, фосфорным ангвдридом, полифосфорными „. ...... .„. кислотами или оксихлоридом фосфора. Пример 1. А. Приготовление 1-бутокси- 2-окси-З-хлорпропана. В аппарат, снабженный мешалкой, обратным холодильником и термометом, вводят 2960 ч. н-бутанола и 96 ч. комплексного эфирата тоехфтористого бора, содержащего 45 Вг. . Смесь нагревают до , затем приливают в течение 3 ч, выдерживая 80-90 С, 740 ч. эпихлоргидрина. После введен1м эпихлоргилрина поддерживают температуру 80 С в течение 4 ч. Массу охлшодают, нейтрализуют гидроокисью натрия, затем фильтруют для удаления осадка образовавшихся минеральных солей. Прозрачный фидьтра,т разгоняют при пониженном давлении. После удаления избытка бутанола получают 1133 ч. 1-бутокси-2-окси-3-хлорпропана, кипящего при 114 С при 25 мм рт.ст. Гидроксильное число равно i 328.3 (вычиcJJeнo 336,8), СЕ -найдено 21,06 (вычислено 21,32). Б. Получение 1-бутокси-2,3эпоксипропана. В аппарат, снабженный разделителем Дина-итарка и обраТнш холодильником, при перемепшвании вводят 1000 ч. 1 бутокси-2-окси-Зхлорпропана, 1000 об.ч. бензола, затем 600 об.ч. водного раствора гидроокиси натрия с концентрацией 4иОг/л. Отгоняют азеотроп бензол-вода до полного удаления воды. Оставляют охлаждаться. Бензольный раствор фильтруют для удаления образовавшегося хлористого натрия. Отфильтрованный раствор разгоняют на фракцииПосле удаления бензола перегонку заканчивают при пониженном давлении. Получают 587 ч. 1-бутокси-2,Зг эпоксипропана, кипящего при 74-75 С при 25 мм рт.ст. и м е р 2. А. Получение 1-гексилокси-2окси-3-хлорпропана. В аппара,т, идентичный описа.ннрму в примере 1А, вводят 3060 ч. н-гексанола и 72 ч. эфирата трехфтористого бора с содержанием BF Нагревают до 80 С, затем вводят в течение 3 ч...поддерживая температуру ыедо- 80 и 90 С, 555 ч эпихлоргидрина. В течение 4ч, поддерживают 80 С, Дают охладиться, нейтрализуют гидроокисью натрия и фильтруют для удаления образовавшихся нерастворимых минеральных солей. Фильтрат перегоняют при пониженном давлении. После удаления избыточного гексанола собирают 1012 ч, 1-гексилокси-2-окси-31гХлорпропана, кипящего при 128-130 С при 25 мм рт,ст, Гидроксильное число равно 280,6 (вычислено 288,4),Ct найдено 17,94 (вычислено 18,25), Б, Получение 1-гексилокси-2, 3-эпоксипропана, В аппарат, идентичный описан, ному в примере 1Б, вводят 389 ч, 1-гексилокси-2--окси-3-хлорпропана, 1000 об,ч, бензола, затем при перемепшвании 200 об.ч. водного раствора гидроокиси натрия с концентрацией 400 г/л. Отгоняют азеотроп бензол-вода до полного удаления воды. Дают охладиться и фильрутат для 31даления образовавшегося хлористого натрия. Отфильрованный бензольный раствор разгоняют на фракции. После отгонки всего бензола перегонку заканч1шагат при поншг.енном давлении. Получают 277 ч, 1-гексилокси 2.. 3-эпоксипропана,. кипящего при 102 С при 25 мм рт.ст. Примерз. А. Получение 1-этокси-2-окси3-хпорпропана. В аппарат, снабженным обратным холодильнш ом и термометром, вводят при перемешивании 2300 ч, зтанола и 120 об.ч. эфирата трехфтористого бора, содержащего о. Нагревают ло и в течение 3 ч. при 70-75 С прибавляют 925 ч. эпихлоргидрина. Реакцию заканчивают после 4 ч. нагревания с обратным холодиль ником. Дают охладиться, нейтрализуют гидроокисью натрия и фильруют ДЛЯ удаления образовавпгахся нерастворимых минеральных солей. Отфильтрованный раствор разгоняют при пониженном давлении. После удаления избыточного этанола получают 1245ч. 1-этокси-2-окси-3-хлорпропана, кипящего при 87-88 С при 25 мм рт. ст. Гидроксильное число равно 384,6 (вычислено 405), С1 -найдено . . . 25,49 (вычислено 25,53%) П р и м ё JP 4. Получение 1-бу токси-2-окси-З-октилоксипропана. Б аппарат, оборудованный обратным холодильником и термометром, при перемешивании вводят ь50 ч, я-октанола и 12 об.ч. эфирата Tioexфтористого бора, содержащего 45% BF о. Поддерживают 80®С. Прибавляют 130 ч, 1-бутокси-2, З-эпоксипро- , пана с такойскоростью, чтобы температура держалась меаду 80 и 90 С.В течение 4 ч, поддерживают 80 С, Дают охладиться, нейтрализует гидроокисью натрия. Отфильтровывают образовавпшеся нерастворимые минеральные соли. Отфильрованный раствор разгоняют при пониженном давлеНИИ, Сначала отгоняют избыток окта-т нола, затем при 186-188 С при 25 мм рт,ст. собирают 195 ч, i-бутокси2-окси-3-октилоксипропана, содепжащего 6,25 ОП-групп (вычислено . 6,53Я. П р и м е р 5. Получение 1, 3-дигексш1окси-2-оксш1ропана. В аппарат, оборудованный обратным холодильником и термометром, вводят при перемешивании 7б5 ч, н-гексанола и 18 об,ч, эфирата фтористого бора, содержащего 45 Пагревают до 80 С, потом приливают 237 ч. 1-гексилокси-2, 3эпоксипропана с тшсой скоростью, чтобы температура самопроизвольно не поднималась выше 80-90 С, Затем нагревают в течение 4 ч. при 80 С. охлшвдают, нейтрализуют гидроокисью натрия, фильтруют для удаления -образовавткся нерастворимых минеральных солей, затем отфильтрованный раствор разгоняют при пониженном давлении. Сначала отгоняют„избыток гексанола, потом при 187 С и 5™ Р Ч. 1,3-дигексилокси-2-оксипропана, содержащего 6,35 ОП-групп(вычислено 6;53%). Пример 6. Получение 1этокси-З-децилокси-2-оксипропана. В аппарат, оборудованный обратным холодильником, термометром и барботажной трубкой, вводят при перемешивании 1278 ч, н-деканола, Через барботажную трубку барботи ют в массу азот, нагревают до 100 С; затем при интенсивном перемешивании добавляют 46 ч металлического натрия. После полного растворения натрия медленно приливают 227 ч, 1этокси-2-окси-З-хлорпропана и выдерживают при 100 С до установления ; нейтрального рН. После охлаждеяия продукт переливают Б декантатор и промывают дистиллированной водой до исчезновения ионов хлора в промывных водах Под конец органическую фазу разгоняют при пониженном давлении. После отгонки деканола собирают при 136-138 С,при давлении 0,7 мм рт.ст 344 ч, 1-этокси-2-окси-3-децилоксипропана, содержащего 6,33 ОН-групп (вычислено 6,53). Пример 7. В аппарат, обо рудованный термометром, обратным холодильником и барботером, вводят при перемешивании 260 ч. 1-бутокси2-окси-З-октилоксипропана, полученного в примере 4, и ч. металлического натрия, С помощью барботера создают в аппарате атмосферу азота и нагревают до 170С. После растворения всего натрия подачу азота прекращают и барботируют окись этилена. Реакцию проводят до фиксации 176 ч. окиси этилена, или в среднем, 4 молекулы окиси этилена на 1 молекулу 1-бутгокси-2-окси-3-октилоксипропана. Получают 436 ч. светло-желтой жидкости с гидроксильным числом 125,6 (вычислено 128,7). Пример 8. В аппарат, идентичный описанному в примере 7, загружают 260 ч. 1-этокси-2-окси3-децилоксипропана, полученного в примере 6, и О , 5 ч. металлического натрия. Методом, описанным в 7, фиксируют 264 ч. окиси этилена или в среднем, 6 молекул окиси эти,лена на 1 молекулу 1 этокси-2-окси-3-децилоксипропана. Получают 520 ч. светло-желтой жидкости с гидроксильным числом 111,8 (вычислено 107). Пример 9. В annapaTj идентичны описанному в примере 7, вводят 260 ч. 1,3-дигексилокси-2оксипропана, полученного в примере 5 и 0,5 ч. металлического натрг-ш. Методом, описанным в примере 7, фиксируют 176 ч. окиси этилена или в среднем 4 молекулы окиси этилена на 1 молекулу 1,3-дигексилокси-2-оксипропана. Получают 436 ч. светло-желтой жидкости с гидроксильныгл числом 130,2 (вычислено 128,7). Пример 10. В аппарат, идентичный описанному в примере 7,, вводят 260 ч. 1-бутокси-2-окси-3октилоксипропана, полученного в при мере 4, и 0,5 ч. металлического нат рия. По методике, описанной в примере 7, фиксируют 88 ч. окиси этиле на,шш в среднем 2 молекулы окиси этилена на I молекулу 1-бутокси-2- ; окси-3-октилоксипропана. Получают 348 ч. светло-желтой жидкости, имеющей гид роксш1ьное число 168,7 (вы-f ислено 161,2). Пример 11. В аппарат, идентичный описанному в примере 7, вводят 260 ч. 1-бутокси-2-окси-3октилоксипропана и 0,5 ч.металлического натрия. По методике.описанной в примере 7,фиксируют 440 ч окиси эт11лена, или в среднем 10 молекул окиси этилена на 1 молекулу 1-бутокси-2-окси-З-октилоксипропана. Получают 700 ч. в ви,де мягкого воска с гидроксильныгл числом 77,8 (вычислено 80,1). Пример 12. В аппарат, снабженный обратным холодт/шьником, термометром и барботажной трубкой, вводят 216,5 ч. оксиэтиленового производного 1-бутокси-2-окси-3-октилоксипропана, полученного в примере 7. и помощью барботера в аппарате создают атмосферу азота и поднжтют температу-ру до 120 С. 48,5 ч. сульфаминовои кислоты вводят постепенно. В течение 2 ч нагревают при , затем 2 ч, при 130 С, дают охладиться и разбавляют дистиллированной водой для получения продукта, содержащего 40 сухого материала. Получают 660 ч. совершенно Прозрачного раствора, желтого,очень чистого, который обладает смачивающей способностью, измеренной круговым методом в соответствии с французским ставдартом Т 73-406. Несульфатированный продукт нерастворим в разбавленной гидроокиси натрия и не обладает никакими смачивающими свойствШЛИ в этой ере- , де. Пример 13. В аппарат, идентичный описанному в примере 12, вводят 203 ч. гексаоксиэтилированНОГО производного 1-ЭТОКСИ-2-ОКСИ- ; 3-децилоксипропана, полученного в npmiepe 8. В аппарате создают ат- i мосферу азота и поднимают температуру до 120 С. Постепенно прибавляют 38,8 ч. cyльфa линoвoй кислоты и нагревают в течение 2 ч при 120 С, затем 2 ч при 130 С. Дают охладиться и разбавляют -дистиллированной водой для получения раствора, содержащего 40 сухого материала. Получают 600 ч. прозрачного, очень желтого раствора. Гексаоксиэтилированное произ- i водное, использованное в качестве i исходного материала, нерастворимо/. в разбавленной гвдроокиси натрия и не обладает никакими смачивающими свойствами в этой средео Пример 14. В аппарат, идентичный описанному в примере 12 вводят 176 ч. оксиэтилированного производного 1,З-дигексилокси-2-оксипропана, полученного в примере 9. В аппарате создают атмосферу азота и содержимое его нагревают до 120 С Постепенно прибавляют 38,8ч. супьфаминовой кисиоты-и в течение 2ч. поддерживают 120°С, затем I ч Дают охладиться и разбавляют дистип лированной водой для получения раствора, содержащего 40 сухого вещества. Получают 530 ч. очень желтой прозрачной жидкости. . Оксиэтилированное производное 1,3-дегексилокси-2-оксипропана из прш-лера 9 нерастворшо в разоавленной ГИ.ЦРООКИСИ HaTpkfl. Кроме того, в этой среде оно не обладает никакими смачивающими свойствалш. Пример 15. В аппарат, идентичный описанному в пршлере 12, вводят 176 ч. тетраоксиэтилированного производного 1,- 3-дигексилокси-2-оксЕПропана, полученного в npmviepe 9. Создают в аппарате атмосферу азота и 4 раза прибавляют с интервалом в 30 мин. 19 ч. фосфор ного ангидрдда. Пагревают в течение 8 ч при 100 С. Дают продукту остыть до комнатной температуры, нейтрализуют 37 об.ч. раствора NaOH, содержащего 400 г/л, и разбавляют дистиллированной водой до получения раствора, содержащего 40 сухого вещества. Получают 490 ч. желтой прозрачной жидкости. Пример 16. В аппарат, идентичный описанному в приглере 12, вводят 176 ч. тетраоксиэтилированного производного 1-бутокси-2-окси3-октилоксипропана, полученного в примере 7. В аппарате создают атмос феру азота и прибавляют 19 ч. фосфорного ангидрида четырьмя порциями с тридцатиминутныг интервалом. Когда весь фосфорный ангидрид вве.ден, нагревают до 100 С и выдерживают эту температуру в течение 8 ч. Дают остыть до комнатной темературы, нейтрализуют 37 об.ч. ратвора NaoH . содержащего 400 г/л,у разбавляют дистиллированной водой о11олучен1ш раствора, содержащего 0 сухого вещества. Получают 490 ч. прозрачного желтого раствора. Пример 17. В аппарат, идентичный описанному в примере 12, загружают 228 ч. тетраоксиэтилированного 1-октилокси-2-окси-3-феноксипропана. С помощью барботера созают в аппарате атмосферу азота и поднимают температуру до 120 С. Постепенно добавляют 48,5 ч. сульфаминовой кислоты. В течение 2 ч нагревают при , затем 2 ч при 130 С, ают охладиться и разбавляют дистилированной водой до получения проукта с содержанием сухого вещества 40. Получают 660 ч. прозрачного раствора желтого цвета. и м е р 18. В аппарат, идентичный описанному в примере 12, вводят 242 ч. 1-гексилокси-2-окси3-п-бутилфеноксипропана, конденсированного в среднем с 4 молекулами окиси этилена. С помощью барботера в аппарате создают атмосферу азота и поднимают температуру до 120- С. Постепенно прибавляют 48,5ч. сульфаминовои кислоты, выдерживают 2 ч. при 120 С, потом 2 ч. при . Дают охладиться до кoмfIaтнoй температуры и разбавляют дистиллированной водой для получения раствора, содержащего 40 сухого вещества. Получают 730 ч. прозрачного желтого раствора. Песульфатированный продукт нерастворим в разбавленной гидроокиси натрия и не обладает никакой смачиващей способностью в этой среде. В таблице приведено время смачивания поверхностно-активных веществ (ПАВ) при различных концентрациях NaOH полученных по методикам, описанны / в примерах 12-18.