Способ получения моющего средства "амфосульфол

 

Изобретение касается производства моющих средств, в частности получения средства общей ф-лы {R-C(O)-C<SB POS="POST">2</SB>H<SB POS="POST">4</SB>-N<SP POS="POST">+</SP>(C<SB POS="POST">2</SB>H<SB POS="POST">4</SB>OH)[CH<SB POS="POST">2</SB>-C(O)-OM][C<SB POS="POST">2</SB>H<SB POS="POST">4</SB>-O 5(O)<SB POS="POST">2</SB>-OM]}CL<SP POS="POST">-</SP>, где R - алкил или алкенил C<SB POS="POST">9</SB>-C<SB POS="POST">17</SB>

M - NA или K, которые могут быть использованы для стирки тканей в жесткой воде. Цель - создание нового способа получения нового мягкого моющего средства. Синтез ведут алкилированием 1-оксиэтил-2-алкил-2-имидазолина эквимолярным количеством монохлоруксусной кислоты в щелочной среде при 70 - 85°С в присутствии эквимолярного количества соли β-хлорэтилсульфата. Полученный продукт имеет лучшие моющую способность и комплексуемость в сравнении с циклимидом и трилоном Б. Новое моющее средство - амфосульфол имеет порог раздражающего действия на кожу 4,5% и малую токсичность. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4734022/04 (22) 03.07.89 (46) 07.08.91. Бюл. N. 29 (71) Тульский филиал Всесоюзного научноиследовательского и проектного института химической промышленности (72) Д.А.Жуков, Б.С.Коломиец, Г.Н.Муравьева и В.Л.Беляев (53) 547.269.07 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 675054, кл. С 07 0 233/06,1979. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОЮЩЕГО

СРЕДСТВА "АМФОСУЛ ЬФОЛ" (57) Изобретение касается производства моющих средств, в частности получения средства общей ф-лы (R-С(О)-CzH4N+ (СиН40 Н) СНг-С(О)-ОМ(СгН4-О-5(О)ЯИзобретение относится к способ)бу получения новых моющих веществ — "Амфосульфол" общей формулы сн,соон

RCONHCHgU l N — Ol Ol 1 Ol l

СН2С1 1гOSOзм (i) где R- алкил или Cg-.Cï-алкенил; гт-hla. или К;

Такие вещества, являясь поверхностноактивными веществами (ПАВ) амфотерного типа, могут быть использованы в качестве моющих средств для стирки тканей в жесткой воде.

Наиболее близким предлагаемому является способ получения амфотерных ПАВ общей формулы сн,соонв

+Г

RCONHCH)CH)N-С111СН1011 Он

СН,СОО1 1а (l9) (I 1) (я)з С 07 С 309/18, С 11 0 3/34 (ОМ))С1, где Я-алкил или алкенил Cg-С1Т, Мйа или К, которые могут быть использованы для стирки тканей в жесткой воде. Цельсоздание нового способа получения нового мягкого моющего средства. Синтез ведут алкилированием 1-оксиэтил-2-элкил-2-имидазолина эквимолярмым количеством монохлоруксусной кислоты в щелочной среде при 70-85 С в присутствии эквимолярмого количества соли Р -хлорэтилсульфата. Полученный продукт имеет лучшие моющую способность и комплексуемость в сравнении с циклимидом и трилоном Б. Новое моющее средство - эмфосульфол имеет по-. рог раздражающего действия нэ кожу 4,5$ ) и малую токсичность. 2 табл. где R-Cg-Си-алкил

Известный способ заключается в алкилировании 1-оксиэтил-2-алкил-2-имидазолина при 70-95 С эквимолярными количествами монохлоруксусной кислоты, монохлорацетата натрия и трехкратного количества щелочи. Образующееся в результате вещество под названием "Циклимид" применяется как поверхностно-активная основа для жидких пеномоющих средств для ванн и шампуней мягкого действия ("Золотая рыбка").

Основным недостатком циклимида является низкая моющая способность на различных тканях и твердых поверхностях, в силу чего он не используется в моющих средствах. Кроме того, у него недостаточно высокая поверхностная активность.

1668356

Целью изобретения является разработка способа получения нового ПАВ мягкого действия-сульфосодержащега аналога циклимида, облада ощего высокой поверхностной активностью, лучшей моющей способностью., более высокой устойчивостью к солям жесткости и повышенным комплексаабразаванием 0 ионами жесткости воды.

Предлагаемое соединение формулы (1)

"Амфосульфол"-амфалитное сульфосодержащее ПАВ, Пример 1. Синтез "Амфасульфол" на основе имидазолина, полученного на синтетических жирных кислотах фракции СюС1з.

При синтезе натриевай соли Р-хлорэтилсульфата, для реакции применяют перегнанный Р-хларэтанол со следующими показателями;скип.129" С; d4 1,2020; йа

1,4418; бесцветная жидкость со слабым характерным запахом.

В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром и капельной воронкой с отводом для выхода отходящих газов, помещают 251,5 r (2,51 моль) Р-хлорэтанола и из капельнай воронки прикапывают 294 г (2,51 моль) хлорсульфоноеой кислоты, поддерживая .температуру реакционной среды

30-40 С охлаждением с помощью водяной бани. Начинается реакция сульфатирования с выделением газообразного HCI u тепла. Через 70 мин после дозировки всей хлорсульфоновай кислоты получают светла-желтую жидкость с кислотным числом

368 (по теории 350). Ilocne атдувки сульфамассы от ocTRTK08 НО сухим воздухом при

50-55 С е течение 25 мин кислотное число понижается до 350 мг КОН/г, Вес сульфомассы 402,5 г(по теории 403,2 г). В процессе реакции выделяется 92г газообразного

HCI .

j3--хлорэтилсульфат имеет следующие показатели: d4 1,566; пп 1,452, вакуум

20, 20

-перегонке не поддается, подвергаясь при температуре выше 130-140 С десульфировани о, смола-и каксообразованию. Выход

/3-хлорэтилсульфата 97,2 %.

К 250 r 15%-ного раствора едкого натра по каплям при перемешивании прикапывают 150 r P-хлорэтилсульфата, поддерживая температура 20-25 С охлаждением ледяной (3-6 С) водой. Через 35 мин получают светло-желтый раствор натриевой соли

/3 -хлорэтилсульфата с концентрацией 38% и рН8, После выпаривания части раствора, перекристаллизации белого осадка из этанола и сушки получают белое твердое

55 вещество в виде мелких кристаллов неправильной формы. При температуре выше

180 С соль начинает разлагаться, не плавясь.

Найдено,%: S17,34; CI19,18.

С2H404SCINa.

Вычислено,%; S17,52; CI19,48, Серу и хлор определяют колбовым методом по Шенигеру. Аналогично получают водный раствор и калиевой соли Р-хлорэтилсульфата.

Для синтеза 1-оксиэтил-2-алкил-2- имидазолина используют фракцию СЖК СюС1з химзавода, имеющую следующим, состав по хроматографу, %; С01,7; С1028;

С1134,3; С1222,1;С1з10,9; С142-6; С150-5;

С150-5, Содержание целевой. фракции

94,7%, кислотное число 290 мг КОН/г, внешний вид — маслянистая светло-желтая жидкость с характерным запахом. 1-оксиэтил-2-ал кил-2-имидазолин получают по

on и сан ному методу. В неш ний вид имидазолина-коричневое твердое вещество, плавящееся в интервале 25-32 С.

40 г (0,154 моль) расплавленного 1-оксиэтил-2-алкил-2-имидазолина фракции C)0С з помещают е трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром и капельной воронкой. При 35 С начинают дозировать в течение 5 мин 28 г (0.154моль)

50%-ной монохлоруксусной кислоты, поддержи,ая температуру 42-44 С. В образовавшуюся вязкую светло-коричневую жидкость (рН7) дозируют в течение 1 мин

41,5 г (0,154 моль) 65%-ного водного раствора натриевой соли Р -хлорэтилсуфата и подогревают реакционную смесь до 70 С, после чего за 15 мин прикапывают 59 r (0,308 моль) 20%-ного раствора едкого натра. Выдерживают реакционную смесь при

70-75 С 2,0 ч. За это время рН смеси понижается с 12 до 8. Получают 168 г светло-коричневой однородной прозрачной жидкости с концентрацией IlAB 48%, NaCI 4,5%. Выход ПАВ (по выделившемуся

NaCI) 96,2%. 36 г полученного вещества высушивают в вакуум-сушильном шкафу при

75 С и вакууме 15-20 мм рт,ст и после перекристаллизации из 80%-ного этанола получают 11,2 г (71,5%) белого твердого воскообразного вещества.

Найдено,%: С 41,8: Н 7,54; N 4-92; S

5,60; CI 6,38, С19,5Н40ЯМ2С!йа2

Вычислено,%: С 43.1; Н 7,38; N 5,16; S

5,89; CI 6,54, ИК-спектр, ст: 1215 — 1255(сульфогруппа);1600-1670 (очень сильная и широкая полоса поглощения амидной и карбоксилат1668356 ной группы); 1550 (NH-группа); 720, 28302970 (углеводородный радикал); 3200-3400 (широкая полоса колебания гидроксильной группы).

Таким образом, данные элементного анализа и ИК-спектры подтверждают образование "Амфосульфол" формулы (1).

В условиях описанного примера из 30 г (0,115моль) 1-оксиэтил-2-алкил-2- имидазолина фракции С>о-С э, 19 г(0,115 моль) 50 ной монохлоруксусной кислоты, 65 г (0,115 моль) 40% -ной калиевой соли Р -хлорэтилсульфата и 31,2 г (0,230 моль) 40 ного едкого кали при 70-75 С в течение 2 ч получают 133 r светло-коричневой однородной прозрачной жидкости с концентрацией ПАВ

48-",ь, KCI 6,1% рН8. Выход ПАВ 98,5, Пример 2. Синтез "Амфосульфол" на основе 1-оксиэтил-2-алкил-2-имидазолина фракции синтетических жирных кислот Сщ—

Сы, Для синтеза 1-оксиэтил-2-алкил-2-имидазолина используют фракцию СЖК Сю—

С>в химзавода, имеющую следующий состав по хроматографу, : Ст 0,1; Cs 0,5;

Cg 1,1; Сю 2,3; С11 4,1; С)2 7,2; С)э 11,8; С)4

14,5; Cls14,1; С<е 13,4; Сп10,9; C1s 8,4; С19

5,7; Czo 3,1; С21 1,6; Сл 0,7; Сгз 0,3. Кислотное число 239 мг KOH/r, средняя мол,масса

235. Имидазолин, синтезированный по описанному способу, представляет собой светло-коричневое твердое вещество, плавящееся при 28 — 36 С.

69 г(0,228 моль) расплавленного 1-оксиэтил-2-алкил-2-имидазолина фракции C)оСы помещают в трех горлую колбу, снабженную мешалкой, термометром и капельной воронкой. При 36 С начинают дозировать 43,2 г (0,228 моль) 50%-ной монохлоруксусной кислоты, поддерживая температуру 45-50 С. В образовавшуюся вязкую светло-коричневую жидкость (рН7) дозируют в течение 1 мин 108 г (0,228 моль)

40 -ной натриевой соли /3-хлорэтилсульфата и подогревают реакционную смесь до

70 С, после чего в течение 10 мин прикапывают 60,6 г (0,456 моль) 30 -ного едкого натра, Выдерживают реакционную смесь при перемешивании 2,5 ч при 78 — 82 С.

Получают 270 г коричневого прозрачного раствора с содержанием ПАВ e CI-форме

49%, NaCI 4,8, рН8. Выход ПАВ 97,5, Температура помутнения 34 — 36 С. Ниже этой температуры продукт становится светлой-желтой подвижной пастой, В условиях описанного примера из 30

r (0,1 моль) 1-оксиэтил-2-алкил-2-имидазолина фракции Сю-Сы, 38 r (0,1 моль) 25 ного раствора монохлоруксусной кислоты, 50

3 ч при 85 — 90 С, За это время рН смеси снижается с 12 до 8. Получают 157 г коричневого раствора с содержанием ПАВ 40,6, KCI 4,5 Выход ПАВ 96.6 . Температура помутнения 30-32 С, ниже которой продукт превращается в светло-желтую подвижную вязкую пасту.

В описанных условиях из 81 r (0,222 моль) 1-оксиэтил-2-алкил-2-имидазолина кислот хлопкового соапстока, 44 г (0,222 моль) 50%-ной монохлоруксусной кислоты, 45,4 г(0,1 моль) 40 — Hîé калиевой соли j3

-хлорэтилсульфата и 28 г(0,2 моль) 40 -ного водного раствора КОН при температуре выдержки 80 — 85 С в течение 80 мин получают

5 139 r желтоватого раствора (рН8) с концентрацией амфотерного ПАВ в CI "форме

41,6, KCI 6,5 . Выход ПАВ 97 . Температура помутнения 30 — 32 С. Ниже этой температуры продукт представляет собой

10 светло-желтую подвижную пасту.

Найдено, )ь: С 42,2; Н 7,05; N 4,40; S

5,18: О 5,70.

СгзНа4йгЗС! ОвКг

Вычислено, g,; С 43,3, Н 7,24; N 4,61; S

15 5,26; CI 5,84.

ИК-спектр имеет полосы поглощения, аналогичные примеру 1, Пример 3. Синтез "Амфосульфол" на основе 1-оксиэтил-2-алкил-2-имидазолина

20 кислот хлопкового соапстока, Для синтеза исходного 1-оксиэтил-2алкил-2-имидазолина используют дистиллированные жирные кислоты хлопкового соапстока, имеющие следующий состав :

25 пальмитиновая кислота 21,82; олеиновая

40,2; линолевая 36,3; стеариновая 1,09: кислотное число 200 мг КОН/г, бромное число

69,6, средняя мол.масса 280. Внешний видсветло-коричневое твердое тело, плавяще30 еся в интервале 32 — 35 С. Имидазолин, синтезированный по описанному способу, представляет собой коричневое твердое вещество; плавящееся в интервале 32—

35 С.

35 34,8 r (0,1 моль) 1-оксиэтил-2-алкил-2имидазолина, полученного на кислотах хлопкового соапстока, помещают в трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, термометром и капельной воронкой, При 65 С

40 начинают дозировать 23,4 г (0,1 моль) 40 ного водного раствора монохлоруксусной кислоты, поддерживая температуру в пределах 65-70 С. В образовавшуюся вязкую коричневую жидкость (рН6) быстро дозиру45 ют 47 r (0,1моль) 42 -ного водного раствора калиевой соли -хлорэтилсульфата и при 75—

80 С в течение 15 мин прикапывают 55,6 г (0,2 моль) 20%-ного водного раствора едкого кали. Выдерживают реакционную смесь

1668356

110 г (0.222 моль) 38 / -ного раствора натриевой сопи /3 -хлорэтилсульфата и 125 г (0,444 моль) 15 Ь-ного водного раствора

МаОН при температуре выдержки 90 — 95ОС в течение 3 ч получают 345 г амфотерного

ПАВ в виде вязкой светло-желтой пасты с содержанием ПАВ 38 Д, NaCI 4,15Д, рН8.

Выход ПАВ: 95,7 .

Найдено,7, ; С 51,3; Н 8,40; К 4,32; CI

q45 ;49а-, С26Н52N, S CIOHN32

Вычислено, g: С 49,2, Н 8,21; N 4,42; С!

5,6; S 5,05, ИК-спектр имеет полосы поглощения, аналогичные примеру 1.

Полученные по предлагаемому способу соединения не имеют определенных температур плавления, так как при температуре выьче 150 С они начинают разлагаться. Однако их водные растворы гидролитически устойчивы и выдерживают длительное нагревание при 90-95 С, В табл. 1 представлены физико-химические и коллоидные свойства "Амфосульфол" в сравнении с известным веществом циклимидом, "Амфосульфол" обладает более высокой, чем циклимид, поверхностной активностью (у него ниже значения поверхностного натяжения), особенно при низких концентрациях. "Амфосульфол" хорошо устойчив к солям жесткости, Комплексообразующая способность (КОС), определенная на приборе "SPEKOI" (ГДР), синтезированных па предлагаемому способу образцов ПАВ, выше, чем у циклимида, и приближается {фракции С1о-С1з) по значениям KOC к известным комплексонам-ЭДТА, трилон Б и широко применяемому в синтетических моющих средствах (СМ С) ум я гчител ю-три пол ифосфату натрия (табл, 2), Существует проблема резкого ограничения содержания триполифосфата в CIVIC c целью уменьшения степени загрязнения .поверхностных вод. Поэтому необходимы новые ПАВ, обладающие высокой КОС и эффективным моющим действием в жесткой воде, Так как КОС "Амфосульфола" гораздо выше, чем у применяемых в CIVIC ПАВ -ал5 килсульфатов натрия, то предлагаемые

ПАВ могут использоваться как моющие вещества в жесткой воде .

Моющую способность синтезированных по предлагаемому способу ПАВ оцени10 вают по результатам стирки образцов стандартно-загрязненной хлопчато-бумажной ткани при 50 С и жесткости воды 15 нем, Из табл 2 видно, что моющая способ15 ность "Амфлосульфол" {особенно на фракции С10-C16 VI KNCAOTBX соапстока) выше, чем у циклимида, и поэтому предлагаемые ПАВ могут применяться в качестве эффективных моющих средств.

20 "Амфосульфол", как и циклимид (ЛД о

3,6 r/êã, порог раздражающего действия на кожу 4,5 P) и алкилсульфаты натрия (ЛД д . 2,6 г/кг) относится к классу малотоксичных веществ и может применяться в товарах

25 бытовой химии.

Формула изобретения

Способ получения моющего средства формулы

Сi-1- СООТГ

I

", СН2СИ20БОзМ.

Cl где R — алкил или Cg — С17-алкенил;

35 М-Na, К, алкилированием 1-оксиэтил-2-алкил-2имидазолина эквимолярным количеством монохлоруксусной кислоты в щелочной среде при 70 — 95 С, отличающийся тем, 40 что, с целью повышения моющей способности комплексообразования целевого продукта, процесс проводят в присутствии эквимолярного количества соли P хлорэтилсульфата.

1668356

»» а о

333 (J (4 а о

f33

Ф

О.

О о

Р3

Щ а

С 4 Б

o !!

Ю Сс

33Ъ

3 3

l о а

С4, % ! х !

Ю СЧ

-O а (-э о

3 Ь м г

Clj а

3Х х

ВМ

СЧ»О м в

l O О, ю- о

С Ъ ф

1$ х ! t

М

3n о

t an х

О м к

j, C3a

Чй Ф м о

an м

33Ъ 33Ъ о л

33Ъ

Ю

33Ъ

С .4

СЧ

Ю

° n

СЧ СЧ

° ° ф с Ъ

»3

СЪ -Э

Ю

СЧ

Ф Ф

Т

Ю

33Ъ

С33

3»

C( о съ

f»

43 П

33 о е"

Ю

Сс

С»Ъ

VO:

Cl

l an

СЧ

Ю

»С

CO

Ю

С Ъ

О;3

С3

СЧ СЧ

Л »О

С3

3О

3О

С Ъ

CO л

33Ъ

ЪЪ °

3С3 м

Ю . 3Ъ

С Ъ СЪ

СЪ

an м

Ю

Ф м м

С Ъ

CO Ф

СЪ

С 4

СЧ

СЗЪ с Ъ

3О 3О

С Ъ СЪ

С Ъ С Ъ

3СЪ

33Ъ

С 4

С

СЧ

С Ъ

C(6 и

43 к о

J!

О 3 о о

:3! cd

О3 Х о

3d °

t о к о.о

3 и о.

43 к о о F (.Э

СЗЪ

С.Э

33Ъ ССЪ О

ll3 «» Ф

Ъ . an О

Ъ «Ъ М С 3 ! . Д

33Ъ 3Ъ С.Ъ СЧ

3Ъ

СЧ, Оъ 33Ъ

C»4 »О 3О

С33 3 an, СЧ СЧ

В ° a

CO .: Ю Ю О

СЪ

10 Сса О)

° е

:л 3 оа

СЪ ." М СЪ 33

33О 3О со

3О 3О

С!1 С Ъ М

СЧ СЧ 3 Ъ г г.

4С3, х

Х 3У

С! о о х

3О о о о о х

3 3» 3 3

hf X

Й к

C3 O

cd а о о л х

43 к о

° х

ccI Х а х

333 О

f» х J

Y Р

a Cf

r. o. о х

cU 4»

К 3

333 О х

333 f» а J

43 о ff ! д

3 ° а

cd К х

Cl l

ОК 33

ХЗХХ х о о

Х 3 f"

Х J 43

aоХ

Ф Р3

333 3Х ооо к

Таблица 2 пр

2

3

П р и м е ч а н и е: Моющая способность "Амфосульфола" выражена в к моющей способности стандартного ПАВ - лаурилсульфата натрия.

Метод определения КОС основан на взаимодействии анализируемого ПАВ с 0,1н.раствором CaClz в присутствии индикатора NazC0g,