專(zhuān)利名稱(chēng)：以二羧酸二酯為基礎(chǔ)的帶有至少二個(gè)親水基和至少二個(gè)疏水基的兩親化合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以二羧酸二酯為基礎(chǔ)的帶有至少二個(gè)親水基和至少二個(gè)疏水基的兩親化合物。
作為兩親物質(zhì)，已知有大量陰離子、陽(yáng)離子、非離子和兩性離子化合物。這類(lèi)物質(zhì)的絕大多數(shù)由一個(gè)親水端基和至少一個(gè)疏水部分組成。
對(duì)于兩親物質(zhì)，由于生態(tài)學(xué)的原因，例如關(guān)系到減少包裝和運(yùn)輸費(fèi)用，必須要使所使用物質(zhì)單位質(zhì)量達(dá)到盡可能大的效能。但通過(guò)兩親物質(zhì)的混配實(shí)現(xiàn)優(yōu)化是很有限的，所以要求能有一種高效的新型兩親物質(zhì)。為此，特別必須找到具有較低的臨界膠束形成濃度和/或較低的表面-和界面張力的特殊物質(zhì)，這樣才能大大減少有效物質(zhì)的加入量。
已知初始解決方案就是使其結(jié)構(gòu)的一部分(親水的端基，疏水基)成倍增多。在全甲基化的亞烷基二胺上加成長(zhǎng)鏈烷基鹵化物，可得到陽(yáng)離子界面活性化合物[R.Zana，M.Benrraou，R.Rueff，Langmuir，2(1991)1072；R.Zana，Y.Talmon，Nature，362(1993)228；E.Alami，G，Beinert，P.Marie，R.Zana，Langmuir，9(1993)1465].
帶有至少二個(gè)親水基和至少二個(gè)疏水基的陰離子界面活性化合物迄今都是在二縮水甘油醚基礎(chǔ)上制造的(US 5 160 450、JP 01 304033、JP 4 124 165)。但二縮水甘油醚從毒理學(xué)上講被疑為有害，且價(jià)格相當(dāng)貴，此外在制造該化合物時(shí)采用環(huán)氧氯丙烷，會(huì)生成大量的殘余物，所以這類(lèi)物質(zhì)不論從生態(tài)毒理方面還是從經(jīng)濟(jì)角度考慮都不再符合時(shí)代要求。
因而提出的任務(wù)是找到一種兩親化合物，它至少具有二個(gè)親水基和至少二個(gè)疏水基，該兩親化合物相對(duì)于其加入量而言，具有很好的效率，此外，它是由工業(yè)上易得的原料制造的，而且不生成大量的不希望產(chǎn)生的副產(chǎn)物。
這一任務(wù)按本發(fā)明可通過(guò)磺化的兩親二羧酸二酯得到解決，它們例如可通過(guò)磺化二羧酸二脂肪醇酯或通過(guò)磺化帶短烷基鏈的二羧酸二烷基酯并隨后與脂肪醇反應(yīng)并中和磺酸而制得。
本發(fā)明的兩親化合物涉及通式I的化合物
其中式I中的R1，R2和R3具有下述的意義R1和R3互相獨(dú)立地為非支鏈或帶支鏈的飽和或不飽和的含1至22個(gè)碳原子的烴基，優(yōu)選為含8至18個(gè)碳的烴基。
作為取代基的R1和R3各自可以是甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基、正二十烷基、正二十一烷基、正二十二烷基及其帶支鏈的異構(gòu)體以及相應(yīng)含一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)不飽和鍵的基團(tuán)。
R2是一個(gè)間隔基團(tuán)，由非支鏈或帶支鏈的2至100個(gè)碳原子的鏈組成，并含有0至20個(gè)氧-和/或0至20個(gè)氮-和/或0至4個(gè)硫-和/或0至3個(gè)磷原子，它有0至20個(gè)功能性的側(cè)鏈基，例如羥基、羰基、羧基、氨基和/或酰氨基，和/或0至4個(gè)分離的或稠合的環(huán)。
該間隔基團(tuán)R2特別是◆作為基體的式II無(wú)支鏈的或帶支鏈的亞烷基鏈-CaH2a- (II)a＝2至18，優(yōu)選a＝2至6；◆作為基體的式III無(wú)支鏈的或帶支鏈的亞炔基鏈-CdH2d-C≡C-CeH2e- (III)d+e＝2至16，此時(shí)d和e各自大于零，且其中在式II至III的化合物上，間隔基團(tuán)在鏈的任一位置上還互相獨(dú)立地含有1至4個(gè)羰基-、羧基-、氨基-或酰氨基；◆式IV的亞脂環(huán)基-CfH2f-環(huán)-C6H10-CgH2g- (IV)
f和g同時(shí)互相獨(dú)立地為1至6，◆或式V的亞脂環(huán)基-3(4)，8(9)-二(亞甲基)-三環(huán)〔5.2.1.02.6〕癸烷-(V)◆式VI的任選取代的亞芳基
或式VII的任選取代的亞芳基-ChH2h-C10R6-CjH2j-(VII)h、j、j1和j2同時(shí)互相獨(dú)立地為0至8，i＝0至8，以及R同時(shí)互相獨(dú)立地為H或C1-至C6-烷基；◆帶有0至20個(gè)功能性側(cè)鏈基的鏈，其中功能性側(cè)鏈基為羥基、羰基、羧基、氨基和/或酰氨基和/或0至4個(gè)分離的或稠合的環(huán)。
此外，間隔基團(tuán)R2含有0至20，優(yōu)選為1至12個(gè)氧原子和/或氮原子和/或0至4個(gè)硫原子和/或0至3個(gè)磷原子。
此外，R2還特別具有下述含義◆式VIII的化合物-CkH2k-CxRy-Z-CxRy-ClH2l-(VIII)k和l同時(shí)互相獨(dú)立地為0至8，x＝6而y＝4或x＝10而y＝6或x＝14而y＝8，和Z＝O，CO，NH，NR1，N-CH2-CH(OX)-R1，N-C(O)R1，SO2或式IX的化合物-CH2-CH(OCH2CH(OX)-R1)-CH2-或異構(gòu)體(IX)其中X＝SO3M或?yàn)?，2′-亞甲基-雙-(1，3-二氧戊環(huán)-5-亞甲基)-或?yàn)榭s醛，特別是由二醛和二元-、低聚-或多元醇形成的二縮醛，其中R1是帶有1至22碳原子的烴基。
◆式X的化合物-CmH2m-(CnH2nO)p(C3H6O)q-CH2r-(X)
m＝1至4，n＝2至4，p＝1至20，優(yōu)選為p＝1至4，q＝0至4，和r＝1至4，此時(shí)也可有混合型烷氧化物單元出現(xiàn)，而烷氧化物單元的順序可以是任意的，◆式XI的化合物-CrH2r(RNCsH2s)t-CuH2u- (XI)或式XII化合物-[CrH2r[RN-C(O)-NR]t-CuH2u]w-(XII)或式XIII化合物-[CrH2r[RNC(O)CvH2vC(O)NR]t-CuH2u]w- (XIII)或式XIV化合物-[CrH2r[RNC(O)CxRyC(O)NR]t-CuH2u]w- (XIV)r＝2至4，s＝2至4，t＝1至20，優(yōu)選t＝1至4，u＝2至4，v＝0至12，w＝1至6，x＝6而y＝4，或x＝10而y＝6，或x＝14而y＝8R同時(shí)互相獨(dú)立地為H或C1-至C6-烷基。M，M′＝堿金屬、銨、鏈烷醇銨，或1/2堿土金屬，在德國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)DE 3932492中，描述了不飽和二羧酸與不飽和脂肪醇的磺化酯的鹽。這些化合物具有的結(jié)構(gòu)與本發(fā)明化合物完全不同，因?yàn)镈E 3932492中SO3單獨(dú)加成至雙鍵上。
本發(fā)明的兩親化合物大多數(shù)顯示極低的臨界膠束形成濃度(CMC)和很低的表面-和界面張力(例如與石蠟相比)，這是歸因于它們特殊的結(jié)構(gòu)-至少二個(gè)親水基和至少二個(gè)疏水基，此外，它們中的大多數(shù)還顯示相當(dāng)高的親水懸浮能力，大致位于常規(guī)的表面活性劑和三聚磷酸五鈉之間。這些化合物中的一部分是極快的潤(rùn)濕劑。
本發(fā)明的兩親化合物特別適用作工業(yè)上和家用的乳化劑、反乳化劑、洗滌劑、分散劑和水溶助長(zhǎng)劑，例如在金屬加工、選礦、表面整理(加工)、洗滌和潔凈，化妝品，藥物行業(yè)和食品加工及制備過(guò)程。
在這方面它們可與所有常用的陰離子的、非離子的、陽(yáng)離子的和兩性界面活性物質(zhì)復(fù)合。作為可用于復(fù)合的非離子界面活性物質(zhì)的實(shí)例，可以列出脂肪酸甘油酯、脂肪酸多甘油酯、脂肪酸酯、乙氧基化的高級(jí)醇、聚氧乙烯脂肪酸甘油酯、聚氧乙烯丙二醇脂肪酸酯，聚氧乙烯脫水山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯蓖麻油-或硬化蓖麻油衍生物，聚氧乙烯羊毛脂衍生物、聚氧乙烯脂肪酸酰胺、聚氧乙烯烷基胺、烷醇胺、烷基-胺氧化物、蛋白質(zhì)水解物衍生體、羥基混合醚、烷基多甙類(lèi)和烷基葡萄糖酰胺類(lèi)。
作為可用于復(fù)合的陰離子界面活性物質(zhì)的實(shí)例，可列出肥皂、醚羧酸及其鹽類(lèi)、烷基磺酸鹽、α-烯磺酸鹽、高級(jí)脂肪酸酯磺酸鹽、高級(jí)醇硫酸鹽、醇醚硫酸鹽、羥基混合醚硫酸鹽、磷酸酯的鹽類(lèi)、牛磺酸鹽、羥乙磺酸鹽、線(xiàn)型烷基苯磺酸鹽、異丙基磺酸鹽、烷基芳基磺酸鹽、聚氧乙烯脂肪酸酰胺的硫酸鹽和酰氨基酸的鹽類(lèi)。
作為可用于復(fù)合的陽(yáng)離子常用界面活性物質(zhì)的實(shí)例，可列出烷基三甲基銨鹽、二烷基二甲基銨鹽、烷基二甲基芐基銨鹽、烷基吡啶韨鹽、烷基異喹啉韨鹽、芐索氯銨和陽(yáng)離子酰氨基酸衍生物。
作為可用于復(fù)合的兩性界面活性物質(zhì)的實(shí)例，可列出氨基酸、甜菜堿、磺基甜菜堿、咪唑啉衍生物、豆油類(lèi)脂化合物(磷脂)和卵磷脂。
此外，本發(fā)明的兩親化合物也能互相復(fù)合使用。
本發(fā)明的兩親化合物同樣通常作為助劑應(yīng)用，這種助劑選用于專(zhuān)用配方，并通常包括無(wú)機(jī)鹽類(lèi)，如氯化鈉和硫酸鈉以及助洗劑、水溶助長(zhǎng)劑、紫外線(xiàn)吸收劑、增塑劑、螯合物組分、粘度改性劑和香料。
上述的化合物可由下列方式制得對(duì)二羧酸二脂肪醇酯進(jìn)行雙重磺化，或?qū)Ф掏榛湹亩人岫榛ミM(jìn)行雙重磺化，隨后與脂肪醇反應(yīng)，并用含水堿-或堿土金屬氫氧化物或氨或烷醇胺中和磺酸。必要時(shí)，產(chǎn)物在水溶液中用過(guò)氧化氫(以固體物計(jì)為0.1-2.0％)漂白。
權(quán)利要求
1.通式I的兩親化合物
其中R1和R3互相獨(dú)立地為1至22個(gè)碳原子的烴基，R2為間隔基團(tuán)，和M和M1為堿金屬、銨、鏈烷醇銨或l/2堿土金屬。
2.按權(quán)利要求1的兩親化合物，其特征在于，烴基R1和R3為非支鏈或帶支鏈的飽和或非飽和的，間隔基團(tuán)R2為非支鏈或帶支鏈的2至100個(gè)碳原子的鏈，它含有0至20個(gè)氧-和/或0至20個(gè)氮-和/或0至4個(gè)硫-和/或0至3個(gè)磷原子，并具有0至20個(gè)功能性側(cè)鏈基和/或0至4個(gè)分離或稠合的環(huán)。
3.按權(quán)利要求1和2之一的兩親化合物，其特征在于，式I中的烴基R1和R3互相獨(dú)立地含有8至18個(gè)碳原子。
4.按權(quán)利要求1至3之一的兩親化合物，其特征在于，R2為間隔基團(tuán)，它含有作為基體的式II的非支鏈的或帶支鏈的亞烷基鏈-CaH2a-(II)a＝2至18，優(yōu)選a＝2至6，或者含式III的非支鏈或帶支鏈的亞炔基鏈-CdH2d-C≡C-CeH2e-(III)d+e＝2至16，其中d和e各自都大于零，并且在式(II)至(III)的化合物中，間隔基團(tuán)可在鏈的任何位置互相獨(dú)立地含有0至4個(gè)羰基、羧基、氨基或酰氨基。
5.按權(quán)利要求1至3之一的兩親化合物，其特征在于，R2為間隔基團(tuán)，它由式IV的亞脂環(huán)基-CfH2f-環(huán) C6H10-CgH2g-(IV)f和g互相獨(dú)立地各為1至6，或式V的亞脂環(huán)基-3(4)，8(9)-二(亞甲基)-三環(huán)[5.2.1.02.6]癸烷- (V)組成。
6.按權(quán)利要求1至3之一的兩親化合物，其特征在于，R2為間隔基團(tuán)，它由式VI或式VII的非取代或取代的芳烴基組成，
-ChH2h-C10R6-CjH2j-(VII)h、j、j1和j2互相獨(dú)立地各自為0至8，且i＝0至8，以及R同時(shí)互相獨(dú)立地各自為H或C1-至C6-烷基。
7.按權(quán)利要求1至3之一的兩親化合物，其特征在于，間隔基團(tuán)R2帶有0至20個(gè)功能性側(cè)鏈基團(tuán)，其中側(cè)鏈基是羥基、羰基、羧基、氨基和/或酰氨基和/或0至4個(gè)分離的或稠合的環(huán)。
8.按權(quán)利要求1至3之一的兩親化合物，其特征在于，間隔基團(tuán)R2含有0至20個(gè)氧原子和/或0至20個(gè)氮原子和/或0至4個(gè)硫原子和/或0至3個(gè)磷原子。
9.按權(quán)利要求8的兩親化合物，其特征在于，R2為式VIII的間隔基團(tuán)-CkH2k-CxRy-Z-CxRy-ClH2l-(VIII)k和l互相獨(dú)立地為0至8，x＝6和y＝4或x＝10和y＝6或x＝14和y＝8，以及Z＝O，CO，NH，N-CH2-CH(OX)-R1，NR1，N-C(O)R1，SO2或式IX的間隔基團(tuán)-CH2-CH(OCH2CH(OX)-R1)-CH2-或異構(gòu)體(IX)X＝SO3M其中R1是1至22碳原子的烴基。
10.按權(quán)利要求8的兩親化合物，其特征在于，R2為式X的間隔基團(tuán)-CmH2m-(CnH2nO)p(C3H6O)q-CrH2r- (X)m＝1至4，n＝2至4，p＝1至20，優(yōu)選為p＝1至4，q＝0至4和r＝1至4，其中也可有混合型烷氧化物單元存在，而烷氧化物單元的順序是任意的，或?yàn)?，2′-亞甲基-雙(1，3-二氧五環(huán)-5-亞甲基)-或?yàn)榭s醛，特別是由二醛和二元醇、低聚醇或多元醇生成的二縮醛。
11.按權(quán)利要求8的兩親化合物，其特征在于，R2為式XI或式XII或式XIII或式XIV的間隔基團(tuán)，-CrH2r(RNCsH2s)t-CuH2u-(XI)-[CrH2r[RN-C(O)-NR]t-CuH2u]w-(XII)-[CrH2r[RNC(O)CvH2vC(O)NR]t-CuH2u]w- (XIII)-[CrH2r[RNC(O)CxRyC(O)NR]t-CuH2u]w-(XIV)r＝2至4，s＝2至4，t＝1至20，優(yōu)選t＝1至4，u＝2至4，v＝0至12，w＝1至6，x＝6和y＝4，或x＝10和y＝6，或x＝14和y＝8R同樣互相獨(dú)立地為H或C1-至C6-烷基。
12.權(quán)利要求1至11之一的兩親化合物作為乳化劑或反乳化劑的應(yīng)用。
13.權(quán)利要求1至11之一的兩親化合物在金屬加工、采礦或表面處理中作為助劑的應(yīng)用。
14.權(quán)利要求1至11之一的兩親化合物作為紡織助劑或用于紡織品的清凈和洗滌中的應(yīng)用。
15.權(quán)利要求1至11之一的兩親化合物在硬表面的清凈中的應(yīng)用。
16.權(quán)利要求1至11之一的兩親化合物用于皮膚和頭發(fā)的清凈和洗滌中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及以二羧酸二酯為基礎(chǔ)的帶有至少二個(gè)親水基和至少二個(gè)疏水基的通式(Ⅰ)兩親化合物。本發(fā)明的兩親化合物大多為界面活性物,適宜作工業(yè)和家用乳化劑、反乳化劑、洗滌劑、分散劑和水溶助長(zhǎng)劑,例如在金屬加工、選礦、表面處理、洗滌和清凈,化妝品、醫(yī)藥領(lǐng)域以及食品加工和食品配制過(guò)程中應(yīng)用。
文檔編號(hào)C07C309/22GK1179772SQ95197649
公開(kāi)日1998年4月22日 申請(qǐng)日期1995年11月17日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月17日
發(fā)明者K·維卡特, W·魯貝克 申請(qǐng)人:希爾斯股份公司