Способ получения моющего средства на основе алкилароматических сульфокислот

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (50 4, С 07 Р 209/88

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А BTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В Я

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР по делАм изОБРетений и ОткРытий (21 ) 3497400/23-04 (22) 05.10.82 (46) 23.07.86. Бюл. У 27 (71) Институт химии нефти СО АН СССР (72) E.Е. Сироткина, А.В. Борило, В.И. Берзин, Л,К. Алтунина, В.А. Кувшинов и 3.А. Роженкова (53) 547.759.32.07(088.8) (56) Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. — М.: Химия, 1975, с. 392.

Поверхностно-активные вещества.

Справочник./Под ред. А.А, Абрамзона, Г.М. Гаевого — Л.: Химия, 1979, с. 285-336. (54) (57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОЮЩЕГО

СРЕДСТВА НА ОСНОВЕ АЛКИЛАРОМАТИЧЕСКИХ

СУЛЬФОКИСЛОТ путем сульфирования алкилароматического соединения серSU, 1245574 А 1 ной кислотой в вакууме, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества целевого продукта, в качестве исходного алкилароматического соединения используют 9-алкилкарбазол, где алкильный радикал содержит 8-16 атомов углерода, который подвергают взаимодействию с концентрированной серной кислотой, взятой в 2,7-4-кратном избытке по отношению к 9 алкилкарбазолу при

70-90 С в течение 1 ч с последующим выдерживанием в вакууме при давлении 10-20 мм рт.ст. и температуре

70-90 С в течение 3-7 ч.

2, Способ по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что при проведении процесса в четырехкратном избытке концентрированной серной кислоты образующийся слой отделяют.

1245574 2

Пзобретение относится к способам получения моющих средств на основе алкилароматических сульфокислат„ которые обладают улучшенными поверхностно-активными свойствами.

Предлагаемое моющее средство представляет собой смесь сульфокислот 9-алкилкарбазола общей формулы

N, Р где  — С -С -алкил а и Э

Š— SO Н;

Б 11 или БОЗН °

Цель изобретения — разработка способа получения моющего средства, обладающего высокими поверхностноактивными свойствами, высоким поверхностным натяжением и низкой адгезией.

Пример 1. 9-Октилсульфокислота карбазола.

В колбу загружают 13,9 г (0,05 моль)

9 — октилкарбазола и при интенсивном .перемешивании добавляют 11,5 мл (0,2 моль) концентрированной серной кислоты. Вьдерживают смесь в течение

l ч при 80 С, отделяют избыточную серную кислоту, ставят колбу в вакуумный сушильный шкаф с температурой, о

80 С и вьдерживают 3 ч при 10 мм рт. ст.

Конец реакции определяют с помощью

ТСХ по исчезновению пятна 9-октилкарбаэола. Получают 19,6 г (85%) сульфокислоты.

Пример 2. 9-Нонилсульфокислота карбазола.

В колбу загружают 14,65 r (0,05 моль) 9-нонилкарбазола, расплавляют, добавляют 11,5мл (0,2 моль) концентрированной серной кислоты, перемешивают и в держивают при 90 С в течение 1 ч. Затем отделяют избыточную серную кислоту, ставят в вакуумный сушильный шкаф, выдерживают при 90"С и 20 мм рт.ст.в течение 3 ч. Получают 21,4 r (84K) сульфокислоты.

Пример 3. 9-Децилсульфокислота карбазола.

В колбу помещают 15,35 r {0,05 моль)

9-децилкарбазола, расплавляют и при интенсивном перемешивании добавляют 11,5 мл (0,2 моль) концентрированной серной кислоты и выдерживают при 90 С в течение 1 ч. Затем отдео ляют сульфомассу от избыточной серной кислоты и вьдерживают в вакуумном сушильном шкафу при 90 С и

20 мм рт.ст. в течение 4 ч, Получают 22,9 г (86/) 9-децилсульфокислоты карбаэола.

Пример 4. Синтез 9-ундецилсульфокислоты карбаэола, В колбу наливают 16,05 г (0,05 моль)

9-ундецилкарбазола, расплавляют, при интенсивном перемешивании добавляют 11,5 мл (0,2 моль) концентрированной серной кислоты и выдерживают при 90 С в течение 1 ч. Затем отделяют сульфомассу от избыточной серной кислоты и вьдерживают в вакуумном сушильном шкафу при 90 С и 20 мм рт.ст. в течение 4 ч. Получают 23,7 г (86,5Е) 9-ундецилсульфокислоты карбазола.

Пример 5. Синтез 9-тридецилсульфокислоты карбаэола, В колбу помещают 17,45 г (0,05 моль) 9-тридецилкарбаэола, расплавляют и при интенсивном перемешивании добавляют 11,5 мл (0,2 моль) концентрированной серной кислсты, Вьдерживают при 90 С в течение 1 ч, затем отделяют сульфокислоту от избыточной серной кисло" .ты и вьдерживают в вакуумном сушиль иом шкафу при 90 С и 10 мм рт.ст. в течение 3 ч. Получают 24,1 г (847)

9-тр децилсульфокислоты, Пример 6. Синтез 9-додецилсульфокислоты карбазола.

В колбу загружают 16,75 г (0,05 моль) 9-додецилкарбазола, расплавляют и добавляют 10,7 мл (0,2 моль) концентрированной серной кислоты. Тщательно перемешивают и выдерживают при 70 С в течение 1 ч. Затем отделяют сульфомассу от и=-:быточной серной кислоты (сливают нижний неорганический слой)

У ставят в вакуумный сушильный шкаф и вьдерживают ее там в течение 3 ч при 10 мм рт.ст. и 70 С. Выход

20,4 г (807.) .

Пример 7. Синтез 9-пентадецилсульфокислоты карбаэола.

18,85 г (0,05 моль) 9-пентадецилкарбаэола расплавляют, добавляют (0,2 моль) 11,5 мл концентрированной серной кислоты, тщательно перемешивают и выдерживают при 90 С в течение 1 ч. Затем отделяют сульфомассу от избыточной серной кислоты (сли1245574

Т а б л и ц а 1

Сульфокислота

9-октилкарбазола

2,74

2,7

9-нонилкарбазола

2,71

2,7

9-децилкарбазола

2,82

2,8

9-ундецилкарбазола 2,5

2,51

9-додецилкарбазола 2,8

2,84

9-тридецилкарбазола 2,8

2,84

9-пентадецилкарбазола 2,8

2,81

9-цетилкарбазола

2,8

2,783 вают нижний неорганический слой), ставят ее в вакуумный сушильный шкаф и держат там в течение 3 ч при

20 мм рт.ст, и 90 С. Выход 24 r (887)

ТСХ показывает отсутствие 9-пентадецилкарбазола.

Пример 8. Синтез 9-цетилсульфокислоты карбазола.

В колбу помещают 19,5 г (0,05 моль)

9-цетилкарбазола, расплавляют и при 10 интенсивном перемешивании добавляют

11,5 мл (0,2 моль) концентрированной серной кислоты. Выдерживают прч 90 С в течение 1 ч. Затем отделяют сульфокислоту от избыточной серной кислоты и выдерживают B вакуумном сушильном шкафу при 70 С и 20 мм рт.ст. в течение 7 ч. Получают 24,7 r (807)

9-цетилсульфокислоты карбазола.

Пример 9. Синтез 9-октилкар- 2о базола при молярном соотношении серной кислоты и 9-октилкарбазола

2,7,:1.

В колбу загружают 13,9 r (0,05 моль)

9-октилкарбазола и при интенсивном 2s перемешивании добавляют 7,1 мл

7 (0,135 моль) концентрированной серной кислоты (уд.масса 1,83) и выдерживают в течение 1 ч при 80 С. Разф деление на органический и неорганической слои, как в примере не наблюдается. Колбу помещают в вакуумный сушильный шкаф и выдерживают в течение 3 ч при. 10 мм рт.ст. и 80 С.

ТСХ показывает, что не весь 9-октилкарбазол прореагировал. Выдерживают еще 4 ч при 10 мм рт.ст . и 80 С. Получают сульфокислоту 9-октилкарбазола со средним содержанием сульфогрупп 2,7, что подтверждается титрованием и IIMP.

Отсутствие полосы 1160-1120 см " в ИК-спектрах указывает на отсутствие сульфонов, а полосы в областях

1260-1150 см, 1080-1010 см и

700-600 см подтверждают, что полученные соединения сульфокислоты. С помощью потенциометрического титро-. вания и ПМР установлено содержание сульфогрупп в 9-алкилсульфокислотах,1 карбазола,. ф

Результаты ПМР-спектроскопии и по" тенциометрического титрования сульфокислот 9-алкилкарбазолов приведены в табл.

Все полученные сульфокислоты 9алкилкарбазолов представляют собой смесь моно-, ди-, три- и тетрасульфокислот и хорошо растворимы в воде. Для всех полученных соединений определены межфазные натяжения и краевые углы смачивания.

Результаты элементного анализа сульфокислот 9-алкилкарбазолов представлены в табл. 2.

1245574

Таблица 2.

Соединение

С, и и тит" наму аналированию

Сульфокислота

9-актилкарбазола

48,48 48,01 17,48 17,06 2,66

2,7

9-нонилкарбазола

49,48 49,66 16,99 17,12 2,71

52,79 51,91 15,41 15,06 2,28

2,7

2,3

9-децилкарбазола

49,70 49, 11 16,87 16,34 2, 74

2,8

9-ундецилкарбазола

52,95 51,84 15,35 14,81 . 2,46

9-додецилкарбаэола

5l,50 49 93 16 02 15 31 2 76

56,34 55,85 13,77 13,12 2,11

9-тридецилкарбазола

52,38 52,07 15,63 15,80 2,84

53,89 53,!3 14,90 14,56 2,77

9-пентадецил" карбазола

9-цетилкарбаэола

2,8

54,62 54,03 14,56 14,18 2,75

Ъ

Данные синтеза сульфокислот приведены в табл. 3

Таблица 3

Соеди

Малярное соотно

Темпер атура, С кислоты

Сульфокислота

9-октилкарбазола

1 4

2,7

9-нанилкарбазала l: 4

86

Число сульфо групп по ПМР

Результаты элементного анализа

Вычис- Найде- Вычис- Найде лена на лена но шение

9-алкил" карбазола и серной

Число сульфо групп по элемент1245574

Продолжение табл.3

1:4

2,3

9-децилкарбазола ):4

2,8

9-ундецилкарбазола 1:4 2,5

86,5

9-додецилкарбазола l: 4

2,8

88

1:4

2,2

9-тридецилкарбазола 1:4

2,8

84

1:4

2,8

80!

2,8

Данные поверхностной активности границах при 20 С приведены

ПАВ на разлйчных межфазных в табл.4

Таблица 4

20,3

8,4

То же

43,2

0,1

0 5

35,7

Керосин-вода 0,1

4,8

0,5

3,2

О,!

То же

0,5

3,2

О,l

1,2

0,5

2,0

9-пентадецилкарбазола

9.-цетилсульфокислота карбазола! 9-Нонилсульфокислоты карбазола

2 Октаносульфонат натрия

3 Лодецилсульфонат натрия

4 9-Октилсульфокислогы карбазола

5 9-Нонилсульфокислоты карбазола

6 9-Додецилсульфокислоты карбазола

0,1

Гептан-вода 0,5

0,1

0 5

4?,5

4l 4

1245574

8,1

0,1

0,5

4,0

Толуол-вода О,!

13,8

0,5

4,6

31 2

9 Октансульфонат То же натрия

0,1

24,4

0,5

Нефть-вода 0,1

6,0

0,01

1,0

О.,1

4,2

То же

0,,5

0,1

1,0

0,01

1„0

0,01

1,,0

0,01

0,1

3,7

0,,5

0,01

1„0

0,01

Нефть-вода

1„0

0,01

j,0

То же

0,01

1,0

0,01

7 Натрий алкилбензолсульфонат на основе тетраме- . ров алкениларилсульфонат сульфонол НП-1

8 9-Нонилсульфокислоты карбазола

1 О 9-Октилсульфокислоты карбазола

11 9-Нонилсульфокислоты карбазола

12 9-Децнлсуль>фокислоты карбазола

j3 9-Ундецилсульфокислоты карбазола

l4 9-Додецилсульфокислоты карбазола

l5 9-Тридецилсульфокислоты карбазола

l6 9-ЙентадецилсуЛьфокислоты карбазола

17 9-Цетилсульфокислоты карбазола

Продолжение табл,4

1245574

12 Продолжение табл.4

4 5

17,8

0,1

18 Натриевые соли алкилароматичес-ких сульфокислот на основе керосина ДС-PAC

8,6

0,5

1,0

6,4

I 9 Натрий алкйлсульфонат, где R--11—

l7 волгонат

0,1

0 5 1,8

1,4!,0

Межфазное натяжение меньше 0,01 мН/м, так как при сталагмометрическом методе определение капли формируются и отрываются сами.

Данные характеристики 9-алкилсуль- фокислот карбазолаприведены втабл.5

Таблица 5

Температура плавления, С

Соединение

Молекулярная масса

Свойства

9-Октилсульфокислоты карбазола

495

200

9-Нонилсульфокислоты карбазола 509

215

9-Децилсульфо» кислоты карбазола

531

216, :52 l

551

То же

220

223

565

То же

593 То же

° 218

То же

607

218

М.

Дано среднее значение для смеси, которая плавится в интервале 5-1 0 Ñ

9-Ундецилсуль окислоты карбазола

9-Додецилсульфокислоты карбазола

9-Тридецилсульфокислоты карбазола

9-Пентадецилсульфокислоты карбазола

9-Цетилсульфокислотй карбазола

Смолообразное, темно-коричневое вещество, хорошо растворимое в воде, растворимое в спирте, ацетоне, не растворимое в углево-, дородах

1745574

Продолжение табл,6

Результаты моющей способности

ПАР приведены в табл. 6.

9-Ундецилсульфокислоты карбазола

Таблица 6

100 о ™й

9-Додецилсульфо- оверхности .кислоты карбазола

4ч,%

9-Тридецилсульфокислоты карбазола

100

3-Октилсульфокислоты карбазола

9-Ц(тил с ульф о к и слоты карбазола

Натриегзые соли BJI килароматических сульфокислот на основе керосина

ДС-PAC

9-Нонилсульфокислоты карбазола

9-Децилсульфокислоты каобазола

84Составитель 8 Теренин

Техред И.Попович Корректор О. Луговая

Редактор И. Дербак

Заказ 3959/16 Тираж 379 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 11(-35, Раушская наб., p. 4/5

Производственно"полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектна, 4