СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА ОСНОВЕ СОЕВОГО ИЗОЛЯТА И МЕТИЛОВЫХ ЭФИРОВ ЖИРНЫХ КИСЛОТ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ
METHOD FOR OBTAINING SURFACE-ACTIVE SUBSTANCES, BASED ON SOYA ISOLATE AND METHYL ETHERS OF FATTY ACIDS OF VEGETABLE OILS

Изобретение относится к области органической химии и химии поверхностно-активных веществ, а именно к способу получения поверхностно-активных веществ на основе соевого изолята и метиловых эфиров жирных кислот растительных масел, которые проявляют свойства пенообразователей, и могут найти применение в композициях косметических и моющих средств.
Для получения поверхностно-активных веществ - производных N-ациламинокислот используется несколько подходов. В качестве исходных соединений могут выступать эфиры жирных кислот (насыщенных и ненасыщенных) и низших спиртов (метилового, этилового, пропилового и бутилового), которые вводятся в реакцию с солью саркозина и щелочного металла (натрия или калия). Таким образом, получают производные N-ацилсаркозина [WO 9507881 (1995 г.)]. К недостаткам данного метода можно отнести: использование катализаторов - алкоксидов натрия или калия, проведение реакции в абсолютированных растворителях. Способ получения солей щелочного металла и N-ациламинокислоты по патенту [RU 2154054 (2000 г.)] основан на взаимодействии свободных кислот, содержащих от 1 до 20 атомов углерода и соли аминокислоты со щелочным металлом (натрий, калий). К недостаткам данного способа можно отнести необходимость постоянного удаления воды из реакционной среды по мере ее образования, проведение синтеза в инертной атмосфере, использование двукратного избытка аминокислоты, что приводит к существенному увеличению затрат. Отличный от предыдущих способ получения N-ацилпроизводных пролина описан авторами международной заявки [WO 2013149022 (2013 г.)] и заключается во взаимодействии хлорангидриродов жирных кислот с солью пролина.
Известны способы получения поверхностно-активных веществ на основе N-ацилпроизводных аминокислот [US 2013/0030197 (2013 г.), US 2013/0030198 (2013 г.)], которые основаны на нагревании солей аминокислот и эфиров жирных кислот в присутствии полиолов, что значительно снижает пенообразование реакционной массы и позволяет существенно сократить время проведения процесса. К недостаткам вышеописанных способов можно отнести использование предварительно очищенных эфиров жирных кислот.
Также известен наиболее близкий по решаемой задаче способ получения N-ациламинокислот, обладающих поверхностно-активными и флотационными свойствами [RU 2083558 (1997 г.)], непосредственным взаимодействием эфиров карбоновых кислот с солями аминокислот, который выбран в качестве прототипа. Способ основан на прибавлении к эфирам карбоновых кислот водного раствора соли щелочного металла и низших алифатических аминокислот или сухих белковых гидролизатов. К недостаткам данного метода можно отнести использование сухого соевого гидролизата, содержащего неорганические соли, что, в свою очередь, приводит к образованию значительных количеств отходов при реализации технологического процесса, и невысокий выход продукта реакции.
Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения поверхностно-активных веществ, содержащих остатки аминокислот соевого изолята и жирных кислот растительных масел, позволяющего осуществить синтез целевых продуктов из полученной без стадии очистки смеси метиловых эфиров жирных кислот природного происхождения (в том числе жирных кислот подсолнечного, пальмового и кокосового масел) и полученного раствора натриевых солей аминокислот из соевого изолята.
Технический результат заключается в получении поверхностно-активных веществ, содержащих остатки аминокислот соевого изолята и жирных кислот растительных масел, обладающих высокой пенообразующей способностью, простым и технологичным способом из смеси метиловых эфиров жирных кислот растительных масел и раствора натриевых солей аминокислот из соевого изолята, без выделения сухого гидролизата соевого белка и исключая стадию очистки метиловых эфиров.
3
Технический результат достигается осуществлением синтеза смеси метиловых эфиров жирных кислот растительных масел формулы R1COOCH,где R1 - остатки жирных кислот растительных масел, путем взаимодействия триглицеридов масла с метанолом  при кипячении с использованием щелочного катализа с последующей декантацией глицерина и отгонкой избытка метанола, осуществлением получения раствора натриевых солей аминокислот соевого изолята кипячением соевого изолята с раствором гидроксида натрия  с последующим охлаждением реакционной массы и добавлением разбавленного раствора соляной кислоты, осуществлением взаимодействия полученной смеси метиловых эфиров жирных кислот растительных масел и полученного раствора натриевых солей аминокислот соевого изолята при мольном соотношении реагентов натриевые соли аминокислот из соевого изолята: метиловые эфиры жирных кислот растительных масел = 1,1:1, в присутствии глицерина, при температуре 130-150°С, с последующим выдерживанием реакционной массы после отгонки воды при 175-185°C в течение 1,5 часов и последующей очисткой поверхностно-активных веществ переводом полученных натриевых солей N-ациламинокислот формулы
,  в которой R1 - остатки жирных кислот растительных масел,
2
R2 - алифатический или ароматический заместитель, в том числе содержащий функциональные группы, в частности -OH, -NH,
R3 - водород или метильная группа,
в соответствующие нерастворимые кислоты.
Далее приведена таблица 1 результатов анализа физико-химических свойств смесей поверхностно-активных веществ, содержащих остатки аминокислот соевого изолята и жирных кислот растительных масел, в том числе пенообразующей способности.
Способ получения поверхностно-активных веществ на основе соевого изолята и метиловых эфиров жирных кислот растительных масел осуществляют следующим образом.
Синтез метиловых эфиров жирных кислот растительного (подсолнечного, пальмового, кокосового) масла осуществляют путем взаимодействия триглицеридов масла с 2-кратным избытком метанола при кипячении в течение 2-х часов с использованием щелочного катализа с последующей декантацией глицерина и отгонкой избытка метанола без дополнительной очистки.
Раствор натриевых солей аминокислот получают кипячением соевого изолята с раствором гидроксида натрия с последующим охлаждением реакционной массы и добавлением разбавленного раствора соляной кислоты.
Синтез поверхностно-активных веществ, содержащих остатки жирных кислот подсолнечного масла и аминокислот соевого изолята, осуществляют прикапыванием полученного раствора натриевых солей аминокислот соевого изолята к метиловым эфирам жирных кислот растительного масла с добавлением 1 массового % глицерина при температуре 130-150°C. После отгонки воды реакционную смесь нагревают до 175-185°C и выдерживают в течение 1,5 часов. Очистку поверхностно-активных веществ осуществляют переводом натриевых солей N-ациламинокислот в соответствующие нерастворимые кислоты. Процесс проводят по следующей схеме:
где R1 - остатки жирных кислот растительных масел (подсолнечного, пальмового и кокосового),
2
R2 - алифатический или ароматический заместитель, в том числе содержащий функциональные группы (-OH, -NH и др.),
R3 - водород или метальная группа.
Ниже представлены конкретные примеры осуществления предлагаемого изобретения.
ПРИМЕР 1
Смесь 40 г изолята соевого белка и раствора 20 г гидроксида натрия в 250 мл воды кипятят в круглодонной колбе с обратным холодильником в течение 10 часов. К охлажденной массе добавляют 15 мл раствора соляной кислоты (концентрация 16%, приготовлен из 7,5 мл концентрированной соляной кислоты и 7,5 мл воды).
В трехгорлую колбу, снабженную насадкой Дина-Старка с обратным холодильником, капельной воронкой и термометром помещают смесь, состоящую из 117 г метиловых эфиров жирных кислот подсолнечного масла, полученных, как описано выше, и 4,4 г глицерина. К этой смеси при перемешивании (250-450 об/мин) прикапывают раствор натриевых солей аминокислот из соевого изолята, поддерживая температуру реакционной массы в диапазоне 130-150°C при мольном соотношении реагентов натриевые соли аминокислот соевого изолята: метиловые эфиры жирных кислот растительных масел = 1,1:1. После отгонки воды реакционную смесь нагревают до 175-185°C и выдерживают в течение 1,5 часов.
Горячую массу выливают в толстостенную керамическую или кварцевую чашку и после охлаждения измельчают. Полученный таким образом продукт реакции при перемешивании растворяют в смеси 100 мл соляной кислоты (концентрация 16%, приготовлен из 50 мл концентрированной соляной кислоты и 50 мл воды), 80 мл диэтилового эфира и 70 мл петролейного эфира. Отделяют на делительной воронке верхний слой и отгоняют растворители. Остаток смешивают со 150 мл этанола и при перемешивании добавляют к нему раствор 13 г гидроксида натрия в 200 мл этанола. Выпавший осадок отфильтровывают и промывают 150 мл этанола.
ПРИМЕР 2
Синтез поверхностно-активных веществ, содержащих остатки жирных кислот пальмового масла и аминокислот соевого изолята, проводят согласно способу, описанному в примере 1, где R1 - углеводородные фрагменты жирных кислот (C8-C18) пальмового масла.
ПРИМЕР 3
Синтез поверхностно-активных веществ, содержащих остатки жирных кислот кокосового масла и аминокислот соевого изолята, проводят согласно способу, описанному в примере 1, где R1 - углеводородные фрагменты жирных кислот (C6-C18) кокосового масла.
Результаты анализа физико-химических свойств поверхностно-активных веществ, содержащих остатки жирных кислот растительных масел и аминокислот из соевого изолята, полученных в примерах 2-3, приведены в таблице 1. Независимо от особенностей жирно-кислотного состава (длины углеводородного радикала, степени ненасыщенности остатков жирных кислот) соединения обладают высокой пенообразующей способностью.