DE2021825A1

DE2021825A1 - Verfahren zur Herstellung von oberflaechenaktiven Glutaminsaeure-Estern und -Amiden

Info

Publication number: DE2021825A1
Application number: DE19702021825
Authority: DE
Inventors: Oswald Dipl-Chem Dr Manzke
Original assignee: MANZKE OSWALD DIPL CHEM DR
Current assignee: MANZKE OSWALD DIPL CHEM DR
Priority date: 1970-05-05
Filing date: 1970-05-05
Publication date: 1971-12-30

Description

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON OBERFLACHENAKTIVEN GLUTAMIN-SÄURE - ESTERN UND - AMIDEN.
Oberflächenaktive Aminosäure-Derivate besitzen als Tenside, Emulgatoren, Faserschutzmittel und Hautschutzstoffe grosse Bedeutung.
Hierbei handelt es sich vorwiegend um acylierte Aminocarbonsäuren, wie z.3. Kondensationsprodukte von Fettsäure-chloriden mit Sarkosin: oder um alkylierte Aminosäuren, wie z.BB Umsetzungsprodukte von Fettaminen mit Halogencarbonsäuren: Auch die Herstellung von oberflächenaktiven Aminocarbonsäureestern ist bereits bekannt; sie erfolgt durch Umsetzung voa Fettalkohol-halogencarbonsäureestern mit Aminen: Ferner ist die Synthese von waschaktiven Aminodicarbonsäureestern beschrieben worden, wie z.b. von Asparaginsäure-ester.
Man geht hierbei von langkettigen Maleinsäure-halbestern aus und addiert an die Doppelbindung Amine: Alle diese Herstellungsverfahren verlaufen jedoch über mehrere Stufen, stellen komplizierte Umwege dar und erfordern meist aufwendige Reinigungsoperationen.
Zwar ist es möglich, Aminozäure-Ester oder -Amide von niedermolekularen Alkoholen oder Aminen in Gegenwart von Katalysatoren zu gewinnen, doch ist eine direkte thermische Kondensation von Aminosäuren, insbesondere der Glutaminsäure,mit hochmolekularen Fettalkoholen. @N-funktionellen Fettderivaten oder mit primären Fettaminen, bisher nicht bekannt geworden, da sich fast alle Aminoäuren, wie z.b. Glykokoll, Alanin, Asparaginsäure und Serin, bei den hierfür erforderlichen hohen Reaktionstemperaturen zersetzen oder mit den hydrophoben Verbindungen überhaupt nicht reagieren.
Es wurde nun überraschend gefunden, dass sich die Glutaminsäure direkt, ohne Zersetzung, mit Fettalkoholen oder anderen hydrophoben OH-funktionellen Derivaten sowie mit Fettaminen bei hohen Temperaturen thermisch verestern oder amidieren lässt.
Es können au diese Weise sehr einfach - und zwar in einem einstufigen Verfahren - oberflächenaktive Mono- oder Di-Ester bzw.
Amide der Glutaminsäure hergestellt werden; bei der Umsetzung von 1 Mol Glutaminsäure mit 1 Mol Fett-Derivat entstehen Amphelyte, mit 2 Mol Fett-Derivaten dagegen kationaktive Reaktionsprodukte die Bildung der oberflächenaktiven Glutaminsäure-Ester oder -Amide verläuft nach dem erfindungsgemässen Verfahren wie folgt:

H2N - GH - COOR H2N - CH - COOR

CH2 ~<+ 2 ROH/T Glutaminsäure + ROH/?

OH2 o H20 - H20 01112 - COOH

.CH2 - COOR OH2

2 CH2 - COOR

Glutaminsäure-Diester Glutaminsäure-halbester ROH @ Fettalkohi (C8 - C20) Fettalkoholpolyglykoläther, Alkylphenolpolyglykoläther, Fettsäurealkylolamide u .a. OH-funktionelle hydrophobe Verbindungen.
T I Kondensationstemperaturen von 150 - 250°C.

H2N - CH - CO - NH - R H2N - OH - CO - NH-R

CH2 + 2R-NH2/T Glutaminsäure + R 2T

; 4W - R - H,8 / )2 -00011

CH2 - - Co

Glutaminsäure-diamid Glutaminsäure-monamid R - NH2 " primäres Fettamin der Kettenlänge C10 - C18 T a Kondensationstemperaturen von 150 - 25000.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist äusserst einfach und sehr rationell - zumal die Glutaminsäure selbst,preisgxastig als Rohstoff zur Verfügung steht: Beide Reaktionspartner werden zusammen erwärmt und das Kondensationswasser wird abdestilliert.
Im einfachsten Falle arbeitet man im offenen Reaktionsgefäss bei Temperaturen von 150 - 250°C; das Ende der Veresterung bzw.
Amidierung kann durch die Gewichtsabnahme des abdestillierten Kondeasationswassers, durch die vollständige Solubilisierung der festen Glutaminsäure im Verlaufe der Reaktion oder durch titrimetrische Bestimmung der noch vorhandenen freien Carboxylgruppen ermittelt werden.
Die Kondensation kann ferner unter vermindertem Druck und damit auch bei niedrigeren Temperaturen erfolgen; ausserdem können übliche Veresterungskatalysatoren, wie z.B. HC1, Bortrifluorid oder H2S04 verwendet werden - doch sind diese Massnahmen keineswegs erforderlich und beeinflussen kaum die Reaktionszeit.
Besondere Reinigungsoperationen hinsichtlich der anfallenden Glutaminsäure-ester bzw. -amide, sind ebenfalls nicht notwendig, da die Ausbeuten über 90% liegen, störende Nebenprodukte nicht entstehen und die Endprodukte farblos bis leicht gelb gefärbt sind. Gegebenenfalls können nach den~üblichen Reinigungsmethoden, wie durch Extraktion, Destillation und Aussalzung, hochgereinigte definierte Glutaminsäure-Derivate erhalten werden.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung seien folgende Beispiele angeführt: Beispiel 1 147 g Glutaminsäure (1 Mol) werden zusammen mit 186 g Laurylalkohol (1 Mol) im offenen Reaktionsgefss unter ständigem Rühren auf 180 - 2000C erwärmt. Nach etwa 45 Minuten ist die Glutaminsäure unter Veresterung völlig in Lösung gegangen.
Man hält den klaren Ansatz noch 10 Min. bei der Reaktionstemperatur. Nach dem Abkühlen fällt der Halbester der Glutaminsäure als leicht gelb gefärbtes, pastöses Endprodukt an.
Beispiel 2 Man mischt in einem Becherglas 147 g Glutaminsäure (1 Mol) mit 185 g Kokosfettamin (1 Mol) und erwärmt die Mischung langsam auf 190 - 21000. Die Schmelze wird unter ständigem Rühren noch ca. 60 Min. auf dieser Temperatur gehalten, bis 18 g Kondensationswasser verdampft sind. Man lässt noch 10 Min. weiter reagieren wad erhält nach dem Abkühlen das Glutaminsäurekokosamid als wachsartiges Rohprodukt.
Beispiel 3 147 g Glutaminsäure (1 Mol) und 280 g Kokosfettalkohol-diglykoläther (1 Mol) werden zusammen in einem Rotationsverdampfer unter vermindertem Druck von 15 n Hg auf dem siedenden Wasserbad erwärmt. Nachdem 18 - 20 g Veresterungswasser überdestilliert sind, lässt man die Reaktion noch 15 Min. weiterlaufen, bis auch die letzten Rückstände an kristalliner Glutaminsäure völlig in Lösung gegangen sind. Der Halbester fällt als pastöses weisses Rohprodukt an.
Beispiel 4 In einem offenen Reaktionsgefäss werden 147 g Glutaminsäure (1 Mol) zusammen mit 241 g Cetylamin (1 Mol) unter ständigem Rühren geschmolzen. Man leitet durch die Reaktionsmischung einen langsamen Sti¢kstoff-Strom und steigert die Temperatur auf 200 - 2200 Co Nach 60 Min. ist die Amidbildung abgeschlossen. Das Glutaminsäure-cetylamid stellt ein weisses wachsartiges Produkt dar.
. Beispiel 5 Man mischt in einem Becherglas 147 g Glutaminsäure (1 Mol) mit 1320 g eines 10-fach oxäthylierten Nonylphenols (2 Mol) und 5 g konz. HOl und erwärmt die Mischung auf 190 - 21000 unter standigem Rühren. Die Veresterung ist vollständig, wenn der Ansatz einen Gewichtsverlust von 45 g aufweist (ca. 90 Min.).
Der Glutaminsäure-diester resultiert als klare, leicht gelb gefärbte Flüssigkeit.
Beispiel 6 147 g Glutaminsäure (1 Mol) werden mit 245 g Eokosfettsäuremonoäthanolamid (1 Mol), wie unter Beispiel 1 beschrieben, verestert. Man erhält ein gelbliches Endprodukt von schmalzartiger Konsistenz.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von oberflächenaktiven Glutaminsäure-Estern und -Amiden, dadurch gekennzeichnet, dass Glutaminsäure mit OH-funktionellen hydrophoben Verbindungen wie Fettalkoholen, Fettalkoholpolyglykoläthern, Alkylphenolpolyglykoläthern, Fettsäurealkylolamiden - oder mit primären Fettaminen der Kettenlänge C10-C18 bei Temperaturen von 150 - 2500C verestert oder amidiert wird, wobei das Molverhältnis von Glutaminsäure zu OH-funktionellen Verbindungen oder zu Fettaminen 1:1 sowie 1:2 beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung bei vermindertem Druck und erniedrigten Temperaturen durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, dass übliche Veresterungskatalysatoren verwendet werden.