Способ получения алкилдиметилкарбоксибетаина

 

библиотека МБА

1Щ 56S833

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сова Oosernne

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.04.75 (21) 2125036/04 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.07.77. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 20.09.77 (51) М. Кл. - С 07С 101/00

Государственнмй комитет

Совета Министров ьÑÐ по делам изобретений н открытий (53) УДК 547.466.2.07 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. И. Гершенович, М. А. Рабинович, О. В. Полозов, В. И. Аношин и В. П. Торяник (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛКИЛДИМЕТИЛКАРБОКСИБЕТАИНА

1О снз

R, СН СНз 0)к 1Ч

СНз г сн сна 0)р н

ВЛ

-1сн сна о)чн

Изобретение относится к области химической промышленности и может быть использовано при синтезе поверхностно-активных веществ, применяемых для получения синтетических моющих средств, в частности к усовершенствованному способу получения алкилдиметилкарбоксиоетаина.

Алкилдиметилкарбоксибетаин формулы

К (СНз) аХ" С.НзСОО-, где К вЂ” алкил Сго — Сгв, (условно «бетаин»), получают путем взаимодействия соответствующего третичного амина (ТА) и монохлорацетата натрия (МХА). 1 ак, известно взаимодействие додецилдиметиламина с монохлорацетатом натрия в водной среде при температуре 70 — 80"С. Однако отсутствие указания времени реакции, а также качества целевого продукта не позволяет оценить эффективность этого способа (1).

Другой способ предусматривает взаимодействие октадецилдиметиламина и МХА в среде этилового спирта при 40 — 80 С в течение

12 час. Однако и в этом случае, выход и состав конечного продукта не указаны (2).

Далее, известно получение бетаина путем взаимодействия оксиэтилированного третичного амина формулы где R — алкил Со — С», p+q=2 — 50, с монохлорацетатом натрия в среде этиленгликоля при температуре 80 — 90"С в течение 2 час.

В данном случае конверсия третичного ами5 на высокая — 99,8%, но отсутствие указания количества примесей не позволяет оценить качество целевого продукта (3).

Также известен способ получения бетаина путем взаимодействия ТА формулы где К вЂ” алкил С8 — С1а, .x=2 — 20, с МХА в

15 водной или водно-спиртовой среде в присутствии щелочи при температуре 50 — 80 С и времени реакции б — 12 час, но отсутствие указания о достигасмом выходе и составе целевого продукта не позволяют оценить положитель20 ные стороны этого способа (4).

Наряду с этим способом известно взаимодействие алкилдиметпламинов (с различной длиной алкильной цепи — or С1 до Cia) и

МХА в водной среде в присутствии щелочи

25 при температуре 80 †1 С и времени реакции

4,5 — 10 час с высокой конверсией TA — 99,8—

98,5%. Однако количество и состав примесей в этом случае также не указаны (5).

Согласно другому способу процесс получе30 ния бетаина ведут в одну стадию взаимодействием алкилдиметиламина (глкпл-С д — Ci4) с

МХА в водно-щелочной среде прн температу566833

Таблица 1

Дозировка

МХА, моль на 1 моль

ТА примесей в конечном продукте

Температура реакции, С

Время реакции, час фракционный состав

ТА

Расход

МХА на 1т бетаина, кг

Способ

С С4

С10 С18

С10 С18

Cl0 — С18

10

15 — 18

Известный (6)

Предлагаемый

1,28

1,07

1,10

1,12

11,5

8,7

9,1

9,5

523

437

458

8 — 10

6 вЂ

Пр и меч ани я: 1. Во всех случаях конверсия ТА 98 — 99%.

2. Содержание целевого продукта в водном растворе 28%.

Таблица 2

Состав, %

Компоненты

Требования

ТУ-6-01-136-74, %

28,22

0,46

0,92

6,43

0,88

Бетаин

До 0,5

До 1,6

До 6,8

Не регламентиру ется

ТА

Соль ТА

Na-гликолит

Вода

Остальное

3 ре 80 С в течение 10 час при рН среды 7,5 — 8.

Однако целевой продукт содержит только

27,5% основного вещества и до 11,5% побочных продуктов, что не может свидетельствовать о его высоком качестве (6).

С целью повышения чистоты бетаина по предлагаемому способу процесс ведут в две ступени с использованием сначала стехиометрических количеств монохлорацетата натрия и третичного амина до достижения однородного прозрачного раствора, а затем с добавлением

10 — 15%-ного избытка монохлорацетата натрия и эквивалентного ему количества щелочи.

Как видно из табл. 1, на качество целевого продукта влияет как время реакции, так и температура процесса.

При проведении процесса при 80 — 90 С по предлагаемому способу хорошее качество (9,1 — 9,5% примесей) достигается за 6—

10 час.

Влияние различных условий проведения процесса на количество образующихся примесей показано графически на чертеже.

Ось x — конверсия третичного амина, ось у примеси в растворе бетаина.

Кривая 1 (температура 100 С, время 2 час).

Кривая 2 (температура 90 С, время 2,5 час).

Кривая 3 (температура 80 С, время 3,5 час).

Кривая 4 (температура 80 С, время 10 час).

Как видно из графика, двухступенчатый процесс вызывает резкое снижение количества примесей (кривые 1 — 3) в то время, как в известном способе (6) (кривая 4) при одноступенчатом проведении способа с возрастанием конверсии третичного амина увеличивается и количество примесей.

II р и м е р 1. В реактор емкостью 650 л загружают 122 кг (0,50 кг моль) ТА (К=С1о—

C„), включают обогрев и перемешивание и в течение 2 час при температуре 70 — 80 С приливают 323 кг 18%-ного водного раствора

МХА (0,50 кг моль). После 2 — 3 час выдержки при этой температуре в реактор добавляют

6,5 кг 44%-ного iVaOH (0,075 моль) и 48,5 кг раствора МХА (0,075 мл), температуру повышают до 80 — 90 С и продолжают выдержку в течение 4 — 5 час до практически полной конверсии МХА.

Это обеспечивает наряду с хорошим качеством целевого бетаина также снижение рас- хода исходных реагентов. Следует отметить, что на первой ступени получение однородного

5 прозрачного раствора достигается при 80—

90%-ной конверсии ТА, причем на этой ступени процесс ведут без щелочи. Последнюю добавляют только на второй ступени, конверсия

ТА на которой доводится до 98 — 99%.

В табл. 1 приведены сопоставительные результаты предлагаемого способа и известного (6). (мол, вес ТА 227).

В результате реакции получают 500 кг водного раствора бетаина с содержанием 28% основного вещества и до 9% побочных продуктов.

Состав полученного водного раствора бетаина представлен в табл. 2.

Как видно из приведенных данных, целевой продукт отвечает предъявляемым требованиям.

Пример 2. В реактор емкостью 1250 л за40 гружают 236,9 кг ТА, включают обогрев и перемешивание и в течение 1 час при температуре 80 — 90 С приливают 685 кг 17,5%-ного водного раствора МХА. После выдержки в течение 1 — 1,5 час делается контрольный анализ

45 реакционной массы и в реактор добавляют

9,2 кг 44%-ного iVaOH и 66,5 кг раствора МХА.

Процесс продолжают при этой же температуре в течение 4 — 5 час до завершения реак566833

28,2

0,46

0,91

6,61

1,13 (не регламентируется в ТУ)

Остальное

Бета ин

ТА

Соль ТА

Na C1

Ма-гликолят

Вода

Z l0

Составитель Г. Гришина

Редактор Т. Никольская Техред А. Камышникова Корректор E. Хмелева.Заказ 1664/9 Изд. № 597 Тираж 563

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное типография, пр. Сапунова, 2 ции, которая характеризуется постоянством р 1 раствора — 6,5 — 7 5. Остаточное содержание непрореагировавшего ТА не более 0,5 .

В результате реакции получают 1000 кг водного раствора бетаина следующего состава, %:

Формула изобретения

Способ получения алкилдиметилкарбоксибетаина путем взаимодействия третичного амина с монохлорацетатом натрия, взятым в избытке относительно стехиометрического количества, при температуре 70 — 90 С в водно-органичсской среде в присутствии щелочи, о тл и ч аю щ и и ся тем, что, с целью повышения чистоты целевого продукта, процесс ведут в две ступени с использованием сначала стехиометрических количеств исходных веществ до достижения прозрачности реакционной смеси, а затем добавлением 10 — 15%-ного избытка монохлорацетата натрия и эквивалентного ему количества щелочи.

10 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 2082275, кл. 260 †5, 1937.

2. Патент США № 2129264, кл. 260 — 404, 15 1938.

3. Патент США № 3550079, кл. 260 — 501.13, 1971.

4. Патент Англии № 1087415, кл. С 2С, 1968.

5. Патент Англии № 1185111, кл. С 2С, 1970.

20 6. Патент США № 3649677, кл. 260 — 501.13, 1972.