Способ получения поверхностно-активного вещества Советский патент 1976 года по МПК C07C103/30 C11D1/32 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНОГО ВЕЩЕСТВА

1

Изобретение относится к способам получения поверхностно-активных веществ типа алкилсульфамидкарбоновых кислот.

Известно, что при конденсации алкплсульфохлорида со сво1одными аминокислотами, например с аминоуксусной кислотой, получаются соли алкилсульфсмидкарбоновой, в частности алкилсульфамидуксусной кислоты RSO2NHCH2COOH. Однако, получение свободных аминокислот гидролизом белковых веществ сопряжено с рядом трудностей, а именно: имеет место значительная потеря аминогрупп (деаминирование); требуется значительное время для завершения реакции.

Известен способ получения алкилсульфамидуксусной кислоты, натриевая соль которой является эмульгатором минеральных масел и обладает высокими противокоррозионными свойствами, благодаря чему этот продукт рекомендован в качестве пенного компонента смазочно-охлаждающих жидкостей, используемых в различных процессах обработки металлов. Способ заключается в последовательной обработке алкилсульфохлорида аммиаком и монохлоруксусной кислотой по схеме

RSG.Cl + 2NH, - RSOaNHa + NH.Cl

RSOjNHj + ClCHaCOOH -f 2NaOH -

- RSOaNHCHjCOONa + NaCl.

Недостатком этого способа является сложность технологии и дефицитность монохлоруксусной кислоты.

Наиболее простым является способ получения указанного типа новерхностно-активного

вещества путем взаимодействия алкилсульфохлоридов и белкового гидролизата в щелочной

среде.

Считалось, что сульфохлориды могут реагировать только с аминогруппами полипептидов белкового гидролизата, поэтому для синтеза исходные компоненты берут в таких соотношениях, чтобы на одну сульфохлоридную группу приходилась одна аминогруппа полипептидов белкового гидролизата. На практике это составляет 5,5 вес. ч. белкового гидролизата на 1 вес. ч. алкилсульфохлорида. Полученное этим способом поверхностно-активное вещество, так называемый «сульфонон, является

сильно гидрофильным продуктом. Сульфопон хорошо растворим в воде и выпускается в виде 50%-ного водного раствора. Высушенный сульфопон не растворяется в минеральных

маслах и не эмульгирует их. Кроме того, сульфопон содержит до 5% трудноудаляемых минеральных загрязнений (хлориды и сульфаты натрия и магния), которые вызывают коррозию металлов. Но этим причинам сульфопон не может быть использован в качестве эмульгатора минеральных масел в производстве смазочно-охлаждающих технических средств для обработки металлов.

С целью придания конечному продукту маслорастворимости предлагают исходные компоненты брать в количествах, обеспечивающих отношение хлора сульфохлоридного к азоту белкового гидролизата, равным 2,3-3,5, и реакцию вести в присутствии синтетических жирных кислот Cs-Сб или водорастворимого спирта.

Процесс получения эмульгаторов осуществляется следующим образом.

Вначале реакцию ведут, как в случае получения сульфопона, т. е. с постепенным повыщением температуры от 50 до 60-65°С н постоянной дозировкой щелочи для поддержания рН 7-8. Через ,5 ч вязкость реакционной массы начинает заметно возрастать. В момомент нарастания вязкости к реакционной массе добавляют синтетические жирные кислоты Cs-Сб в количестве из расчета 1 г СЖК на 1 г белкового гидролизата или водорастворимый спирт, преимущественно этиловый в количестве, обеспечивающем лишь снижение вязкости реакционной массы. Передозировка спирта может привести к ухудшению качества готового продукта. СЖК (Cs-Се) можно добавлять и одновременно с загрузкой сырья. При таких условиях проведения процесса реакция заканчивается в течение 4-7 ч, в реакцию вступает практически весь азот белкового гидролизата и в готовых продуктах отношение серы к азоту составляет 2-3 (по весу).

Получающиеся в результате реакции соли алкилсульфамидкарбоновых кислот очищают от хлористого натрия или выделяют в виде соответствующих кислот известными способами. Кислоты затем переводят в соли щелочных металлов или алканоламинов.

Используемые в качестве сырья белковые гидролизаты могут быть приготовлены из белков как животного (отходы кожевенной, мясной промышленности, производства желатины), так и микробиологического (синтез белка на основе нефтяных парафинов) происхождения.

Пример 1. В трехгорлую круглодонную колбу, снабженную мешалкой, капельной воронкой и термометром загружают 15 г белкового гидролизата, полученного гидролизом хромовой стружки, с содержанием азота 7,65 вес. %, добавляют 15мл СЖК (Cs-Cs) и необходимое количество 20%-него раствора щелочи для их нейтрализации. Нагревают до 50°С и при этой температуре добавляют 100 г сульфомассы с содержанием хлора сульфохлоридного 4 вес. %. Сульфомасса, получаемая сульфохлорированием парафина, содержит кроме алкилсульфохлорида до 65% непрореагировавшего парафина. Отношение хлора сульфохлоридного к азоту белкового гидролизата, обозначенное для дальнейших сокращений через «ш, составляет 3,4.

Реакцию проводят при 60-65°С в течение

4ч; рН реакционной среды поддерживают в пределах 7-8, добавляя периодически раствор 20--40%-ной щелочи. За окончанием реакции

следят по прекращению падения рН реакционной массы в течение 0,5 ч.

По окончании реакции реакционную массу переносят в делительную воронку. После отстоя нижний водный слой, содержащий натриевые соли алкилсульфамидкарбоновых кислот и СЖК (Cs-Сб) отделяют от масляного слоя (парафина). Последний дважды промывают 20 мл 50%-ного водного этилового спирта и водноспиртовые вытял ки присоединяют

к водному слою.

Затем от водного слоя отгоняют этиловый спирт и частично воду. Полученный продукт обрабатывают 10%-ным раствором серной кислоты до РН 4-5. Освободивщиеся сульфамидкарбоновые и синтетические жирные кислоты (Cs-Сб) образуют вязкий масляный слой. Добавляют 75 мл СЖК (Cs-Се) или предпочтительно 50 мл диизопропилового эфира. Масляный слой отделяют в делительной

воронке от водного, многократно промывают дистиллированной водой. Экстрагенты отгоняют: диизопропиловый эфир при атмосферном давлении, СЖК (Cs-Се) - под вакуумом. Получают 35 г алкилсульфамидкарбоновых кислот с содержанием серы 5 6,97%; азота N 2,52%, S/N 2,76. Кислотное число ,.„ мгКОН

оУ

г

Пример 2. Загружают 20 г белкового гидролизата 15 мл СЖК (Cs-Сб) и 100 г сульфомассы; т 2,35. Получение и выделение продукта проводят так же, как и в примере 1. Получают 40 г продукта, содержащего, %: серы 6,0, азота 2,35, S/N 2,56-. Кислотное

1г,г мгКОН

число 125 .

г

Пример 3. Загружают 20 г белкового гидролизата и 100 г сульфомассы (,35). Реакцию ведут до заметного увеличения вязкости реакционной массы (1,5 ч), затем добавляют постепенно (следя за вязкостью) этиловый спирт (15 мл). Реакция заканчивается через 6 ч.

Из водного слоя отгоняют спирт и воду,

обезвоживают получившуюся смесь натриевых

солей алкилсульфамидкарбоновых кислот и

хлористого натрия азеотропной отгонкой с

изопропиловым спиртом.

Полученную твердую массу обрабатывают

100 мл смеси бензина «галоша и изопропилового спирта, взятых в весовом соотношении 1:1, осадок хлористого отделяют центрифугированием или фильтрованием. Растворители отгоияют на глицериновой

бане.

Получают 45 г натриевой соли алкилсульфамидкарбоновых кислот, содержащей, %:

56,02, N 2,95. S/N 2,04.

Пример 4. Загружают 42 г белкового гидролизата (содержание азота 3,13%), полученного гидролизом синтетического белка (белок получен биосинтезом на основе нефтяного парафина) и 100 г сульфомассы (т 3). Опыт проводят в тех же условиях и по той же схеме, что и в примере 3.

Получают 42 г натриевой соли алкилсульфамидкарбоновых кислот, содержащей, %: S 6,83, N 2,29, S/N 3.

Пример 5. 2,5 г натриевых солей алкилсульфамидкарбоновых кислот, полученных в соответствии с примером 3, растворяют при нагревании в 2,5 г минерального масла ИС-20. Затем готовят 5%-ную эмульсию «масло-вода через гель. Получают эмульсию молочного цвета, в которой в течение суток расслоения и образования «сливок не наблюдалось, т. е. эмульсия устойчива но ГОСТ 6243-64.

Пример 6. Так же, как описано в примере 5, готовят 5%-ную эмульсию из продукта примера 4. Полученная эмульсия устойчива по ГОСТ 6243-64.

.Пример 7. 2,2 г алкилсульфамидкарбоновых кислот, полученных в соответствии с примером 2, растворяют при нагревании в 2,7 г масла ИС-20, нейтрализуют при 70°С 40%-ным раствором щелочи и готовят 5%-ную эмульсию. Полученная эмульсия устойчива по ГОСТ 6243-64.

Для иллюстрации эффективности полученных по предлагаемому способу эмульгаторов ниже приводим также примеры приготовления эмульсий из эмульсолов, в которых соли сульфамидкарбоновых кислот примеияются в сочетании с неионогенными эмульгаторами.

Пример 8. 2 г продукта, полученного в соответствии с примером 4, и 0,5 г ОП-4(полиоксиэтилированный алкилфенол) растворяют при нагревании в 2,5 г минерального масла ИС-20, добавляют 0,5 мл дистиллированной воды и хорошо перемешивают. Получают прозрачный, стабильный, легконодвижный эмульсол, на основе которого готовят устойчивую эмульсргю молочного цвета.

Пример 9. Эмульсол готовят так же, как и описано в примере 8, но в качестве неионогенного эмульгатора вместо ОП-4 применяют оксиэтилированные 3 моль окиси этилена высшие спирты Ci2-С20. Получают стабильный, легкоподвижиый эмульсол, а из него - тонкодиснерсную очень устойчивую эмульсию.

Пример 10. 2 г продукта примера 4,2 г триэтаиоламиновой соли алкилсульфамидкарбоновых кислот, полученных согласно примеру 3, 0,15 г ОП-4 и 0,6 г оксиэтилнрованного спирта, охарактеризованного в примере 9, растворяют при нагревании в 2,5 г минерального масла ИС-20, добавляют небольшое количество воды для получения эмульсола. В результате разбавления эмульсола водой до 5%-ной концентрации получают полупрозрачную очень

устойчивую эмульсию коричневого цвета.

Таким образом, получаемые по предлагаемому способу продукты являются хорошими эмульгаторами минеральных масел в воде, а сам способ характеризуется значительным упрощеннем технологии и удешевлением процесса производства.

Формула изобретения

Способ получения поверхностно-активного вещества путем взаимодействия алкнлсульфохлоридов и белкового гидролизата в щелочной среде, отличающийся тем, что, с целью придания конечному продукту маслорастворимости, исходные комноненты берут в количествах, обеспечивающих отношение хлора сульфохлоридного к азоту белкового гидролизата, равным но весу 2,3-3,5, и реакцию ведут в присутствии синтетических жнрных кислот Cs-Сб или водорастворимого спирта.