DE19517048C1

DE19517048C1 - Verwendung von quartären Aminoglycerinverbindungen

Info

Publication number: DE19517048C1
Application number: DE19517048A
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr Weuthen; Joerg Dr Kahre
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1995-05-10
Filing date: 1995-05-10
Publication date: 1996-10-02
Anticipated expiration: 2015-05-11
Also published as: WO1996035410A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Verwendung von quartären Aminoglycerinverbindungen, erhältlich durch Hy drolyse von halogenierten bzw. epoxidierten quartären Ammoniumsalzen, zur Herstellung von Haarrei nigungs- und -pflegemitteln.

Stand der Technik

Eine Reihe von kationischen Tensiden besitzen die Eigenschaft, sowohl synthetischen als auch kera tinischen Fasern einen angenehmen Weichgriff zu verleihen und dabei die elektrostatische Aufladung zwischen den Fibrillen herabzusetzen. Aus diesem Grunde werden beispielsweise quartäre Ammo niumverbindungen vom Typ des Distearyldimethylammoniumchlorids als Inhaltsstoffe für Haarpflege mittel eingesetzt, während andere Kationtenside wie z. B. die über die Chlorhydrinroute erhältlichen und als Quaternierungsmittel bekannten Epoxypropyl- und Chlorhydroxypropylammoniumsalze keinen Effekt zeigen.

Für eine Reihe von Formulierungen sind die anwendungstechnischen Eigenschaften der für die Haar avivage bekannten Produkte jedoch nicht zufriedenstellend. Dementsprechend gibt es im Markt ein ständiges Interesse an neuen kationischen Tensiden, die über mindestens gleich gute, vorzugsweise aber verbesserte Eigenschaften verfügen.

Die Aufgabe der Erfindung hat somit darin bestanden, neue kationische Tenside zur Verfügung zu stellen, die Haaren einen angenehmen Weichgriff verleihen, die Kämmbarkeit verbessern und die elek trostatische Aufladung zwischen den Keratinfasern herabsetzen.

Beschreibung der Erfindung

Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von quartären Aminoglycerinverbindungen der Formel (I)

in der R¹, R² und R³ unabhängig voneinander für einen gegebenenfalls hydroxy substituierten Alkyl- oder Aralkylrest mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen oder einen Benzylrest und X für Chlorid oder Bromid steht, zur Herstellung von Haarreinigungs- und -pflegemitteln.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß die bekannten quartären Aminoglycerinverbindungen selbst dann über haaravivierende und antistatische Eigenschaften verfügen, wenn der quartäre Stick stoff ausschließlich mit kurzkettigen Alkylgruppen substituiert ist.

Quartäre Aminoglycerinverbindungen

Die im Sinne der Erfindung einzusetzenden quartären Aminoglycerinverbindungen stellen seit langem bekannte Stoffe des Stands der Technik dar, auch wenn ihre Verwendung für die Haaravivage bislang noch nicht in Betracht gezogen worden ist. Beschreibungen von einzelnen quartären Aminoglycerinver bindungen, die unter die allgemeine Formel (I) fallen, sind beispielsweise den Veröffentlichungen in Berichte 32 750 (1899), Berichte 33, 3500 (1900), Beilstein, Bd. 4 (Hw), 302 und (Erg), 841 entnehmen. Weiterhin verwiesen sei auf die Übersichten in J. Org. Chem. 28, 2283 (1963), J. Chem. Soc. 890 (1950) sowie die Druckschriften CH-B 194 167, DE-AS 10 04 194, DE-A1 25 04 053, US 2,520,093 und US 2,876,217.

Zur Herstellung der quartären Aminoglycerinverbindungen geht man vorzugsweise so vor, daß man quartäre Ammoniumsalze der Formel (II)

in der R¹, R², R³ und X die oben angegebenen Bedeutungen besitzen und R⁴ für eine 1,2-Epoxypropyl- oder eine 1-Halogen-2-hydroxypropylgruppe steht, einer basischen Hydrolyse unterwirft. Bei den quar tären Ammoniumsalzen, die als Ausgangsstoffe für die Hydrolyse in Frage kommen, handelt es sich um bekannte Stoffe, die beispielsweise von der Degussa AG Hanau/DE unter der Bezeichnung QUAB® vertrieben werden. Vorzugsweise werden quartäre Ammoniumsalze der Formel (II) eingesetzt, in der

- R¹, R² und R³ für Methylgruppen, R⁴ für eine 1,2-Epoxypropyl- oder 1-Chlor-2-hydroxy propylgruppe und X für Chlorid steht, oder
- R¹ und R² für Methylgruppen, R³ für eine Alkylgruppe mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen oder eine Benzylgruppe, R⁴ für eine 1,2-Epoxypropyl- oder 1-Chlor-2-hydroxypropylgruppe und X für Bromid steht.

Die Hydrolyse der quartären Ammoniumsalze, d. h. die Ringöffnung der Epoxidverbindungen bzw. die Hydrolyse der Halogenverbindungen, erfolgt unter basischen Bedingungen, vorzugsweise bei einem pH-Wert im Bereich von 9 bis 13. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Hydrolyse bei erhöhten Temperaturen, beispielsweise bei 50 bis 98°C über einen Zeitraum von 1 bis 48 und vorzugsweise 12 bis 36 h durchzuführen. Bei der Hydrolyse der Epoxidverbindungen können nach massenspektros kopischen Untersuchungen neben den Monomeren der Formel (I) auch Oligomere, insbesondere Dimere der Formel (III) entstehen,

in der R¹, R², R³ und X die oben angegebenen Bedeutungen besitzen und n für Zahlen von 2 bis 10 und vorzugsweise 2 bis 5 steht. Sofern bei der Synthese der quartären Aminoglycerinverbindungen neben den Monomeren der Formel (I) auch Oligomere der Formel (III) anfallen, sind diese technischen Gemische von der vorliegenden Lehre ausdrücklich mitumfaßt.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Die erfindungsgemäßen quartären Aminoglycerinverbindungen verleihen Haaren, aber auch synthe tischen Fasern, einen angenehmen Weichgriff, verbessern die Trocken- und Naßkämmbarkeit und setzen die elektrostatische Aufladung zwischen den Keratinfasern herab. Die eignen sich daher zur Herstellung von Haar- und Körperpflegemitteln sowie Textilweichspülmitteln, in denen sie in Mengen von 1 bis 50, vorzugsweise 2 bis 15 Gew.-% - bezogen auf die Mittel - enthalten sein können.

Haarreinigungs- und -pflegemittel

Die Haarbehandlungsmittel können in untergeordneten Mengen weitere, mit den anderen Inhaltsstoffen kompatible Tenside enthalten. Typische Beispiele sind Fettalkoholpolyglycolethersulfate, Monoglycerid sulfate, Mono- und/oder Dialkylsulfosuccinate, Fettsäureisethionate, Fettsäuresarcosinate, Fettsäure tauride, Ethercarbonsäuren, Alkyloligoglucoside, Fettsäureglucamide, Alkylamidobetaine und/oder pflanzliche Eiweißfettsäurekondensate.

Die Haarbehandlungsmittel, wie beispielsweise Haarshampoos, Haarlotionen oder Schaumbäder, können ferner als weitere Hilfs- und Zusatzstoffe Emulgatoren, Überfettungsmittel, Verdickungsmittel, Kationpolymere, Siliconverbindungen, biogene Wirkstoffe, Filmbildner, Konservierungsmittel, Farb- und Duftstoffe enthalten.

Als Emulgatoren bzw. Co-Emulgatoren können nichtionogene, ampholytische und/oder zwitter ionische grenzflächenaktive Verbindungen verwendet werden, die sich durch eine lipophile, bevorzugt lineare Alkyl- oder Alkenylgruppe und mindestens eine hydrophile Gruppe auszeichnen. Diese hydro phile Gruppe kann sowohl eine ionogene als auch eine nichtionogene Gruppe sein. Nichtionogene Emulgatoren enthalten als hydrophile Gruppe z. B. eine Polyolgruppe, eine Polyalkylenglycolether gruppe oder eine Kombination aus Polyol- und Polyglycolethergruppe.

Bevorzugt sind solche Mittel, die als O/W-Emulgatoren nichtionogene Tenside aus mindestens einer der folgenden Gruppen enthalten: (a1) Anlagerungsprodukte von 2 bis 30 Mol Ethylenoxid und/oder 0 bis 5 Mol Propylenoxid an lineare Fettalkohole mit 8 bis 22 C-Atomen, an Fettsäuren mit 12 bis 22 C- Atomen und an Alkylphenole mit 8 bis 15 C-Atomen in der Alkylgruppe; (a2) C_12/18-Fettsäuremono- und -diester von Anlagerungsprodukten von 1 bis 30 Mol Ethylenoxid an Glycerin; (a3) Glycerinmono- und -diester und Sorbitanmono- und -diester von gesättigten und ungesättigten Fettsäuren mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen und deren Ethylenoxidanlagerungsprodukte; (a4) Alkylmono- und -oligoglycoside mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen im Alkylrest und deren ethoxylierte Analoga und (a5) Anlagerungspro dukte von 15 bis 60 Mol. Ethylenoxid an Ricinusöl und/oder gehärtetes Ricinusöl; (a6) Polyol- und insbesondere Polyglycerinester wie z. B. Polyglycerinpolyricinoleat oder Polyglycerinpoly-12-hydroxy stearat. Ebenfalls geeignet sind Gemische von Verbindungen aus mehreren dieser Substanzklassen. Die Anlagerungsprodukte von Ethylenoxid und/oder von Propylenoxid an Fettalkohole, Fettsäuren, Alkylphenole, Glycerinmono- und -diester sowie Sorbitanmono- und -diester von Fettsäuren oder an Ricinusöl stellen bekannte, im Handel erhältliche Produkte dar. Es handelt sich dabei um Homolo gengemische, deren mittlerer Alkoxylierungsgrad dem Verhältnis der Stoffmengen von Ethylenoxid und/ oder Propylenoxid und Substrat, mit denen die Anlagerungsreaktion durchgeführt wird, entspricht. C_12/18-Fettsäuremono und -diester von Anlagerungsprodukten von Ethylenoxid an Glycerin sind aus DE-PS 20 24 051 als Rückfettungsmittel für kosmetische Zubereitungen bekannt. C_8/18-Alkylmono- und oligoglycoside, ihre Herstellung und ihre Verwendung als oberflächenaktive Stoffe sind beispielsweise aus US 3,839,318, US 3,707,535, US 3,547,828, DE-OS 19 43 689, DE-OS 20 36 472 und DE-A1 30 01 064 sowie EP-A 0 077 167 bekannt. Ihre Herstellung erfolgt insbesondere durch Umsetzung von Glucose oder Oligosacchariden mit primären Alkoholen mit 8 bis 18 C-Atomen. Bezüglich des Glycosid restes gilt, daß sowohl Monoglycoside, bei denen ein cyclischer Zuckerrest glycosidisch an den Fett alkohol gebunden ist, als auch oligomere Glycoside mit einem Oligomerisationsgrad bis vorzugsweise etwa 8 geeignet sind. Der Oligomerisierungsgrad ist dabei ein statistischer Mittelwert, dem eine für sol che technischen Produkte übliche Homologenverteilung zugrunde liegt. Weiterhin können als Emulga toren zwitterionische Tenside verwendet werden. Als zwitterionische Tenside werden solche ober flächenaktiven Verbindungen bezeichnet, die im Molekül mindestens eine quartäre Ammoniumgruppe und mindestens eine Carboxylat- und eine Sulfonatgruppe tragen. Besonders geeignete zwitterionische Tenside sind die sogenannten Betaine wie die N-Alkyl-N,N-dimethylammoniumglycinate, beispielsweise das Kokosalkyl-dimethylammonium-glycinat, N-Acyl-aminopropyl-N,N-dimethylammoniumglycinate, bei spielsweise das Kokosacylaminopropyldimethylammoniumglycinat, und 2-Alkyl-3-carboxyl-methyl-3- hydroxyethylimidazoline mit jeweils 8 bis 18 C-Atomen in der Alkyl- oder Acylgruppe sowie das Kokos acylaminoethylhydroxyethylcarboxymethylglycinat. Besonders bevorzugt ist das unter der CTFA Be zeichnung Cocamidopropyl Betaine bekannte Fettsäureamid-Derivat. Ebenfalls geeignete Emulgatoren sind ampholytische Tenside. Unter ampholytischen Tensiden werden solche oberflächenaktiven Verbin dungen verstanden, die außer einer C_8/18-Alkyl- oder -Acylgruppe im Molekül mindestens eine freie Aminogruppe und mindestens eine -COOH- oder -SO₃H-Gruppe enthalten und zur Ausbildung innerer Salze befähigt sind. Beispiele für geeignete ampholytische Tenside sind N-Alkylglycine, N-Alkyl propionsäuren, N-Alkylaminobuttersäuren, N-Alkyliminodipropionsäuren, N-Hydroxy-ethyl-N-alkylami dopropylglycine, N-Alkyltaurine, N-Alkylsarcosine, 2-Alkylaminopmpionsäuren und Alkylaminoessig säuren mit jeweils etwa 8 bis 18 C-Atomen in der Alkylgruppe. Besonders bevorzugte ampholytische Tenside sind das N-Kokosalkylamiriopropionat, das Kokosacylaminoethylaminopropionat und das C_12/18-Acylsarcosin.

Als W/O-Emulgatoren kommen in Betracht: (b1) Anlagerungsprodukte von 2 bis 15 Mol Ethylenoxid an Ricinusöl und/oder gehärtetes Ricinusöl; (b2) Partialester auf Basis linearer, verzweigter, ungesättigter bzw. gesättigter C_12/22-Fettsäuren, Ricinolsäure sowie 12-Hydroxystearinsäure und Glycerin, Polygly cerin, Pentaerythrit, Dipentaerythrit, Zuckeralkohole (z. B. Sorbit) sowie Polyglucoside (z. B. Cellulose); (b3) Trialkylphosphate; (b4) Wollwachsalkohole; (b5) Polysiloxan-Polyalkyl-Polyether-Copolymere bzw. entsprechende Derivate; (b6) Mischester aus Pentaerythrit, Fettsäuren, Citronensäure und Fettalkohol gemäß DE-PS 11 65 574 sowie (b7) Polyalkylenglycole.

Als Oberfettungsmittel können Substanzen wie beispielsweise polyethoxylierte Lanolinderivate, Lecithinderivate, Polyolfettsäureester, Monoglyceride und Fettsäurealkanolamide verwendet werden, wobei die letzteren gleichzeitig als Schaumstabilisatoren dienen. Geeignete Verdickungsmittel sind beispielsweise Polysaccharide, insbesondere Xanthan-Gum, Guar-Guar, Agar-Agar, Alginate und Ty losen, Carboxymethylcellulose und Hydroxyethylcellulose, ferner höhermolekulare Polyethylengly colmono- und -diester von Fettsäuren, Polyacrylate, Polyvinylalkohol und Polyvinylpyrrolidon, Tenside wie beispielsweise Fettalkoholethoxylate mit eingeengter Homologenverteilung oder Alkyloligoglu coside sowie Elektrolyte wie Kochsalz und Ammoniumchlorid.

Geeignete kationische Polymere sind beispielsweise kationischen Cellulosedenvate, kationischen Starke, Copolymere von Diallylammoniumsalzen und Acrylamiden, quaternierte Vinylpyrrolidon/ Vinylimidazol-Polymere wie z. B. Luviquat® (BASF AG, Ludwigshafen/FRG), Kondensationsprodukte von Polyglycolen und Aminen, quaternierte Kollagenpolypeptide wie beispielsweise Lauryldimonium hydroxypropyl hydrolyzed collagen (Lamequat®L, Grünau GmbH), Polyethylenimin, kationische Sili conpolymere wie z. B. Amidomethicone oder Dow Corning, Dow Corning Co./US, Copolymere der Adi pinsäure und Dimethylaminohydroxypropyldiethylentrimamin (Cartaretine®, Sandoz/CH), Polyamino polyamide wie z. B. beschrieben in der FR A 22 52 840 sowie deren vernetzte wasserlöslichen Poly mere, kationische Chitinderivate wie beispielsweise quaterniertes Chitosan, gegebenenfalls mikro kristallin verteilt, kationischer Guar-Gum wie z. B. Jaguar® CBS, Jaguar® C-17, Jaguar® C-16 der Celanese/US, quaternierte Ammoniumsalz-Polymere wie z. B. Mirapol® A-15, Mirapol® AD-1, Mira pol® AZ-1 der Miranol/US.

Geeignete Siliconverbindungen sind beispielsweise Dimethylpolysiloxane, Methyl-phenylpolysiloxane, cyclische Silicone sowie amino-, fettsäure-, alkohol-, polyether-, epoxy-, fluor- und/oder alkylmodifizierte Siliconverbindungen. Unter biogenen Wirkstoffen sind beispielsweise Pflanzenextrakte und Vita minkomplexe zu verstehen. Gebräuchliche Filmbildner sind beispielsweise Chitosan, mikrokristallines Chitosan, quaterniertes Chitosan, Polyvinylpyrrolidon, Vinylpyrrolidon-Vinylacetat-Copolymerisate, Poly mere der Acrylsäurereihe, quaternäre Cellulose-Derivate, Kollagen, Hyaluronsäure bzw. deren Salze und ähnliche Verbindungen. Als Konservierungsmittel eignen sich beispielsweise Phenoxyethanol, Formaldehydlösung, Parabene, Pentandiol oder Sorbinsäure. Als Perlglanzmittel kommen beispiels weise Glycoldistearinsäureester wie Ethylenglycoldistearat, aber auch Fettsäuremonoglycolester in Be tracht. Als Farbstoffe können die für kosmetische Zwecke geeigneten und zugelassenen Substanzen verwendet werden, wie sie beispielsweise in der Publikation "Kosmetische Färbemittel" der Farb stoffkommission der Deutschen Forschungsgemeinschaft, Verlag Chemie, Weinheim, 1984, S. 81-106 zusammengestellt sind. Diese Farbstoffe werden üblicherweise in Konzentrationen von 0,001 bis 0,1 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Mischung, eingesetzt.

Der Gesamtanteil der Hilfs- und Zusatzstoffe kann 1 bis 50, vorzugsweise 5 bis 40 Gew.-% - bezogen auf die Mittel - betragen.

Beispiele Herstellbeispiele Herstellbeispiel H1

In einer 1-l-Rührappartur wurden 151 g (1 mol) Epoxypropyltrimethylammoniumchlorid in 150 ml Was ser gelöst und mit einer solche Menge konzentrierter wäßriger Natriumhydroxidlösung versetzt, daß sich ein pH-Wert von 11 einstellte. Die Mischung wurde auf 70°C erhitzt und über einen Zeitraum von 24 h hydrolysiert. Das 1,2-Dihydroxypropyltrimethylammoniumchlorid wurde in praktisch quantitativer Ausbeute erhalten.

Herstellbeispiel H2

Analog Beispiel H1 wurden 430 g einer 40 Gew.-%igen wäßrigen Lösung von 3-Chlor-2-hydroxy propyldimethyldodecylammoniumchlorid hydrolysiert. Monomeres 1,2-Diol und Dimere wurden im Ge wichtsverhältnis von etwa 50 : 50 erhalten.

II. Naß- und Trockenkämmbarkeit

Zur Bestimmung der Kämmbarkeit wurden die Produkte nach den Herstellbeispielen H1 und H2 in folgende sauren Rezepturen (pH-Wert: 4) eingesetzt (Tabelle 1; Prozentangaben als Gew.-%). Die Rezepturen R1 und R2 sind erfindungsgemäß, die Rezeptur R3 (DSDMAC = Distearyldimethylammo niumchlorid) dient dem Vergleich.

Tabelle 1

Rezepturbeispiel

Naßkämmbarkeit

Die Naßkämmbarkeit wurde an braunem Haar (Alkinco #6634, Strähnenlänge 12 cm, Strähnenmasse 1 g) untersucht. Nach der Nullmessung wurden die Strähnen mit 100 ml der For mulierungen A bis J bzw. U, V und W getränkt. Nach einer Einwirkzeit von 5 min wurden die Strähnen 1 min unter fließendem Wasser (1 l/min, 38°C) ausgespült. Die Strähnen wurden erneut vermessen und mit der Nullmessung verglichen. Der Fehler bei den Messungen betrug im Mittel 2%, die statistische Sicherheit lag bei mindestens 99%. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.

Trockenkämmbarkeit

Die Trockenkämmbarkeit wurde unter Zulassung der elektrostatischen Aufla dung untersucht. Es wurde eine relative Luftfeuchtigkeit von 20% eingestellt. Die Konditionierungszeit betrug 12 h bei 30°C. Die Messung erfolgte über den Ladungsabgriff an einem doppelten Faraday-Kä fig nach Ausführung von 10 Kämmungen. Der Fehler bei den Messungen betrug im Mittel 2,5%, die statistische Sicherheit lag bei mindestens 99,9%. Die Ergebnisse der Kämmarbeiten sind ebenfalls in Tabelle 2 dargestellt.

Elektrostatische Aufladung

Die elektrostatische Aufladung wurde bei 20% relativer Feuchtigkeit gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengefaßt.

Eine ausführliche Beschreibung der Meßmethoden befindet sich in J. Soc. Cosm. Chem., 24, 782 (1973).

Tabelle 2

Naß- und Trockenkämmbarkeit

Tabelle 3

Elektrostatische Aufladung

Anwendungstechnische Beispiel

Tabelle 4

Haarkosmetische Mittel (Wasser ad 100 Gew.-%)

Claims

Verwendung von quartären Aminoglycerinverbindungen der Formel (I), in der R¹, R² und R³ unabhängig für einen gegebenenfalls hydroxysubstituierten Alkyl- oder Aralkylrest mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen oder einen Benzyl rest und X für Chlorid oder Bromid steht, zur Herstellung von Haarreinigungs- und -pflege mitteln.