DE69303781T2

DE69303781T2 - Verfahren zur Herstellung von Acylisethionaten

Info

Publication number: DE69303781T2
Application number: DE69303781T
Authority: DE
Inventors: James F Day; Wolf-Dieter Mueller; Rainer H R Muth
Original assignee: Hoechst Celanese Corp
Current assignee: CNA Holdings LLC
Priority date: 1992-08-21
Filing date: 1993-08-20
Publication date: 1997-01-16
Anticipated expiration: 2013-08-21
Also published as: BR9303371A; ES2089732T3; MX9305088A; CA2104520A1; DE69303781D1; JPH06184087A; EP0585071A1; ATE140696T1; EP0585071B1; US5384421A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Estern von Fettsäuren mit Hydroxyalkylsulfonaten, von denen einige auch als Iseühionate bekannt sind. Diese Verbindungen sind wohlbekannt als wertvolle synthetische Kalkseife-Dispergiermittel und Detergentien, Netzmittel und Stoffe, die für die Herstellung von Toilettenseifen besonders geeignet sind.
Ein: Vielzahl von Methoden zur Herstellung dieser Verbindungen wurcie in der Fachliteratur beschrieben. Das US-Patent Nr. 3,420,357 an Holland et al. und das US-Patent Nr 3,420,858 an McCrimlisk offenbaren Verfahren zur Bildung von Fettsäureestern von Hydroxysulfonaten, um Produkte zu erhalten, die reduzierte Mengen von Estern höhermolekularer Fettsäuren und nicht umgesetzter niedermolekularer Fettsäuren enthalten. Die Verfahren um fassen das kontinuierliche Zuführen von Fettsäurereaktanten mit einer Zusammensetzung, die den im Verlaufe der Reaktion verflüchtigten Fettsäuren entspricht (um den Anteil von Estern höhermolekularer Fettsäuren zu reduzieren), in das Reaktionsgefäß und die Verwendung eines verbesserten Abziehverfahrens, um den Gehalt ar niedermolekularen Fettsäuren zu reduzieren. Das Verfahren beinhaltet das Erhitzen eines Gemischs aus einem Hydroxyalkylsulfonat und Fettsäuren auf eine Temperatur zwischen etwa 390ºF und 500ºF (etwa 199-260ºC) Die Beispiele werden bei Temperaturen von wenigstens 450ºF (etwa 232ºC) durchgeführt in diesen Patenten wird angemerkt, daß Temperaturen unter 450ºF die Reaktionsgeschwindigkeiten erheblich reduzieren. Diese Patente führen auch mehrere Reaktionspromotoren für die direkte Veresterungsreaktion auf, einschließlich Salzen starker Säuren und schwacher Basen, Zinkoxid und Magnesiumoxid sowie Säuren und Säurebildner.
Das US-Patent Nr. 3,429,136 an Holt et al. offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Estern von Hydroxysulfonaten, bei dem die heißen Hydroxysulfonatester von Temperaturen in der Größenordnung von 350ºF bis 500ºF (etwa 177-260ºC), die bei der Herstellung dieser Verbindungen auftreten, auf eine Temperatur unterhalb etwa 330ºF (etwa 165,6ºC) abgekühlt werden. An diesem Punkt wird die Reaktion durch Einspritzen von kaltem Wasser abgebrochen. Das Patent gibt an, daß dieses Verfahren des Abbrechens ohne ein nachweisbares Ausmaß der Hydrolyse durchgeführt wird.
Das US-Patent Nr. 3,745,181 an Wrigley et al. offenbart die Herstellung von 2-Sulfoethylestern mehrerer Fettsäuren durch Acylieren des Natriumisethionats mit dem entsprechenden Isopropenyl- Fettsäureester durch eine Umesterungsreaktion. Das Patent gibt an, daß Produkte hoher Reinheit erhalten werden können, wenn man Reaktionszeiten von 10 bis 90 Minuten und Temperaturen ab 125-200ºC verwendet. Beispiele, die bei weniger als 200ºC durchgeführt wurden, scheinen jedoch zu verringerten Ausbeuten zu führen.
Das US-Patent Nr. 4,405,526 an Lamberti et al. offenbart ein Verfahren zur Herstellung direkt veresterter Fettsäureacylisethionate mit einem Vergilbungsgrad von weniger als etwa 6,0. Das Verfahren besteht im wesentlichen darin, daß man eine Fettsäure in Gegenwart eines Katalysators, der ein Gemisch von Zinkoxid (ZnO) und einer organischen Sulfonsäure umfaßt, mit einem Alkalimetallisethionat umsetzt, wobei das Stoffmengenverhältnis von ZnO zu organischer Sulfonsäure etwa 1:1,7 oder weniger beträgt, und das Reaktionsgemisch auf 200ºC bis 225ºC erhitzt, bis das gewünschte Produkt entstanden ist.
Das US-Patent Nr. 4,515,721 an Login et al. offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Fettsäureestern von Hydroxyalkylsulfonatsalzen, wobei das Verfahren umfaßt: a) Erhitzen eines Überschusses der Fettsäuren mit dem Sulfonat, bis das Kondensationswasser entfernt ist; b) Ablöschen des rohen Esters durch Eintauchen in einen Überschuß gekühlter Flüssigkeit, in der das Esterprodukt unlöslich ist, in der nicht umgesetzte, überschüssige Fettsäuren jedoch löslich sind; und c) Filtrieren der Aufschlämmung, um den relativ reinen Ester abzutrennen. Isopropanol wird als bevorzugte Ablöschflüssigkeit gelehrt, aber Fettalkohole (wie Stearylalkohol), Fettalkoholethoxylate, Polyethylenglycole, Fettsäuretriglyceride (wie Talg oder hydrierter Talg), Fettsäureester und Paraffine können ebenfalls als Ablöschflüssigkeit verwendet werden. In dem Patent wird angemerkt, daß die Gegenwart einer bestimmten Menge solcher Ablöschflüssigkeiten annehmbar ist und die Zubereitung von Detergentien tatsächlich erleichtern kann. Das Verfahren dieses Patents nennt einen Temperaturbereich von 200-250ºC, aber alle Beispiele scheinen bei 250ºC durchgeführt zu werden.
Das US-Patent Nr. 4,536,338 an Urban et al. offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Fettsäureisethionatseifen durch direkte Veresterung, wobei der Katalysator am Ende der Veresterung durch eine alkalische Verbindung abgeschreckt wird, um eine Umesterung zwischen Isethionat und später hinzugefügten Stearinsäuren zu hemmen. Das Verfahren umfaßt a) das Erhitzen eines Gemischs von C&sub6;-C&sub1;&sub9;-Monocarbonsäuren mit einem Hydroxysulfonat in Gegenwart eines Katalysators, wie angesäuertem Zinkoxid, starken Säuren oder löslichen Zinksalzen; b) das Entfernen des freigesetzten Wassers; c) das Ablöschen des Katalysators mit einer alkalischen Verbindung; und d) das Hinzufügen einer höhermolekularen C&sub1;&sub5;-C&sub2;&sub4;Fettsäure zu dem Reaktionsgemisch. Das Patent nennt eine Reaktionstemperatur zwischen 200ºC und 260ºC, wobei 233ºC der Standard ist. In dem Patent wird auch erwähnt, daß zunehmende Mengen an Zinkoxid, um größere Reaktionsgeschwindigkeiten zu erreichen, dazu führen, daß sich feste Toilettenseifen, die mit Hilfe dieses Materials hergestellt wurden, sandig anfühlen.
Die Deutschen Patentanmeldungen Nr. 34 42 579 und 36 16 843 offenbaren ein Verfahren zur Veresterung von Carbonsäuren (RCOOH) mit Salzen von Hydroxyalkansulfonsäuren, wobei die Gruppe R der Säure ein gesättigter und/oder ungesättigter Kohlenwasserstoff mit 7 bis 31 Kohlenstoffatomen ist und die Veresterung in Gegenwart eines Konsistenzregulators (wie Paraffin) mit einem Salz der Formel HO-(CH&sub2;) n-SO&sub3;X erfolgt, wobei n eine Zahl von 2 bis 4 ist und X ein Alkalimetall- oder Ammoniumkation (NH&sub4;&spplus;) ist. In der Anmeldung 34 42 579 heißt es, daß die Veresterung vorzugsweise in einem Vakuum bei Temperaturen von etwa 220-245ºC, insbesondere 225-235ºC, durchgeführt wird.
Die Synthese eines Typs von Verbindung dieser Klasse, der Fettsäureester von Natriumacylisethionat, kann allgemein wie folgt dargestellt werden:
Natriumisethionat + Fettsäuren Katalysator

Fettsäureester von Natriumacylisethionat

Das Natriumisethionat (auch Natriumhydroxyethansulfonat genannt) kann hergestellt werden, indem man Ethylenoxid mit Natriumhydrogensulfit umsetzt.
Während mehrfach versucht wurde, verbesserte Verfahren zur Herstellung von Fettsäureestern von Hydroxyalkylsulfonaten zu entwickeln, besteht immer noch ein Bedürfnis nach einem Verfahren, das eine direkte Veresterung von Salzen einer Hydroxyalkansulfonsäure verwendet, das jedoch bei reduzierten Temperaturen, wie unterhalb 200ºC, durchgeführt werden kann, ohne daß die Ausbeuten oder Reaktionsgeschwindigkeiten wesentlich reduziert werden. Es besteht außerdem immer noch ein Bedarf an einer Herstellung von Fettsäureestern von Hydroxysulfonaten, die reduzierte Probleme mit Geruch und Farbe besitzen und keine Seifen ergeben, die sich sandig anfühlen, wenn sie zur Herstellung fester Toilettenseifen verwendet werden (oder Seifen ergeben, die sich weniger sandig anfühlen).
Es ist also ein Ziel dieser Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Fettsäureestern von Hydroxyalkansulfonaten bereitzustellen, das zweckmäßigerweise bei Temperaturen durchgeführt werden kann, die 200ºC nicht überschreiten, ohne daß wesentliche Ausbeuteverluste oder Verringerungen der Reaktionsgeschwindigkeit auftreten. Es ist außerdem ein Ziel dieser Erfindung, ein solches Verfahren bereitzustellen, bei dem im Vergleich zu Verfahren, die bei höheren Temperaturen durchgeführt werden, merkliche Energiekosten eingespart werden. Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem Fettsäureester von Hydroxyalkansulfonaten mit reduzierten Geruchs- und Farbproblemen entstehen, insbesondere wenn das Material gemischt wird, um feste Toilettenseifen herzustellen. Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem Fettsäureester von Hydroxyalkansulfonaten entstehen, die wünschenswerte Schaumbildungseigenschaften haben und sich weniger sandig anfühlen, wenn sie zur Herstellung fester Toilettenseifen verwendet werden. Diese und weitere Ziele der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor.
Die Erfindung stellt ein Verfahren bereit, wie es in Anspruch 1 definiert ist. Das Verfahren kann die weiteren Schritte des Mischens von Wasser mit der abgekühlten Reaktionsmasse und des Bildens einer pumpfähigen Flüssigkeit umfassen.
Die folgende Beschreibung liefert weitere Informationen über die Erfindung im Zusammenhang mit der Definition in Anspruch 1.
Diese Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Herstellung von Salzen von Acylisethionaten der Formel I:
R- C-OR¹SO&sub3;X (I)
wobei:
R eine gesättigte oder ungesättigte geradkettige oder verzweigte Kohlenwasserstoffgruppe (vorzugsweise geradkettig) mit 5 bis 31 Kohlenstoffatomen, etwa 5 bis 17 Kohlenstoffatomen sein kann; R¹ eine gesättigte oder ungesättigte geradkettige Kohlenwasserstoffgruppe mit 2, 3 oder 4 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 2 Kohlenstoffatomen, ist; und X Natrium, Kalium, Lithium oder Ammonium und vorzugsweise Natrium oder Kalium ist.
R¹ kann zum Beispiel -CH&sub2;CH&sub2;- oder -(CH&sub2;)&sub3;- oder -CH&sub2;CH(CH&sub3;)sein. Insbesondere kann es sich dabei um Ethylen handeln.
Für die Zwecke dieser Erfindung ist der Ausdruck "Kohlenwasserstoffgruppe" hier als Alkyl-, Alkenyl- oder Alkinylgruppe definiert (bzw. Alkylen, Alkenylen oder Alkinylen, wenn der Substituent zwei Bindungen hat), die aus Wasserstoff und Kohlenstoff besteht und die Zahl von Kohlenstoffatomen enthält, die für den definierten Substituenten angegeben ist. Im Falle, daß die Kohlenwasserstoffgruppe ungesattigt ist, bedeutet dies, daß genau eine Unsättigung vorliegt und daß die Unsättigung überall in der Gruppe auftreten kann.
Das Verfahren umfaßt eine direkte Veresterung einer oder mehrerer Fettsäuren der Formel II, RCOOH, wobei R wie bei Formel I definiert ist, mit einem oder mehreren Salzen von Hydroxyalkansulfonsäuren der Formel III, HOR¹SO&sub3;X (hier auch Hydroxyalkansulfonsäuresalz genannt), wobei R¹ und X die oben definierten Werte haben.
Die direkte Veresterung kann bei einer Temperatur zwischen etwa 180ºC und 240ºC (aber vorzugsweise bei einer Temperatur unter 200ºC) in Gegenwart eines Katalysators erfolgen, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus ausgewählten Alkan- und Hydroxyalkansulfonsäuren, Arylsulfonsäuren, anorganischen Säuren, Schwermetallsalzen, Metalloxiden, Gemischen von zwei oder mehr der obigen sowie mit den obigen Schwermetallsalzen oder Metalloxiden gebildeten Seifen besteht. Man läßt die Reaktion fortschreiten, bis das Rühren des Reaktionsgemischs schwierig wird. Dann wird Paraffin zu dem Reaktionsgemisch gegeben, wobei das Reaktionsgemisch weiterhin gerührt wird. Nach Beendigung der Reaktion werden überschüssige Fettsauren im Hochvakuum abdestilliert. Dann wird die Reaktionsmasse abgekühlt, und ein Gemisch wird hinzugefügt aus a) einer oder mehreren Fettsäuren der Formel V, R&sup4;COOH, wobei R&sup4; eine gesättigte oder ungesättigte, geradket tige oder verzweigte (vorzugsweise geradkettige) Kohlenwasserstoffgruppe mit etwa 7 bis 31 Kohlenstoffatomen, etwa 13 bis 17 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 15 bis 17 Kohlenstoffatomen, ist und am meisten bevorzugt so ausgewählt wird, daß die Verbindung der Formel V Stearinsäure ist; und b) einem oder mehreren wasserfreien Alkalimetallsalzen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Carbonaten, Hydrogencarbonaten und Hydroxiden besteht, wobei das Alkalimetall zum Beispiel Natrium, Kalium oder Lithium sein kann und wobei das bevorzugte Alkalimetallsalz Natriumhydroxid ist. Die Reaktionsschmelze kann dann zu Flocken oder Granalien verarbeitet werden, oder gegebenenfalls kann eine wäßrige Dispersion mit der Reaktionsschmelze hergestellt werden, die hergestellt wird, indem man Wasser zu der Reaktionsschmelze gibt oder die Reaktionsschmelze in Wasser mit neutralem pH gibt, wobei ein pumpfähiges Material mit hohem Gehalt an aktiver Substanz und geringem Gehalt an restlicher Fettsäure mit ausgezeichneter Farbe und schwachem Geruch entsteht.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung und Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Diese Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Herstellung von Estern der Formel I durch direkte Veresterung von Fettsäuren der Formel II mit Salzen von Hydroxyalkansulfonsäuren der Formel III. Bei der Synthese, die als Kondensationsreaktion durchgeführt wird, können wäßrige Lösungen oder getrocknete Pulver der Salze der Hydroxyalkansulfonsäuren verwendet werden. Die Reaktion wird durchgeführt, indem man eine oder mehrere Fettsäuren der Formel II mit einem oder mehreren Salzen der Formel III in einem Stoffmengenverhältnis im Bereich von 2,0:1,0 bis 1,0:1,0 von Säure zu Salz und insbesondere im Bereich von 1,35:1,0 bis 1,1:1,0 mischt.
Beispiele für Fettsäuren, die sich zur Verwendung bei dieser Reaktion eignen, sind Verbindungen der Formel II, wobei R die oben beschriebene Definition zukommt und wobei R insbesondere 5 bis 17 Kohlenstoffatome enthält. Insbesondere kann R so gewählt werden, daß Verbindungen der Formel II entstehen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Kokosfettsäure (C&sub5;-C&sub1;&sub7;), hydrierter Kokosfettsäure (C&sub5;-C&sub1;&sub7;), Oleinsäure, Caprinsäure (C&sub9;), Caprylsäure (C&sub7;), Laurinsäure (C&sub1;&sub1;), Palmitinsäure (C&sub1;&sub5;), Myristinsäure (C&sub1;&sub3;), einfach, doppelt und dreifach gepreßter Stearinsäure (C&sub1;&sub5;-C&sub1;&sub7;), Talgfettsäure, hydrierter Talgfettsäure, synthetischen Säuren mit ungerader Zahl von Kohlenstoffatomen, wie Heptansäure (C&sub6;) und Pelargonsäure (C&sub8;) und Gemischen von irgendwelchen der vorstehenden Säuren besteht, wobei die C-Werte in Klammern für das "R" in Formel II gelten. Es sei angemerkt, daß der Fachmann sich dessen bewußt sein wird, daß natürlich vorkommende Fettsäuren in ihrer natürlichen Form als Glyceride auftreten können. Vorzugsweise wird Kokosfettsäure verwendet.
Der Fachmann wird auch wissen, daß Fettsäuren, die aus einer natürlich vorkommenden Quelle erhalten werden, Gemische von Säuren sind, die Kohlenstoffketten mit unterschiedlicher Atomzahl aufweisen. Fettsäuren, die über synthetische Wege hergestellt werden, können als Ketten mit einer einzigen Länge hergestellt werden, oder verschiedene synthetische Fettsäuren können miteinander gemischt werden, um für ein bestimmtes Produkt eine ausgewählte Verteilung von Kettenlängen zu erhalten. Die Verwendung von einer oder mehreren natürlich vorkommenden Fettsäuren (einschließlich Gemischen davon), syüthetischen Fettsäuren (einschließlich Gemischen davon) und Gemischen von sowohl natürlichen als auch synthetischen Fettsäuren fällt in den Umfang dieser Erfindung.
Salze von Hydroxyalkansulfonsäuren, die für das Verfahren dieser Erfindung geeignet sind, sind die der oben beschriebenen Formel III. Beispiele für Salze von Hydroxyalkansulfonsäuren der Formel III, die für diese Reaktion besonders gut geeignet sind, sind solche, bei denen R¹ = -CH&sub2;CH&sub2;-, -(CH&sub2;)&sub3;- oder -CH&sub2;CH(CH&sub3;)- ist und X Natrium, Kalium, Lithium oder Ammonium ist; dazu gehören zum Beispiel Natriumhydroxyethansulfonat (auch Natriumisethionat genannt), Kaliummethylisethionat, Natriumdimethylisethionat, Natrium-3-hydroxypropansulfonat und Kaliumphenylisethionat. Für die Salze der Formel III wird für X vorzugsweise Natrium gewählt. Der Grund dafür ist vor allem seine kommerzielle Häufigkeit.
Die Reaktion erfolgt in Gegenwart eines Katalysators. Der Katalysator wird aus der Gruppe ausgewählt, bestehend aus:
a) einer oder mehreren Alkansulfonsäuren und Hydroxyalkansulfonsäuren der Formel IV, R²SO&sub3;H, wobei R² aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus geradkettigen und verzweigten gesättigten Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen (zum Beispiel Methyl, Ethyl, Propyl und Butyl) und geradkettigen und verzweigten gesättigten Hydroxyalkylgruppen mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, die eine Hydroxygruppe aufweisen, wobei sich die Hydroxygruppe irgendwo an der R²-Kette befinden kann (zum Beispiel 2-Hydroxyethyl, 2-Hydroxypropyl und 3-Hydroxybutyl), besteht (Beispiele für geeignete Vertreter für R² sind insbesondere CH&sub3;-, CH&sub3;CH&sub2;- und HOCH&sub2;CH&sub2;-);
b) einer oder mehreren Arylsulfonsäuren der Formel VI, R³SO&sub3;H, wobei R³ aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Phenyl und Tolyl besteht;
c) einer oder mehreren anorganischen Säuren, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Schwefelsäure, Phosphorsäure, Hypophosphorsäure und Borsäure sowie Anhydriden der vorstehenden Säuren besteht;
d) einem oder mehreren Schwermetallsalzen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Zinksulfat, Zirconiumsulfat, Zinkisethionat, Aluminiumsulfat, Zinn(II) sulfat, Titansulfat, Cadmiumsulfat, Wolframphosphat und Zinkborat besteht;
e) einem oder mehreren Metalloxiden, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Zinkoxid, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Ceroxid, Didymoxid, Zirconiumoxid und Lanthanoxid besteht;
f) Gemischen von zwei oder mehr der in a), b), c), d) und e) aufgeführten Stoffe; und
g) mit den in d) und e) aufgeführten Schwermetallen oder Metalloxiden gebildeten Seifen.
Der Katalysator sollte in einer Menge von 0,05 bis 1,0 Gew.-% der Anfangsreaktionsmasse und vorzugsweise 0,05 bis etwa 0,3 Gew.-% verwendet werden. Gemische von Katalysatoren können ebenfalls verwendet werden. Zinkoxid als alleiniger Katalysator wird für ein besonders effizientes Verfahren verwendet, aber auf der Basis der für das Endprodukt gewünschten Eigenschaften oder der Zersetzungstemperatur des Katalysators können auch andere Katalysatoren gewählt werden.
Die Fettsäure (die eine einzelne Säure oder ein Gemisch von Säuren sein kann) und das Salz der Hydroxyalkansulfonsäure (das ein einzelnes Salz oder ein Gemisch von Salzen sein kann) werden zusammen mit einem ausgewählten Katalysator in einem Gefäß geeigneter Größe gemischt, das unter Atmosphärendruck steht und mit einem Rührer (wie einem 20-PS-Zweiganggetriebe mit Ankerrührer oder einem gleichwertigen), einem unter die Oberfläche reichenden Stickstoffeinleitungsrohr und einem Rohrsystem für die Vakuumdestillation mit Wärmetauschern und Vakuumauffanggefäßen geeigneter Größe ausgestattet ist. Für die Beispiele in dieser Anmeldung wurde ein Rührreaktor aus rostfreiem Stahl für Chargenbetrieb von 5000 gallons (18 925 Litern) oder mehr (vorzugsweise 20 m³) verwendet. Der Reaktor kann aus 316-Edelstahl bestehen und so ausgelegt sein, daß er Drücke von 215 pound per square inch Überdruck (14,6 bar) bis zu vollem Vakuum bei einer Temperatur von 650ºF (343ºC) aushält.
Die direkte Veresterung wird durchgeführt, indem man das Gemisch unter Rühren erhitzt, so daß die Temperatur des Gemischs auf eine Temperatur von 180º bis 240ºC, vorzugsweise im Bereich von 190º bis 200ºC und am meisten bevorzugt im Bereich von 195º bis 198ºC erhöht wird. Sobald das Gemisch die gewünschte Temperatur erreicht, läßt man die Reaktion bis zu Ende fortschreiten. Die Zeiten können je nach der Reaktionstemperatur und der Menge des Katalysators erheblich variieren; unter den hier beschriebenen bevorzugten Versuchsbedingungen liegen die Zeiten in einer Größenordnung von 10-12 Stunden.
Während des Veresterungsvorgangs entsteht Wasser. Dieses Wasser wird durch Destillation aus der Reaktionsmasse entfemt, wobei man unter die Oberfläche ein Inertgas, vorzugsweise Stickstoff, einleitet. Ein Inertgas hemmt Oxidationsreaktionen des Reaktionsgemischs Eine solche Oxidation leistet schlechten Farb- und Geruchseigenschaften Vorschub. Das Inertgas wirkt auch als Trägergas und unterstützt die Entfernung von Wasser während der Destillation.
Das Fortschreiten der Veresterungsreaktion wird durch titrimetrische und gaschromatographische Analysen, die dem Fachmann wohlbekannt sind, analytisch verfolgt, um die Abnahme des Fettsäuregehalts des Gemischs und die Zunahme der Menge des Esters (zum Beispiel Natriumacylisethionat), der gebildet wird, während die Reaktion zu Ende fortschreitet, zu verfolgen. (Wegen Beispielen für solche Analysetechniken siehe "Detergent Analysis - A Handbook for Cost-Effective Quality Control" von B.M. Milwidsky und D.M Gabriel (George Goodwin, London 1982), auf das hier in seiner Gesamtheit ausdrücklich Bezug genommen wird, insbesondere Seite 119-120, 133-134 und 255).
Zu den geeigneten Estern, die im Verlauf einer typischen Reaktion gebildet werden, gehört Natriumcocoylisethionat (SCI), wobei R = C&sub7;-C&sub1;&sub7;, R¹ = -CH&sub2;CH&sub2;- und X = Na.
Im Verlaufe der Veresterung wird die Reaktionsmasse außerordentlich zähflüssig, so daß der Wasserdestillationsvorgang verlangsamt und die Kondensation im wesentlichen unterbrochen wird. An diesem Punkt (was zum Beispiel vorkommt, wenn die Aktivität von Natriumcocoylisethionat (SCI) bei etwa 60-70% liegt, etwa eine Aktivität von 60%) wird Paraff inwachs in einer Menge von etwa 1 bis etwa 50 Gew.-% der Reaktionsmasse hinzugefügt. Genauere Werte für die Menge des verwendeten Paraffins sind insbesondere 5 bis 30 Gew.-%, wobei ein Bereich von 10 bis 15 Gew.-% bevorzugt wird.
Es sei angemerkt, daß die Aktivität von SCI als die Menge an SCI gemessen wird, die im Reaktionsgemisch tatsächlich vorhanden ist und wie sie durch die oben beschriebene titrimetrische Analyse bestimmt wird. Das hier verwendete Paraffinwachs ist eines von dem Typ, der gewöhnlich als Paraffinwachs definiert ist: ein weißer, durchscheinender, geschmackloser, geruchloser Feststoff, der aus einem Gemisch fester Kohlenwasserstoffe mit hohem Molekulargewicht besteht, zum Beispiel C&sub3;&sub6;H&sub7;&sub4;. Paraffinwachse sind löslich in Benzol, Ligroin, warmem Alkohol, Chloroform, Terpentin, Kohlenstoffdisulfid und Olivenöl und unlöslich in Wasser und Säuren. (Siehe die Definition von Paraff inwachs in Hawley's Condensed Chemical Dictionary (11. Auflage 1987)). Durch die Zugabe des Paraffinwachses wird die Viskosität gesenkt, so daß eine vollständige Kondensation erreicht werden kann. Zu den besonderen Typen von Paraffinwachs, die bei dem Verfahren dieser Erfindung verwendet werden können, gehören synthetische und natürliche Wachse, insbesondere raffinierte Paraffinwachse und insbesondere raffinierte Paraffinwachse mit der Chemical Abstracts' Service (CAS) Registry Number 64742-51-4. Dieser Typ von raffiniertem Paraffinwachs hat einen Schmelzpunkt von 52-72ºC, eine geringe Saybolt-Farbe (bewertet unter Verwendung von Standard D-156 der American Society for Testing and Manufacturing (ASTM Designation D 156-87), auf den hier in seiner Gesamtheit ausdrücklich Bezug genommen wird) (Minimum +28, wobei +30 am hellsten ist) und eine kinematische Viskosität von 3-8 Centistoke bei 99ºC (gemessen unter Verwendung von Standard D-445 der American Society for Testing and Manufacturing, auf den hier in seiner Gesamtheit ausdrücklich Bezug genommen wird, oder nach einem ähnlichen Verfahren). Während ein weiter Bereich von Temperaturen für das Paraffin verwendet werden kann, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, das Paraffin in einem Bereich von 60 bis 90ºC, wie ungefähr 75ºC, zu dem Reaktionsgemisch zu geben. Das Paraffin kann dosiert in das Reaktionsgemisch eingeleitet werden und wird vorzugsweise mit einer solchen Geschwindigkeit hinzugefügt, daß die Temperatur des Reaktionsgemischs in dem gewünschten Bereich gehalten wird.
Der Verlauf der Reaktion wird unter Verwendung derselben Verfahren wie oben beschrieben verfolgt, bis keine weitere Kondensation (oder im wesentlichen keine weitere Kondensation) mehr erreicht werden kann. An diesem Punkt wird langsam ein Vakuum an das Reaktionsgefäß angelegt, während die Reaktionsmasse eine Temperatur zwischen 180º und 240ºC, vorzugsweise zwischen 190 und 200ºC und am meisten bevorzugt zwischen 195 und 198ºC hat, so daß überschüssige Fettsäuren abdestilliert werden. Vorzugsweise wird das Vakuum nicht zu früh angelegt. Das Vakuum sollte so angelegt werden, daß der Schaum kontrolliert werden kann. Das Rühren sollte so angepaßt werden, daß der Reaktorinhalt durch die Rührtätigkeit nicht herausgeschleudert wird. Bei den in den Beispielen beschriebenen Gefäßen ist eine Rührgeschwindigkeit von etwa 30-40 Umdrehungen pro Minute (Ulmin) zufriedenstellend.
Das Vakuum wird langsam erhöht, und der Druck wird langsam auf weniger als 80 Millimeter Quecksilber absolut, wie 50 Millimeter Quecksilber absolut, insbesondere weniger als 10 Millimeter Quecksilber absolut und vorzugsweise weniger als 5 Millimeter Quecksilber absolut gesenkt, wobei weniger als 4 Millimeter Quecksilber absolut am meisten bevorzugt ist. Die Destillation wird abgebrochen, sobald der Gehalt an restlichen Fettsäuren in der Reaktionsmasse zu weniger als 15 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 5 Gew.-% und am meisten bevorzugt weniger als 3 Gew.-% bestimmt wird. Die abdestillierten Fettsäuren können zurückgewonnen und in die nachfolgende Produktion zurückgeführt werden. Durch die Zugabe des Paraffinwachses werden die Schmelzpunkte der durch dieses Verfahren hergestellten Produkte wesentlich gesenkt, so daß die Schmelze bei Temperaturen unter 140ºC noch flüssig ist. Der Umwandlungsgrad ist sehr gut. Zum Beispiel wurden bei der Umwandlung des Natriumisethionats mit Hilfe dieses Verfahrens unter Verwendung von Zinkoxid mehr als 90% erreicht.
Der Fettsäuregehalt (zum Beispiel Kokosfettsäuregehalt) wird durch Messen der Säurezahl überwacht.
Dann wird die Reaktionsmasse abgekühlt, vorzugsweise auf eine Temperatur unter 180ºC und am meisten bevorzugt auf eine Temperatur unter 150ºC. Zu der abgekühlten Reaktionsmasse gibt man ein Gemisch aus: a) einer oder mehreren Fettsäuren der Formel V, wobei als Fettsäure vorzugsweise Stearinsäure gewählt wird, zum Beispiel dreifach gepreßte Stearinsäure; und b) einem oder mehreren wasserfreien Alkalimetallsalzen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Carbonaten, Hydrogencarbonaten und Hydroxiden besteht, wobei das Alkalimetall zum Beispiel Natrium, Kalium oder Lithium sein kann und wobei das bevorzugte Alkalimetallsalz Natriumhydroxid ist. Durch die Zugabe dieser Fettsäuren wird der Gefrierpunkt weiter deprimiert, so daß das Material bei Temperaturen bis hinunter zu 50ºC flüssig ist. Die Zugabe von wasserfreiem Alkalimetallsalz ist vermutlich wesentlich, um die Umesterung der hinzugefügten Fettsäuren mit der Acylgruppe des Reaktionsprodukts einzuschränken.
Um eine pumpfähige Flüssigkeit herzustellen (pumpfähig bis hinunter zu 50ºC), muß das Gemisch aus dem Reaktionsprodukt, den Fettsäuren und dem Alkalimetallsalz mit einem Verdünnungsmittel, wie Wasser, kombiniert werden. Es ist wesentlich, daß der pH-Wert des Gemischs aus dem Reaktionsprodukt, den Fettsäuren und dem Alkalimetallsalz vor der Einführung vonwasser in das System fast neutral ist und vorzugsweise im pH-Bereich von 6-7 liegt. Die fast neutrale Reaktionsschmelze wird dann zum Verdünnen in Wasser gegeben, wobei Wasser in einer Menge von etwa 25 bis etwa 90 Gew.-% der Schmelze und vorzugsweise etwa 30 bis etwa 50 Gew.-% der Schmelze verwendet wird. Das Wasser kann verschiedene Temperaturen haben, jedoch werden Temperaturen, die dem Gefrierpunkt von Wasser nahekommen, wie 5-10ºC, bevorzugt, um die Hydrolyse des aktiven Materials in dem Gemisch einzuschränken, wenn Wasser hinzugefügt wird. Alternativ dazu kann das Wasser zu dem Gemisch gegeben werden, wobei man die oben beschriebenen Mengen verwendet. Die Temperatur, bei der das Wasser und das Gemisch kombiniert werden, ist für das Einschränken der Hydrolyse des aktiven Materials entscheidend. Temperaturen von unter 100ºC sind wesentlich. Vorzugsweise wird die Temperatur auf unter 65ºC gehalten, und am meisten bevorzugt wird die Temperatur auf unter 50ºC gehalten. Die so gebildete pumpfähige Flüssigkeit ist eine ausgezeichnete Zusammensetzung, die zur Herstellung von Körperpflegeprodukten, insbesondere festen und flüssigen Seifen, aber nicht auf diese beschränkt, verwendet werden kann.

Beispiele

Die folgenden, nicht einschränkenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung, sollen aber nicht als Einschränkungen derselben angesehen werden. In den Beispielen sowie an anderer Stelle in dieser Anmeldung haben die chemischen und wissenschaftlichen Symbole ihre gewöhnlichen Bedeutungen, und alle Prozente sind Gewichtsprozente, wenn nichts anderes angegeben ist.

Beispiel 1

In einen Rührreaktor aus rostfreiem Stahl für Chargenbetrieb von 5000 gallons, der mit einem Hochleistungsrührer, einem unter die Oberfläche reichenden Stickstoffeinleitungsrohr und einem Rohrsystem für die Vakuumdestillation mit Wärmetauschern und Vakuumauffanggefäßen geeigneter Größe ausgestattet war, gab man eine Natriumhydroxyethansulfonsäurelösung (9130 pound, 4150 Kilogramm) (Hostapon Natriumisethionatlösung von Hoechst Celanese Corporation, Somerville, New Jersey) mit einem Feststoffgehalt von 54% und einer Reinheit von 52,4% (bestätigt durch hochdruckchromatographische Analysen) sowie einer Farbbewertung von Color 5 (auf der Basis des Bewertungssystems der American Public Health Association (APHA), das auf Seite 199 des oben zitierten Detergent Analysis Handbook beschrieben ist und auf das hier in seiner Gesamtheit ausdrücklich Bezug genommen wird), pulverisiertes French-Process-Zinkoxid (25 pound, 11,36 Kilogramm) und Kokosfettsäure (8250 pound, 3750 Kilogramm). Eine typische Verteilung von Kohlenstoffketten in Gewichtsprozent, wie sie durch Gaschromatographie für den im Verfahren dieses Beispiels verwendeten Typ von Kokosfettsäure bestimmt wurde, ist: C&sub6; = 0,4; C&sub8; = 7,6; C&sub1;&sub0; = 6,5; C&sub1;&sub2; = 47,7; C&sub1;&sub4; = 18,4; C&sub1;&sub6; = 8,9; C&sub1;&sub8; = 6,2; C&sub1;&sub8; mit 1 Doppelbindung = 3,7; C&sub1;&sub8; mit 2 Doppelbindungen = 0,2. Dieses Gemisch wurde bei Atmosphärendruck so schnell wie möglich (etwa 6 Stunden) auf 195ºC erhitzt, wobei man unter die Oberfläche Stickstoff mit einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 16 standard cubic feet pro Minute (SCFM) einleitete. Mit der Destillation von Wasser aus dem Reaktionsgefäß wurde begonnenf als die Temperatur des Reaktionsgemischs etwa 105ºC bei Atmosphärendruck erreichte. Wasser aus der eintreffenden Natriumhydroxyethansulfonsäurelösung wurde zuerst mit Spuren von Fettsäuren abdestilliert. Nachdem dieses Wasser abdestilliert worden war, begann das Wasser aus dem Veresterungsvorgang abzudestillieren. Nach 8 Stunden bei 195ºC nahm die Destillationsgeschwindigkeit ab, und geschmolzenes Paraffin (etwa 120ºC) (etwa 1700 pound, 772,7 Kilogramm) mit einer mittleren Länge der Kohlenstoffketten von etwa 35 und einem Schmelzpunkt von etwa 70ºC wurde hinzugefügt. Die Reaktionsmasse wurde dann weitere zwei Stunden bei 195ºC und Atmosphärendruck gehalten, um die Kondensation zu Ende zu bringen. Dann wurde die Stickstoffeinleitung unter die Oberfläche auf 2-3 SCFM reduziert, während langsam ein Vakuum angelegt wurde, so daß der Druck auf 4 Millimeter Quecksilber absolut reduziert wurde. überschüssige Fettsäuren wurden durch Vakuumdestillation entfernt, bis die restlichen Fettsäuren zu weniger als 5 Gew.-% des Reaktorinhalts bestimmt wurden. Der Restfettsäuregehalt wurde durch einen colorimetrischen Assay für die Säurezahl überwacht, wie er zum Beispiel in dem oben zitierten Detergent Analysis, auf das hier ausdrücklich Bezug genommen wird, auf Seite 133 beschrieben ist. Die Reaktionsmasse wurde dann auf eine Temperatur von etwa 150ºC unter etwa 200 Millimeter Quecksilber absolut abgekühlt. Nachdem die Reaktionsmasse auf 150ºC abgekühlt worden war, wurden dreifach gepreßte Stearinsäure (1485 pound, 675 Kilogramm) und Natriumhydroxidgranalien (11 pound, 5 Kilogramm) unter Rühren gleichzeitig in das Reaktionsgefäß gegeben. Der bei einem Feststoffgehalt von 10 Prozent in Wasser gemessene pH-Wert des Materials in dem Reaktionsgefäß betrug etwa 5,8 bis 6,5. Der pH-Wert wurde überwacht, indem man in regelmäßigen Abständen Proben der Reaktionsmasse entnahm, die Proben mit destilliertem Wasser auf einen Feststoffgehalt von 10 Gew.-% verdünnte und den pH-Wert mit einem pH-Meter maß (Orion Research Model 501). Das Abkühlen des Inhalts des Reaktionsgefäßes wurde fortgesetzt, bis die Temperatur 100ºC erreichte. An diesem Punkt wurde Eiswasser (9100 pound, 4136,4 Kilogramm) unter Rühren so schnell wie möglich in das Reaktionsgefäß gegeben. Die Temperatur des Materials in dem Reaktionsgefäß fiel auf 65-70ºC ab. Die Reaktion ergab 24 000 pound (10 909 Kilogramm) einer weißen pumpfähigen Flüssigkeit, die 36 Gew.-% Natriumcocoylisethionat als aktiven Bestandteil enthielt, wie es mit Hilfe des Zweiphasen-Methylenblau-Titrationsverfahrens für anionische Tenside bestimmt wurde, das in Epton, S.R., "Method of Analysis for Certain Surface Active Agents", Nature, Volume 160, Seite 795 (1947) beschrieben ist, auf das hier ausdrücklich Bezug genommen wird. Mehr als 90 Prozent Umsetzung des Natriumisethionats wurden erreicht. Die Hydrolyse mit dem zugesetzten Wasser war auf 5 Prozent beschränkt. Ungefähr 400 pound (181,8 Kilogramm) Fettsäuren wurden bei Atmosphärendruck mit dem Wasser abdestilliert, und etwa 1200 pound (545,5 Kilogramm) Fettsäuren wurden unter Verwendung von Vakuum abdestilliert. Jede dieser abdestillierten Fettsäurefraktionen kann in die nachfolgende Produktion zurückgeführt werden. Das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren wurde dreimal wiederholt und ergab eine mittlere Ausbeute von 24 000 pound (10 909 Kilogramm)

Beispiel 2

Die in Beispiel 1 beschriebene Reaktion wurde wiederholt, außer daß die Anfangscharge in dem Reaktionsgefäß anstelle der in Beispiel 1 verwendeten 8250 pound Kokosfettsäure aus 1200 pound (545,5 Kilogramm) vakuumdestillierter Fettsäuren, die in Beispiel 1 als Nebenprodukt entstanden waren, und 7050 pound (3204,5 Kilogramm) Kokosfettsäure bestand. Die Ausbeute betrug etwa 24 000 pound (10 909 Kilogramm) einer weißen pumpfähigen Flüssigkeit, die 36 Gew.-% Natriumcocoylisethionat (bei Annahme eines Mole kulargewichts von 336) als aktiven Bestandteil enthielt, wie es mit Hilfe des oben beschriebenen Zweiphasen-Methylenblau-Titrationsverfahrens für anionische Tenside bestimmt wurde. Ungefähr 400 pound (181,8 Kilogramm) Fettsäuren wurden bei Atmosphärendruck mit dem Wasser abdestilliert, und etwa 1200 pound (545,5 Kilogramm) Fettsäuren wurden unter Verwendung von Vakuum abdestilliert. Jede dieser abdestillierten Fettsäurefraktionen kann in die nachfolgende Produktion zurückgeführt werden. Das in Beispiel 2 beschriebene Verfahren wurde dreimal wiederholt und ergab eine mittlere Ausbeute von 24 000 pound (10 909 Kilogramm) mit einer mittleren Aktivität von 36 Prozent. Mehr als 90 Prozent Umsetzung des Natriumisethionats wurden erreicht. Die Hydrolyse mit dem zugesetzten Wasser war auf 5 Prozent beschränkt.

Beispiel 3

Die in Beispiel 1 beschriebene Reaktion wurde wiederholt, außer daß die Anfangscharge in dem Reaktionsgefäß anstelle der in Beispiel 1 verwendeten 8250 pound Kokosfettsäure aus 1200 pound (545,5 Kilogramm) vakuumdestillierter Fettsäuren, die in Beispiel 1 als Nebenprodukt entstanden waren, 6650 pound (3022,7 Kilogramm) Kokosfettsäure des in Beispiel 1 beschriebenen Typs und 400 pound (181,8 Kilogramm) Fettsäuren, die wie in Beispiel 1 beschrieben zusammen mit dem Wasseüabdestillierten, bestand. Die Ausbeute betrug etwa 24 000 pound (10 909 Kilogramm) einer weißen pumpfähigen Flüssigkeit, die 36 Gew.-% Natriumcocoylisethionat als aktiven Bestandteil enthielt, wie es mit Hilfe des oben beschriebenen Zweiphasen-Methylenblau-Titrationsverfahrens für anionische Tenside bestimmt wurde. Ungefähr 400 pound (181,8 Kilogramm) Fettsäuren wurden bei Atmosphärendruck mit dem Wasser abdestilliert, und etwa 1200 pound (545,5 Kilogramm) Fettsäuren wurden unter Verwendung von Vakuum abdestilliert. Jede dieser abdestillierten Fettsäurefraktionen kann in die nachfolgende Produktion zurückgeführt werden. Die Ausbeute war in diesem Beispiel dieselbe wie in Beispiel 2; die Zugabe der abdestillierten Fettsäuren führte jedoch zu einer Asymmetrie der Verteilung der Kohlenstoffketten des Tensids, so daß die Entstehung von Stoffen mit einer Länge der Kohlenstoffkette von C&sub8;, C&sub1;&sub0; und C&sub1;&sub2; erhöht wurde. Das in Beispiel 3 beschriebene Verfahren wurde fünfmal wiederholt und ergab eine mittlere Ausbeute pro Durchlauf von 24 000 pound (10 909 Kilogramm) mit einer mittleren Aktivität von 37 Prozent. Mehr als 90 Prozent Umsetzung des Natriumisethionats wurden erreicht.

Beispiel 4

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde befolgt, außer daß eine Methansulfonsäurelösung (99 pound, 45 Kilogramm, 70-%ige Methansulfonsäure) anstelle von Zinkoxid verwendet wurde. Die Ausbeute betrug 24 000 pound (10 909 Kilogramm) bei einer Aktivität von 36,5 Prozent.

Beispiel 5

Das Verfahren von Beispiel 4 wurde befolgt, außer daß p-Toluolsulfonsäure (99 pound, 45 Kilogramm, Kristalle mit einer Reinheit von ungefähr 100 Prozent) anstelle von Methansulfonsäure verwendet wurde. Die Ausbeute betrug 24 000 pound (10 909 Kilogramm) bei einer Aktivität von 37,5 Prozent.

Beispiel 6

Das Verfahren von Beispiel 5 wurde befolgt, außer daß Hypophosphorsäure (72 pound, 32,7 Kilogramm, einer 50%igen Lösung) zusammen mit der p-Toluolsulfonsäure (99 pound, 45 Kilogramm) hinzugefügt wurde. Die Ausbeute betrug 24 000 pound (10 909 Kilogramm) bei einer Aktivität von 36,0 Prozent.

Beispiel 7

In ein 2-Liter-Reaktionsgefäß, das mit einem unter die Oberfläche reichenden Stickstoffeinleitungsrohr, einem Thermometer, einem Destillationsaufsatz (Kühler und Auffanggefäß) und einem mechanischen Rührer ausgestattet war, gab man eine Natriumhydroxyethansulfonsäurelösung (410 Gramm, desselben Typs von Hostapon - Natriumisethionat wie in Beispiel 1 beschrieben), pulverisiertes French-Process-Zinkoxid (1,1 Gramm) und Laurinsäure (345 Gramm eines Materials mit einer durch Gaschromatographie bestimmten Reinheit von 98%). Dieses Gemisch wurde bei Atmosphärendruck auf 195ºC erhitzt (etwa 2 Stunden), wobei man unter die Oberfläche Stickstoff mit einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 15 Litern pro Stunde einleitete. Nach 7 Stunden bei 195ºC nahm die Destillationsgeschwindigkeit des Veresterungswassers ab, und Paraffin (71 Gramm desselben Paraffintyps wie in Beispiel 1 beschrieben) wurde hinzugefügt. Die Reaktionsmasse wurde dann weitere 2 Stunden bei 195ºC gehalten, um die Kondensation zu Ende zu bringen. Dann wurde überschüssige Fettsäure durch Vakuumdestillation entfernt (der Druck betrug etwa 8 Millimeter Quecksilber absolut), bis die restliche Fettsäure zu weniger als 6 Gew.-% des Reaktorinhalts bestimmt wurde. Die Reaktionsmasse wurde dann unter Stickstoff bei Atmosphärendruck auf eine Temperatur von etwa 160ºC abgekühlt. Bei dieser Temperatur wurden Stearinsäure (62 Gramm) und Natriumhydroxidgranalien (1 Gramm) unter Rühren gleichzeitig in das Reaktionsgefäß gegeben. Der bei einem Feststoffgehalt von 10 Prozent in destilliertem Wasser gemessene pH-Wert des Materials in dem Reaktionsgefäß betrug etwa 6,3. Dieses Material wurde abgekühlt und in Flaschen abgefüllt. Die Ausbeute betrug etwa 625 Gramm und enthielt 69 Gew.-% Natriumlauroylisethionat als aktiven Bestandteil. Mehr als 90 Prozent Umsetzung des Natriumisethionats wurden erreicht. Insgesamt etwa 40 Gramm Laurinsäure wurden bei Atmosphärendruck mit dem Wasser und während des Abziehens im Vakuum abdestilliert. Diese abdestillierte Laurinsäure kann in die nachfolgende Produktion zurückgeführt werden. Das Produkt hatte eine Aktivität von etwa 69 Prozent.

Beispiel 8

Die in Beispiel 7 beschriebene Reaktion wurde wiederholt, außer daß eine abgezogene, hydrierte Kokosfettsäure (380 Gramm) anstelle der Laurinsäure verwendet wurde. Die typische Verteilung von Kohlenstoffketten in Gewichtsprozent, wie sie für diesen Typ von Kokosfettsäure bestimmt wurde, ist: C&sub1;&sub0; = 2; C&sub1;&sub2; = 52; C&sub1;&sub4; = 22; C&sub1;&sub6; = 12; C&sub1;&sub8; = 12. Die mittlere Säurezahl beträgt 250-260. Die Reaktion ergab 650 Gramm eines weißen Materials, das 70 Gew.-% Natriumcocoylisethionat als aktiven Bestandteil enthielt. Mehr als 90 Prozent Umsetzung des Natriumisethionats wurden erreicht. Ungefähr 45 Gramm Fettsäuren wurden durch Destillation entfernt.

Claims

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1. Verfahren zur Herstellung von Salzen von Acylisethionaten der Formel I:

R- C-OR¹SO&sub3;X

wobei:

R aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus

A) gesättigten geradkettigen Kohlenwasserstoffgruppen mit 5 bis 31 Kohlenstoffatomen;

B) ungesättigten geradkettigen Kohlenwasserstoffgruppen mit 5 bis 31 Kohlenstoffatomen, die eine Unsättigung enthalten;

C) gesättigten verzweigten Kohlenwasserstoffgruppen mit 5 bis 31 Kohlenstoffatomen; und

D) ungesättigten verzweigten Kohlenwasserstoffgruppen mit 5 bis 31 Kohlenstoffatomen, die eine Unsättigung enthalten;

besteht;

R¹ eine gesättigte oder ungesättigte geradkettige C&sub2;-C&sub4;- Kohlenwasserstoffgruppe ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ethylen, Propylen und Butylen besteht; und X aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Natrium, Kalium, Lithium und Arnmonium besteht; und wobei:

1) das Verfahren eine direkte Veresterung wenigstens einer Fettsäure der Formel II, RCOOH, mit wenigstens einem Hydroxyalkansulfonsäuresalz der Formel III, HOR¹SO&sub3;X, umfaßt, wobei R, R¹ und X dasselbe bedeuten wie bei Formel I und wobei das Verhältnis der Fettsäure der Formel II zu dem Salz der Formel III 2,0:1, bis 1,0:1,0 beträgt;

2) die direkte Veresterung bei einer Temperatur zwischen 180ºC und 240ºC in Gegenwart von 0,05 bis 1,0 Gew.-% der ursprünglichen Reaktionsmasse eines Katalysators durchgeführt wird, der aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus wenigstens einem Element der Gruppe, bestehend aus:

a) einer oder mehreren Alkansulfonsäuren und Hydroxyalkansulfonsäuren der Formel IV, R²SO&sub3;H, wobei R² aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus geradkettigen und verzweigten Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und geradkettigen und verzweigten gesättigten Hydroxyalkylgruppen mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, die eine Hydroxygruppe aufweisen, wobei sich die Hydroxygruppe irgendwo an der R²-Kette befinden kann, besteht;

b) einer oder mehreren Arylsulfonsäuren der Formel VI, R³SO&sub3;H, wobei R³ aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Phenyl und Tolyl besteht;

c) einer oder mehreren anorganischen Säuren, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Schwefelsäure, Phosphorsäure, Hypophosphorsäure und Borsäure sowie Anhydriden der vorstehenden Säuren besteht;

d) einem oder mehreren Schwermetallsalzen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Zinksulfat, Zirconiumsulfat, Zinkisethionat, Zinkborat, Aluminiumsulfat, Zinn(II) sulfat, Titansulfat, Cadmiumsulfat und Wolframphosphat besteht;

e) einem oder mehreren Metalloxiden, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Zinkoxid, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Ceroxid, Didymoxid, Zirconiumoxid und Lanthanoxid besteht;

f) Gemischen von zwei oder mehr der Katalysatoren, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die die in den Gruppen a), b), c), d) und e) aufgeführten Katalysatoren umfaßt; und

g) mit den Schwermetallen oder den Metalloxiden gebildete Seifen;

3) man die Reaktion zu Ende fortschreiten läßt, während die Temperatur aufrechterhalten wird, und man Wasser aus dem Reaktionsgemisch entfernt;

4) man Paraff inwachs zu dem Reaktionsgemisch gibt, nachdem die Kondensationsreaktion im wesentlichen aufgehört hat;

5) man die Reaktion wiederaufnimmt, bis unter den Reaktionsbedingungen keine weitere Kondensation mehr erreicht werden kann;

6) man den Druck in dem Reaktionsgefäß, das die Reaktionsmasse mit einer Anfangstemperatur zwischen 180ºC und 240ºC enthält, langsam auf weniger als 80 mm Quecksilber absolut senkt und die Reaktionsmasse rührt, so daß der Schaum auf einem Minimum gehalten wird;

7) man Fettsäuren aus der Reaktionsmasse abdestilliert, bis der Fettsäuregehalt der Reaktionsmasse kleiner als 15 Gew.-% ist;

8) man die Reaktionsmasse auf eine Temperatur unterhalb 180ºC abkühlt;

9) man zu der abgekühlten Reaktionsmasse ein Gemisch gibt aus:

a) einer oder mehreren Fettsäuren der Formel V, R&sup4;COOH, wobei R&sup4; eine gesättigte oder ungesättigte Alkylgruppe mit 7 bis 31 Kohlenstoffatomen ist; und

b) einem oder mehreren wasserfreien Alkalimetallsalzen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Carbonaten, Hydrogencarbonaten und Hydroxiden besteht, wobei das Alkalimetall aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Natrium, Kalium und Lithium besteht.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, das die weiteren Schritte des Mischens von Wasser mit der abgekühlten Reaktionsmasse und des Bildens einer pumpfähigen Flüssigkeit umfaßt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei R¹ = -CH&sub2;CH&sub2;-, -(CH&sub2;)&sub3;- oder -CH&sub2;CH(CH&sub3;)- ist.

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei R¹ Ethylen ist.

5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die direkte Veresterung bei einer Temperatur unter 200ºC durchgeführt wird.

6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei X Natrium ist.

7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei R&sup4; eine geradkettige Kohlenwasserstoffgruppe ist.

8 Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei R&sup4; 13 bis 17 Kohlenstoffatome enthält.

9. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei R&sup4; 15 bis 17 Kohlenstoffatome enthält.

10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Verbindung der Formel V so gewählt wird, daß es sich um Sterainsäure handelt.

11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei R so gewählt wird, daß Verbindungen der Formel II gebildet werden, die aus Kokosfettsäure, hydrierter Kokosfettsäure, Oleinsäure, Caprinsäure, Caprylsäure, Laurinsäure, Palmitinsäure, Myristinsäure, einfach, doppelt und dreifach gepreßter Stearinsäure; Talgfettsäure, hydrierter Talgfettsäure, Heptansäure, Pelargonsäure und Gemischen der vorstehenden Säuren ausgewählt sind.

12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Verbindung der Formel III aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Natriumhydroxyethansulfonat, Kaliummethylisethionat, Natriumdimethylisethionat, Natrium-3-hydroxypropansulfonat und Kaliumphenylisethionat besteht.