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DE4029323A1 - Vefahren zur herstellung von oligoglyceringemischen mit hohem diglyceringehalt - Google Patents

Vefahren zur herstellung von oligoglyceringemischen mit hohem diglyceringehalt

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Publication number
DE4029323A1
DE4029323A1 DE19904029323 DE4029323A DE4029323A1 DE 4029323 A1 DE4029323 A1 DE 4029323A1 DE 19904029323 DE19904029323 DE 19904029323 DE 4029323 A DE4029323 A DE 4029323A DE 4029323 A1 DE4029323 A1 DE 4029323A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
silicate compounds
condensation
water
formula
silicate
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19904029323
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English (en)
Inventor
Udo Dr Hees
Reinhard Dr Bunte
Johannes W Dr Hachgenei
Andreas Dr Botulinski
Arno Dr Behr
Manfred Dr Biermann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henkel AG and Co KGaA
Original Assignee
Henkel AG and Co KGaA
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Publication date
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Publication of DE4029323A1 publication Critical patent/DE4029323A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C41/00Preparation of ethers; Preparation of compounds having groups, groups or groups
    • C07C41/01Preparation of ethers
    • C07C41/09Preparation of ethers by dehydration of compounds containing hydroxy groups

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Cosmetics (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Oligo­ glyceringemischen mit hohem Diglyceringehalt durch Kondensation von Glycerin in Gegenwart von Silicatverbindungen.
Diglycerin hat als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Fett­ säureestern große Bedeutung erlangt. Derartige Ester finden Ver­ wendung als Emulgatoren in der Nahrungsmittelindustrie und der Kosmetik sowie in verschiedenen technischen Anwendungen, bei­ spielsweise als Schmierstoff oder Stabilisator für PVC (J.Am.Oil. Chem.Soc. 66, 153 (1989)).
Zur Herstellung von Diglycerin wird in der Regel von Glycerin ausgegangen, das mit Glycidol (Fette, Seifen, Anstrichmitt., 88 101 (1986)) oder Epichlorhydrin (EP-A-03 33 984) umgesetzt wird. Die Reaktion verläuft jedoch wenig selektiv, zudem sind Glycidol und Epichlorhydrin schwer zu handhaben und stellen hohe Anforderungen an den Arbeitsschutz.
Alternativ hierzu kann Glycerin in Gegenwart von Alkalibasen kon­ densiert werden. Man erhält auf diesem Wege jedoch nur Gemische, die neben Diglycerin noch höhere Homologe sowie nicht zu vernach­ lässigende Mengen an nichtumgesetztem Glycerin enthalten.
Da das Diglycerin aus diesen Gemischen destillativ abgetrennt werden muß, was mit einem hohem Aufwand an Zeit und Energie ver­ bunden ist, bestand die Aufgabe der Erfindung darin, ein verbes­ sertes Verfahren zu entwickeln, nach dem Oligoglyceringemische mit hohem Diglyceringehalt zur Verfügung gestellt werden können.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Oligoglyceringemischen mit hohem Diglyceringehalt, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man Glycerin in Gegenwart von Silicatverbin­ dungen kondensiert, das Kondensationswasser kontinuierlich aus der Reaktionsmischung entfernt und die Reaktion abbricht, sobald die zur Bildung von Diglycerin theoretisch erforderliche Menge Wasser abgeschieden worden ist.
Unter Silicatverbindungen sind im folgenden
  • a) amorphe Alkalisilicate der Formel (I), (SiO₂)m (M₂O)n (I)in der M für Lithium, Natrium oder Kalium, m und n für ganze oder gebrochene Zahlen größer 0 steht sowie
  • b) kristalline Alkalidisilicate der Formel (II), (SiO₂)m (M₂O)n (H₂O)x (II)in der M und m die oben angegebene Bedeutung besitzen, n für 1 und x für 0 oder ganze Zahlen von 1 bis 20 steht, zu verstehen.
Bei den amorphen Alkalisilicaten handelt es sich um aus dem Schmelzfluß erstarrte, glasige, wasserlösliche Salze der Kiesel­ säure. Ihre Herstellung ist beispielsweise im ROMPP′s Chemie Le­ xikon, 8. Aufl., Verlag Franckh-Kosmos, Stuttgart, Bd.6, S. 4593 beschrieben. Im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens können so­ wohl Alkalisilicate mit niedrigem SiO2 : M2O-, beziehungsweise m : n-Verhältnis ("basische" Wassergläser), als auch solche mit ho­ hem m : n-Verhältnis ("neutrale" oder "saure" Wassergläser") einge­ setzt werden. Das Verhältnis SiO2 : M2O wird auch als "Modul" des Silicats bezeichnet.
Auch die kristallinen Alkalidisilicate stellen bekannte Stoffe dar. Sie besitzen einen schichtförmigen Aufbau und sind bei­ spielsweise durch Sintern von Alkaliwasserglas oder durch hydrothermale Reaktionen zugänglich (Glastechn. Ber., 37 194 (1964)). Als kristalline Alkalidisilicate, die im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens die Eigenkondensation des Glycerins katalysieren, kommen z. B. Makatit (Na2Si4O9 · 5 H2O), Kenyait (Na2Si22O45 · 10 H2O) oder Ilerit (Na2Si8O17 · 9 H2O) in Betracht (Amer. Mineral. 38, 163 (1953)).
Als besonders aktive Katalysatoren in der Kondensation von Glyce­ rin zu Oligoglycerinen mit hohem Diglyceringehalt haben sich Silicatverbindungen der Formeln (I) und (II) erwiesen, bei denen M für Natrium und x für 0 steht und deren Modul, d. h. deren m:n- Verhältnis, 1,9 bis 4, vorzugsweise 1,9 bis 2,5 beträgt.
Die Silicatverbindungen können als Feststoffe oder auch in Form wäßriger Lösungen mit Feststoffgehalten von 1 bis 80, vorzugsweise 30 bis 60 Gew.-%, bezogen auf die Silicatverbindung, eingesetzt werden.
Die Silicatverbindungen werden in der Kondensation in Mengen von 1 bis 10, vorzugsweise 2 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Glycerin, eingesetzt. Die Kondensation des Glycerins wird bei Temperaturen von 200 bis 260, vorzugsweise 240 bis 250°C durchgeführt.
Zur Durchführung der Kondensationsreaktion werden Glycerin und Silicatverbindung vorgelegt und in einer Inertgasatmosphäre auf die Reaktionstemperatur erhitzt. Zur Verlagerung des Gleichge­ wichtes wird das entstehende Kondensationswasser beispielsweise über einen Wasserabscheider abgetrennt. Die Reaktion wird abge­ brochen, wenn die zur Bildung von Diglycerin theoretisch erfor­ derliche Menge Wasser abgeschieden worden ist. Werden die Kata­ lysatoren in Form von wäßrigen Lösungen in die Kondensationsreak­ tion eingesetzt, muß deren Wassergehalt bei der Berechnung der theoretischen Menge Kondensationswasser zur Diglycerinbildung be­ rücksichtigt werden. Im allgemeinen beträgt die Reaktionszeit 1 bis 30, vorzugsweise 3 bis 15 h. Der Katalysator kann aus dem Re­ aktionsgemisch beispielsweise durch Filtrieren oder Zentrifugieren angetrennt werden; für eine Vielzahl von Anwendungen kann hierauf auch verzichtet werden. Die Abtrennung des Diglycerin aus dem ge­ bildeten Oligoglyceringemisch erfolgt beispielsweise durch De­ stillation im Hochvakuum. Für eine Vielzahl von Anwendungen können jedoch die erfindungsgemäßen Oligoglyceringemische ohne weitere Auftrennung eingesetzt werden.
Die nachfolgenden Beispiele sollen den Gegenstand der Erfindung näher erläutern, ohne ihn darauf einzuschränken.
Beispiele Beispiele 1 bis 6:, Vergleichsbeispiel 1
Allgemeine Vorschrift zur Herstellung von Oligoglyceringemischen mit hohem Diglyceringehalt. In einem 250-ml-Dreihalskolben mit Rückflußkühler, Wasserabscheider und Innenthermometer wurden 184 g (2 mol) Glycerin (99,5 gew.-%ig) vorgelegt und mit 2 bis 5 Gew.-% einer Silicatverbindung versetzt. Die Reaktionsmischung wurde in einer Stickstoffatmosphäre auf 240°C erhitzt, wobei das Kondensa­ tionswasser über den Wasserabscheider entfernt wurde. Die Reaktion wurde abgebrochen, nachdem die für die Bildung von Diglycerin er­ forderliche Menge abgeschieden worden war. Die Zusammensetzung des Oligoglyceringemisches mittels HPLC ermittelt. Einzelheiten zu den Katalysatoren, der Versuchsdurchführung sowie den Produktzusam­ mensetzungen sind in Tab. 1 zusammengefaßt. Im Vergleichsbeispiel V1 wurde Kaliumhydroxid anstelle einer Silicatverbindung einge­ setzt.
Tabelle 1
Versuchsdurchführungen und Produktzusammensetzungen
Prozentangaben als Gewichtsprozent

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung von Oligoglyceringemischen mit hohem Diglyceringehalt, dadurch gekennzeichnet, daß man Glycerin in Gegenwart von Silicatverbindungen kondensiert, das Kondensa­ tionswasser kontinuierlich aus der Reaktionsmischung entfernt und die Reaktion abbricht, sobald die zur Bildung von Diglycerin theoretisch erforderliche Menge Wasser abgeschieden worden ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Silicatverbindungen amorphe Alkalisilicate der Formel (I), (SiO₂)m (M₂O)n (I)in der M für Lithium, Natrium oder Kalium, m und n für ganze oder gebrochene Zahlen größer 0 steht, einsetzt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Silicatverbindungen kristalline Alkalidisilicate der Formel (II), (SiO₂)m (M₂O)n (H₂O)x (II)in der M für Lithium, Natrium oder Kalium, m für ganze oder gebrochene Zahlen größer 0, n für 1 und x für 0 oder ganze Zahlen von 1 bis 20 steht, einsetzt.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man Silicatverbindungen der Formel (I) oder (II) einsetzt, in denen M für Natrium steht.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man Silicatverbindungen der Formel (I) oder (II) einsetzt, deren Modul 1,9 bis 4 beträgt.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Silicatverbindungen in Form wäß­ riger Lösungen mit Feststoffgehalten von 1 bis 80 Gew.-%, be­ zogen auf die Silicatverbindung, einsetzt.
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Silicatverbindungen in Mengen von 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Glycerin, einsetzt.
8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kondensation bei Temperaturen von 200 bis 260°C durchführt.
DE19904029323 1990-09-15 1990-09-15 Vefahren zur herstellung von oligoglyceringemischen mit hohem diglyceringehalt Withdrawn DE4029323A1 (de)

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