Производные -ацил- -бис ( -оксиэтил)-этилендиамина в качестве амфотерных поверхностноактивных веществ и способ их получения Советский патент 1979 года по МПК C07C91/26 C07C103/54 C11D1/88 

ацетатом натрия в водно-щелочной среде при мольном соотношении исходных I продуктов соответственно 1:2:2 и при температуре 70-95°С. Реакционную воду на протяжении всей длительности синтеза отгоняют.

Использование инертного газа (азота, аргона), подаваемого под поверхность жидкой фазы реакционной массы с указанной скоростью, приводит к более полному и интенсивному уносу реакционной воды, а также к уменьшению смолообразных примесей и соединений диамидного характера. Кроме того, инертный газ при подаче его под.поверхность реакционной смеси при пониженном давлении выполняет роль перемешивакмцего устройства.

Выход целевого продукта 98,2%, содержание его 95,5% содержание смолообразных примесей и примесей диамидного характера не превышает 4,5%,

Пример 1,В трехгорлую колбу емкостью 500 мл, снабженную термометром, капилляром для подачи инертного газа, насадкой Клайзена с термометром, холодильником Либиха и приемником, загружают 148 г (1 г. моль) кубового остатка и 137,7 (0,8 г моль) каприновой кислоты. Включают обогрев, нагревая смесь до ВО-ЮО С, Подают ток аргона (азота) со скоростью 1,0-1,5 на 1 м реакционной смеси (0,28-0,49 л/ч) и подключают вакуумный насос, создавая в системе разряжение, равное 80 мм рт.ст. Реакционную смесь выдерживают при 120-1ЗО С в течение 2 ч. В последуюдие 3-4 ч повышают температуру реакционной массы до 135-140с, а остаточное давление понижают до 1012 мм рт,ст. Реакционную воду на протяжении всего синтеза полупродукта от гоняют и конденсируют в приемник. По окончании реакции получают 241,5 г (0,786 ) М-капринил-Н,К-бис- ((5-оксиэтил)-этилендиамина с 98,2%-ным выходом в пересчете на загруженную кислоту и с содержанием целевого продукта 95,4%,

Полученный полупродукт (амидоамин) переносят в 1,5-литровую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильНИКОМ и делительной воронкой, нагреBajOT до и при перемешивании приливают 703 г 30%-ного водного раствора монохлорацетата натрия (1,5712 г.моль CICH2 COONa), приготовленного путем нейтрализации водного раствора монохлоруксусной кислоты 27%-ным раствором щелочи при температуре меньше ,.

Затем к реакционной смеси при работающей мешалке и в течение 0,5 ч добавляют 196,2 г 32%-ного водного раствора едкого натра (1,5712 г-моль). После этого температуру реакционной массы в колбе повышают до 90-95°С и смесь выдерживают

при постоянном перемешивании в течение 2 ч.

По окончании реакции получают

1140,5 г 40%-ного водного раствора амидобетаина каприновой кислоты формулы I, где R-CqH, практически с количественным выходом. Продукт представляет собой прозрачную жидкость светло-коричневого цвета, хорошо растворимую в воде, спирте и других полярных растворителях, обладает хорошей пенообразующей способностью и субстантивностью по отношению к поверхностям.

Пример 2. В реактор, снабженный рубашкой для высокотемпературного теплоносителя, прямым холодильником, термометром, мешалкой и барботером для инертного газа (азот),, и соединенный через приемник для реакционной воды с вакуумным насосом, загружают 40 кг.кубового остатка, 0,27 кг-моль в пересчете на (р-оксиэтил)-этилендиамина, и 40 кг синтетических жирных кислот фракции мол.вес. 184,4. Включают мешалку, обогрев, и в условиях, приведенных в примере 1, проводят синтез полупродукта - г мидоамина: Ы-гщил-Ы,Ы-бис- (.-.сиэтил) -этилендиамина,

По окончании реакции получают 70 кг амидоамина (0,212 кг.моль) с выходом 98,2% в пересчете На загруженную КИСЛОТУ и содержанием его в образце 95,5%, Он представляет собой вязкую подвижную прозрачную массу коричневого цвета.

Полученный полупродукт переносят в реактор, снабженный паровой рубашкой, термопарой, мешалкой и.дозирующим устройством.

При 70 с и перемешивании к нему добавляют 49,5 кг (0,424 кгмоль) монохлорацетата натрия, растворенного в 63,3 кг воды, и в течение 0,51 ч дозируют 53 кг 32%-ного водного раствора едкого натра (0,424 кгМоль NaOH). Затем повышают температуру реакционной массы до 90-95 С и выдерживают смесь при постоянном перемешивании в течение 2ч,

По окончании реакции получают 235 кг 40%-ного водного раствора амидобетаина с 99%-ным выходом. Его физико-химические свойства даны ниже,

Амидоамин фракции N-ацил N N-бис- (|3-оксиэтил) -этилендиамин, хорюшо растворим в жесткой воде, устойчив к действию кислот и щелочей, обладает антйстатичными свойствами, хорошей пенообразукнцёй и моющей способностью, не токсичен и не оказывает раздражающего действия на кожу, Внешний вид - желеобразная масса вишневого цвета.

Средний молекулярный

вес330-310

Температура кипения,

с158,5

Плотность d , г/см 1,015 зу , г/см 0,992 Вязкость при 60 С// , сП .55,74

Теплоемкость

Ст.О, дж/кг. град 2003,8 Коэффициент объемного расширения при 60°С 0,00058 Температура застывания, С+ 13 Давление насыщенных паров при , мм.рт.ст.0,0043 Дмидобетаин фракции (тованый продукт).

Внешний вид - вязкая прозрачная жидкость вишневого цвета с содержанием NaCI до 13,5% и воды до 46,5%. Температура кипения.

105,3

-203 1,17

Плотность d 4 / г/см

Вязкость при 24°С//,

сП344,21

Теплоемкость,

дж/кг.град1644,1

Коэффициент объемного

.расширения при 0,0001

Температура застывания,

С-12

Показатель водородных

ионов 1%-ного раствора -7,8

Поверхностное натяжение

ДИН/см27,5

ККМ, г/л . 0,3

, мг/кг живого

веса5000

Растворяется в воде, этиловом спирте, W-бутиловом спирте, серном эфире; не растворяется в циклогекоане, четыреххлористом углероде, толуоле, гексане.

Для установления структурной формулы новых амфотерных ПАВ амидобетаины упаривают на водяной бане, зате обрабатывают этиловым спиртом для отделения от NaCT и упаривают на водяной бане до исчезновения спиртового запаха. Полученные продукты представляют собой вязкие вещества струтурной формулы I.

Структурная формула соединений определена с помощью УФ- и МК-спектроскопии. Молекулярный вес 508-510.Максимумы полос поглощения 728, 1468, 1405, 2865, 2940, 2967 см связаны с деформационными и валентными колебаниями (С-Н) связи в метиненовых и метильных радикалах.

Полосы поглощения с максимумам 1131, 1162 полосы поглощения 1125, 1172 см относятся к колебаниям (C-N) связи в аминах.

Ярко выраженный максимум полос при 1570 см и 1645 обусловлен 5 колебанием (N-Н) и группы и () связи в амидах.

О наличии (ОН) группы в молекулах амидоамина и амидобетаина свидетельствует размытый максимум полосы поглощения при 3290-3295 см и средней интенсивности полоса поглощения с мaкcи yмoм 1080

В ИК-спектре амидобетаина появляется средней интенсивности полоса 5 1743 см , по-видимому относящаяся к валентным колебаниям () в эфирах.

Увеличивается полоса 1413 см и 0 исчезает полоса деформационных колебаний (N-H) группы в амидах при 1570 см . Это говорит о том, Н-свя,зи у атомов азота все замещены и в молекуле нет связи (N-H) . 5 Появляющаяся полоса поглощения с максимумом 920 см, часто встречающаяся в ИК-спектрах солей карбоновых кислот, и максимум полосы при 1609 см вероятно обусловлены колебаниями ассоциированной карбоксиметильной группы. Максимум поглощения при 1613 см относится к валентным колебаниям (C-N) группы имидазолинового кольца.

в ультрафиолетовой области колебания этой группы проявляются при 230 НМ.

Отсутствие максимума поглощения при 230 НМ (УФ-спектр амидобетаина)

свидетельствует о прямолинейной структуре этого вещества. Следовательно, полоса поглощения с максимумом при 1609 на ИК-спектре амидобетаина обусловлена колебаниями не (C-N)

группы имидазолинового кольца, а колебаниями ассоциированной карбоксиметильной группы.

Новые соединения формулы I проявляют поверхностную активность и могут быть использованы в бытовой химии.

Некоторые физико-химические свойства новых амфотерных приведены в табл. 1.

Таблица

Высота столба пены по методу Росс-Майлса (при конц. 2,5 г/л), мм вначале через 5 мин Устойчивость пены рН 1%-ного водного раствора Токсикологические свойства Более 5000 ЛДд.5 в М/КГ Растворимость Вода, Спир Агрегатное состояние Жидкость светлокоричневогцвета

Как видно из табл. 1, соединения формулы 1, полученные на различных алифатических кислотах, обладают хорошей пенообразующей способностью и хорошей растворимостью в воде, спиртах и других полярных растворителях. И по своим качественным показателям

ость вного

190-200 чале 165-170

0,88 9,5-8,7 ри6,1-5,9

Устойчив Устойчив Не мутнеет

они все могут быть использованы в производстве пеномоющих средств и шампуней,

В табл. 2 приведены некоторые физико-химические свойства известных циклимидов и новых соединеНИИ - амиггг)П« тямиА Р.--Г .

амидобетаина

Таблица 2

190-195 160-165

0,86 0,5-9,0

6,2-5,8 .

Устойчив Устойчив Не мутнеет Более 5000 Более 5000 Вода, Спирт Вода, Спирт, Эфир Жидкость Жидкость вишневого светложелтогоцвета цвета