高纯咪唑啉基两性乙酸盐表面活性剂制备方法技术

本发明专利技术提供了较高纯度的咪唑啉基两性乙酸盐表面活性剂，它含几乎忽略量的未熔基化酰胺，低量乙醇酸和单氯代乙酸盐，优于目前使用的两性乙酸盐。它们表面活性改善，纯度改善使刺激减小。高纯度两性乙酸盐可通过在咪唑啉或其开链衍生物与烷基化试剂如单氯代乙酸钠反应过程中利用精确控制ｐＨ的方法来获得。单氯代乙酸钠与取代咪唑啉或其开环衍生物的比率为１. ５∶１. ０到近１. ０∶１. ０之间。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及组合物稠度、柔性和表面活性得到改善的较高纯度咪唑啉基两性乙酸盐表面活性剂及其改进的制备方法。咪唑啉基两性乙酸盐表面性剂广泛地用作化妆品组合物如洗发剂，清洗剂等等的表面活性基剂，因为已知这些产品的柔性，安全度及对皮肤和眼睛无刺激作用。从咪唑啉类得到的两性乙酸盐表面活性剂是一类特征在于初期出现正和负电荷位的表面活性剂。因此，依据介质的pH值，它们可作为阴离子，阳离子或非离子表面活性剂。两性乙酸盐表面活性剂表面出极好的表面活性特性如表面张力减小，较低的PC-20值(表面活性效能-降低表面活性20个单位所需的表面活性剂量)，极好地起泡性，润湿性等等。它们与阳离子和阴离子表面活性剂都是相容的。由于它们的生物降解性，对皮肤无刺激及减小更刺激表面活性剂如醚硫酸盐刺激的独特能力，两性乙酸盐表面活性剂作为辅助表面活性剂在个人关心工业得到了广泛应用。而且，由于它们的水解稳定性，与电解质相容性和极好的水助溶能力，它们也用于家庭和工业清洗剂配方。有几种不同类型的基于咪唑啉的两性表面活性剂如丙酸盐类，磺酸盐类和乙酸盐类。它们由适当的咪啉衍生物与含所需功能基的合适试剂反应制备。例如，两性乙酸盐可由下面反应制备1)通过氨基乙基链烷醇胺或乙烯链烷烯三胺与脂肪酸反应形成取代的咪唑啉 2)把咪唑啉水解成酰胺，随后(或同时)在氢氧化钠存在下将这些化合物与烷基化试剂如单卤代乙酸或它的钠盐反应。反应产物不含咪唑啉结构，尽管本说明书将继续使用咪唑啉基两性表面活性剂可接受的技术术语。已经考虑到咪唑啉基两性表面活性剂可能含有不同表面活性剂种类的混合物。下面结构在文件中已被引用 在这些式中R基代表椰子基或其他合适的烷基部分。CosmeticToiletryandFragranceAccociationlnternationalCosmeticIngredientsDictionary记载了作为不同类型咪唑啉基两性表面活性剂的两性乙酸盐和两性双乙酸盐。这些是通过咪唑啉在烷基化(羧基化)条件下与一当量(或稍微过量)或两当量(或过量)适当的烷基化试剂如单氯代乙酸钠反应制备的。相应的烷基链可能是椰子基，十二烷基(椰子基或十二烷基两性乙酸盐或二乙酸盐)或选自其它的脂肪酸，如具体应用所要求的。而且，由于起始咪唑啉性质上是不对称的，所以两种类型的衍生物都可以从由咪唑啉得到可能胺之一产生。因此，两种结构类型“伯胺/叔酰胺”和“仲胺/伯酰胺”都在文献中提到过。通常用于生产两性乙酸盐和二乙酸盐的烷基化试剂单氯代乙酸钠是一种活性化学品，它在反应条件下可进行一些不同类型的反应1.与咪唑啉或水解的咪唑啉的氨基功能基反应产生单或多羧基化种类。2.与水反应产生相应的乙醇酸衍生物或与乙醇酸衍生物反应产生二乙醇酸盐。3.与咪唑啉衍生物的羟基乙基反应产生相应的羧甲基醚。在上面可能反应中，仅“1”和“3”被希望形成所需的两性种类，其中类型2的反应形成不需要的副产品(乙醇酸盐/二乙醇酸盐)，因此减少适于反应的烷基化试剂的量。最近，基于新发展的分析方法，已证实商用椰子基/十二酰基两性乙酸盐含(除氯化钠外)下面主要有机成份两性乙酸盐(从仲胺/伯酰胺得到，式Ⅱ)相应的未烷基化的酰胺乙醇酸盐/二乙醇酸盐残余的单氯乙酸钠上述结果基于使用核磁共振光谱(1H，13C)，液相和气相色谱，离子色谱和毛细管电泳。下表表示分析三种商品两性乙酸盐所得的结果<tables id="table1" num="001"><table align="center">两性乙酸盐比未烷基化的酰胺率乙二酸(％)商品 Ⅰ商品 Ⅱ商品 Ⅲ7563832537172.62.42.0</table></tables>从上面结果可以看出商品都含有大量未烷基化材料。未烷基化材料的出现对表面活性产生负效应。过量的单氯乙酸钠也形成副产品乙醇酸，呈乙醇酸钠形式。这个副产品是不能接受的，因为乙醇酸对所需化合物的表面活性特性没有贡献。美国专利4，269，730讲述了一种制备增高纯度两性表面活性剂的方法，方法是把基本上纯的取代咪唑啉和对每mol咪唑啉1.0-2.5摩尔当量的氯代乙酸盐及水的混合物加热到70°-80℃，固体含量为20%-50%，加热直到氯代乙酸盐基本上被消耗掉;然后基于氯代乙酸盐加入1.0-2.5摩尔当量NaOH并于70°-80℃加热。至少直到基本上所有的咪唑啉环打开以形成15%-35%固体的透明水溶液。与该参考文献讲述的相反，已发现该专利产品仍然含影响最终产品表面活性的副产品量。通过仔细控制反应条件，基本上全部烷基化咪唑啉产生两性乙酸盐表面活性剂，甚至当使用相对咪唑啉低过量的单氯乙酸钠(1.0-1.5∶1)。与目前由商品两性二乙酸盐提供的表面活性相比该产品表现出表面活性特性，但它含相当低水平的乙醇酸钠或氯化钠。而且，与常规的两性乙酸盐相比，本专利技术的产品基本上除去酰胺，同时含可比量的氯化钠和较低含量的乙醇酸衍生物。对比常规材料，这些较高纯度两性乙酸盐表现出优越的表面活性特性。根据本专利技术，得到了改进的咪唑啉基两性乙酸盐表面活性剂，它的特征是更高纯度，表现出改善的表面活性，由改善的起泡性，润湿作用，去污性和较高的表面张力减小证实。这些改善的两性乙酸盐表面活性剂可由包括在全部反应及尤其在该方法的烷基化部分过程中使用控制pH值的新方法制备。可通过慢慢地或响应pH测量装置自动地加入适当的碱如氢氧化钠以保持恒定的pH来控制pH。这也可通过系列性地加入计算好以保持pH在所需范围内的碱如氢氧化钠来完成。也已发现高纯产品可通过在烷基化之前咪唑啉经受有利于环打开的条件，随后在仔细控制的条件下与烷基化试剂如单氯代乙酸钠反应来获得。通过在控制pH条件下咪唑啉或它的开环衍生物与卤代乙酸盐反应，烷基化反应的产率实质性地提高，导致形成较低量的乙醇酸。乙醇酸形成于卤代乙酸盐并且通常由过量乙酸盐补偿。本专利技术方法考虑到使用取代咪唑啉或它的衍生物与卤代乙酸盐的低摩尔比，小于1∶1.5和接近1∶1，同时得到基本上完全烷基化的产品。在反应过程中仔细的pH和温度控制使具有少量单氯代乙酸钠的反应能够进行，导致高纯产品(较少的副产品未烷基化的酰胺，乙醇酸，NaCl和残余的卤代乙酸盐)。除了与由通过先有技术方法制备的材料纯化获得的产品相比经济上更有吸引力外，本专利技术的产品表现出优越的表面活性特性，较大的配制揉性。用于本专利技术实际的起始原始咪唑啉可由下式表示 其中R是每个分子中含5到19个碳原子的脂肪族基，X是OH或NH2，N是2到4的整数。优选的是，R是每个分子中含约8到18个碳原子的脂族基，X是OH，N等于2。因为涉及化学，上式的化合物一般含上面定义范围内的不同R基的混合物。在本专利技术的一个优选方式中，R是从椰子油或类似天然油来源如棕榈仁油或动物脂肪来源如动物脂得到的饱和和不饱和脂族基的混合物。在这种情况下，每个R是含约5到18个碳原子的烷基混合物。在更优选材料中，烷基混合物是从椰子油或类似天然植物油饱和部分得到的。在椰子油脂肪酸情况下，每个R范围是约6到约18个碳原子。化合物中约90%的R基给出这些范围。由于这些R基从天然油中得到，因此它们可能含少量其它碳链。另外，可以使用基于单羧酸如月桂酸或其它本文档来自技高网...

【技术保护点】
含有下式的一种化合物作为主要组分的取代咪唑啉衍生的两性乙酸盐表面活性剂组合物： Ｒ－Ｃ（Ｏ）－Ｎ（Ｈ）－ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］－Ｎ－［（ＣＨ↓［２］）↓［Ｎ］Ｘ］－ＣＨ↓［２］ＣＯＯＭ 其中Ｒ表示含大约５到大约１９个碳原子的脂族基，Ｎ是２到４的整数，Ｘ是ＯＨ或ＮＨ↓［２］，Ｍ为金属，该组合物含少于大约３. ５％的未烷基化的酰胺和少于大约４. ５％的乙醇酸。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：B德塞，P里斯，JM里克，DJ特雷西，
申请(专利权)人：罗狄亚公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]