Способ получения поверхностно активного вещества Советский патент 1982 года по МПК C07H13/06 C07G3/00 C11D1/00 

3906 использования растворителя, ибо считается применение вакуума существенным условием, учитывая то, что равновесие в реакции переэтерификации не благоприятствует образованию эфирое сахарозы и идет в правильном направлении при тщательном удалении побочного продукта - спирта. Совершенно неожиданно установлено, что проведение процесса трансэтерификации при атмосфер- Ю ют ном давлении приводит к повышению вы хода целевого продукта. Низшие алкиловые эфиры жирных кис с 8 атомами углерода, в частное ти около 10-22, и более, п иилссJ предпочтительно 16-18 атомов углерода, могут использоваться в предлагаемом процессе. Целесообразно использовать ме тиловые эОиры. Обычно удобно использовать низшие алкиловые эфиры, полученные .из встречающихся в природе смесей триглицеридов, например, метилталлоат, который включает метиловые эфиры стеариновой, пальмитиновой и олеиновой кислот, но можно использовать низшие алкиловые эфиры, полученные из других триглицеридов жиров и масел, например, из свиного сала, пальмового масла, хлопкового масла, соевого, оливкового, арахисового масел, хлопкового, касторового и льняного масел. Однако обычно менее желательно использовать низшие алкиловые эфиры высоко ненасыщенных жирных кислот, например, полученные из так называемых сохнущих масел, таких как льняное масло, потому что они способны окисляться и обесцвечиваться в течение предлагаемого процесса и продукт имеет относительно худшие поверхностно-активные свойства, в общем предпочтительно использовать низшие алкиловые эфиры кислот, содержащие не более одной двойной связи. При сутствие гидроксильной группы в цеЛи кислоты может также наносить вред поверхностно-активным свойствам продукта, В табл. 1 показан состав некоторых триглицеридов жиров и кислот названия жирных кислот, из которых они получены и число атомов углерода в цепи кислоты, из которых соответствующие низшие алкиловые Э(ры образованы и подходят для использования в данном процессе, k)жнo также использовать этиловые, прогмловые или бутиловые эфиры. Низший алкиловый эфир И сахарозу удобно использовать а эк3вимопярных количествах, хотя эти про порции не являются критическими. Катализатор, используемый в процессе, может быть любым щелочным соединением, обычно используемым в качестве катализатора переэтерификации но обнаружено, что карбонаты и алкилаты щелочных металлов, например, карбонат калия и метилат натрия, даочень хорошие результаты. Другие основные соединения, такие как третичные или четвертичные органические основания, силикаты и бораты можно также использовать. Концентрация катализатора не является критической, но обычно желательно использовать по крайней мере 2% катализатора для того, чтобы добиться удовлетворительной скорости реакции и таким образом получить поверхностно-активное вещество за относительно короткий промежуток времени. Реакцию можно ускорить при использовании более высокой концентрации около ., предпочтительно 10. В общем никакой дополнительной выгоды не достигается при дальнейшем повышении концентрации катализатора, уровни выше 20 не рекомендуются для использования на практике. (Все процентные концентрации весовые по отношению к весу реакционной смеси). При осуществлении процесса сахароза и щелочной катализатор могут добавляться к алкиловому эфиру и полученная суспензия нагревается с перемешиванием, ч го вызывает реакцию переэтерификации. По другому варианту алкиловый эфир сначала нагреваться только с катализатором, таким образом он частично омыляется, и затем в реакционную смесь добавляется сахароза для того, чтобы прошла переэтерификация. Однако эта первоначальная стадия омыления обычно не нужна, когда используют ПЛВ, полученное по предлагаемому способу. Хотя не. используется никакой растворитель в предлагаемом процессе реакция проводится при температуре значительно ниже точки плавления сахарозы в области около ПО-ЙО С. Предпочтительна область температуры 120130 С и реакцию наиболее целесообразно проводить при .(8се эти значения -retmeparyp находятся внутри реакционной смеси. Обычно реакция не проходит при температуре ниже 110 С в то время как при температуре выше происходит обугливание и продукт не имеет удовлетворительных поверхностно-активных свойств. Реакционную смесь можно нагреть до нужно температуры любым обычным способом, например, оборудовав реакционный сосуд внешним кожухом, через который проходит пар. 8 некоторых случаях особенно если применяется энергетичное перемешивание реакционной смеси может быть необходимым охлаждение ре акционной смеси в течение реакции, чтобы поддерживать требуемую темпера туру, например пропусканием воды через внешний кожух. Процесс проводят при атмосферном давлении в простом открытом реакционном сосуде, оборудованном подходящими нагревательными и перемешивающими приспособлениями. Можно использовать подходящий тип ме шалки с мотором, но для того, чтобы обеспечить равномерное перемешивание и поддерживать температуру постоянно во всей реакционной смеси, особенно в большом сосуде, иногда желательно пользовать высокоскоростную мешалку, делающую несколько тысяч оборотов в минуту. Никаких специальных условий не требуется для выделения спиртовых промежуточных продуктов. Сахароза, используемая в предлагаемом процессе обычно находится в форме частиц рафинированного сахара, таких как гр нулированный сахар. Размеры частиц сахарозы не являются критически, но очень большие частицы трудно распределить равномерно в реакционной смеси и, следовательно, лучше применят сахарозу с размерами частиц менее 250 мкм. Сахарозу можно размолоть и просеять перед использованием так, чтобы получить нужный размер частиц, но если высокосортная мешалка применяется для перемешивания реакционной смеси, то она также медленно раздроб ляет частицы сахарозы. Длительность реакции заш1сит от природы алкилового эфира, количества и типа катализатора, эффективности перемешивания и используемой темпера туры реакции. Реакция заканчивается, когда смесь становится очень вязкой при равномерном перемешивании. Реакция может закончиться за 6 ч, но обычно продолжается 6 ч даме больше, чтобы получить оптимальные выходы ПАВ. За продвижением реакции можно наблюдать, например, подвергая образцы реакционной смеси хроматогра фии через определенные промежутки времени. Наиболее целесообразно проводить процесс в присутствии ПЛВ, в частности поверхностно-активного продукта, полученного по предлагаемому способу из триглицерида. Его добавляют в количестве вес.% в расчете на общий вес реакционной смеси. Другими эффективными поверхностноактивными веществами, которь е можно добавлять в таких же количествах, являются диглицеРИДЫ и моноглицериды, причем первые более эффективные, чем последние. Иыла, такие как стеарат натрия, менее эОфективны для этих целей. Данные добавки действуют, как физический катализатор в гетерогенной твердой жидкой реакционной системе, используемой в предлагаемом процессе. Применение поверхностно-активного вещества, таким образом, очень выгодно, когда щелочной катализатор переэтерификации применяется в низких концентрациях. Если небольшое количество поверхностно-активного продукта, диглицери да или моноглицерида добавлено в реакционную смесь, время реакции значительно уменьшается. Основной продукт содержит моноэфир жирной кислоты сахарозы вместе с непрореагировавшими исходными и промежуточными продукта. Он обладает значительными поверхностно-активными свойствами и может быть использован, в неочищенном виде как биоразлагаемое, нетоксичное поверхностно-активное вещество для многих очистительных целей. Большая часть продукта состоит из моноэфиров сахарозы, которые чрезвычайно ценны как поверхностно-активные вещества. Продукт реакции затвердевает при охлаждении и из него можно получить различные композиции, например смешать с подходящими наполнителями и вспомогательными веществами для получения f/юющего порошкового состава. Можно получить известным образом составы для других целей, таких как косметика, сельскохозяйственные химикаты и для животной пищи. Никакие растворители в предлагаемом процессе не применяется, поэтому полностью исключаются дорогостояи е и сложные стадии извлечения растворителя и очистки продукта. Смесь г метилталлоата, 17 г сахарозы, 5 г карбоната калия и 2,5 г 79063 поверхностно-активного вещества, полученного из сахарозы и твердого жи ра, перемешивают около 11 ч при . Полученный мутный воскогюдобный продукт затвердевает в хрупкое вещество s при охлаждении. Выход 4 г. Продукт обладает хорошими поверхностно-активными свойствами и содержит ./ 30 вес.% ионоэфиров сахарозы, с некоторыми диэфирами и высшими эфирами, 3 Характеристики поверхностно-активных веществ, полученных по реакции метилолата с сахарозой с использованием карбоната калия в качестве катализатора, представлены 8 табл. 2. Использование различных сложных алкиловых зфиров жирных кислот в реакции с сахарозой в присутствии катализатора на основе карбоната калия представлено в табл, 3«

j s t;

«Э

o

r.

СГЧ

0 N «

0

A

VJO

VJ3

tr oo - с

1Л -

so

ON

I

m

a«

-3 VO 1Л

en

M

U-1

r

in

0

о

-3гм

СЛ vT)

о

f §

« . s

n

12

906383 Т блич« 2 1590 Формула изобретения Способ получения поверхностно-активного вещества, содержащего сложные ноноэфиры жирных кислот сахарозы, диэфиры и высшие сложные путем взаимодейстоия реакционной сме&и, содержащей твердую в виде частиц сахарозу, алкиловый сложный )и0,. жирной кислоты, име)Ыций l-t атома углерода а.алкильно радикал и Q-22 атома уг3перода в радикале жирной кислоты, с основным катализатором трансэтерифи ации при 110-140 С, отли чающий с я тем, что, с целью повыше ния выхода целевого продукта, способ осуществляют при атмосферном давлении. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент ША VP 3558597, кл. 260-23, опубпик. 1971 (прототип)