PL202821B1

PL202821B1 - Nowe di-amidoaminy pochodne długołańcuchowych amin alifatycznych i sposób ich wytwarzania

Info

Publication number: PL202821B1
Application number: PL358723A
Authority: PL
Inventors: Andrzej Piasecki; Sławomir Karczewski
Original assignee: Politechnika Wroclawska
Priority date: 2003-02-14
Filing date: 2003-02-14
Publication date: 2009-07-31
Also published as: PL358723A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku są nowe di-amidoaminy pochodne długołańcuchowych amin alifatycznych, które są słabo lub trudno rozpuszczalne w wodzie i wykazują aktywność na granicach międzyfazowych. Związki te nadają się do zastosowania zwłaszcza jako składniki wyrobów chemii gospodarczej jak również wyrobów kosmetycznych lub jako półprodukty do wytwarzania innych grup związków powierzchniowo czynnych.

Przedmiotem wynalazku jest także sposób wytwarzania nowych di-amidoamin pochodnych długołańcuchowych amin alifatycznych.

Amidoaminy, pochodne kwasów mono- lub dikarboksylowych zawierających odpowiednio długie łańcuchy węglowodorowe, są substancjami wykazującymi aktywność na granicach międzyfazowych i znajdują szerokie zastosowanie jako składniki środków piorących, czyszczących, dyspergujących, pieniących, antypieniących, emulgujących, formulacji kosmetycznych, formulacji do higieny osobistej, itp., lub mogą być wykorzystane jako półprodukty do wytwarzania innych grup surfaktantów. Z patentu US nr 3920731 znany jest sposób wytwarzania powierzchniowo aktywnych pochodnych N,N-dimetylo-1,3-propanodiaminy polegający na jej reakcji z pochodną alkilową bezwodnika kwasu bursztynowego o długości łańcucha alkilowego C10-C18. Znane są również sposoby wytwarzania amidoamin o strukturze R-CONH(CH2)nN(CH3)2, gdzie n = 2 lub 3 w reakcjach: monofunkcyjnych kwasów karboksylowych R-COOH - z patentu US nr 2459088; chlorków kwasowych R-C(O)C1 - z patentu US nr 2459062; lub estrów R-COOR - z publikacji: A. I. Rapkin, V. F. Zabolotskikh, A. V. Tiunov, O. M. Zhirnov, Zh. Prikl. Khim. (Leningrad), 68: 151 (1995), z N,N-dimetyloetylenodiaminą lub N,N-dimetylo-1,3-propanodiaminą. Amidoaminy pochodne N,N-dimetylo-1,3-propanodiaminy, są wykorzystywane do wytwarzania amfoterycznych surfaktantów typu betain o strukturze R-CONH-(CH2)3N+(CH3)2CH2COOjak to opisano w patentach: HU nr 45488; EU nr 0302329; US nr 4832871 lub sulfobetain o strukturze R-CONH(CH2)3N⁺(CH3)2(CH2)nSO3^-, gdzie n = 2 lub 3, opisanych w publikacji N. Parris, C. Pierce, W. M. Linfield, J. Am. Oil Chem. Soc, 54: 294 (1977), kationoaktywnych; czwartorzędowych soli amoniowych o strukturze, np. R-CONH-(CH2)3N+(CH3)2CH2C6H5X^- lub N-tlenków o strukturze R-CONH-(CH₂)₃N(CH₃)₂ >O, znanych z patentu niemieckiego nr 2355808 i patentu US nr 3740351. Powyższe pochodne cechują się wieloma cennymi właściwościami użytkowymi. Z literatury: T. Takeda, S. Yamamura, S. Ogawa, K. Honda, M. Nakamura, Chem. Express, 1: 307 (1986); S. Yamamura, S. Ogawa, K. Honda, M. Nakamura, T. Takeda, J. Jpn. Oil Chem. Soc, 36: 565 (1987), znany jest sposób wytwarzania powierzchniowo aktywnych di-amidoaminobetain typu bolaform, w reakcji długołańcuchowych kwasów α,ω-dikarboksylowych z N,N-dimetylo-1,3-propanodiaminą, co prowadzi do di-amidoamin o strukturze (CH3)2N(CH2)3HNC(O)(CH2)nCONH(CH2)3N(CH3)2 przekształcanych następnie w produkty końcowe o strukturze ^-OOCCH2N+(CH3)2(CH2)3HNC(O)(CH2)n-CONH-(CH2)3N+(CH3)2CH2COO^- działaniem soli sodowej kwasu chlorooctowego. Znany jest również z publikacji; F. Rubessa i wsp., Farmaco Ed. Sci., 32: 129 (1977); A. P. Philips, J. Am. Chem. Soc, 73: 5822 (1951) sposób wytwarzania di-amidoamin typu „bolaform o strukturze (CH3)2N(CH2)2-HNC(O)-(CH2)nCONH(CH2)2N(CH3)2 w reakcji diestrów metylowych lub dietylowych kwasów α,ω-dikarboksylowych z N,N-dimetyloetylenodiaminą.

Nie są znane di-amidoaminy pochodne długołańcuchowych amin alifatycznych o nazwie N-alkilo-N,N-bis{2-{[3-N,N-dimetyloamino)propylo]-amido}etylo}aminy.

Wynalazek dotyczy nowych di-amidoamin pochodnych długołańcuchowych amin alifatycznych przedstawionych wzorem ogólnym 1, w którym R oznacza prosty lub rozgałęziony łańcuch węglowodorowy CnH2n+1 a n zawiera się granicach od 8 do 16.

Wynalazek dotyczy również sposobu wytwarzania nowych di-amidoamin o wzorze ogólnym 1, w którym R oznacza prosty lub rozgałęziony łańcuch alkilowy CnH2n+1 a n zawiera się granicach od 8 do 16.

Związki, w których R oznacza prosty lub rozgałęziony łańcuch węglowodorowy CnH2n+1 a n zawiera się granicach od 8 do 16, sposobem według wynalazku, wytwarza się w reakcji N-alkilo-N,N-bis[2-(metoksykarbonylo)-etylo]amin, o wzorze 2, w którym R i n mają podane wyżej znaczenia z N,N-dimetylo-1,3-propanodiaminą, w podwyższonej temperaturze, korzystnie bez rozpuszczalnika, korzystnie w atmosferze gazu obojętnego, a uzyskane N-alkilo-N,N-bis{2-{[3-(N,N-dimetyloamino)propylo]-amido}etylo}aminy oczyszcza się znanymi sposobami.

Korzystnie jest gdy stosunek molowy N-alkilo-N,N-bis[2-(metoksykarbonylo)etylo]aminy do N,N-dimetylo-1,3-propanodiaminy zawiera się w granicach 1:2 do 1:4 a temperatura reakcji pomiędzy nimi zawiera się w granicach od 110 do 130°C.

PL 202 821 B1

Zasadnicze korzyści wynikające z wynalazku polegają na wytwarzaniu związków o wysokiej aktywności powierzchniowej regulowanej długością łańcucha węglowodorowego R z dostępnych surowców, tj., N-alkilo-N,N-bis[2-(metoksy-karbonylo)etylo]amin - otrzymywanych zwykle w reakcji długołańcuchowych amin alifatycznych z akrylanem metylu - oraz N,N-dimetylo-1,3-propanodiaminy, prostocie prowadzenia procesu oraz jego dużej wydajności.

Nowe di-amidoaminy mogą znaleźć zastosowanie jako czynne składniki w wyrobach chemii gospodarczej i przemysłu kosmetycznego. Nowe związki nadają się jako składniki kompozycji detergentowych, środków emulgujących, dyspergujących, piorących i formulacji kosmetycznych lub jako stabilizatory piany, indywidualnie, w mieszaninach ich homologów lub w mieszaninach z innymi substancjami powierzchniowo aktywnymi. Nowe di-aminoamidy mogą również znaleźć zastosowanie jako półprodukty do wytwarzania innych grup związków powierzchniowo czynnych.

Sposób według wynalazku jest objaśniony w przykładach wytwarzania N-alkilo-N,N-bis{2-{[3-N,N-dimetyloamino)propylo]amido}etylo}-amin oraz na schemacie przedstawiającym reakcję N-alkilo-N,N-bis[2-(metoksykarbonylo)etylo]aminy z N,N-dimetylo-1,3-propanodiaminą.

P r z y k ł a d I

W kolbie zaopatrzonej w chł odnicę zwrotną , termometr oraz kapilarę do wprowadzania gazowego azotu pod powierzchnię cieczy umieszcza się 45,0 g (0,137 mola) N-decylo-N,N-bis[2-(metoksykarbonylo)etylo]aminy i 27,9 g (0,273 mola) N,N-dimetylo-1,3-propanodiaminy. Zawartość kolby utrzymuje się w temperaturze 110 - 130°C, stale mieszając strumieniem azotu, przez okres 77 godzin. Po ochłodzeniu do temperatury pokojowej nieprzereagowaną aminę usuwa się pod zmniejszonym ciśnieniem w eksykatorze w obecności stężonego kwasu siarkowego. Uzyskuje się 64,0 g (99,7% molowych) N-decylo-N,N-bis{2-{[3-N,N-dimetylo-amino)propylo]amido}etylo} aminy w postaci oleistej cieczy. Wzór sumaryczny C26H55N5O2 zawartość C, H, N obliczona, odpowiednio, 66,48, 11,80, 14,91% wagowych; wyznaczona, odpowiednio, 65,34, 11,11, 15,05% wagowych.

P r z y k ł a d II

W kolbie zaopatrzonej w chłodnicę zwrotną , termometr oraz kapilarę do wprowadzania azotu pod powierzchnię cieczy umieszcza się 20,2 g (0,0565 mola) N-dodecylo-N,N-bis[2-(metoksykarbonylo)etylo]aminy i 11,4g (0,112 mola) N,N-dimetylo-1,3-propanodiaminy. Zawartość kolby utrzymuje się w temperaturze 110 - 130°C, stale mieszając wolnym strumieniem gazowego azotu, przez okres 70 godzin. Po ochłodzeniu do temperatury pokojowej nieprzereagowaną aminę usuwa się pod zmniejszonym ciśnieniem w eksykatorze w obecności stężonego kwasu siarkowego przez okres kilku dni. Uzyskuje się 23,3 g (82,7% molowych) N-dodecylo-N,N-bis{2-{[3-N,N-dimetyloamino)propylo]amido}etylo}aminy w postaci zabarwionej oleistej cieczy. Wzór sumaryczny C28H59N5O2; zawartość C, H, N obliczona, odpowiednio, 67,56, 11,95, 14,07% wagowych; wyznaczona, odpowiednio, 64,29, 13,01, 15,51% wagowych.

P r z y k ł a d III

W kolbie zaopatrzonej w chłodnicę zwrotną, termometr oraz kapilarę do wprowadzania azotu pod powierzchnię cieczy umieszcza się 20,0 g (0,052 mola) N-tetradecylo-N,N-bis[2-(metoksykarbonylo)etylo]aminy i 10,6 g (0,104 mola) N,N-dimetylo-1,3-propanodiaminy. Zawartość kolby utrzymuje się w temperaturze 110 - 130°C, stale mieszając wolnym strumieniem gazowego azotu, przez okres 70 godzin. Po ochłodzeniu do temperatury pokojowej nieprzereagowaną aminę usuwa się pod zmniejszonym ciśnieniem w eksykatorze w obecności stężonego kwasu siarkowego przez okres kilku dni. Uzyskuje się 27,0 g (99,1% molowych) N-tetradecylo-N,N-bis{2-{[3-N,N-dimetyloamino)propylo]-amido}etylo}aminy w postaci zabarwionego ciała stałego o temperaturze topnienia 26 - 28°C. Wzór sumaryczny C30H63N5O2; zawartość C, H, N obliczona, odpowiednio, 68,52; 12,08; 13,32% wagowych; wyznaczona, odpowiednio 66,83, 10,08, 14,34% wagowych.

P r z y k ł a d IV

W kolbie o zaopatrzonej chłodnicę zwrotną , termometr oraz kapilarę do wprowadzania azotu pod powierzchnię cieczy, umieszcza się 30,0 g (0,0725 mola) N-heksadecylo-N,N-bis[2-(metoksykarbonylo)etylo]aminy i 15,6 g (0,152 mola) N,N-dimetylo-1,3-propanodiaminy. Zawartość kolby utrzymuje się w temperaturze 110 - 130°C, stale mieszając wolnym strumieniem azotu, przez okres 70 godzin. Surowy produkt rozpuszcza się w 0,150 dm³ octanu etylu i przemywa się czterokrotnie porcjami po 0,05 dm³ wody. Po odrzuceniu faz wodnych i odparowaniu octanu etylu na wyparce próżniowej uzyskuje się 11,4 g (27,4% molowych) N-heksadecylo-N,N-bis{2-{[3-N,N-dimetyloamino)propylo]-amido}-etylo}aminy w postaci bezbarwnego ciała stałego o temperaturze topnienia 32 - 34°C. Wzór sumaryczny C32H67N5O2; zawartość C, H, N obliczona, odpowiednio, 69,39, 12,19, 12,64% wagowych; wyznaczona, odpowiednio, 70,53, 10,42, 10,20% wagowych.

Claims

1. Nowe di-amidoaminy pochodne długołańcuchowych amin alifatycznych przedstawione wzorem ogólnym 1, w którym R oznacza prosty lub rozgałęziony łańcuch węglowodorowy CnH2n+1 a n zawiera się granicach od 8 do 16.

2. Sposób wytwarzania nowych di-amidoamin pochodnych długołańcuchowych amin alifatycznych, przedstawionych wzorem ogólnym 1, w którym R oznacza prosty lub rozgałęziony łańcuch węglowodorowy CnH2n+1 a n zawiera się granicach od 8 do 16, znamienny tym, że N-alkilo-N,N-bis[2-(metoksykarbonylo)etylo]aminy o wzorze 2, w którym R i n mają podane wyżej znaczenia, poddaje się reakcji z N,N-dimetylo-1,3-propanodiaminą w podwyższonej temperaturze i w atmosferze gazu obojętnego.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że stosunek molowy N-alkilo-N,N-bis[2-(metoksykarbonylo)etylo]aminy do N,N-dimetylo-1,3-propanodiaminy wynosi 1:2 do 1:4.

4. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że temperatura reakcji N-alkilo-N,N-bis[2-(metoksykarbonylo)etylo]aminy z N,N-dimetylo-1,3-propanodiaminą zawiera się w granicach od 110 do 130°C.

Rysunki

R-N[CH₂CH₂CONH(CH2)3N(CH3)2]2 wzór 1

R-N(CH₂CH₂COOCH₃)₂wzór 2

R-N(CH₂CH₂COOCH₃)₂ + 2 H₂N(CH₂)₃N(CH₃)₂ <............... >

-2 CH₃OH < > R-N[CH₂CH₂CONH(CH₂)₃N(CH₃)₂]₂ schemat