Brevet FR2249079A1 — publié le 19750523

La présente invention concerne certains nouveaux compo- ses constitues par des sulfonio-sulfo-alcanes ; elle se rapporte également à un procédé de préparation de ces corps, ainsi qu'à des applications des nouveaux sulfoniums. Des sulfoniums amphotères, notamment des alcane-sulfonates de sulfonium sont connus et ont été proposes concerne pesticides, anti-statiques et agents d'avivage pour textiles. Les composés connnus répondent à la formule dans laquelle R, Q et T sont des groupes hydrocarbonés, le plus souvent aliphatiques. Ainsi, par exemple, dans les composés décrits dans le brevet allemand n 943 830, R est un alkyle en C5 à C12, Q est également un alkyle en C1 à 5, tandis que T est un groupe triméthylène (propényle).De tels composés étant insolubles ou tres peu solubles dans l'eau, ils ne peuvent pas convenir à certains emplois ; on 2 donc cherché à synthétiser des composés simi- laires, mais solubles dans 11 eau, et cela a conduit à la prépara- tion de produits, dans lesquels le groupe Q porte un hydroxyle, tandis que R est un alkyle plutôt lourd, notamment en 10 à C20 De tels composés sont decrits dans le B F 1 438 645 et dans la publication française 2 017 891 : dans ces composes, Q est un groupe du type où R1 et R2 sont des atomes d'hydrogène ou des alkyles inferieurs, tandis que T est : où R3 et R4 sont également des atomes d'hydrogène ou des alkyles inférieurs ; autrement dit, ce sont des éthane-sulfonates dont I t éthane peut porter des ramifications. L'introduction de lthydro- xyle dans le groupe Q a apporté la solubilité des composés dans l'eau et révéle certains phénomènes de surface. Cependant, les propriétés tensioactives de ces produits ne sont pas suffisantes pour concurrencer les différents surfactifs anioniques, non ioniques et cationiques connus.Or, la tendance actuelle vers la sévérité croissante de la législation, dans la plupart des pays, en ce qui concerne les détergents, rendrait fort intéressant le remplacement des détergents anioniques, utilisés présentement, par des détergents amphotères beaucoup moins toxiques ; il tait donc fort utile de mettre au point des détergents amphotères qui po-irraient constituer des succédanés convenables, c'est-à-dire des produits possédant des bons pouvoirs détergents et moussants Le problème à résoudre était ainsi ltobtention de nouveaux sulfonio-sulfo-alcanes, c'est-à-dire sulfonates de sulfonio-alcanes qui, en plus des propriétés tensioactives et mouillantes des sulfoniums connus, présenteraient les pouvoirs susindlqués. La présente invention résout ce problème : elle résulte de la constatation que le pouvoir détergent des sulfonates de sulfonio-alcanes est exalté d'une façon surprenante, lorsque la fonction sulfonique est séparée de l'atome de soufre du sulfonium par au moins 3 atomes de carbone successifs. Ainsi, les nouveaux produits suivant l'invention sont des sulfonates de sulfonio-alcanes, répondant à la formule indiquée plus haut, caractérisés en ce que T est une chaîne aliphatique comportant au moins 3 atomes de carbone en ligne, éventuellement substitués, R et Q, semblables ou différents, étant des alkyles dont au moins un porte un ou plusieurs hydroxyles0 La chaîne T peut notamment être constituée par une succession de 3 à 12 atomes de carbone, et plus particulièrement 3 à 6 atomes de carbone, qui d'ailleurs peuvent porter des ramifications. Chacun des alkyles R et Q peut être en C1 à C30, mais pour les produits les plus courants et les plus faciles à préparer, R renferme 6 à 24 atomes de carbone tandis que Q en contient 2 à 6. Lorsqueil s'agit d'avoir des agents tensio-actifs convenant bien à des milieux renfermant des matières grasses, ou des hydrocarbures tels que paraffine, goudron, etc., R est de préférence un alkyle non substitué en C10 à C24, tandis que Q est en C2 à et porte un ou plusieurs hydroxyles. Les produits suivant l'inven- tion peuvent avantageusement contenir des groupes OH dans la chaula ne R, Q contenant de préférence également des hydroxyles. A titre d'exemple,' un des premiers termes de la série des composés suivant l'invention est le (dodécyl-hydroxyéthyl)-sulfonio-l-sulfo-3 propane Il est frappant que ce produit, dansiequel S est séparé de S03 par trois CH2 au lieu de deux CH2 dans lTart antérieur, présente d'excellentes propriétés moussantes et détergentes, Comme d'autres composés suivant l'invention, dont le T est en C3 à C12 > en chatte, le produit ci-dessus présente d'ailleurs d2autresjpropriétés superficielles et rhéologiques fort intéressantes, pour des applications diverses et particulièrement en cosmétologie. Les nouveaux produits suivant l'invention peuvent être préparés par la méthode classique qui consiste à faire réagir une sultone sur le sulfure des deux radicaux aliphatiques, c'est-à-dire R-S-Q, comme indiqué dans le brevet allemand précité et dans le USP 2 813 898. Cependant, la présente invention comprend un perfectionnement qui consiste à dissoudre le produit de réaction de la sultone avec le sulfure, dans un solvant approprié, dissolvant bien les composés hydroxylés, et à faire cristalliser le produit cherché à partir de la solution obtenue. Eventuellement, la téactio i e la sultone avec le sulfure est effectuée au sein dtun solvant, de préférence aromatique, qui est ensuite évaporé totalement ou partiellement, pour être remplacé par un bon solvant du compose hydroxylé formé, en vue de la cristallisation de ce dernier. Ainsi le procédé suivant l'invention répond-il aux deux besoins ; d t abord, mélange homogène, éventuellement au sein d'un solvant, des matières de départ, et ensuite mise en solution et cristallisation du sulfonium hydroxylé dans le solvant adapté à la solubilité de ce produit. En ce qui concerne la nature de ce dernier solvant, c'est de préférence un liquide miscible à l'eau, tel que par exemple cétone, dioxane, diméthyl-sulfoxyde ou autres. Pour les termes inférieurs, ltacétone convient particulièrement bien. Comme indiqué plus haut, une application importante des nouveaux produits est celle dans laquelle les propriétés tensioactives de ce dernier, en particulier ses pouvoirs moussants et détergents, sont mises à profit, notamment dans des bains détergents de toutes sortes, Une application spéciale, nouvelle, consiste à incorporer les alcane-sulfonates de sulfoniums aliphatiques, suivant l'invention, à des compositions cosmétiques, telles que shampooings, bains moussants, lait de démaquillage, crèmes à raser, et diverses autres crèmes. En effet, les nouveaux composés apportent des tua- lités remarquables à ce genre de produits : dtune part, ils agissent par leur tensio-activité accrue, c'est-8-dire par leurs pouvoirs moussant, mouillant et détergent, et, grâce à leur caractère ampho tère, ils exercent une action très heureuse sur la peau qu'ils adou crissent. L'invention comprend donc les différentes compositions contenant les produits définis plus haut, et tout particulièrement les compositions cosmétiques A titre d'exemple non limitatif des produits suivant 1' invention, présentant d'excellents pouvoirs moussant, mouillant et détergent, en même temps que des propriétés bactéricides jointes à une innocuité vis-à-vis de la peau humaine, figurent les composés dans lesquels T étant -CH2-CH2-CH2- et Q -CH2-CH2-OH, R est -C10H21, -C12H25, -C14H29, -C16H33, -C18H37, mélange d'alca nes en C12 à C14 ou en C16 à C18 (tous linéaires) ; dans un autre produit très avantageux, Q est R étant 'C12H25 (même T que plus haut). Les exemples qui suivent illustrent non limitativement la présente invention. EXEMPLE 1 Préparation de (dodécyl-ss-hydroxyéthyl)-sulfonio-1-sulöfo-3 propane (formule indiquée plus haut). Dans 250 ml de benzène, on dissout 0,2 mole de sulfure de dodécyle et de béta-hydroxyéthyle (59,2 g) C12H25SCH2CH2OH et 0,2 mole de propane-sultone (24,4 g). La solution est chauffée à reflux pendant 4 h 1/2, après quoi, on évapore 170 ml de benzène0 A la masse épaisse, ainsi obtenue, on ajoute 450 ml d'acétone et l'on chauffe jusqu'à dissolution complète du produit. Par refroidissement de la solution cétonique, on fait cristalliser le propane-sulfonate cherché ; on en recueille ainsi 0,152 mole (56 g), correspondant à un rendement de 76%. Le produit blanc, bien cristallisé, présente un point-de fusion de 55 C. EXEMPLE 2 L'exemple 1 est répété avec un modeopératoire modifié en ce que l'on supprime l'emploi du benzène, les matières de départ étant mélangées et chauffées au bain-marie à 800C, pendant 1/2 h. A la masse piteuse obtenue, on ajoute 500 ml d'acétone et l'on chauffe à reflux jusqu'à la dissolution-complète du mélange pateux. On refroidit alors et fait cristalliser le propane-sulfonate cher ché, dont 0,18 mole , soit 66g, sont ainsi obtenus. Le rendement ressort à 90%. Le produit blanc, bien cristallise, fond à 550C, il présente, en outre, les propriétés suivantes Concentration micellaire critique : 0,45 g/l Pouvoir moussant à 1 g/l de matière active : 0,5 minute hauteur de mousse 142 mn n n n n 1 36 n 3 " " " " 130 " 5 t n n , 118 n Viscosité à 250C : 1,244 cp Pouvoir mouillant : 1,45 gXl pour un temps de 100 secon des EXEMPLE 3 Préparation de (décyl-béta-hydroxy-éthyl)-sulfonio-1 -sulfo-3 proFane Le mode opératoire appliqué est celui de lsexemple 2. On obtient, avec un rendement de 80%, un produit fondant à 82 C. EXEMPLE 4 Préparation de (hexadécyl-béta-hydroxy-éthyl)-sulfonio-1-sulfo-3 propane Le mode opératoire de ltexemple 2 conduit à un produit fondant à 50 C. Le rendement est de 75%. EXEMPLE 5 Préparation du (dodécyl-dihydroxy-2,3-propyl)-sulfonio-1-sulfo-3 propane C'est encore le mode opératoire de l'exemple 2 qui est appliqué, et l'on obtient, avec un rendement de 80%, un produit fondant à 32 C. EXEMPLE 6 Composition cosmétique à base des produits suivant l'invention, Un shampooing est préparé selon la formule suivante : 30 parties en poids de solution aqueuse à 30% de (dodécyl hydroxyéthyl)-sulfonio-1-sulfo-3 propene, 5 parties de solution à 28% de lauryl-éther sulfate de sodium, 2 tt d'alcanolamide des acides gras du coprah, 5 " de NaCl, conplétè à 100 parties avec de l'eau. Ce mélange forme un liquide de viscosité environ 2 000 cp à 20 C ; sa teneur en matière actives est de 12,5%. Ce shampooing présente un très bon pouvoir moussant, grâce au remplacement des amides d'acides gras d'alkyl-bétaïne de l'art an térieur par les 30 parties de solution de sulfonium. EXEMPLE 7 Bain de mousse La composition comprend : 35 parties de sulfosuccinate d'alcool laurique oxyéthylé, 35 " de solution à 28% de lauryl-éther-sulfate de sodium, 20 " de solution à 30% de même sulfonium à l'exemple 6, 2 " de polyglycoléther, eau : quantité suffisante pour 100 parties. On obtient ainsi un produit très moussant, de pH 6,8, de viscosité 2000 cp à 20 C ; la teneur en matières actives est de 36%. REVENDICATIOt 1. Nouveaux dialkyl-sulfonio-sulfo-alcanes, caractérisés en ce que le groupe alcane de la molécule contient au moins 3 atomes de carbone en chatne, séparant la fonction sulfonium du groupe sul fo, et qu'un au moins des alkyles, reliés à l'atome de soufre de la fonction sulfonium, porte un ou plusieurs hydroxyles. 2. Composé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit groupe alcane est formé par 3 à 12, et plus particulièrement 3 à 6, atomes de carbone en ligne 3o Composé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits alkyles, semblables ou différents, renferment chacun 1 à 30 atomes de carbone et, plus particulièrement, l'un d'en- tre eux est en C6 à 024, tandis que l'autre contient 2 à 6 ato mesde carbone et un ou plusieurs hydroxyles. 4. Procédé pour la préparation des produits suivant une des reven dications 1 à 3, par 11 action d'une sultone sur un sulfure des alkyles correspondants, caractérise en ce que le produit de la réaction de la sultone avec le sulfure est dissous dans un sol vant convenant au composé hydroxylé, et que le sulfonio-sulfo alcane formé est cristallisé à partir de la solution obtenue. 5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le solvant utilisé est une cétone et tout particulièrement l'acé- tone, ou bien du dioxane ou du diméthyl-sulfoxyde. 6. Procédé suivant la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la sultone et le sulfure sont chauffés au sein d'un solvant aromatique, jusqu'à l'accomplissement de la réaction, ce sol vant étant entièrement ou partiellement éliminé avant l'adjonc- tion dudit solvant du composé hydroxylé. 7. Application des nouveaux alcane-sulfonates de sulfoniums ali phatiques suivant une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que ces composés sont incorporés dans des compositions agissant Par leur pouvoir moussant ou/et détergent. 8o Application suivant la revendication 7, caractérisée en ce que les nouveaux composés sont incorporés à des compositions cos métiques, en particulier des shampooings, bains moussants, laits de démaquillage, crèmes à raser et autresc?emes.