CH413820A - Verfahren zur Herstellung von Estern von Hydroxyalkansulfosäuren mit Carbonsäuren - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zur Herstellung von Estern von Hydroxyalkansulfosäuren mit Carbonsäuren
Ester von   Hydroxyalkansulfosäuren    mit höheren Fettsäuren werden bekanntlich in der Weise hergestellt, dass man Fettsäurechloride bei Temperaturen oberhalb 2000 C mit trockenen Salzen von Hydroxyalkansulfosäuren zur Reaktion bringt. Dabei lassen sich aber, trotz der hohen Temperaturen, auch bei Anwendung langer Reaktionszeiten und grosser Über schüsse der   Reaktionsteilnehmer,    nur schlechte Ausbeuten an den gewünschten Estern erzielen, deren Qualität ausserdem mangelhaft ist. Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten wurde vorgeschlagen, die Carbonsäuren in Form ihrer Mischanhydride mit Borsäure in der   oben    angegebenen Weise umzusetzen.



  Der hierdurch erzielbare Erfolg rechtfertigt diesen Aufwand aber keineswegs. Ein zusätzlicher Nachteil dieser Ausführungsform besteht in der   uner;wünschten    Beimengung von Boraten im Endprodukt. Es wurde auch bereits versucht, durch Zusatz einer   Sauerstoff-    säure des Phosphors die hohen Reaktionstemperaturen etwas herabzusetzen. Jedoch verliefen auch diese Versuche durchaus unbefriedigend. Das Bedürfnis    nach einem einfachen und d wirtschaftlichen Verfahren    zur Herstellung der interessanten Ester konnte bisher nicht erfüllt werden.



   Es wurde nun gefunden, dass man Ester von Hydroxyalkansulfosäuren mit Carbonsäuren in einfacher und wirtschaftlicher Weise herstellen kann, wenn man ein Alkalisalz oder   Erdalkalislalz    einer Hydroxyalkansulfosäure, die in der Alkangruppe   ge    gebenenfalls inerte Substituenten trägt, mit einer Carbonsäure vermischt, das Gemisch auf Temperaturen von 150 bis   200     C, vorzugsweise 160 bis   1800    C, erhitzt, gleichzeitig so viel Chlorwasserstoff einleitet, dass aus dem   Reaktionsgemisch    eine gesättigte wässrige Salzsäure abdestelliert, und durch die   Esterkon-    densation freiwerdendes Wasser aus dem Reaktionsgemisch abführt.



   Der   Vorgang,    der sich bei dieser   Umsetzung    abspielt, ist offenbar der, dass der eingeleitete Chlorwasserstoff einen kleineren Teil des   hydroxyalkan    sulfosauren Salzes aufspaltet, wobei   fneie    Hydroxy  alkansulfosäure    und das betreffende   Metallchlorid    gebildet wenden. Die freigesetzte   Hydroxyalkansulfo-    säure vermischt sich mit der Carbonsäure und wind sofort von dieser verestert. Das Metallchlorid, beispielsweise Natriumchlorid, wird von der gebildeten Sulfosäure wieder aufgespalten, wobei   Chlorwasserr    stoff frei und die   Metallsulfonatgruppe    zurückgebildet wird.

   Es stellt sich also ein dynamisches Gleichgewicht zwischen den Komponenten des Reaktionsgemisches ein, und dieses reicht aus, um in kurzen Zeiten (etwa 1 bis 3 Stunden) eine weitgehende Ver  esterung    stattfinden zu lassen, ohne dass dem Endprodukt Elektrolyte beigemischt sind.   Bet    Verwendung von Salzen der 2-Hydroxyäthansulfosäure geht das anfänglich   dünn, flüssige    Reaktionsgemisch mit fortschreitender Reaktion in eine immer dickere Schmelze über und nimmt schliesslich eine pastös  krumfelige    Form an. Bei den höheren   2-hydroxyalkan    sulfosauren Salzen, z.

   B. bei Salzen der 2-Hydroxypropansulfosäure und der   2-Hydroxybutansulfosäur    verdickt sich die anfänglich   dünne    Schmelze etwas, geht aber im weiteren Reaktionsverlauf wieder in eine leicht rührbare Form über. Der Fettsäureester fällt in neutraler bis schwach saurer Form an und kann nach Bedarf auch noch nachträglich neutral eingestellt   werden   
Es ist zweckmässig, die Vereinigung der Aus  gangsstoffe - hydroxyalkansulfosaures    Salz und Car  bonsäure - unter    intensiver mechanischer Durch  mischung, beispielsweise mit Hilfe von Rührern, Vibromischern usw., vorzunehmen und auch das Gemisch während der Veresterung in intensiver mechanischer Bewegung zu halten.

   Es hat sich weiter als vorteilhaft herausgestellt, dem   Chlorwasser, stoff    ein Inertgas, z. B. Stickstoff oder Kohlendioxyd, zuzumischen, wodurch die Beseitigung des   KoMensations-    wassers begünstigt wird und schädliche, oxydative Nebenreaktionen verhindert werden. Die Reaktion wird zweckmässig so geführt, dass im Masse der Chlorwasserstoffaufnahme immer geringer werdende Mengen Chlorwasserstoffgas zugeführt werden, bis gegen Ende der Reaktion nur noch Inertgas eingeleitet wird. Hat die Destillation praktisch aufgehört, so ist es zur Beendigung der Veresterungsreaktion günstig, den Druck bis auf etwa 3 mm Hg zu reduzieren. Vorteilhaft wird die Reaktion erst dann beendet, wenn das gesamte, durch die Esterkondensation freiwerdende Wasser aus dem Reaktionsgemisch abgeführt worden ist.

   Die für die Umsetzung aufzuwendende Chlorwasserstoffmenge liegt vorteilhaft zwischen   3/4    und 1 Mol pro Mol eingesetzter Fettsäure.



  In den meisten Fällen sind   3/3    Mol ausreichend.



   Als   Hydrcxyalkansulfosäuren,    die nach dem Verfahren der Erfindung verestert werden können, seien u. a. genannt: Monohydroxyalkansulfosäuren, vorzugsweise mit 1-10 C-Atomen, besonders geradkettige   2-Hydroxyalkansulfosäulzen    wie 2-Hydroxy äthansulfosäure, 2-Hydroxypropansulfosäure, 2-Hy  droxybutansulfonsäune, 2-Hpdroxyhexansulfo 2 Hydroxyhexansulfosäure,    2-Hydroxydekansulfosäure usw. Die Alkangruppen der Sulfosäuren können aber auch verzweigt sein und die   Hydroxy und    Sulfosäuregruppen an beliebigen C-Atomen enthalten, so dass auch Verbindungen wie
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 mit Erfolg verestert werden können. Die Hydroxyund die Sulfosäuregruppen können auch mehrfach im Molekül vorkommen.

   Auch können Hydroxyalkansulfosäuren verwendet werden, deren Alkangruppen unter Reaktionsbedingungen interte Substituenten wie Phenylreste,   Nitrogruppen    usw. tragen, beispielsweise
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Die Hydroxyalkansulfosäuren werden in   Form    ihrer Alkali- oder Erdalkalisalze eingesetzt, unter denen die Natriumsalze bevorzugt sind. Selbstverständlich kann man aber auch die Salze der anderen   Alkali- bzw.    Erdalkalimetalle, beispielsweise die Lithium-, Kalium-, Calcium- oder Magnesiumsalze, verwenden.



   Als Carbonsäure kommen grundsätzlich alle aliphatischen und araliphatischen geradkettigen und verzweigtkettigen Carbonsäuren beliebiger Konstitution in Betracht, beispielsweise Essigsäure, Buttersäure, Isovaleriansäure usw., insbesondere aber die höheren Fettsäuren mit 8-22 Kohlenstoffatomen im Molekül, wie Isooktansäure, Undecansäure, Laurinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Ölsäure, Arachinsäure, Behensäure, ferner Phenylessigsäure, aber auch mehrbasische Carbonsäuren wie Maleinsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure uws. Ferner eignen sich auch Carbonsäuregemische, wie sie beispielsweise aus Naturprodukten wie Talg, Cocosöl oder durch Oxydation von Paraffingemischen (Paraffingatsch) erhalten werden. Im allgemeinen verwendet man somit Carbonsäuren, die bei der Veresterungstemperatur flüssig sind. Die Carbonsäuren können ferner reaktionsinerte Substituenten tragen.



   Ester von Hydroxyalkansulfosäuren mit Carbonsäuren sind wertvolle, oberflächenaktive Stoffe.



   Beispiel 1
Man vermischt 208 Gewichtsteile Cocosfettsäure (1 Mol) und 148 Gewichtsteile des trockenen, pulverförmigen Natriumsalzes der   2-Hydroxyäthansulfo    säure (1 Mol), erhitzt das Gemisch unter Rühren auf   160"C    und leitet dabei so viel Chlorwasserstoffgas ein, dass die gesamte zugeführte Gasmenge jeweils vom Reaktionsgemisch aufgenommen wird. Nach verhältnismässig kurzer Zeit wird die Masse dünnflüssiger und homogener, und es beginnt wässrige Salzsäure abzudestillieren. Man setzt die Zufuhr von Chlorwasserstoffgas so lange fort, bis das Reaktionsgemisch kein Gas mehr aufnimmt und die Destillation zum Stillstand kommt. Danach steigert man die Temperatur auf   1700    C und destilliert unter vermindertem Druck das noch vorhandene Reaktionswasser aus dem Reaktionsgemisch ab.

   Es bleiben 335 Gewichtsteile des   Cocosfettsäureesters    der   2-Hydroxyäthansulfo-    säure in Form eines hellen, krümeligen Pulvers zurück, das sich in Wasser klar löst und praktisch elektrolytfrei ist.



   Beispiel 2
268 g Stearinsäure werden mit 150 g 2-hydroxy äthansulfosaurem Natrium zusammen auf   1800    C erhitzt und unter Rühren 3 Stunden lang mit einem Gemisch von 30 Liter Stickstoff und 20 g Chlorwasserstoff pro Stunde behandelt. Die anfänglich dünnflüssige Masse wird immer dicker und lässt sich zum Schluss nicht mehr bewegen. Der Druck wird auf 15 mm Hg reduziert, um noch vorhandene flüchtige Substanzen abzudestillieren. Man erhält ca. 400 g des Stearinsäureesters der 2-Hydroxyäthansulfosäure in Form eines weissen, klar wasserlöslichen   Produktes,    das sich sehr leicht pulverisieren lässt.



   Beispiel 3
208 g Cocosfettsäure werden mit 170 g   2-hydroxy-    propansulfosaurem Natrium zusammen 90 Minuten lang bei 1750 C mit einem Gasgemisch von 30 Liter   Stickstoff und 20 g Chlorwasserstoff pro Stunde und dann 90 Minuten lang mit einem Gasgemisch von 30 Liter Stickstoff und 5 g Chlorwasserstoff pro Stunde behandelt, worauf 2 Stunden lang nur 30 Liter Stickstoff eingeleitet werden. Zum Schluss reduziert man so lange den Druck auf 5 mm Hg, bis jede Destillation aufhört. Das Umsetzungsprodukt, der Cocosfettsäureester der 2-Hydroxypropansulfosäure, ist   dünnr    flüssig und erstarrt zu einer pulverisierbaren Masse, die sich in Wasser klar löst.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von Estern von Hydroxyalkansulfosäuren mit Carbonsäuren, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Alkali- oder Erdalkalisalz einer Hydroxyalkansulfosäure, die in der ALkan- gruppe inerte Substituenten tragen kann, mit einer Carbonsäure vermischt, das Gemisch auf Temperaturen von 150 bis 200 C erhitzt, gleichzeitig so viel Chlorwasserstoff einleitet, dass aus dem Reaktionsgemisch eine gesättigte wässrige Salzsäure abldestil- liert, und durch die Esterkondensation freiwerdendes Wasser aus dem Reaktionsgemisch abführt.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man das Chlorwasserstoffgas in Verdünnung mit einem Inertgas anwendet.

   2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Carbonsäure höhere Fettsäuren mit 8 bis 22 C-Atomen im Molekül verarbeitet werden.

   3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man bei Temperaturen von 160 bis 1800 C arbeitet.