Способ получения сульфосукцинатов алканоламидов жирных кислот растительных масел - RU2605932C1

Описание

Изобретение относится к области органической химии и химии поверхностно-активных веществ, а именно к способу получения динатриевых солей сульфопроизводных эфиров янтарной кислоты и алканоламидов жирных кислот растительных масел, которые проявляют свойства пенообразователей, и могут найти применение в композициях косметических и моющих средств.

Сульфосукцинаты находят широкое применение в качестве пенообразователей в различных косметических средствах [CN 103893087 (2014 г.), CN 104306170 (2015 г.), WO 2015/079026 (2015 г.), KR 20130055386 (2013 г.)], обладают хорошими моющими и эмульгирующими свойствами, не раздражают кожу и глаза, легко биоразлагаемы.

Синтез сульфосукцинатов осуществляется в две стадии, первая стадия заключается во взаимодействии гидроксипроизводных и малеинового ангидрида с образованием моноэфиров малеиновой кислоты. На второй стадии протекает реакция сульфирования по кратной связи сульфитом натрия. Для получения сульфосукцинатов, проявляющих поверхностно-активные свойства, используют различные гидроксипроизводные, содержащие гидрофобные заместители. В качестве исходных соединений могут выступать высшие спирты, которые вводятся в реакцию с малеиновым ангидридом и подвергаются сульфированию. Таким образом, получают диоктилсульфосукцинат натрия [CN 103709078 (2014 г.)]. К недостаткам данного метода можно отнести: использование катализаторов - гидроксидов натрия и олова, проведение реакции при высоких температурах 185-200°C в инертной атмосфере. Способ получения сульфосукцинатов производных гидрогенизированного касторового масла по патенту [CN 103540694 (2014 г.)] основан на взаимодействии гидроксипроизводных триглицеридов касторового масла, малеинового ангидрида и бисульфита натрия, при этом образуются мононатриевые соли соответствующих производных сульфоянтарной кислоты. К недостаткам данного способа можно отнести длительность процесса и использование избытка малеинового ангидрида и сульфита натрия, что приводит к существенному увеличению затрат. Отличный от предыдущих способ получения ПАВ-близнецов: диоктилсульфосукцинатов этиленгликоля и 1,4-бутандиола описан авторами патентов [CN 103435520, CN 103435521 (2014 г.)] и заключается во взаимодействии малеинового ангидрида и соответствующего диола с образованием моноэфира малеиновой кислоты. Далее полупродукт вводят в реакцию с октанолом и подвергают сульфированию. Недостатками этого подхода являются использование твердофазных катализаторов - толуолсульфокислоты, проведение процессов в инертной атмосфере при высоких температурах (180°C) в течение длительного времени (8 часов).

Известен способ получения сульфосукцинатов из аминов [CN 102875423 (2013 г.)], который основан на нагревании малеинового ангидрида и алканоламина в четыреххлористом углероде в присутствии гидроксида лития, что значительно снижает температуру реакции и позволяет существенно сократить время проведения амидирования. Сульфирование осуществляют после удаления органического растворителя. Аналогичный процесс разработан авторами патента [US 4154955 (1979 г.)], но перед стадией сульфирования моноамид этерифицируют действием соответствующей α-окиси. К недостаткам вышеописанных способов можно отнести использование катализаторов и растворителей.

Способ получения солей щелочных металлов сульфосукцинатов этаноламидов высших алифатических жирных кислот по патенту [US 3856722 (1974 г.)] основан на взаимодействии моноэтаноламидов жирных кислот, малеинового ангидрида и сульфита натрия, при этом образуются динатриевые соли соответствующих производных сульфоянтарной кислоты. К недостаткам данного способа можно отнести использование растворителей и избытка малеинового ангидрида и сульфита натрия, проведение процесса в инертной атмосфере.

Также известен наиболее близкий по решаемой задаче способ получения смеси сульфосукцинатов, обладающих поверхностно-активными свойствами [CA 1105485 (1981 г.)], постадийным взаимодействием смеси алканоламидов жирных кислот и жирных спиртов масла жожоба с малеиновым ангидридом и сульфитом натрия, который выбран в качестве прототипа. Способ основан на прибавлении к маслу жожоба алканоламина с последующим ацилированием смеси алканоламидов и жирных спиртов малеиновым ангидридом и дальнейшем сульфировании сульфитом натрия. К недостаткам данного метода можно отнести использование для синтеза сульфосукцинатов алканоламидов, полученных из триглицеридов жирных кислот, содержащих глицерин, который реагирует с малеиновым ангидридом, приводя к образованию побочных продуктов, снижающих поверхностно-активные свойства сульфосукцинатов.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения сульфосукцинатов алканоламидов жирных кислот растительных масел формулы I-III, позволяющего осуществить синтез целевых продуктов из смеси алканоламидов жирных кислот природного происхождения (в том числе жирных кислот подсолнечного, пальмового, пальмоядрового, соевого и кокосового масел), полученных из соответствующих метиловых эфиров жирных кислот.

где R1 - остатки жирных кислот растительных масел (подсолнечного, пальмового, пальмоядрового, соевого и кокосового масел).

Технический результат заключается в получении сульфосукцинатов алканоламидов жирных кислот растительных масел, обладающих высокой пенообразующей способностью, не содержащих побочных продуктов, простым и технологичным способом из смеси моноэтаноламидов, диэтаноламидов или гидроксиэтилимидазолинов жирных кислот растительных масел, малеинового ангидрида и сульфита натрия без использования растворителей и катализаторов.

Технический результат достигается взаимодействием смеси моноэтаноламидов жирных кислот растительных масел формулы RCONH(CH₂)₂OH, диэтаноламидов жирных кислот растительных масел формулы RCON((CH₂)₂OH)₂, гидроксиэтилимидазолинов жирных кислот растительных масел формулы

В таблице 1 приведены результаты анализа физико-химических свойств смесей сульфосукцинатов алканоламидов жирных кислот растительных масел, в том числе пенообразующей способности.

Способ получения сульфосукцинатов алканоламидов жирных кислот растительных масел осуществляют следующим образом.

Синтез алканоламидов жирных кислот растительного (подсолнечного, пальмового, пальмоядрового, соевого и кокосового) масла осуществляют путем взаимодействия смеси метиловых эфиров с эквимолярным количеством амина при температуре 80-130°C, вакууме 5-50 мбар в течение 1-2-х часов с использованием щелочного катализа.

Синтез сульфосукцинатов алканоламидов жирных кислот растительных масел осуществляют добавлением малеинового ангидрида к алканоламидам жирных кислот растительного масла при температуре 100°C в течение 1 часа и сульфированием раствором сульфита натрия при температуре 70-75°C в течение 2 часов. Процесс проводят по следующим схемам:

Ниже представлены конкретные примеры осуществления предлагаемого изобретения.

ПРИМЕР 1.

В трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником, электрической мешалкой с затвором и термометром, помещают 0,1 моль (32,1 г) моноэтаноламидов жирных кислот подсолнечного масла, полученных, как описано выше, и 0,102 моль (10 г) малеинового ангидрида, нагревают при перемешивании (200 об/мин) до 100°C и выдерживают в течение 1 часа.

Смесь охлаждают до 50°C, термометр заменяют капельной воронкой и к смеси добавляют раствор 0,103 моль (13 г) сульфита натрия в 100 мл воды. Реакционную массу нагревают при перемешивании (200 об/мин) до 70-75°C и выдерживают в течение 2 часов.

ПРИМЕР 2.

Синтез сульфосукцинатов моноэтаноламидов жирных кислот пальмового масла проводят согласно способу, описанному в примере 1, где R1 - углеводородные фрагменты жирных кислот (C8-C18) пальмового масла.

ПРИМЕР 3.

Синтез сульфосукцинатов моноэтаноламидов жирных кислот пальмоядрового масла проводят согласно способу, описанному в примере 1, где R1 - углеводородные фрагменты жирных кислот (C6-C18) пальмоядрового масла.

ПРИМЕР 4.

Синтез сульфосукцинатов моноэтаноламидов жирных кислот кокосового масла проводят согласно способу, описанному в примере 1, где R1 - углеводородные фрагменты жирных кислот (C6-C18) кокосового масла.

ПРИМЕР 5.

Синтез сульфосукцинатов моноэтаноламидов жирных кислот соевого масла проводят согласно способу, описанному в примере 1, где R1 - углеводородные фрагменты жирных кислот (C10-C22) соевого масла.

ПРИМЕР 6.

В трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником, электрической мешалкой с затвором и термометром, помещают 0,1 моль (36,6 г) диэтаноламидов жирных кислот подсолнечного масла, полученных, как описано выше, и 0,204 моль (20 г) малеинового ангидрида, нагревают при перемешивании (200 об/мин) до 100°C и выдерживают в течение 1 часа.

Смесь охлаждают до 50°C, термометр заменяют капельной воронкой и к смеси добавляют раствор 0,206 моль (26 г) сульфита натрия в 100 мл воды. Реакционную массу нагревают при перемешивании (200 об/мин) до 70-75°C и выдерживают в течение 2 часов.

ПРИМЕР 7.

Синтез сульфосукцинатов диэтаноламидов жирных кислот пальмового масла проводят согласно способу, описанному в примере 6, где R1 - углеводородные фрагменты жирных кислот (C8-C18) пальмового масла.

ПРИМЕР 8.

Синтез сульфосукцинатов диэтаноламидов жирных кислот кокосового масла проводят согласно способу, описанному в примере 6, где R1 - углеводородные фрагменты жирных кислот (C6-C18) кокосового масла.

ПРИМЕР 9.

Синтез сульфосукцинатов диэтаноламидов жирных кислот соевого масла проводят согласно способу, описанному в примере 6, где R1 - углеводородные фрагменты жирных кислот (C10-C22) соевого масла.

ПРИМЕР 10.

В трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником, электрической мешалкой с затвором и термометром, помещают 0,1 моль (36,3 г) гидроксиэтилимидазолинов жирных кислот подсолнечного масла, полученных, как описано выше, и 0,102 моль (10 г) малеинового ангидрида, нагревают при перемешивании (200 об/мин) до 100°C и выдерживают в течение 1 часа.

Смесь охлаждают до 50°C, термометр заменяют капельной воронкой и к смеси добавляют раствор 0,103 моль (13 г) сульфита натрия в 100 мл воды. Реакционную массу нагревают при перемешивании (200 об/мин) до 70-75°C и выдерживают в течение 2 часов.

ПРИМЕР 11.

Синтез сульфосукцинатов гидроксиэтилимидазолинов жирных кислот пальмового масла, проводят согласно способу, описанному в примере 10, где R1 - углеводородные фрагменты жирных кислот (C8-C18) пальмового масла.

ПРИМЕР 12.

Синтез сульфосукцинатов гидроксиэтилимидазолинов жирных кислот пальмоядрового масла, проводят согласно способу, описанному в примере 10, где R1 - углеводородные фрагменты жирных кислот (C6-C18) пальмоядрового масла.

ПРИМЕР 13.

Синтез сульфосукцинатов гидроксиэтилимидазолинов жирных кислот кокосового масла, проводят согласно способу, описанному в примере 10, где R1 - углеводородные фрагменты жирных кислот (C6-C18) кокосового масла.

ПРИМЕР 14.

Синтез сульфосукцинатов гидроксиэтилимидазолинов жирных кислот соевого масла, проводят согласно способу, описанному в примере 10, где R1 - углеводородные фрагменты жирных кислот (C10-C22) соевого масла.

Результаты анализа физико-химических свойств сульфосукцинатов алканоламидов жирных кислот растительных масел, полученных в примерах 1-14, приведены в таблице 1. Независимо от особенностей жирно-кислотного состава (длины углеводородного радикала, степени ненасыщенности остатков жирных кислот) соединения обладают высокой пенообразующей способностью.

Реферат

Изобретение относится к области органической химии и химии поверхностно-активных веществ, а именно к способу получения динатриевых солей сульфопроизводных эфиров янтарной кислоты и алканоламидов жирных кислот растительных масел, которые проявляют свойства пенообразователей, и могут найти применение в композициях косметических и моющих средств. Способ получения сульфосукцинатов алканоламидов жирных кислот растительных масел формул I, II или III, где R1 - остатки жирных кислот растительных масел, характеризуется тем, что осуществляют взаимодействие смеси моноэтаноламидов жирных кислот растительных масел формулы RCONH(CH)OH, диэтаноламидов жирных кислот растительных масел формулы RCON((CH)OH), гидроксиэтилимидазолинов жирных кислот растительных масел формулы, где R - остатки жирных кислот растительных масел (подсолнечного, пальмового, пальмоядрового, соевого и кокосового), содержащие от 6 до 22 атомов углерода и до 3 двойных связей, малеинового ангидрида и сульфита натрия при мольном соотношении реагентов моноэтаноламиды жирных кислот : малеиновый ангидрид : сульфит натрия = 1:1,02:1,03; диэтаноламиды жирных кислот : малеиновый ангидрид : сульфит натрия = 1:2,04:2,06; гидроксиэтилимидазолины жирных кислот : малеиновый ангидрид : сульфит натрия = 1:1,02:1,03, с выдерживанием алканоламидов и малеинового ангидрида при 100°С в течение 1 часа и последующим сульфированием при 70-75°С в течение 2 часов. Технический результат заключается в получении сульфосукцинатов алканоламидов жирных кислот растительных масел, обладающих высокой пенообразующей способностью, не содержащих побочных продуктов, простым и технологичным способом из смеси моноэтаноламидов, диэтаноламидов или

Формула

Способ получения сульфосукцинатов алканоламидов жирных кислот растительных масел формулы

где R1 - остатки жирных кислот растительных масел,
характеризующийся тем, что осуществляют взаимодействием смеси моноэтаноламидов жирных кислот растительных масел формулы RCONH(CH₂)₂OH, диэтаноламидов жирных кислот растительных масел формулы RCON((CH₂)₂OH)₂, гидроксиэтилимидазолинов жирных кислот растительных масел формулы

, где R - остатки жирных кислот растительных масел (подсолнечного, пальмового, пальмоядрового, соевого и кокосового), содержащие от 6 до 22 атомов углерода и до 3 двойных связей, малеинового ангидрида и сульфита натрия при мольном соотношении реагентов моноэтаноламиды жирных кислот : малеиновый ангидрид : сульфит натрия = 1:1,02:1,03; диэтаноламиды жирных кислот : малеиновый ангидрид : сульфит натрия = 1:2,04:2,06; гидроксиэтилимидазолины жирных кислот : малеиновый ангидрид : сульфит натрия = 1:1,02:1,03, с выдерживанием алканоламидов и малеинового ангидрида при 100°С в течение 1 часа и последующим сульфированием при 70-75°С в течение 2 часов.