專(zhuān)利名稱(chēng)：以二羧酸二酰胺為基礎(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)明涉及以二羧酸二酰胺為基礎(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，7(1991)l072；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)兩親的二酰胺得到解決，它們的基礎(chǔ)物質(zhì)由二羧酸或其酯及胺制成。相應(yīng)的二或低聚酰胺可進(jìn)行烷氧化。這些非離子兩親化合物可轉(zhuǎn)變?yōu)殛庪x子兩親化合物，其中將例如上述化合物與三氧化硫/惰性氣體(或發(fā)煙硫酸、氯磺酸或氨基磺酸)，與聚磷酸，與一種鹵代乙酸，與一種磺內(nèi)酯，與馬來(lái)酸酐和亞硫酸氫鈉，或與?；撬徇M(jìn)行反應(yīng)，并各自再進(jìn)行中和。
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，R3，X和Y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7至17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。
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＝3至6；◆作為基體的式III無(wú)支鏈的或帶支鏈的亞烯基鏈-CbH2b-CH＝CH-CcH2c-(III)
b+c=2至16，其中b和c各自大于零。
◆作為基體的式IV無(wú)支鏈的或帶支鏈的亞炔基鏈-CdH2d-C≡C-CeH2e-(IV)d+e=2至16，其中d和e各自大于零，和其中在式II至IV的化合物中，間隔基團(tuán)在鏈的任一位置上還含有0至4個(gè)羰基-、羧基-、氨基-或酰氨基；◆式V的亞脂環(huán)基-CfH2f-環(huán)-C6H10-CqH2q- (V)f和g同時(shí)互相獨(dú)立地為1至6，◆或式VI的亞脂環(huán)基-3(4)，8(9)-二(亞甲基1)-三環(huán)-[5.2.1.02.6]癸烷-(VI)；◆式VII的任選取代的亞芳基-ChH2h-C6R4-(CiH2i-C6R4)j1-Cj2H2j2-----(VII)]]>或式VIII的任選取代的亞芳基-ChH2h-C10R6-CjH2j-(VIII)h、j、j1和j2同時(shí)互相獨(dú)立地為0至8， i=1至8，以及R互相獨(dú)立地為H或C1-至C4-烷基；◆帶0至20個(gè)功能性側(cè)鏈基的鏈，其中功能性側(cè)鏈基選自氨基、酰胺基、羰基、羧基或羥基和/或0-4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IX的化合物-CkH2k-CxRy-Z-CxRy-C1H21-(IX)k和l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，NH，NR1，N-C(O)R1，SO2，其中R1是帶有1至22碳原子的烴基，而R互相獨(dú)立地為H或C1-C4烷基。
◆式X的化合物-CmH2m-(OCnH2n)p-CqH2q-(X)m＝1至4，n＝2至4，p＝1至20，優(yōu)選為p＝1至6，而q＝1至4，其中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[RN-C(O)-CH＝CH-C(O)-NR]t-CuH2u]w-(XIV)或式XV化合物-[CrH2r[RNC(O)CxRyC(O)NR]t-CuH2u]w-(XV)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C4-烷基。
X和Y互相獨(dú)立地為官能基團(tuán)，特別是式(XVI)的取代基
-(C2H4O)α(C3H6O)βH(XVI)α＝0至50，優(yōu)選為α＝10至30β＝0至60，優(yōu)選為β＝20至40而α+β＝1至100，優(yōu)選為α+β＝10至50，其中β＝0時(shí)，R2不是C2H4。其中在有混合烷氧化物時(shí)，烷氧化物單元為統(tǒng)計(jì)的或以嵌段方式連接于其中，且其順序是任意的。
或?yàn)閄VII的取代基-(C2H4O)γ(C3H6O)δ-FR(XVII)γ＝0至20，優(yōu)選為γ＝0至8δ＝0至20，優(yōu)選為δ＝0至12而γ+δ＝1至40，優(yōu)選為γ+δ＝5至20其中FR為一個(gè)功能性基團(tuán)-CH2-COOM，-SO3M，-P(O)(OM)2，-O-C(O)-C2H3(SO3M)-CO2M或-C2H4-SO3MM，M′＝堿金屬、銨、鏈烷醇銨，或1/2堿土金屬，或式XVIII的取代基團(tuán)-CH2[CHO(C2H4O)ε(C3H6O)ηA]z-CH2-O(C2H4O)μ(C3H6O)Q-A(XVIII)z＝3至6，優(yōu)選z＝4，和ε或μ＝0至30，優(yōu)選ε和μ＝0至10，和η或Q＝0至30，優(yōu)選η或Q＝0至10其中烷氧化物單元同樣是統(tǒng)計(jì)的或以嵌段方式連接在其中，其順序是任意的，并且其中A代表H或FR。
烷氧化度在所給出的界限內(nèi)是一平均值，也可以是任意的非整數(shù)值。
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)，這必須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、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。
上述的化合物可按已知的方法制造使二羧酸或其甲基酯與二當(dāng)量胺在高溫(80～240℃)，任選在催化劑存在下反應(yīng)，其間在真空下除去產(chǎn)生的水或甲醇。
在二羧酯-N，N′-二烷基二酰胺的情況下，在130-190℃溫度于壓力下在堿性催化劑存在下進(jìn)行烷氧基化。用二烷基多羥基二酰胺(式XVIII)時(shí)，此步驟為任選的。
產(chǎn)物可接著與三氧化硫/惰性氣體(發(fā)煙硫酸、氯磺酸或氨基磺酸)或多磷酸或與鹵代醋酸，磺內(nèi)酯，與馬來(lái)酸酐和亞硫酸氫鈉或與羥乙磺酸反應(yīng)，并用堿金屬-或堿土金屬氫氧化物水溶液或氨水溶液或鏈烷醇胺中和。
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X和Y互相獨(dú)立地為官能基。
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)分離的或稠合的環(huán)，和X和Y互相獨(dú)立地為烷氧基化的或非烷氧基化的官能基。
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7至17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＝3至6，或含作為基體的式III非支鏈或帶支鏈的亞烯基鏈-CbH2b-CH＝CH-CcH2c-(III)b+c＝2至16，其中b和c各自都大于零，或者含作為基體的式IV的非支鏈或帶支鏈的亞炔基鏈-CdH2d-C≡C-CeH2e-(IV)d+e＝2至16，其中d和e各自都大于零，并且其中在式(II)至(IV)的化合物中，間隔基團(tuán)可在鏈的任何位置還含有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V的亞脂環(huán)基-CfH2f-環(huán)C6H10-CqH2q-(V)f和g互相獨(dú)立地各為1至6，或式VI的亞脂環(huán)基-3(4)，8(9)-二(亞甲基)-三環(huán)[5.2.1.02.6]癸烷- (VI)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VII或式VIII的非取代或取代的芳烴基組成，-ChH2h-C6R4-(CiH2i-C6R4)j1Cj2H2j2-----(VII)]]>-ChH2h-C10R6-CjH2jC(VIII)h、j、j1和j2互相獨(dú)立地各自為0至8，且i＝1至8，以及R同時(shí)互相獨(dú)立地各自為H或C1-至C4-烷基。
7.按權(quán)利要求1至6之一的兩親化合物，其特征在于，間隔基團(tuán)R2帶有0-20個(gè)功能性側(cè)鏈基團(tuán)，其中功能性側(cè)鏈基是氨基、酰氨基、羰基、羧基或羥基，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6之一的兩親化合物，其特征在于，間隔基團(tuán)R2含有0至20，優(yōu)選1至l 2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。
9.按權(quán)利要求8的兩親化合物，其特征在于，R2為式IX的間隔基團(tuán)-CkH2k-CxRy-z-CxRy-C1H21-(IX)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＝l4和y＝8，以及Z＝O，CO，NH，NR1，N-C(O)R1，SO2，其中R1是1至22碳原子的烴基，而R互相獨(dú)立地為H或C1-C4烷基。
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-CqH2q-(X)m＝1至4，n＝2至4，p＝1至20，優(yōu)選為p＝1至6和q＝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。
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或式XV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[RN-C(O)-CH＝CH-C(O)-NR]t-CuH2u]w-(XIV)-[CrH2r[RNC(O)CxRyC(O)NR]t-CuH2u]w-(XV)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C4-烷基。
12.按權(quán)利要求1至11之一的兩親化合物，其特征在于，X和Y互相獨(dú)立地為式XVI的取代基-(C2H4O)α(C3H6O)βH(XVI)α＝0至50，優(yōu)選α＝10至30，β＝0至60，優(yōu)選β＝20至40，而α+β＝1至100，優(yōu)選α+β＝10至50，當(dāng)β＝0時(shí)，R2不是C2H4，其中在有混合烷氧化物時(shí)，烷氧化物單元為統(tǒng)計(jì)的或以嵌段方式連接，其順序是任意的。
13.按權(quán)利要求1至11之一的兩親化合物，其特征在于，X和Y獨(dú)立地為式XVII的取代基，-(C2H4O)y(C3H6O)δ-FR(XVII)γ＝0至20，優(yōu)選γ＝0至8δ＝0至20，優(yōu)選δ＝0至12而γ+δ＝1至40，優(yōu)選γ+δ＝5至20，其中FR為功能性基團(tuán)-CH2-COOM ，-SO3M，-P(O)(OM)2，-O-C(O)-C2H3(SO3M)-CO2M′或-C2H4-SO3MM，M′＝堿金屬、銨、鏈烷醇銨，或1/2堿土金屬，或式XVIII的取代基團(tuán)-CH2[CHO(C2H4O)ε(C3H6O)ηA]z-CH2-O(C2H4O)μ(C3H6O)Q-A(XVIII)z＝3至6，優(yōu)選z＝4，和ε或μ＝0至30，優(yōu)選ε或μ＝0至10，和η或Q＝0至30，優(yōu)選η或Q＝0至10，和其中A為H或FR，并且其中在有混合烷氧化物時(shí)，烷氧化物單元是統(tǒng)計(jì)的或以嵌段方式連接，其順序是任意的。
14.權(quán)利要求1至13之一的兩親化合物作為乳化劑或反乳化劑的應(yīng)用。
15.權(quán)利要求1至13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。
16.權(quán)利要求1至13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。
17.權(quán)利要求1至13之一的兩親化合物在硬表面的清凈中的應(yīng)用。
18.權(quán)利要求1至13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)明涉及以二羧酸二酰胺為基礎(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)(R
文檔編號(hào)C07C233/01GK1175243SQ95197650
公開(kāi)日1998年3月4日 申請(qǐng)日期1995年11月17日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月17日
發(fā)明者K·維卡特, H·科希, W·魯貝克 申請(qǐng)人:希爾斯股份公司