DE4337035A1

DE4337035A1 - Verfahren zur Herstellung von Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykosidisethionaten

Info

Publication number: DE4337035A1
Application number: DE19934337035
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr Weuthen
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1993-10-29
Filing date: 1993-10-29
Publication date: 1995-05-04

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Al kyl- und/oder Alkenyoligoglykosidisethionaten, bei dem man die Glykoside in Gegenwart von alkalischen Katalysatoren mit Isethionsäuresalzen verethert.

Stand der Technik

Fettsäureisethionate stellen Aniontenside mit einer Ester gruppe dar, die infolge ihrer guten dermatologischen Ver träglichkeit bevorzugt in kosmetischen Mitteln Verwendung finden [Parf. Kosm., 42, 203 (1981)]. Zu ihrer Herstellung geht man gewöhnlich von Fettsäuren oder deren Estern aus, die mit Natriumisethionat, Propan- oder Butansulton kondensiert werden [Bull. Chem. Soc. Jap., 43, 2236 (1970)].

Aus der WO 93109125 (Henkel) ist demgegenüber ein Verfahren zur Herstellung von Alkyl und/oder Alkenyloligoglykosidise thionaten bekannt, bei dem man die Glykoside mit Vinylsul fonsäuresalzen verethert. In der US 4,990,609 werden darüber hinaus Additionsprodukte der Vinylsulfonsäure an Cellulose beschrieben. Die Herstellung und die Handhabung von Vinylsul fonsäure ist jedoch mit einem hohen technischen Aufwand ver bunden. Demzufolge ist die Aufgabe der Erfindung darin zu sehen, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykosidisethionaten zur Verfügung zu stellen.

Beschreibung der Erfindung

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykosidisethionaten, bei dem man Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside der Formel (I),

R¹-O-[G]_p (I)

in der R¹ für einen Alkyl- und/oder Alkenylrest mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen, G für einen Zuckerrest mit 5 oder 6 Koh lenstoffatomen und p für eine Zahl zwischen 1 und 10 steht, in Gegenwart alkalischer Katalysatoren mit Isethionsäuresal zen verethert.

Während üblicherweise die Etherbildung zwischen Alkoholen unter sauren Bedingungen durchgeführt wird, wurde nun über raschenderweise gefunden, daß die Veretherung von Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykosiden mit Isethionsäuresalzen im alka lischen Milieu rasch und vollständig durchgeführt werden kann.

Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside

Alkyl- und Alkenyloligoglykoside stellen bekannte Stoffe dar, die nach den einschlägigen Verfahren der präparativen orga nischen Chemie erhalten werden können. Stellvertretend für das umfangreiche Schrifttum sei hier auf die Schriften EP-A1-0 301 298 und WO 90/3977 verwiesen.

Die Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside können sich von Aldosen bzw. Ketosen mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen, vor zugsweise der Glucose ableiten. Die bevorzugten Alkyl- und/ oder Alkenyloligoglykoside sind somit Alkyl- und/oder Alke nyloligoglucoside.

Die Indexzahl p in der allgemeinen Formel (I) gibt den Oli gomerisierungsgrad (DP-Grad), d. h. die Verteilung von Mono- und Oligoglykosiden an und steht für eine Zahl zwischen 1 und 10. Während p in einer gegebenen Verbindung stets ganzzahlig sein muß und hier vor allem die Werte p = 1 bis 6 annehmen kann, ist der Wert p für ein bestimmtes Alkyloligoglykosid eine analytisch ermittelte rechnerische Größe, die meistens eine gebrochene Zahl darstellt. Vorzugsweise werden Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside mit einem mittleren Oligo merisierungsgrad p von 1,1 bis 3,0 eingesetzt. Aus anwen dungstechnischer Sicht sind solche Alkyl- und/oder Alkenyl oligoglykoside bevorzugt, deren Oligomerisierungsgrad kleiner als 1,7 ist und insbesondere zwischen 1,2 und 1,4 liegt.

Der Alkyl- bzw. Alkenylrest R¹ kann sich von primären Alko holen mit 1 bis 11, vorzugsweise 8 bis 10 Kohlenstoffatomen ableiten. Typische Beispiele sind Methanol, Butanol, Capron alkohol, Caprylalkohol, Caprinalkohol und Undecylalkohol so wie deren technische Mischungen, wie sie beispielsweise bei der Hydrierung von technischen Fettsäuremethylestern oder im Verlauf der Hydrierung von Aldehyden aus der Roelen′schen Oxosynthese anfallen. Bevorzugt sind Alkyloligoglucoside der Kettenlänge C₈-C₁₀ (DP = 1 bis 3), die als Vorlauf bei der destillativen Auftrennung von technischem C₈-C₁₈-Kokosfett alkohol anfallen und mit einem Anteil von weniger als 6 Gew.-% C₁₂-Alkohol verunreinigt sein können sowie Alkyl oligoglucoside auf Basis technischer C_9/11-Oxoalkohole (DP = 1 bis 3).

Der Alkyl- bzw. Alkenylrest R¹ kann sich ferner auch von primären Alkoholen mit 12 bis 22, vorzugsweise 12 bis 14 Kohlenstoffatomen ableiten. Typische Beispiele sind Lauryl alkohol, Myristylalkohol, Cetylalkohol, Palmoleylalkohol, Stearylalkohol, Isostearylalkohol, Oleylalkohol, Elaidylal kohol, Petroselinylalkohol, Arachylalkohol, Gadoleylalkohol, Behenylalkohol, Erucylalkohol, sowie deren technische Ge mische, die wie oben beschrieben erhalten werden können. Be vorzugt sind Alkyloligoglucoside auf Basis von gehärtetem C_12/14-Kokosalkohol mit einem DP von 1 bis 3.

In Summe sind als Einsatzstoffe weiterhin solche Alkyloligo glucoside bevorzugt, die sich von einem Fettalkoholgemisch mit 8 bis 16 Kohlenstoffatomen ableiten und einen DP von 1 bis 3 aufweisen.

Isethionsäuresalze

Isethionsäuresalze stellen ebenfalls bekannte Stoffe dar, die beispielsweise durch Ringöffnung von Ethylenoxid mit Alkali hydrogensulfiten hergestellt werden können. Isethionsäuresal ze, die als Reaktionspartner im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens in Betracht kommen, folgen der Formel (II),

OH-CH₂CH₂-SO₃X (II)

in der X für ein Alkali- oder Erdalkalimetall oder Ammonium steht. Typische Beispiele sind Kalium-, Ammonium- und vor zugsweise Natriumisethionat.

Veretherung

Zur Veretherung können die Glykoside und die Isethionsäure salze im molaren Verhältnis von 1 : 3 bis 3 : 1, vorzugsweise 1 : 1 bis 1 : 2 eingesetzt werden.

Als alkalische Katalysatoren kommen beispielsweise Alkali- und/oder Erdalkalioxide, -hydroxide, -carbonate oder -C₁-C₄-alkoholate in Frage. Typische Beispiele sind Natriumhydroxid, Natriumhydrogencarbonat, Natriummethanolat, Kaliumhydroxid und Kaliumcarbonat. Die Einsatzmenge der alkalischen Kataly satoren kann 0,5 bis 5, vorzugsweise 1 bis 2 Mol-% - bezogen auf die Einsatzstoffe - betragen.

Die Vermischung der Reaktanten ist an sich unkritisch. In ei ner bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden Gly kosid und Isethionsäuresalz vorgelegt, aufgeheizt, bei der Reaktionstemperatur mit einer gegebenenfalls wäßrigen oder alkoholischen Lösung des Katalysators versetzt und das ein getragene Lösungsmittel zusammen mit dem Reaktionswasser ge gebenenfalls im Vakuum entfernt. Es ist jedoch auch möglich, Glykosid und Katalysator vorzulegen, gegebenenfalls das Lö sungsmittel abzutrennen und das Isethionsäuresalz bei Errei chen der Reaktionstemperatur zuzudosieren. Die Veretherung kann in der Schmelze durchgeführt werden, in einer bevor zugten Ausführungsform erfolgt die Umsetzung jedoch in orga nischen Lösungsmitteln, beispielsweise Dimethylsulfoxid (DMSO), Dimethylformamid (DMF) oder N-Methylpyrrolidon (NMP).

Die Veretherung kann ferner vorzugsweise bei Temperaturen im Bereich von 100 bis 200, insbesondere 130 bis 190°C durchge führt werden; die Reaktionszeit beträgt üblicherweise 1 bis 35 h. Vorzugsweise wird die Reaktion in einer Inertgasat mosphäre durchgeführt und freigesetztes Reaktionswasser kon tinuierlich aus dem Gleichgewicht entfernt. Im Anschluß an die Veretherung können die Produkte in Wasser gelöst bzw. mit Wasser angepastet und in an sich bekannter Weise, z. B. durch Zugabe von Wasserstoffperoxid gebleicht werden.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykosidisethionate besitzen oberflächenaktive Eigenschaften und eignen sich daher bei spielsweise zur Herstellung von kosmetischen Präparaten sowie Wasch-, Spül- und Reinigungsmitteln.

Die folgenden Beispiele sollen den Gegenstand der Erfindung näher erläutern, ohne ihn darauf einzuschränken.

Beispiele Beispiel 1

Umsetzung von Dodecylglucosid und Natriumisethionat (1 : 1). In einer 1-l-Rührapparatur wurden 348 g (1 mol) Dodecylglucosid (DP-Grad 1,1) vorgelegt unter Rühren mit 148 g (1 mol) Na triumisethionat und 5 g Natriumcarbonat - entsprechend 1 Gew.-% bezogen auf die Einsatzstoffe - versetzt. Anschließend wurde ein Unterdruck von ca. 10 mbar angelegt und die Reak tionstemperatur auf 200°C gesteigert. Das Reaktionswasser wurde kontinuierlich aus dem Gleichgewicht entfernt und in einer Kühlfalle aufgefangen. Nach einer Reaktionszeit von 5 h wurde die Reaktionsmischung unter vorsichtiger Zugabe von 400 ml Wasser abgekühlt und eine ca. 55gew.-%ige Lösung herge stellt, die durch Zugabe von 30 g Wasserstoffperoxid (35gew.-%ige wäßrige Lösung) bei 70°C gebleicht wurde. Die Aus beute an Dodecylglucosidisethionat betrug 50% der Theorie.

Beispiel 2

Umsetzung von Hexadecylglucosid und Natriumisethionat (1 : 2).

Analog Beispiel 1 wurden 440 g (1 mol) Hexadecylglucosid (DP-Grad 1,4), 296 g (2 mol) Natriumisethionat und 7,6 g Kaliumcarbonat zur Reaktion gebracht. Die Reaktionstemperatur betrug 190°C, die Reaktionszeit 6 h. Das Hexadecylglucosid isethionat wurde als brauner Feststoff erhalten, die Ausbeute betrug 68% der Theorie.

Beispiel 3

Umsetzung von C_12/14-Kokosalkylglucosid und Natriumisethionat (1 : 1). Analog Beispiel 1 wurden 390 g (1 mol) Kokosalkylglu cosid (DP-Grad 1,4) auf 190°C erhitzt und mit 5 g Natriumcar bonat versetzt. Danach wurde ein Vakuum von 10 bar angelegt. Nach Homogenisierung der Mischung wurde innerhalb von 7 h 148 g (1 mol) Natriumisethionat verteilt auf 10 Portionen zudo siert. Nach Zugabe der letzten Menge Isethionat wurde eine weitere Stunde gerührt, bis die Wasserabscheidung zum Erlie gen kam. Nach Abkühlen wurde das feste Reaktionsprodukt ver mahlen und bei 90°C in 470 ml Wasser gelöst. Die Bleiche er folgte analog Beispiel 1. Die Ausbeute an Kokosalkylgluco sidisethionat betrug 60% der Theorie.

Beispiel 4

Umsetzung von C_12/14-Kokosalkylglucosid und Natriumisethionat (1 : 1). In Anlehnung an Beispiel 3 wurden 390 g Kokosalkylglu cosid, 148 g Natriumisethionat und 5 g Natriumcarbonat bei 100°C in 2500 ml DMSO gelöst und anschließend über 4 h bei 190°C unter Rückfluß erhitzt. Nach Abtrennung des Lösungs mittels wurde das Rohprodukt in Wasser gelöst und anschlie ßend gebleicht. Die Ausbeute an Kokosalkylglucosidisethionat betrug 77% der Theorie.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Alkyl- und/oder Alkenyl oligoglykosidisethionaten, bei dem man Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside der Formel (I), R¹-O-[G]_p (I)in der R¹ für einen Alkyl- und/oder Alkenylrest mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen, G für einen Zuckerrest mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen und p für eine Zahl zwischen 1 und 10 steht, in Gegenwart alkalischer Katalysatoren mit Isethionsäuresalzen verethert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Alkyloligoglucoside der Formel (I) einsetzt, in der R¹ für einen Alkylrest mit 8 bis 16 Kohlenstoffatomen und p für Zahlen von 1 bis 3 steht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Isethionsäuresalze der Formel (II) einsetzt, OH-CH₂CH₂-SO₃X (II)in der X für ein Alkali- oder Erdalkalimetall oder Am monium steht.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß man die Glykoside und die Isethionsäure salze im molaren Verhältnis von 1 : 3 bis 3 : 1 ein setzt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß man als alkalische Katalysatoren Alkali- und/oder Erdalkalioxide, -hydroxide, -carbonate oder -C₁-C₄-alkoholate einsetzt.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß man die alkalischen Katalysatoren in Men gen von 0,1 bis 5 Gew.-% - bezogen auf die Einsatzstoffe - einsetzt.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß man die Veretherung bei Temperaturen im Bereich von 100 bis 200°C durchführt.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß man das Reaktionswasser kontinuierlich aus dem Reaktionsgleichgewicht entfernt.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß man die Veretherung in einem organischen Lösungsmittel durchführt.