Способ получения неионогенныхповерхностно активных веществ haochobe сложных эфиров полигидро-ксилсодержащих соединений
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскик
Социапистическик
Республик (»)802261 (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 19. 05.77 (21) 2487620/23-04 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет—
Опубликовано 07.0281. бюллетень Йо 5
Дата опубликования описания 07 . 02. 81 (51)М, Кл.3
С 07 С 67/03
С 07 С 69/18
Государственный воиытет
СССР
ыо делвм изобретений и открытий (53) УДК 54 7 . 426 . . 27.07 (088. 8) (72) Авторы изобретения
Г. и . Курак ов, В .В . Бахолдина, В .И . Егоршин, A.Ñ. Чеголя и Н. В. Зуева
)yq
Калининский государственный университет (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕИОНОГЕННЫХ ПОВЕРХНОСТНО-
ЛКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА ОСНОВЕ СЛОЖНЫХ ЭФИРОВ
ПОЛИГИДРОКСИЛСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ
Изобретение относится к органическому синтезу, конкретно к способу получения неионогенных поверхностно-активных веществ на основе сложных эфиров полигидроксилсодержащих соединений, которые широко применяются в пищевой, косметической, текстильной отраслях промышленности.
Известен способ получения поверхностно-активных веществ на основе
10 сложных эфиров полигидроксилсодержащих соединений взаимодействием триглицеридов высших жирных кислот с сахарозой в присутствии щелочного катализатора, обычно К СОв, при 140 С f1) .15
Недостатком известного способа является то, что в процессе используют сахарову, являющуюся твердым веществом, не совмещающимся с маслами и не растворяющимся в них.
Получаемые продукты переэтерификации обладают очень ограниченной растворимостью в воде и вследствие этого могут иметь лишь ограниченное применение в пищевой текстильной отраслях промышленности.
Целью изобретения является разработка способа получения новых неионогенных поверхностно-активных веществ на основе сложных эфиров полигидрок- -ЗО силсодержащих соединений, проявляющих низкую токсичность, а также имеющих высокую растворимость в воде.
Поставленная цель достигается тем, что неионогенные поверхностно-а ктивные вещества на основе сложных эфиров полигидроксилсодержащих соединений получают путем взаимодействия триглицеридов растительных масел с полиглицерином со степенью поликонденсации п2-10 при их молярном соотношении 1:0,3-12 соответственно, 120-140 С о в присутствии К СО> в качестве катализатора, взятого в количестве
0,5-5,0Ъ от веса реакционной массы, в токе азота, при перемешивании в течение .7-24 ч с последующей нейтрализацией реакционной массы соляной кислотой и обработкой полученного продукта активированным углем.
В предлагаемом способа используют полиглицерины, полученные путем поликонденсации глицерина s присутствии
1-24 щелочи при 250-270 С . Поскольку исходный полиглицерин получают в присутствии щелочного катализатора, его можно использовать в реакции переэтерификации непосредственно без очистки от катализатора.
802261
Все используемые при синтезе по предлагаемому способу продукты (растительные жиры и масла, полнглицерин, эфиры полиглицерина и высших кислот) являются нетоксичными или низкотоксичными веществами, практически безвредными для человека и теплокровных животных.
Исследования, проведенные по определению токсических свойств полиглицерина и его эфиров, показали, что они не обладают заметно выраженным токсическим действием на человека, на теплокровных животных при оральном их введении в организм,ЛД ?ОООО мг/кг для теплокровных животных) .
Полученнные при сийтезе по предлагаемому способу продукты, обладающие повышенной поверхностной активностью, растворимостью в воде и совместимостью с органическими компонентами различных поверхностно-активных соединений после нейтрализации и удаления из реакционной смеси щелочного катализатора и соответствующей очистки (или непосредственно без очистки, когда возможно) используют для приготовления эмульсий, суспензий и других поверхностно-активных композиций.
Пример 1 . В трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником, мешалкой, термометром и вводом азота, загружают 20 r (0,03 моль) нонаглицерина и 9 г (0,01 моль) рафинированного оливкового масла, 1,5 г прокаленного К, C0 . Смесь нагревают до 140 С о и леремешйвают при этой температуре и непрерывном пропускании тока азота в течение 7 ч. Продукт реакции нейтрализуют НСВ до слабощелочной реакции и очищают кипячением с небольшим количеством активированного угля.
Выход 29 г (95%) .
Название
Гидроксильное число
Показатель преломления
„1310
1,4837
1,4896
7,4926
1,4954
1, 4968
1,4976
1,4980
1465,0
1276,5
1193,0
1093,5
952,5
933,5
888,0
Диглицери н
Три глицерин
Тетраглицерин
Гексаглицерин
Октаглицерин
Нонаглицерин
Декаглицерин
Использование полиглицерина в предлагаемом способе позволяет исключить применение полярных растворителей и проводить реакцию в отсутствии каких-либо растворителей . 65
В зависимости or условий поликонденсации (времени, температуры и т .д .) и количества выделившейся воды в процессе можно получить полиглицерины со степенью ноликонденсации от 2 до
10.
Количество исходных полиглицерннов, очищенных от катализатора, окрашенных нримесей, характеризуется показателем преломления, значения которого хороню корреллируется с содержанием в продуктах гждроксильных групп и их степеиыэ лолмкоиденсации .
Ниже прнзедены значения показателей преломления полиглицеринов с различной степенью конденсации, использованных при осуществлении предлагае- 15 мого способа .
Постоянство качества растительных масел и жиров как исходных продук- Я тов обеспечивается использованием при синтезе товарных марок растительных . масел, отвечающих действующим станда ртам .
В полученной реакционной смеси содержатся значительные количества эфиров полиглнцерина, главным образом моно- и диэфиров лолиглицерина (наряду с неполными эфмражи глицерина и непрореагировавших исходных про- 40 дуктов). Образовавшиеся.моно- и диэфмри полкглицерина, наряду с неполным@ эфираый глицерииа, в основном и определяют повышенную поверхностную активность и растворяющую способность образовавшихся композиций, так как обладают более высокими ло сравнению с соответствующими эфирами глицерина поверхностной активностью и растворимостью в воде . Так, по- $Q верхностно-активные вещества, полученные ло предлагаемом способу, об. ладфи высокой поверхностной активноеФью (норядка 28-33 дин/см для 1Ъного раствора) . По литературным данным 1%-ный раствор монолаурината сахарозы характеризуется поверхностной активностью 28 дин/см, а 5Ъ-ный раствор моноолеата сахаровы 28,1 дин/см
Ы. ьа
Полученный продукт представляет собой вязкую, однородную жидкость светло-коричневого цвета, хорошо раст= воряющуюся в воде. Продукт обладает следующими свойствами:
Поверхностное натяжение 1%-ного раствора 27,6 дин/см
Смачивающая способность
1%-ного раствора на полистироле 11,0 на полиамиде 23,0
Пенообразующая способность 1%-ного раствора 250%
Устойчивость лены
1%- ного раствора О,б
Пример 2 . .аналогично примеру 1 из 20 r (0,03 моль) нонаглицерина, 9 г (0,01 моль) рафинированного подсолнечного масла, 1,5 r прокаленного К СО при нагревании при
140 С в течение 7 ч и носледукщей з очистки получают 28 5 r продукта. Выход 944 . .Полученный продукт, представляющий собой вязкую жидкость
802261
24, Зо
17,5
325%
50 светло-коричневого цвета, хорошо растворяется в воде .
Его свойства:
Поверхностное натяжение
1%-ного раствора 28,88 дин/см
Смачивающая способI ность 1%-ного раствора
° на полистироле 24,3 о на полиамиде 20, 30
Пенообразующая способность 1%-ного раствора 278%
Устойчивость пены
1%-ного раствора 0,22
Пример 3. Аналогично примеру
1 из 20 r (0,03 моль) нонаглицерина, 9 г (0,01 моль) льняного масла, 1,5 г 15 прокаленного К СО при нагревании и перемешивании при 140 С в течение
О
7 ч после очистки получают 28,4 г продукта . Выход .93% . Полученный продукт представляет собой вязкую одно- 20 родную жидкость ;светло-коричневого.. цвета, хорошо растворимую в воде. Продукт обладает свойствами:
Поверхностное натяжение
1%-ного РаствоРа 28,9 дин/см
Смачивающая способность 1%-ного раствора на полистироле на полиамиде
Иенообразующая способность 1%-ного раствора
Устойчивость пены
1%-ного раствора 0,57
Hp и м е р 4 . Аналогично примеру
1 иэ 20 r (0,05 моль) гексаглицерина 35
9 г (0,01 моль) рафинированного оливкового масла 1,5 г прокаленного К СО при нагревании и перемешивании при
140 С s течение 7 ч после очистки получают 29,3 г продукта. Выход 96%, 40
Полученный продукт представляет вязкую однородную жидкость светло-коричневого цвета, хорошо растворимую в
Воде . Продукт обладает свойствами
Поверхностное натяжение
1%-ного раствора 33, 5 7 ди н/см
Смачивающая способность.
1%-ного раствора на полистироле 27,0 о на полиамиде 20,6
Пенообраэующая способность 1%-ного раствора 415%
Устойчивость пены
1%-ного раствора 0,78
II р и м е р 5. Аналогично примеру 55
1 иэ 20 r (0,025 моль) декаглицерина,.
9 г (0,01 моль) оливкового масла, 1,5 г прокаленного К, СО> при нагревании и перемешиваний при 140 С в тео чение 7 ч получают вязкую однород- щ ную жидкость светло-коричневого цвета. Выход 28 г (93%) . Продукт хорошо раств орим в воде .
Характеристики целевого продукта сведены в таблицу. 65
Пример 6 . Аналогично примеру
1 иэ 20 r (0,,12 моль) диглицерина, 9 г (0,01 моль) оливкового масла, 1,5 г прокаленного К СР при нагревании и перемешиваний при 140 С в о течение 24 ч получают вязкую светлоокрашенную жидкость. Выход 30, 1 r (99%), Продукт растворяется в воде .с образованием мицеллярных растворов, обладает солюбилизирующей способностью по отношению к маслу хорошо смачивает поверхность полистирола и полиамида. Характеристики продукта сведены в таблицу .
Пример 7. Аналогично примеру
1 иэ 20 г (0,025 моль) декаглицерина, 9 г (0,01 моль) оливкового масла, 1, 5 r К СО при нагревании и перемешиваний при 140 С в течение 20 ч получают вязкую однородную жидкость светло-коричневого цвета. Выход 28,6 г (95%) . Продукт хорошо растворяется в воде с образованием мицеллярных растворов, обладает солюбилизирующей способностью по отношению к маслу, хорошо смачивает поверхность полистирола и полиамидной пленки . Характеристики продукта сведены в таблицу .
Пример 8. Аналогично примеру
1 из 15 г (0,03 моль) нонаглицерина и 90 r (0,1 моль) оливкового масла, 1,5 г прокаленного К. СО> при нагревании и перемешивании при 140 С в течение 12 ч получают вязкую однородную светлоокрашенную жидкость с выходом 115 r (100%) . Продукт реакции растворим в воде с образов анпем мицеллярных растворов, обладает солюбилиэирующей способностью по отношению к маслу, хорошо смачивает поверхности полистирола и полиамида .
Характеристики продукта сведены в таблицу .
Пример 9. Аналогично примеру
1 иэ 20 г продукта поликонденсации глицерина, содержащего 1% NaOH и имеющего показатели: гидроксильное число
935 и показатель преломления 1,4980 (соответствуют нонаглицерину) и 9 г (0,01 моль) оливкового масла при нагревании и перемешивании при температуре 140 С в тока азота в течение 7 ч получают вязкий однородный продукт коричневого цвета, выход которого после очистки путем кипячения с активированным углем составляет 27,2 г (93% ).
Полученный продукт хорошо растворим в воде с образованием мицеллярных растворов, обладает.солюбилизирующей способностью по отношению к маслу и хорошо смачивает поверхность полистирола и полиамида. Характеристики продукта сведены в таблицу .
П р и м Й р 10. Аналогично примеру 1 из 0,01 моль растительного масла, выбранного из ряда: касторовое, хлопковое, тунговое, рапсовое, коноп802261 ляное, сырое льняное и 0,03 моль нонаглицерина 1,5 г прокаленного K ÑÎ при нагревании и перемешивании, йри
140 С в токе азота в течение не менее 7 ч получают вязкие, однородные, окрашенные в светло-коричневый цвет жидкости с количественным выходом (без очистки) Продукты реакции хорошо растворяются в воде с образованием мицеллярных растворов, обладают солюбилизирующей способностью к маслу, хорошо смачивают поверхности полистирола и полиамида .
Характеристики продукта сведены в таблицу
802261 о ц о
m 0@0m омконхнвв
an,eood о
ЭОИИОЭЭ до я 0* аа
О О О О О с Ф М М
О Ф Ф Ю Ф
М) 1- СЧ ъ! (Ч (Ч РЪ Ф СЧ
О О О
Ф CO
CO ОЪ Ф
ГО 4Ч! РЪ
О О
М М с l РЪ -l cP РЪ
I ох инэ
О M
\ М ч Ф ч-1 !Ч
Э х э ! eõoà
ХОЭ1.ОМ аххох5 энх
ХОН10*
00е ех и х х i-1 а h
1 гЧ
М I
1Ч (Ч
РЪ Ъ
РЪ 1
Г сф
С Ъ (Ъ
Ф Ф Ф Ф Ь М
Ф Ф РЪ (Ч 1Ч . <Ч
М
ИЪ (Ч
g н вв
3 х х о, 2
1 в! 1, х х оц
Ж Гл
1 э
O1 !
С ф Ц а
1 х х. ц м
4 а Е Э
tR О х х цо о х
+ + + + + в! э
14 х х о
Э х о
О ll!
lX х Э
О ! х! хО! 11 еаzea!."we эхэоооэо ахll!Хиохх
Э
2 х
Ц о х
I 1 1 Э хо! mo еах эхm ехало!:о ах хо а в! ф н
Х 2 о х
% Хо д о н и
Ц о а
И х э
Ц о
Э ! u д
50 я о м х х о о е о о ц
e rd аа
1а о с
oe х а ! о
СЧ Г Ж (7! 1 Ф -! О ЧР
Ю (Ч !Л Г M Ul LO l l 1
М Ю М М М с М
О О О О О О О О О О
Ю Ъ !!Ъ C) CO Ю ОЪ О W Ch
М М .а М с 1 в, С ° гЪ О Г О Ф г! Ф 1Я г4 О
ГЧ СЧ а-1 (Ч е H т <Ч (Ч <Ч (Ъ Ю 1О О\ Ф Ф Ch в М М Фй
% вй 1 » с 4 СЧ С с.! !!Ъ Ф
1Ч СЧ <Ч СЧ СЧ СЧ (Ч (Ч
О в с в с = - * с с
ill
802261
Ф 4 о н 3 н! ох
ОХОЭ
:ь Ф а И
Е СЧ
О О
Э н
Х о о н о
Ц
О с
О !
ГЪ
О О с с
М Ю а-Ч (Ч
О
М
О
Че
О О
М М
О . О тЧ
О
О
М
О О О
М М
О О О
Ф О Cla
М М М
1 1 . О 1 а Г О
19 Омоав
0eÊЦНХН хар301vЭЕ 3 ИОжЭ Ю !
ХО ох аа
О Г Ф
М И ь ь
0 Г О
СЧ а"(аЧ (Ч
О\ М ГЧ
М %
Ch а-1 01 ч1 СЧ еЧ г4 в ю
СЧ г4 О
ГЧ (Ч (Ч
eWOg
Щ10 Ц С О09
woxа ео! о
ЗИАД Р!
ОО! Н
I I ох инэ о ц х а и
Ю
О Г 4
О
ГЧ
М \О с Ь
° Ч 01 В
ГЧ П3 hl
Ф О
М Ъ т1 Ф г4 ГЧ
Ф О с
М Г
ГЧ (Ч
О !!Ъ Ф
М а 1 (Ч Г Ъ
ГЧ <Ч ГЧ
Эй ХХй
РЗОН I OÕ оое ех х Хна@!
l Э
taI
ЭХХ ! С а
Х
Э I Х хха оцэ
Х Се 11
+ +. +
Э Х
0 1 Х хха
949
Гл 4
Щ
3 и
Э
Х
Ц о
Х
I 9 ио ох о к
Х Э о м О
Э gL"
Е
l о
1 I Х
ЭЯИФ
ХДВХ
1 1
eR4
Ю Х Э ах х
1 Э о
Э an W а Ф М «Ч
in t а а Cl 1.- Г с с с М Ь
О О О О О О О О,Г О г! О г1 <Ч т-Г Ф <Ч г1 с Ъ Ь Ь с М М М !
Я1О аО Ф (Ч cl Ф CO о 4 ГЧ гЧ
СЧ (Ч (Ч М М М М М М М
Ю
° в в в в в в в s
О г4 <Ч М с ВЪ Ю W Ф 01 О а-1 а- а"< т (ч а 1 ч-1 а-1 т (ГЧ х
il5 о он оа
Хе
Э О
Це
f l6 ай нх
Ы Х
>о
Ц аа
Х эн „5 но
Э"
1 Э!
ЭХ
Х Э в)
О Е-".
Оо
+ф
° °
802261
Формула изобретения
Составитель Е. Уткина
Редактор 3 . Бородкина Техред A.Бабинец Корректор Ю. Макаренко
Заказ 10499 27 Тираж 54 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб ., д . 4/5
Филиал ППП "Патент", г . Ужгород, ул ° Проектная„ 4
Способ получения неионогенных поверхностно-активных веществ на основе сложных эфиров полигидроксилсодержащих соединений, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что триглицериды растительных масел подвергают взаимодействию с полиглицерином со степенью поликонденсации n=2- 0 при их молярном соотношении 1:0,3-12 соответственно, температуре 120-140 С, в присутствии
К СО в качестве катализатора, взятоно в количестве 0,5-5,0 Ъ от веса реакционной массы, в токе азота, пр перемешивании в течение 7-24 ч -..: последующей нейтрализацией реакционной массы соляной кислото:: и обработкой полученного продукта активированньпм углем.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1 . Патент Франции 9 2221436, кл . С 07 С 67/02, опублик . 1974 .
2 . Ф . A . Жогло . Жиросахара, N
"Медицина" 1975, с. 65.
