СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФОСУКЦИНАТОВ АЛКАНОЛАМИДОВ ЖИРНЫХ КИСЛОТ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ
METHOD OF PRODUCING SULFOSUCCINATES OF ALKANOLAMIDES OF FATTY ACIDS OF VEGETABLE OILS

Изобретение относится к области органической химии и химии поверхностно-активных веществ, а именно к способу получения динатриевых солей сульфопроизводных эфиров янтарной кислоты и алканоламидов жирных кислот растительных масел, которые проявляют свойства пенообразователей, и могут найти применение в композициях косметических и моющих средств.
Сульфосукцинаты находят широкое применение в качестве пенообразователей в различных косметических средствах [CN 103893087 (2014 г.), CN 104306170 (2015 г.), WO 2015/079026 (2015 г.), KR 20130055386 (2013 г.)], обладают хорошими моющими и эмульгирующими свойствами, не раздражают кожу и глаза, легко биоразлагаемы.
Синтез сульфосукцинатов осуществляется в две стадии, первая стадия заключается во взаимодействии гидроксипроизводных и малеинового ангидрида с образованием моноэфиров малеиновой кислоты. На второй стадии протекает реакция сульфирования по кратной связи сульфитом натрия. Для получения сульфосукцинатов, проявляющих поверхностно-активные свойства, используют различные гидроксипроизводные, содержащие гидрофобные заместители. В качестве исходных соединений могут выступать высшие спирты, которые вводятся в реакцию с малеиновым ангидридом и подвергаются сульфированию. Таким образом, получают диоктилсульфосукцинат натрия [CN 103709078 (2014 г.)]. К недостаткам данного метода можно отнести: использование катализаторов - гидроксидов натрия и олова, проведение реакции при высоких температурах 185-200°C в инертной атмосфере. Способ получения сульфосукцинатов производных гидрогенизированного касторового масла по патенту [CN 103540694 (2014 г.)] основан на взаимодействии гидроксипроизводных триглицеридов касторового масла, малеинового ангидрида и бисульфита натрия, при этом образуются мононатриевые соли соответствующих производных сульфоянтарной кислоты. К недостаткам данного способа можно отнести длительность процесса и использование избытка малеинового ангидрида и сульфита натрия, что приводит к существенному увеличению затрат. Отличный от предыдущих способ получения ПАВ-близнецов: диоктилсульфосукцинатов этиленгликоля и 1,4-бутандиола описан авторами патентов [CN 103435520, CN 103435521 (2014 г.)] и заключается во взаимодействии малеинового ангидрида и соответствующего диола с образованием моноэфира малеиновой кислоты. Далее полупродукт вводят в реакцию с октанолом и подвергают сульфированию. Недостатками этого подхода являются использование твердофазных катализаторов - толуолсульфокислоты, проведение процессов в инертной атмосфере при высоких температурах (180°C) в течение длительного времени (8 часов).
Известен способ получения сульфосукцинатов из аминов [CN 102875423 (2013 г.)], который основан на нагревании малеинового ангидрида и алканоламина в четыреххлористом углероде в присутствии гидроксида лития, что значительно снижает температуру реакции и позволяет существенно сократить время проведения амидирования. Сульфирование осуществляют после удаления органического растворителя. Аналогичный процесс разработан авторами патента [US 4154955 (1979 г.)], но перед стадией сульфирования моноамид этерифицируют действием соответствующей α-окиси. К недостаткам вышеописанных способов можно отнести использование катализаторов и растворителей.
Способ получения солей щелочных металлов сульфосукцинатов этаноламидов высших алифатических жирных кислот по патенту [US 3856722 (1974 г.)] основан на взаимодействии моноэтаноламидов жирных кислот, малеинового ангидрида и сульфита натрия, при этом образуются динатриевые соли соответствующих производных сульфоянтарной кислоты. К недостаткам данного способа можно отнести использование растворителей и избытка малеинового ангидрида и сульфита натрия, проведение процесса в инертной атмосфере.
Также известен наиболее близкий по решаемой задаче способ получения смеси сульфосукцинатов, обладающих поверхностно-активными свойствами [CA 1105485 (1981 г.)], постадийным взаимодействием смеси алканоламидов жирных кислот и жирных спиртов масла жожоба с малеиновым ангидридом и сульфитом натрия, который выбран в качестве прототипа. Способ основан на прибавлении к маслу жожоба алканоламина с последующим ацилированием смеси алканоламидов и жирных спиртов малеиновым ангидридом и дальнейшем сульфировании сульфитом натрия. К недостаткам данного метода можно отнести использование для синтеза сульфосукцинатов алканоламидов, полученных из триглицеридов жирных кислот, содержащих глицерин, который реагирует с малеиновым ангидридом, приводя к образованию побочных продуктов, снижающих поверхностно-активные свойства сульфосукцинатов.
Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения сульфосукцинатов алканоламидов жирных кислот растительных масел формулы I-III, позволяющего осуществить синтез целевых продуктов из смеси алканоламидов жирных кислот природного происхождения (в том числе жирных кислот подсолнечного, пальмового, пальмоядрового, соевого и кокосового масел), полученных из соответствующих метиловых эфиров жирных кислот.
где R1 - остатки жирных кислот растительных масел (подсолнечного, пальмового, пальмоядрового, соевого и кокосового масел).
Технический результат заключается в получении сульфосукцинатов алканоламидов жирных кислот растительных масел, обладающих высокой пенообразующей способностью, не содержащих побочных продуктов, простым и технологичным способом из смеси моноэтаноламидов, диэтаноламидов или гидроксиэтилимидазолинов жирных кислот растительных масел, малеинового ангидрида и сульфита натрия без использования растворителей и катализаторов.
2
2
2
2
2
Технический результат достигается взаимодействием смеси моноэтаноламидов жирных кислот растительных масел формулы RCONH(CH)OH, диэтаноламидов жирных кислот растительных масел формулы RCON((CH)OH), гидроксиэтилимидазолинов жирных кислот растительных масел формулы , где R - остатки жирных кислот растительных масел (подсолнечного, пальмового, пальмоядрового, соевого и кокосового), содержащие от 6 до 22 атомов углерода и до 3 двойных связей, малеинового ангидрида и сульфита натрия при мольном соотношении реагентов моноэтаноламиды жирных кислот : малеиновый ангидрид : сульфит натрия = 1:1,02:1,03; диэтаноламиды жирных кислот : малеиновый ангидрид : сульфит натрия = 1:2,04:2,06; гидроксиэтилимидазолины жирных кислот : малеиновый ангидрид : сульфит натрия = 1:1,02:1,03, с выдерживанием алканоламидов и малеинового ангидрида при 100°C в течение 1 часа и последующим сульфированием при 70-75°C в течение 2 часов.
В таблице 1 приведены результаты анализа физико-химических свойств смесей сульфосукцинатов алканоламидов жирных кислот растительных масел, в том числе пенообразующей способности.
Способ получения сульфосукцинатов алканоламидов жирных кислот растительных масел осуществляют следующим образом.
Синтез алканоламидов жирных кислот растительного (подсолнечного, пальмового, пальмоядрового, соевого и кокосового) масла осуществляют путем взаимодействия смеси метиловых эфиров с эквимолярным количеством амина при температуре 80-130°C, вакууме 5-50 мбар в течение 1-2-х часов с использованием щелочного катализа.
Синтез сульфосукцинатов алканоламидов жирных кислот растительных масел осуществляют добавлением малеинового ангидрида к алканоламидам жирных кислот растительного масла при температуре 100°C в течение 1 часа и сульфированием раствором сульфита натрия при температуре 70-75°C в течение 2 часов. Процесс проводят по следующим схемам:
Ниже представлены конкретные примеры осуществления предлагаемого изобретения.
ПРИМЕР 1.
В трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником, электрической мешалкой с затвором и термометром, помещают 0,1 моль (32,1 г) моноэтаноламидов жирных кислот подсолнечного масла, полученных, как описано выше, и 0,102 моль (10 г) малеинового ангидрида, нагревают при перемешивании (200 об/мин) до 100°C и выдерживают в течение 1 часа.
Смесь охлаждают до 50°C, термометр заменяют капельной воронкой и к смеси добавляют раствор 0,103 моль (13 г) сульфита натрия в 100 мл воды. Реакционную массу нагревают при перемешивании (200 об/мин) до 70-75°C и выдерживают в течение 2 часов.
ПРИМЕР 2.
Синтез сульфосукцинатов моноэтаноламидов жирных кислот пальмового масла проводят согласно способу, описанному в примере 1, где R1 - углеводородные фрагменты жирных кислот (C8-C18) пальмового масла.
ПРИМЕР 3.
Синтез сульфосукцинатов моноэтаноламидов жирных кислот пальмоядрового масла проводят согласно способу, описанному в примере 1, где R1 - углеводородные фрагменты жирных кислот (C6-C18) пальмоядрового масла.
ПРИМЕР 4.
Синтез сульфосукцинатов моноэтаноламидов жирных кислот кокосового масла проводят согласно способу, описанному в примере 1, где R1 - углеводородные фрагменты жирных кислот (C6-C18) кокосового масла.
ПРИМЕР 5.
Синтез сульфосукцинатов моноэтаноламидов жирных кислот соевого масла проводят согласно способу, описанному в примере 1, где R1 - углеводородные фрагменты жирных кислот (C10-C22) соевого масла.
ПРИМЕР 6.
В трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником, электрической мешалкой с затвором и термометром, помещают 0,1 моль (36,6 г) диэтаноламидов жирных кислот подсолнечного масла, полученных, как описано выше, и 0,204 моль (20 г) малеинового ангидрида, нагревают при перемешивании (200 об/мин) до 100°C и выдерживают в течение 1 часа.
Смесь охлаждают до 50°C, термометр заменяют капельной воронкой и к смеси добавляют раствор 0,206 моль (26 г) сульфита натрия в 100 мл воды. Реакционную массу нагревают при перемешивании (200 об/мин) до 70-75°C и выдерживают в течение 2 часов.
ПРИМЕР 7.
Синтез сульфосукцинатов диэтаноламидов жирных кислот пальмового масла проводят согласно способу, описанному в примере 6, где R1 - углеводородные фрагменты жирных кислот (C8-C18) пальмового масла.
ПРИМЕР 8.
Синтез сульфосукцинатов диэтаноламидов жирных кислот кокосового масла проводят согласно способу, описанному в примере 6, где R1 - углеводородные фрагменты жирных кислот (C6-C18) кокосового масла.
ПРИМЕР 9.
Синтез сульфосукцинатов диэтаноламидов жирных кислот соевого масла проводят согласно способу, описанному в примере 6, где R1 - углеводородные фрагменты жирных кислот (C10-C22) соевого масла.
ПРИМЕР 10.
В трехгорлую колбу, снабженную обратным холодильником, электрической мешалкой с затвором и термометром, помещают 0,1 моль (36,3 г) гидроксиэтилимидазолинов жирных кислот подсолнечного масла, полученных, как описано выше, и 0,102 моль (10 г) малеинового ангидрида, нагревают при перемешивании (200 об/мин) до 100°C и выдерживают в течение 1 часа.
Смесь охлаждают до 50°C, термометр заменяют капельной воронкой и к смеси добавляют раствор 0,103 моль (13 г) сульфита натрия в 100 мл воды. Реакционную массу нагревают при перемешивании (200 об/мин) до 70-75°C и выдерживают в течение 2 часов.
ПРИМЕР 11.
Синтез сульфосукцинатов гидроксиэтилимидазолинов жирных кислот пальмового масла, проводят согласно способу, описанному в примере 10, где R1 - углеводородные фрагменты жирных кислот (C8-C18) пальмового масла.
ПРИМЕР 12.
Синтез сульфосукцинатов гидроксиэтилимидазолинов жирных кислот пальмоядрового масла, проводят согласно способу, описанному в примере 10, где R1 - углеводородные фрагменты жирных кислот (C6-C18) пальмоядрового масла.
ПРИМЕР 13.
Синтез сульфосукцинатов гидроксиэтилимидазолинов жирных кислот кокосового масла, проводят согласно способу, описанному в примере 10, где R1 - углеводородные фрагменты жирных кислот (C6-C18) кокосового масла.
ПРИМЕР 14.
Синтез сульфосукцинатов гидроксиэтилимидазолинов жирных кислот соевого масла, проводят согласно способу, описанному в примере 10, где R1 - углеводородные фрагменты жирных кислот (C10-C22) соевого масла.
Результаты анализа физико-химических свойств сульфосукцинатов алканоламидов жирных кислот растительных масел, полученных в примерах 1-14, приведены в таблице 1. Независимо от особенностей жирно-кислотного состава (длины углеводородного радикала, степени ненасыщенности остатков жирных кислот) соединения обладают высокой пенообразующей способностью.