СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕТРАГИДРОФУРФУРИЛАМИДОВ ЖИРНЫХ КИСЛОТ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ
METHOD FOR PRODUCTION OF TETRAHYDROFURFURYLAMIDES OF VEGETABLE OIL FATTY ACIDS

Изобретение относится к области органической химии и химии поверхностно-активных веществ, а именно к способу получения новых гетероциклических амидов, проявляющих свойства пеностабилизаторов, которые могут найти применение как составляющие моющих композиций.
Амиды жирных кислот обладают свойствами пенообразователей, пеностабилизаторов и т.д., что позволяет использовать их в различных отраслях промышленности, начиная с косметической и заканчивая строительной (Synthesis and characterization of the monoethanolamide from palm oil / D. Dzylkefly [et al.] // J. Elaeis. - 1997. - Vol.9, №2. - P.61-68. Kolancilar H. Preparation of Laurel Oil Alkanolamide from Laurel Oil / H. Kolancilar // J. Am. Oil Chem. Soc. - 2004. - Vol.81, №6. - P.597-598). Алканоламиды высших жирных кислот широко используются как неионогенные ПАВ в жидких моющих средствах, средствах личной гигиены в качестве стабилизаторов пены, рассеивателей красок, загустителей, солюбизаторов. В металлообрабатывающей промышленности данные ПАВ применяются как смазочные материалы, реагенты, контролирующие вязкость, ингибиторы коррозии и др. Введение в молекулу амида гетероциклического фрагмента позволяет расширить спектр практически полезных свойств.
Тетрагидрофурфуриловый цикл входит в состав соединений с различными свойствами, в том числе антибактериальными (Design and synthesis of some azole derivatives as potential antimicrobial agents / D. Sahin [et al.] // Med. Chem. Res. - 2012. - V.21. - P.4485-4498). Также этот цикл является структурным фрагментом природных соединений (Synthesis of functionalized bisphosphonates via click chemistry / H. Skarpos [et al.] // Org. and bioorg. chem. - 2007. - V.5. - P.2361-2367).
В настоящее время известны способы получения амидов жирных кислот, как индивидуальных, так и смесей, содержащих остатки карбоновых кислот, входящих в состав растительных и животных жиров. Чаще всего в подобные превращения вводятся моно- и диэтаноламины. Алканоламиды получают непосредственным взаимодействием жирных кислот с аминами [JPH 08301827, МПК C07C 231/02; C07C 233/18; C07C 233/20, опубл. 1996.11.19]. Недостатками этого метода является проведение синтеза при высоких температурах и сложность технологического процесса. В качестве ацилирующего агента могут выступать также эфиры кислот [CN 10267213 8, RU 2415125, МПК C07C 43/13, C07C 41/16, C07C 41/40, C11B 11/00, опубл. 27.03.2011]. Таким образом, получают производные насыщенных и ненасыщенных жирных карбоновых кислот с различной длиной углеводородного радикала. К недостаткам данных методов можно отнести проведение дополнительной стадии получения эфиров жирных кислот из триглицеридов, проведение реакций при повышенном давлении.
Наиболее близким является способ получения алканоламидов высших карбоновых кислот животных жиров, описанный авторами патента RU 2070878 [МПК C07C 233/18, C07C 231/02, опубл. 27.12.1996]. Способ получения моноэтаноламидов жирных кислот омылением эфира жирной кислоты моноэтаноламином при нагревании в присутствии щелочи, отличающийся тем, что в качестве эфира жирной кислоты используют животный жир, в качестве щелочи - безводный едкий натр и омыление ведут при массовом соотношении животный жир:моноэтаноламин, равном 4:1, температуре 120-140°C в течение 1 ч с последующим добавлением едкого натра, взятого в количестве 0,2-0,5% мас. от реакционной массы, и выдерживанием смеси в течение 30 мин.
К недостаткам данного метода можно отнести наличие в получаемых алканоламидах примесей свободного амина и глицерина (около 10%).
Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения амидов высших жирных кислот, обладающих пеностабилизирующим действием и не содержащих примесей амина и глицерина, без использования избыточного количества амина.
Технический результат заключается в получении тетрагидрофурфуриламидов формулы
где R - остатки жирных кислот (C8-C22) растительных масел, обладающих пенастабилизирующим действием, при использовании стехиометрического количества реагентов.
Технический результат достигается тем, что в способе получения тетрагидрофурфуриламидов жирных кислот растительных масел, включающем получение амидов жирных кислот непосредственно при взаимодействии природных триглицеридов (подсолнечного, соевого, пальмоядрового и кокосового масла) с амином в присутствии щелочного катализатора гидроксида натрия в количестве 0,2% масс. реакционной смеси, выдерживание реакционной массы при 130°C в течение 3 часов, последующее промывание насыщенным раствором хлорида натрия, согласно изобретению, в реакции с триглицеридами используется тетрагидрофурфуриламин; реакция проводится при стехиометрических количествах исходных реагентов масло:амин = 1:3; щелочной катализатор вводится после нагревания реакционной смеси до 100°C.
На фиг.1 приведена таблица результатов пенообразующей способности.
Тетрагидрофурфуриламиды жирных кислот растительных масел образуются в результате реакции растительного масла с тетрагидрофурфуриламином. Максимальная конверсия исходных реагентов достигается при проведении реакции при 130°C в течение 3-х часов в присутствии 0,2% масс. гидроксида натрия. Очистка продуктов реакции заключается в промывании продуктов реакции насыщенным раствором хлорида натрия.
Ниже представлены примеры осуществления предлагаемого изобретения.
ПРИМЕР 1.
Синтез тетрагидрофурфуриламидов, содержащих остатки жирных кислот подсолнечного масла I, протекает по следующей схеме:
где R - углеводородные фрагменты жирных кислот (C16-C22) подсолнечного масла.
292 г подсолнечного масла и 93 мл тетрагидрофурфуриламина поместили в трехгорлую круглодонную колбу, снабженную верхнеприводной мешалкой с затвором, обратным холодильником и термометром. Нагрели до 100°C (скорость нагрева 1,3-1,4°C в минуту) и добавили 0.79 г гидроксида натрия. Реакционную массу медленно нагрели до 130°C и выдержали при этой температуре в течение 3-х часов. Полученные тетрагидрофурфуриламиды жирных кислот подсолнечного масла промыли насыщенным раствором хлорида натрия, отфильтровали и высушили. Выход 61%, Тпл.=42-44°C.
ПРИМЕР 2.
Синтез тетрагидрофурфуриламидов, содержащих остатки жирных кислот соевого масла проводят согласно способу, описанному в примере 1, где R - углеводородные фрагменты жирных кислот (C8-C18) соевого масла. Масса соевого масла, вводимого во взаимодействие, составляет 280 г. Выход 58%, Тпл.=40-42°C.
ПРИМЕР 3.
Синтез тетрагидрофурфуриламидов, содержащих остатки жирных кислот пальмоядрового масла проводят согласно способу, описанному в примере 1, где R - углеводородные фрагменты жирных кислот (C8-C18) пальмоядрового масла. Масса пальмоядрового масла, вводимого во взаимодействие, составляет 245 г. Выход 64%, Тпл.=42-44°C.
ПРИМЕР 4.
Синтез тетрагидрофурфуриламидов, содержащих остатки жирных кислот кокосового масла, проводят согласно способу, описанному в примере 1, где R - углеводородные фрагменты жирных кислот (C6-C18) кокосового масла. Масса кокосового масла, вводимого во взаимодействие, составляет 226 г. Выход 70%, Тпл.=46-48°C.
Была изучена пеностабилизирующая способность смесей тетрагидрофурфуриламидов жирных кислот растительных масел I (фиг.1). Установлено, что независимо от особенностей жирно-кислотного состава (длины углеводородного радикала, степени ненасыщенности остатков жирных кислот) соединения I обладают пеностабилизирующим действием. Изучали пеностабилизирующее действие на примере устойчивости пены коммерческого пенообразователя - кокоамидопропилбетаина при разных количествах тетрагидрофурфуриламидов. Найдено, что уже при добавлении 1% тетрагидрофурфуриламида от массы кокобетаина приводит к проявлению пеностабилизируеющего действия тетрагидрофурфурламида.