DE2708823A1

DE2708823A1 - Quarternaere fettsaeurehalogenalkanoate von dialkylaminopropylamiden

Info

Publication number: DE2708823A1
Application number: DE19772708823
Authority: DE
Inventors: Donald E Connor; Arnold W Fogel
Original assignee: Van Dyk and Co Inc
Current assignee: Van Dyk and Co Inc
Priority date: 1976-04-13
Filing date: 1977-03-01
Publication date: 1977-11-03
Also published as: JPS6135968B2; DE2708823C2; IT1073241B; FR2348190B1; JPS52125123A; GB1516496A; FR2348190A1; US4038294A; CA1107294A; AU2247777A; AU508299B2

Description

IK )FFMA XiN · KITI.K Λ ΡΛ RTXIiU ,, ,, _π _Q _ü .-,

IMTKNTAXWAI/rii / i U Ö ti t.

DR. ING. E. HOFFMANN (1930 1776) . D I PL.-1 N G. W. E I Γ L E · ü ?. R E R. N AT. K. H O F ·= M A M M O I PL. - I M O. W. L E H M D I PL.-1 N G. K. FOCHSLE ■ Ü R. R E R. N Λ Γ. B. H A N S E N

ARABELLASTRASSE 4 (STERNHAUS) · D-äOllO MÜNCHEN 81 · Γ E L t FO N (O 39i 91 IQ 37 · T E LE X Z', /'Ml? I PA Γ H E)

2 9 OV

VAN DYK & COMPANY, INC, BELLEVILLE, N.J.

USA

Quarternäre Fettsäurehaloqenalkanoate von Dialkylaminopropy!amiden

Die Erfindung betrifft neue quarternäre Fet t halouen;·. 1 kanoaie von Dialkylarainopropylamiden, die ausgezeichnete iYüf/wri- chungsmittel sind und überraschend gute Entw i. ituii α s- ιι,;Ί antistatische Eigenschaften in Haarpflegemitteln aufweisen. Sie werden erhalten durcn Umsetzung von D ialky L.imi nopropy lam iden

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mit Fetthalogenalkanoatestern.

Es besteht ein ständiger Bedarf für verbesserte Aufweichungsmittel, besonders für solche, die überlegene Haarkonditioniereigenschaften aufweisen, aufgrund der erhöhten Anforderungen an Haarfrisuren und für modische Zwecke. Die Erfindung stellt neue synthetische Aufweichungsmittel zur Verfügung, die für die erwähnten Zwecke ausgezeichnete Eigenschaften aufweisen.

Viele Aufweichungsmittel, die in Haarkonditioniermitteln verwendet werden, machten das Haar entweder zu fettig oder empfindlich gegen statische Aufladung. Ausserdem lagen hier Formulierungsprobleme vor.

Bei den fortwährenden Versuchen, quarternäre Halogenide von verschiedenen Amiden herzustellen, durch welche diese Probleme gelöst werden konnten, beispielsweise Glukonamide, wurde festgestellt, dass die Umsetzung mit höheren Alkylchloriden, beispielsweise 2-Äthyl, Hexyl oder Decyl, eine Zersetzung des Glukonamids bei den Temperaturen (120 bis 140 C) ergab, die notwendig sind, um die Quarternierung vorzunehmen. Dadurch sind die synthetischen Möglichkeiten sehr beschränkt worden.

Es wurde nun gefunden, dass quarternäre Fetthalogenalkanoate von Dxalkylaminopropylamiden der folgenden allgemeinen Formel

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O R' O

- C - NH - (CH ) -N- (CH_) - C - O - R' ' - CH.V⁺X~

R¹

worin die RCO-Gruppe ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Glukonsäure und C₇-C₃₁ Fettsäuren, R' eine Alkylgruppe mit 1 bis 2 Kohlenstoffatomen ist, χ eine ganze Zahl von 2 bis 3, y eine ganze Zahl von 1 bis 3, R¹¹ ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus (CH₂) _i7_₂i\ ^und Sorbat, und X ein Halogen bedeutet, ausserordentlich wirkungsvolle Aufweichungsmittel sind, die ausgezeichnete Entwirrungs- und antistatische Eigenschaften verleihen, wobei letztere sogar bei trockenem Kämmen vorliegen. Dies ist tatsächlich erstaunlich, wenn man die Eigenschaften der aus dem Stand der Technik bekannten Materialien berücksichtigt. Die Zusammensetzungen gemäss der Erfindung verursachen darüber hinaus verhältnismässig wenig Reize und sie sind leicht zu formulieren, wobei weder Salze noch Säuren benötigt werden.

Die neuen Produkte gemäss der Erfindung können wie folgt hergestellt werden: Das entsprechende öl oder die Säure wird beispielsweise mit entweder gamma-Dimethylamino- oder gamma-Diäthylaminopropylamin bei Temperaturen zwischen etwa 140 bis 16O°C unter Verwendung eines alkalischen Katalysators, und einer Stickstoffatmosphäre, welche die Oxidation der ungesättigten Säure inhibiert, umgesetzt. Es wurde festgestellt, dass ein alkalischer Katalysator, wie Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid oder Natriummethylat oder -äthylat gleich gut wirken.

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Das Amid wird durch Umsetzung mit Fetthalogenalkanoatestern bei Temperaturen im Bereich von etwa 100 bis 11O°C unter Verwendung von Glykolen, beispielsweise Propylenglykol,als LösungsmitteIy quarternisiert.

Quellen für R sind beispielsweise Glukonsäure, Nerzölfettsäuren, Saflor -Fettsäuren, hydrierte Talktriglyceride, Maisölfettsäuren, Stearin-, Palmitin-,Myristin- und Laurrnsäuren. Die Quellen können gesättigt oder ungesättigt sein wobei im letzteren Falle bis zu drei konjugierte oder unkonjugierte Doppelbindungen vorliegen können.

Besonders bevorzugt als Halogenide sind Chloride und Bromide

Beispiele für die verwendeten Chlorester sind Myristyl-, Cetyl- und Sorbitolchloracetate und Decylpropionat.

Besonders wirkungsvolle Zusammensetzungen sind solche, in denen RCO ein Rest der Glukonsäure, der Saflor -Fettsäuren, der hydrierten Talktrigylceride sind, worin R¹ CH₃ bedeutet, χ gleich 3 ist, y gleich 1 ist, und R¹¹ (CH₃J₁ ist und X Cl bedeutet.

Die Erfindung, die Aufarbeitung der Produkte und die Eigenschaften der neuen Stoffe werden durch die folgenden Beispiele erläutert:

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— 5 —

Beispiel 1

öl-fettsäureamid

170,3 g Nerz-3-dimethylaminopropylamid 152 g Myristyl-3-chlorpropionat 215 g Propylenglykol

Nachdem die vorgenannten Stoffe 4 Stunden bei 110 C erhitzt worden sind, wurde der theoretische Chloridgehalt (2,9 %) erhalten.

Analyse: % ionisches Chlorid = 2,9 % % Feststoffe =60 %

% Propylenglykol =40 %

Beispiel 2

Ner zölf ett säure

193 g Nerzölamid

137 g Sorbit-chlor-acetat 220 g Propylenglykol

Die vorgenannten Stoffe wurden auf 110⁰C während 2 Stunden

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erhitzt, um den theoretischen ionischen Chlorgehalt von 3,2 % zu erhalten. Das Produkt ist eine helle bernsteinfarbene viskose Flüssigkeit bei Raumtemperatur.

Analyse: % Ionisches Chlorid = 3,2 % % Feststoffe =60 %

% Propylenglykol =40 %

Beispiel 3

Teil A: (Amidherstellung)

Nerzöl, eine Mischung aus Triglycerid, enthaltend Myristin-, Palmitin-, Palmitolein-, Stearin-, Olein- und Linoleinsäure, wurde mit 3-Dimethylaminopropylamid unter Verwendung von Kaliumhydroxid als Transamidierungskatalysator umgesetzt.

164 g Nerzöl

74 g Diäthylaminopropylamin 2 g KOH

Die vorgenannten Stoffe wurden unter Rühren in einem Kolben bei 140 bis 150°C 6 Stunden unter einer Stickstoffatmosphäre behandelt. Eine Alkalizahl von 152 wurde erzielt.

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Teil BI: (Quarternisierung)

Nach dem Kühlen der vorgenannten Materialien auf 50 C wurden 201 g Wasser und 2O1 g Propylenglykol zugegeben. Die Mischung wurde bis zur Homogenität gerührt und dann wurden 162 g Myristylchloracetat zugegeben. Das benötigte ionische Chlorid von 2,5 wurde nach 10-bis 12-stündigem Rückflussbehandeln bei 1O5 C erzielt.

Analyse: % Ionisches Chlorid = 2,5 %

% Feststoffe = 5O %

% Wasser =25 %

% Propylenglykol =25 %

Teil B2: (Quarternisierung)

192,5 g Nerzsäureamid
159,5 g Myristylchloracetat 234,5 g Propylenglykol

Die theoretische Chloridmenge von 3 % wurde durch Erhitzen der obe:

halten.

der oben genannten Stoffe auf 11O⁰C während 2,5 Stunden er

Analyse: % Ionisches Chlorid = 3 % % Feststoffe = 60 %

% Propylenglykol = 40 =

Dieses Material hat gegenüber dem Produkt, das in B1 beschrieben wurde den Vorteil, dass es flüssig ist, mit der Viskosität

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von Glyzerin bei Raumtemperatur,während das andere Material bei Kühlung auf Raumtemperatur ein Gel ist.

Beispiel 4

Teil A; (3-Dimethylaminopropylglukonamid)

178 g Glukon-delta-lacton 102 g Dimethylaminopropylamin 571 g Isopropanol

Nach Rückflussbehandlung der oben genannten Materialien

bei 87°<

halten.

bei 87°C während 1 Stunde wurde eine Säurezahl von O,3 er-

Teil B: (Quarternisierung)

Nach Abkühlen der oben genannten Lösung auf 50⁰C wurden 291 g Myristyl-chlor-acetat zugegeben. Das ionische Chlorid erreichte einen Maximalwert von 2,9 % (der theoretische Wert beträgt 3,1 %) nach Rückflussbehandlung während 5 Stunden bei 86°C. Beim Kühlen auf Raumtemperatur verfestigte sich die Lösung zu einer weichen festen Masse.

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Analyse:

	= 2,9 %
% Ionisches Chlorid	= 50 %
% Feststoffe	= 50 %
% Isopropanol	= unlöslich
2%-ige Lösung in Äthanol	= dispergierbar
2%-ige Lösung in Wasser

Beispiel 5

cjlukonainid

Teil A; (3-Dimethylaminopropylglukonamid)

178 g Glukon-delta-lacton 102 g Dimethylaminopropylamin 543 g Isopropanol

Nach Erhitzen der oben genannten Mischung unter Rückfluss während 1 Stunde auf 87°C wurde eine Säurezahl von 0,2 erreicht. Die Mischung wurde auf 50°C gekühlt.

Teil B; (Quarternisierung)

Zu der oben genannten Lösung wurden 263 g Laurylchloracetat gegeben. Ein ionischer Chloridgehalt von 3,3 % (theoretisch) wurde nach 5-stündiger Rückflussbehandlung erhalten. Die Lösung des Produktes wurde auf 50 C gekühlt und in einen

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- 1O-

Glaszylinder überführt, wo es beim Abkühlen auf Raumtemperatur zu einem weichen festen Stoff erstarrte.

Analyse: % Ionisches Chlorid = 3,3 %

% Feststoffe =50 %

% Isopropanol =50 %

2%-ige Lösung in Äthanol = unlöslich

2 %-ige Lösung in Wasser = dispergierbar

Beispiel 6

Teil A: (3-Dimethylaminopropylglukonamid)

178 g Glukon-delta-lacton 102 g Dimethylaminopropylamin 515g Isopropanol

Die vorgenannten Stoffe wurden in einem 2-Liter-Kolben, der mit einem Thermometer, Rührer und einem Rückflusskühler ausgerüstet war, 1 Stunde unter Rückfluss gehalten. Eine Säurezahl von 0,2 zeigte an, dass die Reaktion vollständig verlaufen ist.

709844/0626 " ¹¹ "

Teil B: (Quarternisierung)

Nach dem Abkühlen auf 6O°C wurden 23 5 g Decylchloracetat zugegeben. Ein ionischer Chloridgehalt von 3,4 % (3,4 % ist die theoretische Menge) wurde nach 5-stündiger Rückflussbehandlung bei 86°C erzielt. Nach dem Abkühlen auf 5O°C wurde die Flüssigkeit in einen Behälter gegeben, in dem sie bei Kühlen auf Raumtemperatur zu einem weichen Feststoff erstarrte.

Analyse: % Ionisches Chlorid % Feststoffe % Isopropanol 2%-ige Lösung in Äthanol 2%-ige Lösung in Wasser

= 3,4 % = 5O % = 5O % = unlöslich = dispergierbar

Beispiel 7

Ansatz: 520 g Sorbit (70 %-ige Lösung) 189 g Chloressigsäure
150 g Toluol

Die vorgenannten Stoffe wurden in einen 2-Liter-Kolben, der mit einem Thermometer, einem Rührer und einer Wasserfalle ausgerüstet war, unter Rückfluss erhitzt. Der grössere Teil

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Si.

fs

des Wassers ( 188 g) wurde bei oder unterhalb 9O°C entfernt. An diesem Punkt wurde eine Säurezahl von 18,4 erzielt. Beim weiteren Erhitzen für 1 Stunde auf 11O°C wurden weitere 18g Wasser gebildet und die Säurezahl wurde auf 3,8 % vermindert und blieb bei diesem Wert.

Beim Abkühlen wurde eine klare,sehr viskose Flüssigkeit erhalten.

Analyse: Säurezahl = 3,8 %

Verseifungszahl = 4,53,5

% Chlorid = 13,9 %

Beispiel 8

Octadecy^lmonochloracetat

Ansatz: 540 g Octadecylalkohol (Stearyl)

199 g Chloressigsäure

200 ml Toluol

36 g Wasser wurden entfernt

Die vorgenannten Stoffe wurden in einen 2-Liter-Kolben, der mit einem Thermometer, einem Rührer und einem Wasserabscheider ausgerüstet war ^u f einer Maximaltemperatur von 139°C unter Rückfluss gehalten. Nach 1,5 Stunden war das gesamte Wasser (36 g) entfernt.

Nach Neutralisieren mit 5 %-igem Natriumcarbonat und Wasser

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wurde das Toluol unter einem Wasserstrahlvakuum bei einer Gefässtemperatur von 129°C entfernt. Die Hochvakuumdestillation des rohen Produktes ergab die folgenden Werte:

Fraktion Nr. 1 Fraktion Nr. 2 Fraktion Nr. 3 198-201 C/3 Min. 58 g 124°C/3 Min 400 g 125°C/3 Min 194 g

Analyse der Fraktionen:

1. Fraktion

Säurezahl Verseifungszahl % Chlorid % Ester
% Alkohol 1,8 307,6 9,7 % 94,5 % 5,5 %

2. Fraktion

Säurezahl Verseifungszahl % Chlorid % Ester
% Alkohol 0,7 321 ,2 10,1 % 99 % 1 %

3. Fraktion

Säurezahl Verseifungszahl % Chlorid % Ester
% Alkohol 0,5 3 20,4 10,4 % 98,8 % 1,2%

Gesamtgewicht an Ester
Ausbeute an Ester

642,4 g 92,7 % d.Th.

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Beispiel 9

Ansatz: 190g Chloressigsäure

428 g Tetradecylalkohol (Myrystyl) 250 ml Toluol

1 g para-Toluolsulfonsäure 36 g Wasser wurden entfernt

Nach Rückflussbehandlung der oben genannten Stoffe in einem 2-Liter-Kolben, der mit einem Thermometer, einem Rührer und einem Wasserabscheider ausgerüstet war, während 1,5 Stunden, wurde die erforderliche Menge an Wasser gesammelt. Die erreichte Maximaltemperatur während dieser Rückflussperiode betrug 141⁰C.

Die Esterlösung wurde mit 5 %-igem Natriumcarbonat neutralisiert und freigewaschen von überschüssigem Alkali mit Wasser.

Das Toluol wurde unter dem Vakuum einer Wasserstrahlpumpe (Maximaltemperatur 140°C) entfernt und material unter Hochvakuum destilliert.

(Maximaltemperatur 140°C) entfernt und das erhaltene Roh-

Fraktion Nr. 1:150-160°C/1 Min 106 g

Fraktion Nr. 2:160-169°C/1 Min 4 5Og

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Analyse der Fraktionen:

1. Fraktion

2. Fraktion

Säurezahl Verseifungszahl % Chlorid % Ester % Alkohol

Gesamtgewicht an Ester Ausbeute an Ester

0,50	,2	g
160	1 %	% d.Th
10,	%
83	%
18	3
0,1
181	5 %
11,	%
94
6 %
511
88

Beispiel 10

Ansatz: 37 2 g Dodecylalkohol (Lauryl) 209 g Chloressigsäure 250 ml Toluol
36 g Wasser wurden entfernt

Die erforderliche Menge an Wasser (36 g) wurde entfernt nach einer Rückflussbehandlung der vorgenannten Stoffe in einem 2-Liter-Kolben, der mit einem Thermometer, einem Rührer und einem Wasserabscheider ausgerüstet war, während 1 Stunde bis zu einer Maximaltemperatur von 138°C.

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Nach Neutralisation der abgekühlten Esterlösung mit 5 %-igem Natriumbicarbonat und Wasser wurde das Toluol im Vakuum einer Wasserstrahlpumpe bei einer Gefässtemperatur von 135 C entfernt. Die Hochvakuumdestillation des Rohesters ergab die folgenden Ergebnisse:

Fraktion Nr. 1 13O-135°C/3 Min 89 g Fraktion Nr. 2 13 5-152°C/3 Min 419 g

Analyse der Fraktionen:

= 0,56 = 109 = 6,9 % = 53 % = 47 %

= 0,25 = 205 = 13 % = 100 %

= 461 g

= 84,6 % d.Th.

1. Fraktion	Säurezahl	g Decylalkohol
	Verseifungszahl	g Monochloressi
	% Chlorid
	% Ester
	% Alkohol
2. Fraktion	Säurezahl
	Verseifungszahl
	% Chlorid
	% Ester
Gesamtmenge an Ester
Ausbeute
Beispiel 11


Decylmonochloracetat
Ansatz: 316
208

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■'η

g para-Toluolsulfonsäure ml Toluol g Wasser wurden entfernt

Die vorgenannten Stoffe wurden in einen 2-Liter-Kolben, der mit einem Thermometer, einem Rührer und einem Wasserabscheider ausgerüstet war, sowie mit einem Rückflusskühler, unter Rückfluss gehalten. Die erforderlichen 36 g Wasser wurden gesammelt, nachdem die Rückflussbehandlung 1,5 Stunden bei einer Maximaltemperatur von 137 C stattgefunden hatte.

Nach dem Abkühlen wurde die rohe Esterlösung neutralgewaschen mit 5 %-igem Natriumbicarbonat und anschliessend mit Wasser.

Toluol wurde im Vakuum einer Wasserstrahlpumpe bei einer Gefässtemperatur von 13 5°C entfernt und der rohe Ester wurde im Hochvakuum destilliert.

Fraktion Nr. 1 113-127^uC/3 Min Fraktion Nr. 2 128-13O°C/3 Min

123 g 325 g

Analyse der Fraktionen;

1. Fraktion

Säurezahl

Verseifungszahl

% Chlorid

% Ester

% Decanol

= 0,3 = 189 = 11,8 = 79 % = 21 %

2. Fraktion

Säurezahl

Verseifungszahl

0,15 239

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Chlorid Ester

15 % 100 %

Gesamtmenge an Ester
Ausbeute

422,2 g 90 % d.Th.

Beispiel 12

Ansatz: 100 g 3-Chlorpropionsäure

197 g Tetradecyl (Myristyl) Alkohol

100 g Toluol

17,9g Wasser wurden entfernt

Nach Rückflussbehandlung der oben genannten Stoffe in einem 1-Liter-Kolben, der mit einem Rührer, einem Thermometer und einem Wasserabscheider ausgerüstet war, während 4 Stunden (Maximaltemperatur 148°C) wurde die erforderliche Menge an Wasser entfernt. Die erhaltene Esterlösung wurde mit 5 %-iger Natriumbicarbonat-Lösung neutralisiert, dann mit Wasser alkalifrei gewaschen. Das Toluol wurde im Vakuum einer Wasserstrahlpumpe bei einer Gefässtemperatur von 125°C entfernt. Der rohe Ester wurde im Hochvakuum destilliert.

Fraktion Nr. 1 165-195°C/1 Min Fraktion Nr. 2 195°C/ 1 Min

42 g
205 g

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Analyse der Fratkionen:

1. Fraktion Säurezahl = 1,2

Verseifungszahl =22,1

% Chlorid =1,4%

% Ester =12%

% Alkohol = 88 %

2. Fraktion Säurezahl =0,3

Verseifungszahl =162

% Chlorid = 10,3 %

% Ester = 88 %

% Alkohol = 12 %

Gesamtgewicht an Ester = 185,4 g

Ausbeute = 89 % d.Th.

Die Stoffe gemäss der Erfindung können in verschiedener Weise formuliert werden, z.B. als öl—in-Wasserlotions oder als wässrige Lösungen für eine letzte Spülung, wie für jeden Fachmann auf diesem Gebiet ersichtlich ist. In typischer Weise wird die aktive Komponente in einer Konzentration von 0,05 Gew.% bis 5 Gew.% und vorzugsweise O,1 bis 3 Gew-% angewendet. Gute Resultate werden innerhalb dieser Bereiche erzielt.

Die Vorteile der Erfindung sind für den Fachmann ersichtlich. Es werden neue, nicht reizende Erweichungsmittel mit überragenden Eigenschaften zur Verfügung gestellt aus leicht verfügbaren Quellen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Quarternäre Halogenalkanoate von Dialkylaminopropylamiden der allgemeinen Formel

O R¹C

/R-C-NH- (CH.) -N- (CH₀) - C - O - R¹ ' - CH.. /⁺X~

R¹

worin die RCO-Gruppe ausgewählt ist aus Glukonsäure und Cj-C₂- Fettsäuren; R' eine Alkylgruppe mit 1 bis 2 Kohlenstoffatomen ist, χ eine ganze Zahl von 2 bis 3 und y eine ganze Zahl von 1 bis 3 ist, R¹ ausgewählt ist aus (CH ) ₇ ., und Sorbat, und X Halogen bedeutet.

2. Verbindung nach Anspruch 1, worin R' CH^, χ gleich 3, y gleich 1, R¹¹ (CH₃J₁₃ und X Cl bedeuten.

3. Verbindung nacn Anspruch 2, worin die RCO-Gruppe eine Glukonsäure, Saflor-Fettsäuren, hydrierte Talktriglyzeride oder Nerzölfettsäuren sind.

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