PL208996B1

PL208996B1 - Nowe N-tlenki di-amidoamin pochodnych długołańcuchowych amin alifatycznych i sposób ich wytwarzania

Info

Publication number: PL208996B1
Application number: PL360961A
Authority: PL
Inventors: Andrzej Piasecki; Sławomir Karczewski
Original assignee: Politechnika Wroclawska
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2011-07-29
Also published as: PL360961A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku są nowe N-tlenki di-amidoamin pochodnych długołańcuchowych amin alifatycznych, które są dobrze 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.

Przedmiotem wynalazku jest także sposób wytwarzania wyżej zdefiniowanych związków.

Znane N-tlenki trzeciorzędowych amin stanowią grupę związków powierzchniowo czynnych klasyfikowanych jako związki kationoaktywne, amfoteryczne lub niejonowe w zależności od pH ich wodnych roztworów, z uwagi na obecne w ich cząsteczkach silnie spolaryzowane wiązanie N ?O. N-tlenki amin mogą być wytwarzane w reakcji utleniania odpowiednich trzeciorzędowych amin silnymi czynnikami utleniającymi. Preferowanym czynnikiem utleniającym jest nadtlenek wodoru w postaci rozcieńczonych lub stężonych roztworów wodnych, który jest stosowany w ilościach stechiometrycznych lub w nadmiarze w stosunku do trzeciorzędowej aminy. Wśród innych czynników utleniających znane są nadkwasy: nadbenzoesowy z publikacji A. C. Cope, P. M. Towle, J. Am. Chem. Soc, 71: 3423 (1949); A. M. Wragg, T. S. Stevens, D. M. Ostle, J. Chem. Soc, 1958, 4057, mononadftalowy lub m-chloronadbenzoesowy z publikacji R.M. Carlson, L.J. Heinis, J. Org. Chem., 44: 2530 (1979); organiczne wodoronadtlenki: kumenu, tert-butylu, p-metyloizopropylobenzenu, tert-amylu, mentanu, itp.; tlen znany z patentu europejskiego EP nr 0092862 B1 (1983) i z patentu US nr 5639880 lub ozon. Reakcję utleniania prowadzi się bez udziału katalizatora lub w jego obecności. Reakcję katalizuje dodatek małocząsteczkowego kwasu organicznego tak jak to opisano w patencie europejskim EP nr 0866058 A2 (1998), dwutlenku węgla zgodnie z patentem US nr 4247480, dwutlenku węgla i metalicznego glinu według patentu US nr 4942260, mieszaniny węglanów i polifosforanów opisanej w patencie US nr 3333000. Reakcję utleniania promuje również dodatek czynników chelatujących, np. kwasu dietylenotriamino-pentaoctowego, tak jak to opisano w patencie US nr 3283007. Reakcję utleniania prowadzi się zwykle w środowisku polarnego rozpuszczalnika, a zwłaszcza małocząsteczkowego alkoholu alifatycznego lub wody. Powierzchniowo aktywne N-tlenki wytwarza się z trzeciorzędowych amin zawierających zwykle jeden lub dwa długołańcuchowe podstawniki węglowodorowe lub perfluorowęglowe, podstawnik alkiloamidoalkilowy lub alkiloaminoalkilowy oraz jeden lub dwa krótkie podstawniki alkilowe lub hydroksyalkilowe, co zostało obszernie omówione w publikacji J. D. Sauer, Amine Oxides, w Cationic Surfactants: Organic Chemistry, J. M. Richmond (Ed.), Marcel Dekker, Inc., Surfactant Science Series, vol. 34, New York, 1990, str. 275-295. Z patentu DE nr 664425 znany jest sposób wytwarzania N-tlenku dodecylodimetyloaminy wykazującego aktywność powierzchniową. Z patentu US nr 3410903 znany jest sposób wytwarzania N-tlenku dimetylotetradecyloaminy z wydajnością 44% wagowo, działaniem wodoronadtlenku t-butylowego. Według opisu patentowego US nr 3457312, N,N-bis(2-hydroksyetylo)alkiloaminy są utleniane do powierzchniowo aktywnych N-tlenków w roztworze alkoholu izopropylowego działaniem 37,5%-wagowo wodnego roztworu nadtlenku wodoru. Wytwarzanie oraz dziedziny zastosowań powierzchniowo i biologicznie aktywnych N-tlenków amidoamin o ogólnych wzorach R-CONH(CH₂)_nN(R'R') lub R-CONH(CH₂)_nN(- >O)-R'(CH₂)_nHNC(O)-R, gdzie n - 1 - 6, z odpowiednich amidoamin, w których R stanowi długołańcuchowy podstawnik węglowodorowy lub perfluorowęglowy a R' stanowi zwykle krótki podstawnik alkilowy C1-C6 zostało szeroko opisane w literaturze: L. W. Burnette, Miscellaneous Nonionic Surfactants, w Nonionic Surfactants, M. J. Schick (Ed.), Marcel Dekker, Inc., Surfactant Science Series, vol. 1, New York, 1967, str. 395-418; patenty USA; US nr 3819539, US nr 3995996, US nr 4093711, US nr 4539161 i US nr 5866718 oraz w patentach japońskich; JP nr 10176187, JP nr 10130223 i JP nr 11005775.

Nie są znane N-tlenki di-amidoamin pochodnych długołańcuchowych amin alifatycznych o nazwie di-N-tlenki N-alkilo-N,N-bis{2-{[3-(N,N-dimetyloamino)propylo]amido}etylo}amin.

Wynalazek dotyczy nowych N-tlenków di-amidoamin pochodnych długołańcuchowych amin alifatycznych przedstawionych ogólnym wzorem 1, w którym R oznacza prosty lub rozgałęziony łańcuch węglowodorowy CnH2n+1 a n zawiera się w granicach od 8 do 16. Gdy podstawnik R oznacza prosty lub rozgałęziony łańcuch węglowodorowy CnH2n+1 a n zawiera się w granicach od 8 do 16 związki mają nazwę di-N-tlenki N-alkilo-N,N-bis{2-{[3-(N,N-dimetyloamino)propylo]amido}etylo}amin. Wynalazek dotyczy również sposobu wytwarzania nowych N-tlenków di-amidoamin o wzorze ogólnym 1, w którym R oznacza prosty lub rozgałęziony łańcuch węglowodorowy CnH2n+1 a n zawiera się w granicach od 8 do 16. Związki, w których R oznacza prosty lub rozgałęziony łańcuch węglowodorowy CnH2n+1 a n zawiera się w granicach od 8 do 16, sposobem według wynalazku, wytwarza się w reakcji

PL 208 996 B1

N-alkilo-N,N-bis{2-{[3-(N,N-dimetyloamino)propylo]amido}etylo}amin, o wzorze 2, w którym R i n mają podane wyżej znaczenia z nadtlenkiem wodoru jak przedstawiono na schemacie 1, w podwyższonej temperaturze w obecności polarnego rozpuszczalnika a uzyskane di-N-tlenki N-alkilo-N,N-bis{2-{[3-(N,N-dimetyloamino)propylo]amido}etylo}amin oczyszcza się znanymi sposobami. Korzystnie jest, gdy stosunek molowy N-alkilo-N,N-bis{2-{[3-(N,N-dimetyloamino)propylo]amido}etylo}aminy do nadtlenku wodoru zawiera się w granicach od 1:2 do 1:10.

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-{[3-(N,N-dimetyloamino)propylo]amido}etylo}amin i nadtlenku wodoru, prostota prowadzenia procesów oraz jego duża wydajność. Nowe N-tlenki di-amidoamin 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 homologów lub w mieszaninach z innymi substancjami powierzchniowo aktywnymi.

Sposób według wynalazku jest objaśniony w przykładach wykonania di-N-tlenków N-alkilo-N,N-bis{2-{[3-N,N-dimetyloamino)propylo]amido}etylo}amin oraz na rysunku, na którym schemat 1 przedstawia reakcję N-alkilo-N,N-bis{2-{[3-N,N-dimetyloamino)propylo]amido}etylo}aminy z nadtlenkiem wodoru.

P r z y k ł a d I

W kolbie zaopatrzonej w chł odnicę zwrotną , mieszadł o i termometr umieszcza się 10,0 g (0,02 mola) N-dodecylo-N,N-bis{2-{[3-N,N-dimetyloamino)propylo]amido}etylo}aminy, 10,0 g (0,088 mola) 30%-wagowo wodnego roztworu nadtlenku wodoru oraz 40 ml alkoholu izopropylowego. Zawartość kolby utrzymuje się w temperaturze 60°C przez okres 4,5 godziny stale mieszając. Po zakończeniu reakcji lotne składniki odparowuje się pod zmniejszonym ciśnieniem a produkt ekstrahuje się acetonem. Po zdekantowaniu acetonu i wysuszeniu, produkt umieszcza się w eksykatorze z P2O5. Uzyskuje się 7,7 g (72,2%-wagowo) di-N-tlenku N-dodecylo-N,N-bis{2-{[3-N,N-dimetyloamino)propylo]amido}etylo}-aminy w postaci zabarwionego ciała stałego o temperaturze topnienia 45-46°C. Wzór sumaryczny C28H59N5O4; zawartość C, H, N obliczona, odpowiednio, 63,48; 11,23; 13,21%-wagowych; wyznaczona, odpowiednio 63,82, 12,01, 13,51%-wagowych.

P r z y k ł a d II

W kolbie zaopatrzonej w chłodnicę zwrotną, mieszadło i termometr umieszcza się 10,0 g (0,021 mola) N-decylo-N,N-bis{2-{[3-N,N-dimetyloamino)propylo]amido}etylo}aminy, 10,0 g (0,088 mola) 30%-wagowo wodnego roztworu nadtlenku wodoru oraz 40 ml alkoholu izopropylowego. Zawartość kolby utrzymuje się w temperaturze 60°C przez okres 4,5 godziny stale mieszając. Postępując tak dalej jak w przykładzie I uzyskuje się 10,1 g (95,0%-wagowo) di-N-tlenku N-decylo-N,N-bis{2-{[3-N,N-dimetyloamino)propylo]amido}etylo}aminy w postaci zabarwionego ciała stałego o temperaturze topnienia 33-35°C. Wzór sumaryczny C26H55N5O4; zawartość C, H, N obliczona, odpowiednio, 62,24; 11,05; 13,95%-wagowych; wyznaczona, odpowiednio, 62,84; 11,11; 14,00%-wagowych.

P r z y k ł a d III

W kolbie o zaopatrzonej chł odnicę zwrotną mieszad ł o i termometr, umieszcza się 20,0 g (0,038 mola) N-tetradecylo-N,N-bis{2-{[3-N,N-dimetyloamino)propylo]amido}etylo}aminy i 10,6 g (0,094 mola) 30%-wagowo wodnego roztworu nadtlenku wodoru oraz 100 ml alkoholu izopropylowego. Zawartość kolby utrzymuje się w temperaturze 60°C przez okres 4,5 godziny stale mieszając. Postępując tak dalej jak w przykładzie I uzyskuje się 20,0 g (94,3%-wagowo) di-N-tlenku N-tetradecylo-N,N-bis{2-{[3-N,N-dimetyloamino)propylo]amido}etylo}-aminy w postaci zabarwionego ciała stałego o temperaturze topnienia 52-53°C. Wzór sumaryczny C30H63N5O4; zawartość C, H, N obliczona, odpowiednio, 64,59; 11,38; 12,55%-wagowych; wyznaczona, odpowiednio 64,83, 12,08, 13,34%-wagowych.

P r z y k ł a d IV

W kolbie o pojemności zaopatrzonej w chłodnicę zwrotną, mieszadło i termometr, umieszcza się 4,0 g (0,0072 mola) N-heksadecylo-N,N-bis{2-{[3-N,N-dimetyloamino)propylo]amido}etylo}aminy i 5,0 g (0,044 mola) 30%-wagowo wodnego roztworu nadtlenku wodoru oraz 25 ml alkoholu izopropylowego. Zawartość kolby utrzymuje się w temperaturze 60°C przez okres 4,5 godziny stale mieszając. Postępując tak dalej jak w przykładzie I uzyskuje się 1,3 g (30,7%-wagowo) di-N-tlenku N-heksa-decylo-N,N-bis{2-{[3-N,N-dimetyloamino)propylo]amido}etylo}aminy w postaci bezbarwnego ciała stałego o temperaturze topnienia 60°C. Wzór sumaryczny C32H67N5O4; zawartość C, H, N obliczona, odpowiednio, 65,60; 11,52; 11,95%-wagowych; wyznaczona, odpowiednio 65,98, 11,42, 12,20%-wagowych.

Claims

1. Nowe N-tlenki di-amidoamin przedstawione ogólnym wzorem 1, w którym R oznacza prosty lub rozgałęziony łańcuch węglowodorowy CnH2n+1, a n zawiera się w granicach od 8 do 16, o nazwie di-N-tlenki N-alkilo-N,N-bis{2-{[3-(N,N-dimetyloamino)propylo]amido}etylo}amin.

2. Sposób wytwarzania nowych N-tlenków di-amidoamin o nazwie di-N-tlenki N-alkilo-N,N-bis{2-{[3-(N,N-dimetyloamino)propylo]amido}etylo}amin, przedstawionych ogólnym wzorem 1, w którym R oznacza prosty lub rozgałęziony łańcuch węglowodorowy CnH2n+1 a n zawiera się w granicach od 8 do 16, znamienny tym, że N-alkilo-N,N-bis{2-{[3-(N,N-dimetyloamino)propylo]amido}etylo}aminy o wzorze ogólnym 2, w którym R i n mają podane wyż ej znaczenia, poddaje się reakcji z 30%-wagowo wodnym roztworem nadtlenku wodoru w podwyższonej temperaturze w obecności polarnego rozpuszczalnika.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że stosunek molowy N-alkilo-N,N-bis{2-{[3-(N,N-dimetyloamino)propylo]amido}etylo}aminy do nadtlenku wodoru wynosi 1:2 do 1:10.