DD287254A5 - Verfahren zur herstellung von monoanhydrohexitolfettsaeuremono-, di- oder triestern - Google Patents

Verfahren zur herstellung von monoanhydrohexitolfettsaeuremono-, di- oder triestern Download PDF

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DD287254A5
DD287254A5 DD33197989A DD33197989A DD287254A5 DD 287254 A5 DD287254 A5 DD 287254A5 DD 33197989 A DD33197989 A DD 33197989A DD 33197989 A DD33197989 A DD 33197989A DD 287254 A5 DD287254 A5 DD 287254A5
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fatty acid
monoanhydrohexitol
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triesters
esters
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Frank Weidemann
Dietrich Moehring
Ekkehard Seifert
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Veb Deutsches Hydrierwerk Rodleben,De
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

Das Verfahren zur Herstellung von Monoanhydrohexitolfettsaeuremono-, di- oder triestern, die als W/O-Emulgatoren, bei der Emulsionspolymerisation von Vinylchlorid zu PVC und als Gleitmittel in der Textilindustrie angewendet werden, ist durch eine Umesterung und Dehydratisierung von Fettsaeureestern mit Hexitolen in einer Stufe gekennzeichnet. Das Reaktionsprodukt weist eine sehr gute Farbqualitaet und hohe Reinheit auf.{Verfahren; Monoanhydrohexitolfettsaeuremono-, di- oder triester; W/O-Emulgatoren; PVC; Emulsionspolymerisation; Gleitmittel; Umesterung; Dehydratisierung; Fettsaeureester; Hexitole, einstufig; Farbqualitaet; Reinheit}

Description

Charakteristik des bekannten Standes der Technik
Zur Herstellung von Anhydrohexitolestern sind verschiedene Verfahren bekannt. Sie können z. B. nach dem US-Patent 4297290 in einem zweistufigen Verfahren durch direkte Veresterung hergestellt werden. Dabei stellt man zunächst aus Sorbitol säurekatalysiert Anhydrosorbitol her, das dann basenkatalysiert mit einer Fettsäure umgesetzt wird. Die Farbe der Produkte wird durch Zusatz von Aktivkohle, Phosphorsäure und Bleichlauge verbessert. Das Verfahren hat den Nachtoil, daß, bedingt durch die 2 Stufen, ein Katalysatorwechsel notwendig ist und der Sorbitanester mehrmals gereinigt werden muß. Außerdem entsteht bei der sauren Dehydratisierung des Sorbitols ein heterogenes Gemisch verschiedener Dehydratisierungsprodukte, was zu uneinheitlichen Endprodukten führt.
Sorbitanester können auch nach dem Patent DE 3119553 in einem einstufigen Verfahren durch direkte Veresterung von Sorbitol mit Fettsäure unter Alkalikatalyse hergestellt werden. Die Produkte werden anschließend mit Wasserstoffperoxid behandelt. Neben der Tatsache, daß bei diesem Verfahren Reaktionszeiten von 4 bis 6 Stunden erforderlich sind, erhält man auch nur Produkte mit lodfarbzahlen über 10.
Ein ähnliches Verfahren wird in dem Patent DE 3240892 beschrieben, wobei auf ein schnelles Aufheizen und Abkühlen Wert gelegt wird. Oif Zielprodukte sind hier Sorbitester und nicht Sorbitanester. Die Herstellung der Sorbitester wird durch eine kurze Reaktionszeit ernicht.
Sorbitanester mit verbesserter Farbe und Fließfähigkeit werden nach dem Patent DE 3623371 erhalten, wenn man Sorbitol und Fettsäure unter AUaükatalyse in Gegenwart eines Farbverbesserers und unter Zugabe eines Polyetherpolyols umsetzt und das Produkt nachfolgend bleicht. Auch hier sind Reaktionszeiten von 4 bis 6 Stunden erforderlich, und es liegen aufgrund der Pclyetherpolyolzugabe keine reinen Gorbitanester mehr vor.
In dem Patent DE 3729335 wird ei' < .'erfahren zur Herstellung eines Sorbitanesters mit sehr geringer Verfärbung durch Umsetzung von Sorbitol oder Sorbiten mit einer höheren Fettsäure in Gegenwart von Alkali und Phosphorsäure beschrieben, wobei der Gesamtgehalt an direkt und indirekt reduzierenden Zuckern im Sorbit oder Sorbiten 0,06% oder weniger betragen darf. Nachteilig ist, daß der Gesamtgehalt an reduzierenden Zuckern im Sorbitol oder Sorbitan vorher in einem zusätzlichen Reaktionsschritt durch katalytisch^ Reduktion mit Wasserstoff oder Behandlung mit Natriumborhydrid verringert werden muß. Eine weitere Methode ist die enzymatisch^ Produktion von Sorbitanestern, die in den Patenten DE 3430944, JP 6228919, JP 6219529 und JP 6205899 genannt wird. Dabei wird eine wäßrige Mischung aus einer Fettsäure, einem dehydratis!<trten Zuckeralkohol und einem lipolytischen Enzym zur Reaktion gebracht. Dieses Verfahren ist sowohl in der Durchführung als auch ίη der Abtrennung des Esters aus dem Reaktionsgemisch sehr aufwendig. Weiterhin muß in einer ersten Reaktionsstufe der Zuckerslkohol dehydratisiert werden.
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist, ein einfaches Verfahren zur Herstellung von sehr reinen Fettsäuremonoanhydrohexitolestern in vergleichbarer oder besserer Farbqualität gegenüber nach anderen Verfahren hergestellten Produkten zu entwickeln.
Darlegung des Wesens der Erfindung Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, in oinem einstufigen Verfahren sehr helle und reine
Fettsäuremonoanhydrohexitoimono-, di- oder-triester mit einer IFZ S 10 und den für sie definierten fettchemischen Kennzahlen für Säurezahl, Verseifungszahl und Hydroxylzahl herzustellen.
Erfindungsgemäß wurde nun überraschend gefunden, daß man die obengenannten Ester durch Umesterung von Fettsäureestern niederer Alkohole, vorzugsweise von Fettsäuremethylestern, mit Hexitol oder wäßriger Hexitollösung
unter gleichzeitiger Dehydratisierung des Hexitols erhält. FS-ester und Hexitol werden im Molverhältnis von 1:1 bei Monoanhydrohexitolmonoestern,2:1 bei Monoanhydrohexitoldiestern bzw. 3:1 bei Monoanhydrohexitoltriestern in Gegenwart eines alkalischen Katalysators unter Inertgasatmosphäre und Zusatz einer wirksamen Menge Hypophosphit eingesetzt. Nach beendeter Reaktion wird das Reaktionsprodukt mit Wasserstoffperoxid gebleicht.
Es können die Ester gesättigter Fettsäuren, z. B. Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure oder deren Gemische oder die Ester ungesättigter Fettsäuren, z. B. Ölsäure oder pflanzliche ungesättigte Fettsäuregemische wie Rübölfettsäure oder Gemische gesättigter und ungesättigter Fettsäuren verwendet werden. Geeignete Hexitole sind z. B. Sorbitol oder Mannitol, deren Gehalt an reduzierenden Zuckern ^ 0,10% sein muß.
Die Umesterungsreaktion wird bei 220 bis 240"C durchgeführt. Die Reaktionszeit liegt nur bei 2 bis 4 Stunden. Als Inertgas wird Stickstoff verwendet, das man mit 10 bis 20 l/h pro 1 kg Reaktionsgemisch durch das Reaktionsgemisch leitet. Die bevorzugten Katalysatoren sind NaOH, KOH und NaOCHa, die mit 0,5 bis 1 %, bezogen auf den Fettsäureester, eingesetzt werden. Als Farbverbesserer werden 0,1 bis 0,5% Natriumhypophosphit, bezogen auf die Reaktionsmischung, zum Anfang der Reaktion zugesetzt, Das Reaktionsprodukt wird nach Reaktionsende auf eine Temperatur von 80 bis 120°C abgekühlt, mit 1 bis 3%, bezogen auf das Reaktionsprodukt, einer 35%igen wäßrigen Wasserstoffperoxidlösung versetzt und 20 bis 30 Minuten bei den genannten Temperaturen unter einem Vakuum von 30 bis 80 Torr gerührt, wobei das durch die Wasserstoffperoxidlösung eingebrachte Wasser abdestilliert. Anschließend wird das Reaktionsprodukt abgesaugt. Durch das einfache, einstufige Verfahren werden Fettsäurnmonoanhydrohexitolester erhalten, die durch ihre fettchemischen Kennzahlen, wie Säurezahl, Verseifungszahl und Hydroxylzahl als sehr reine Monoanhydrohexitolester charakterisiert werden und eine sehr, gute Farbqualität mit einer IFZ £ 10 aufweisen.
Ausführungsbeispiele Beispiel 1
In einem mit Kontaktthermometer, Rührer, Stickstoff-Einleitung und Destillationsaufsatz ausgerüsteten 1-l-Kolben werden in 1 Mol Kokosfettsäuremethylester, 1 Mol Sorbit, 1 % NaOH in wäßriger Phase, bezogen auf die eingesetzte Methylestermenge, und 0,5% Natriumhypophosphit, bezogen auf das Reaktionsgemisch, eingebracht und unter Einleitung von 151 Stickstoff/h unter Rühren erhitzt. Das Aufheizen von 12O0C bis zur Reaktionstemperatur von 24O0C geschieht innerhalb von 45 Minuten. Bei 24O0C wird 3 Stunden gerührt. Dabei wird das freiwerdende Methanol und Wasser abdestilliert. Dann wird innerhalb von 30 Minuten auf 100"C abgekühlt. Es werden 2% eines 35%igen Wasserstoffperoxides zugegeben und bei 60 Torr 30 Minuten gerührt, wobei das durch das Wasserstoffperoxid eingebrachte Wasser abdestilliert. Der gebleichte Sorbitanoster wird anschließend abgesaugt. Die Produkteigenschaften sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Die Ausbeute beträgt 87% der Theorie.
Beispiele 2 bis β Es wurde wie im Beispiel 1 verfahren. Die dabei eingesetzten Stoffe und ihre Mengen sowie die Eigenschaften der resultierenden Sorbitanester sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Tabelle 1 Bsp. Hexitol g Fettsäureester g Mol Bedingungen Produkt Verh. Temp.0C Zeith SZ VZ OHZ IFZ Ausbeute
1 Sorbitol (70%) 264 Kokosöl-FS-Methylester 209 1:1 240 3 9 160 465 1 87
2 Sorbitol 184 Kokosöl-FS-Methylester 209 1:1 240 3 9 160 470 2 88
3 Mannitol 183 Kokosöl-FS-Methylester 209 1:1 240 3 8 165 485 2 86
4 Sorbitol (70%) 264 Kokosöl-FS-Methylester 418 1:2 240 2 9 200 260 1 97
5 Sorbitol (70%) 264 Rapsöl-FS-Methylester 298 1:1 240 3 10 130 300 101 86
6 Sorbitol (70%) 264 Kokosöl-FS-Butylester 279 1:1 240 3 3 160 285 5 85
1 Die Im Vergleich zu den auf Kokosölfettsäuremethylester basierenden Monoanhydrohexitolestern relativ hohe lodfarbzahl des Bsp. 5 beruht auf der gelben Farbe des verwendeten Rapsölfettsäuremethylesters, die durch den Anteil von ungesättigten Verbindungen hervorgerufen wird.
Abkürzung In derTabelle: FS = Fettsäure SZ - Säurezahl In mg KOH/g VZ = VerseifungszahlinmgKOH/g OHZ- Hydroxylzahl In mg KOH/g IFZ = lodfarbzahl

Claims (1)

  1. Verfahren zur Herstellung von Monoanhydrohexitolfettsäuremono-, di- oder-triestern in sehr guter Farbqualität mit definierten fettchemischen Kennzahlen durch Umsetzung von Hexitolen, die einen Gehalt an reduzierenden Zuckern < 0,10% aufweisen, mit 1,2 oder 3 Molen Fettsäureestern niederer Alkohole mit 1 bis 4 C-Atomen und Alkalikatalysatoren, unter Inertgasatmosphäre und in Gegenwart eines Hypophosphits als Farbverbesserer, dadurch gekennzeichnet, daß an sich bekannte Fettsäureester Ausgangsstoff fürdie Umsetzung in nureinerStufedergleichzeitigen Umesterung und Dehydratisierung sind, wobei die Umsetzung bei 220 bis 2400C in einer Zeit von 2 bis 4 Stunden erfolgt und das Reaktionsprodukt anschließend in bekannter Weise mit Wasserstoffperoxid gebleicht wird.
    Anwendungsgebiet der Erfindung
    Die in der Erfindung beschriebenen Monoanhydrohexitolester können in der chemischen Industrie hergestellt werden. Sie werden als hochwertige W/O-Emulgatoren in Cremes, Emulsionen und Nahrungsmitteln, bei der Emulsionspolymerisation von Vinylchlorid zu PVC sowie als Gleitmittel in der Textilindustrie verwendet.
DD33197989A 1989-08-22 1989-08-22 Verfahren zur herstellung von monoanhydrohexitolfettsaeuremono-, di- oder triestern DD287254A5 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994008708A3 (en) * 1992-10-15 1994-08-18 Shell Oil Co Compositions of fatty acid esters of hexitans

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