Способ получения поверхностно активного вещества

Союз СоветскиСоцналнстнчесеаРеспубянк ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯй ЙА 1 ЕНТУ а 906383(5) М. Кл. С 07 Н 13/06С 07 а З/00//С 11 0 1/00 фкударвтвкавМ квттмтет ИИ ав двлви мзвврвтвммм и вткрытма72) Автор изобретен Иностранеценнет Джеймсели кобритания Иностранная Фирмайт Знд Лайл Лимитед"(Великобритания) Заявите 4) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНОГО ВЕЩЕСТВА ль изобретен вышение выхоВыход целевог Ноноэфир саха Диэфир сахаро Недостатком и ляется низкий вы та. продукта, 3: озы 16 ы 3 вестного способа од целевого про 1Изобретение относится к усовершенствованному способу получения поверхностно-активного вещества, которое может найти применение в качестве моющих средств, добавки в пищевые продукты, косметику.Известен способ 1 1 получений ПАВ, содержащего сложные моноэиры жирных кислот сахарозы, диэфиры и выомие сложные эфиры путем взаимодействия реакционной смеси, содержащей твврдуб в виде частиц сахарозу, алкиловый сложный эфир жирной кислоты, имеющий 1-4 атома углерода в алкильном радикале и 8-22 атома углерода в радикале жирной кислоты, с основным ката" лизатором трансэтерификации при 110- 140 С и давлении О, 1-500 мм рт.ст,да целевого продукта.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу получения поверхностно-активного вещества, содержащего сложные моноэфиры жирных кислот сахарозы, диэфиры и высшие сложные э 4 иры,заключающемуся во взаимодействииреакционной смеси, содержащей твердуюв виде частиц сахарозу, алкиловыйсложный э 4 ир жирной кислоты, имеющий1-4 атома углерода в алкильном ради"кале и 8-22 атома углерода в радикалежирной кислоты, с основным катализатором трансэтерибикации пои 110-140 С,способ осуществляют пои атмосфеономдавлении.Выход целевого продукта,Ионоэвир сахарозы 30ДиэФир сахарозы 14Существенным отличием данного способа является проведение процессапри атмосферном давлении. Атмосферноедавление никогда ранее не применяется в процессах трансэтерификации безНизшие алкиловые эфиры жирных кислотс 8 атомами углерода, в частности около 1 Ои более предпочтительно 16-18 атомов углерода, могут использоваться в предлагаемом процессе. Целесообразно использовать метиловые эфиры. Обычно удобно использовать низшие алкиловые эфиры, полученные из встречающихся в природе смесей триглицеридов, например, метилталлоат, который включает метиловые эфиры стеариновой, пальмитиновой и олеиновой кислот, но можно использовать низшие алкиловые эфиры, полученные из других триглицеридов жиров и масел, например, из свиного сала, пальмового масла, хлопкового масла, соевого, оливкового, арахисового масел, хлопкового, касторового и льняного масел. Однако обычно менее желательно использовать низшие алкиловыеэфиры высоко ненасыщенных жирных кислот, например, полученные из так называемых "сохнущих масел", таких как льняное масло, потому что они способны окисляться и обесцвечиваться в течение предлагаемого процесса и продукт имеет относительно худшие поверхностно активные свойства, в общем предпочтительно использовать низшие алкиловые эфиры кислот, содержащие не более одной двойной связи. Присутствие гидроксильной группы в цепи кислоты может также наносить вред поверхностно-активным свойствам продукта. В табл, 1 показан состав некоторых триглицеридов жиров и кислот названия жирных кислот, из которых они получены и число атомов углерода в цепи кислоты, из которых соответст" вующие низшие алкиловые эФиры образованы и подходят для использования в данном процессе. Можно также использовать этилЬвые, пропилоаые или бутиловые эфиры. Низший алкиловый эфир и сахарозу удобно использовать в эк 35 использования растворителя, ибо считается применение вакуума существенным условием, учитывая то, что равновесие в реакции переэтерификации неблагоприятствует образованию эфировсахарозы и идет в правильном направлении при тщательном удалении побочногопродукта " спирта. Совершенно неожиданно установлено, что проведение процесса трансэтерификации при атмосфер- оном давлении приводит к повышению выхода целевого продукта. вимолярных количествах, хотя эти пр. порции не являются критическими.Катализатор, используемый в процессе, может быть любым щелочным соединением, обычно используемым в качестве катализатора переэтерификации, но обнаружено, что карбонаты и алки- латы щелочных металлов, например, карбонат калия и метилат натрия, дают очень хорошие результаты, Другие основные соединен ия, такие как третичные или четвертичные органические основания, силикаты и бораты можно также испольэовать. Концентрация катализатора не является критической, но обычно желательно использовать по крайней мере 2 о катализатора для того, цтобы добиться удовлетворительной скорости реакции и таким образом полу чи ть поверхностно-активное вещество за относительно короткий промежуток времени. Реакцию можно ускорить при использовании более высокой концентрации около 5- 124 предпочтительно 10. В общем никакой дополнительной выгоды не достигается при дальнейшем повышении концентрации катализатора, уровни выше 203 не рекомендуются для использования на практике, (Все процентные концентрации весовые по отношению к весу реакционной смеси).При осуществлении процесса сахароза и щелочной катализатор могут добавляться к алкиловому эфиру и полученная суспензия нагревается с перемешиванием,ч.о вызывает реакцию переэтерификации. По другому варианту алкиловый эфир может снацала нагреваться только с катализатором, таким образом он частично омыляется, и затем в реакционную смесь добавляется сахароза для того, цтобы прошла переэтерификация. Однако эта первоначальная стадия омыления обычно не нужна, когда используют ПАВ, полученное по предлагаемому способу.Хотя не используется никакой растворитель в предлагаемом процессе реакция проводится при температуре значительно ниже точки плавления сахарозы в области около 110-1 ч 0 С. Предпочтительна область температуры 120 а130 С и реакцию наиболее целесообразно проводить при 125 С.1 Все эти значения температуры находятся внутри реакционной смеси). Обычно реакция не проходит при температуре ниже 110 С в то время как при температуреовыше 140 С происходит обугливание и906 38 З фии через определенные промежуткивремени,Наиболее целесообразно проводитьпроцесс в присутствии ПАВ в частности поверхностно-активного продукта,полученного по предлагаемому способуиз триглицерида. Его добавляют в количестве 5- 10 вес,Ф в расчете на общий вес реакционной смеси.Другими эФФективными поверхностноактивными веществами, которые можнодобавлять в таких же количествах,являются диглицериды и моноглицериды,причем первые более эФФективные, чемпоследние. Мыла такие как стеаратнатрия, менее эФФективны для этихцелей. Данные добавки действуют, какФизический катализатор в гетерогенной твердой жидкой реакционной системе, используемой в предлагаемом процессе. Применение поверхностно-активного вещества, таким образом, оченьвыгодно, когда щелочной катализаторпереэтерийикации применяется в низкихконцентрациях.Если небольшое количество поверхностно-активного продукта, диглицерива или моноглицерида добавлено в реакционную смесь, время реакции значительно уменьшается.Основной продукт содержит моноэиржирной кислоты сахарозы вместе с непрореагироваешими исходными и промежуточными продуктами. Он обладает значительными поверхностно-активнымисвойствами и может быть использованв неочищенном виде как биоразлагаемое,нетоксичное поверхностно-активное вещество для многих очистительных целей . Большая часть продукта состоитиз маноэФиров сахарозы, которые чрезвычайно ценны как поверхностно-активные вещества. Продукт реакции затвердевает при охлаждении и из него можнополучить различные композиции, например смешать с подходящими наполнителями и вспомогательными веществамидля получения моющего порошкового состава. Можно получить известным образом составы для других целей, такихкак косметика, сельскохозяйственныехимикаты и для животной пищи. Никакиерастворители в предлагаемом процессене применяются, поэтому полностью исключаются дорогостоящие и сложные стадии извлечения растворителя и очистки продукта.Смесь 10 г метилталлоата, 17 гсахарозы, 5 г карбоната калия и 25 г продукт не имеет удовлетворительныхповерхностно-активных свойств. Реакционную смесь можно нагреть до нужнойтемпературы любым обычным способом,например, оборудовав реакционный сосуд внешним кожухом, через которыйпроходит пар. В некоторых случаяхособенно если применяется энергетич"ное перемешиеание реакционной смесиможет быть необходимым охлаждение реакционной смеси в течение реакции,чтобы поддерживать требуемую температуру, например пропусканием воды через внешний кожух. Процесс проводятпри атмосФерном давлении в простом 15открытом реакционном сосуде, оборудованном подходящими нагревательнымии перемешивающими приспособлениями.Можно использовать подходящий тип мевалки с мотором, но для того, чтобы 20обеспечить равномерное перемешиваниеи поддерживать температуру постояннойво всей реакционной смеси, особеннов большом сосуде, иногда желательно использовать высокоскоростную мешалку, 2делающую несколько тысяч оборотов вминуту,Никаких специальных условий нетребуется для выделения спиртовыхпромежуточных продуктов. Сахароза, зоиспользуемая в предлагаемом процессе обычно находится в Форме частицраФинированного сахара, таких как гоа.нулированный сахар. Размеры частицсахарозы не являются критическими,но очень большие частицы трудно распределить равномерно в реакционнойсмеси и, следовательно,лучше применятьсахарозу с размерами частиц менее250 мкм. Сахарозу можно размолоть ипросеять перед использованием так,чтобы получить нужный размер частиц,но если высокосортная мешалка применяется для перемешивания реакционнойсмеси, то она также медленно раздробляет частицы сахарозы.Длительность реакции зависит отприроды алкилового эФира, количестваи типа катализатора, эФФективностиперемешивания и используемой темпера-туры реакции. Реакция заканчивается,когда смесь становится очень вязкойпри равномерном перемешивании. Реакция может закончиться за 6 ч, нообычно продолжается 1-16 ч или дажебольше, чтобы получить оптимальныввыходы ПАВ. За продвижением реакцииможно наблюдать, например, подвергаяобразцы реакционной смеси хроматогра 906383поверхностно"активного вещества, по"лученного иэ сахарозы и твердого жира, перемешивают около 11 ч при 125 фС,Полученный мутный воскоподобный продукт затвердевает в хрупкое веществопри охлаждении. Выход 47 г. Продуктобладает хорошими поверхностно-активными свойствами и содержит . м 30 вес,Фионоэфиров сахарозы, с некоторыми диэфирами и высшими эфирами. фо Хара ктери сти ки поверхностно- акти вных веществ, полученных по реакции метилолата с сахарозой с использованием карб ната калия в качестве катализатора, представлены в табл. 2.Использование различных сложных алкиловых эфиров жирных кислот в реакции с сахарозой в присутствии катализатора на основе карбоната калия представлено в табл. 3,1Формула изобретения 906383 16перода в радикале жирной кислоты, с основным катализатором трансэтерифиСпособ получения поверхностно"ак- кации при 110- 140 С, о т л и ч а ютивного вещества, содержащего слож- щ и й с я тем, что, с целью повыше ные моноэфиры жирных кислот сахарозы,ния выхода целевого продукта, способ диэфиры и высшие сложные эйиры путем осуществляют при атмосферном давлевзаимодействия реакционной смеси, со". нии.держащей твердую в виде частиц саха- Источники информации, .розу, алкиловый сложный э 4 ир,. жирной принятые во внимание при экспертизе кислоты, имеющий 1"4 атома углерода 1 О 1. Патент СИЛ У 3 Я 897,в .авкильном радикале и 8-22 атома уг- кл. 260-234, опублик. 1971 (прототип)СоставительЛ. НикулинаРедактор И. Иитровка Техреду З.фанта Корректор О. Билакбаказ 516/75 Тираж 369 . ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий110 Яд Москва Ж-Я Раушская наб. д. 4/Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,