Способ получения алкилоламидов

Способ получения алкилоламидов

Реферат

Изобретение относится к способам получения алкилоламидов (моно- или диэтаноламидов) жирных кислот, являющихся наиболее распространенным и важным классом среди азотсодержащих неионогенных поверхностно-активных веществ (ПАВ) и обладающих моющим и чистящим действием, регулированием ценообразования и стабилизации пены, влиянием на увеличение вязкости, смачивающим и эмульгирующим свойством, которые обеспечивают их применение в косметике, рецептурах жидких моющих средств, фармацевтических эмульсиях в качестве добавки к мылам, краскам для волос, как сырье для получения других классов ПАВ, а также в текстильной промышленности, при обработке пластмасс, в процессах флотации, химической чистки и обработке металлов.

Синтез алкилоламидов наиболее известным способом осуществляется на основе высших жирных кислот и алканоламинов (моно- или диэтаноламин) при температуре 160°С, при этом в процессе реакции конденсации происходит отщепление молекулы воды с последующим испарением этой воды (US 679504, С05С 233/16, опубл. 06.03.1952).

Недостаток этого способа заключается в том, что при температуре синтеза часть образующихся алкилоламидов превращается в оксазолиниды, и, кроме того, ускоряется процесс образования сложных аминоэфиров. Эти примеси оказывают отрицательное влияние на применение конечного продукта, особенно в производстве косметических препаратов, где предъявляются высокие требования к чистоте алктлоламидов.

Более чистый алкилоламид получают другим известным способом, в котором используют для синтеза реакцию взаимодействия галогенидов жирных кислот с аминоспиртами в присутствии воды (Неволин Ф.В. Химия и технология синтетических моющих средств. - Пищевая промышленность. Москва, 1971, стр.195).

Недостатком этого способа являются значительные технические трудности, возникающие в процессе получения галогенидов жирных кислот.

Известен способ получения алкилоламидов, в котором алкилоламиды жирных кислот на основе метиловых эфиров получают в присутствии в качестве катализатора метилата натрия (FR 1132247, C07C 233/16, опубл. 06.03.1957), окиси кальция (PL 102560, С07С 103/38, опубл. 30.04.1979). Непосредственное катализирующее действие на процесс амидирования оказывает алкоголят натрия, образующийся при взаимодействии щелочного компонента с моно- или диэтаноламином. Метиловый спирт испаряется в реакторе, конденсируется и вновь используется для получения метиловых эфиров жирных кислот. Недостатками данного способа являются сложность технологического процесса, связанная с получением метиловых эфиров жирных кислот и технические трудности при аппаратурном оформлении процесса.

Известен способ получения алкилоламидов нафтеновых кислот путем реакции конденсации сложных эфиров нафтеновых кислот с аминоспиртом (авт.свид. СССР 308059, С11D 1/66, опубл. 01.07.1971). Для снижения температуры синтеза до 90 до 145°С этаноламин обрабатывают сложным эфиром нафтеновых кислот и раствором безводной гидроокиси натрия в безводном растворе метаноле или этаноле. Реакция осуществлялась в течение 3-5 ч.

К недостаткам данного способа относятся необходимость использования безводной гидроокиси натрия и безводного раствора метанола или этанола, что осложняет безопасность технологии.

Прототипом настоящего изобретения является способ получения этаноламидов реакцией триглицеридов жирных кислот с диэтаноламином в присутствии смеси, содержащей 80-90% КОН и 10-20% NaOH, взятой в количестве 1,5% при температуре 60-150°С и давлении ниже 100 мм рт.ст. с последующим выдерживанием реакционной смеси при температуре 10-30°С в течение 14 дней (ГДР 209190, С07С 103/38, опубл. 1984).

Недостатком способа являются: высокая температура процесса (до 150°С), при которой щелочь легко вступает в реакцию омыления и перестает оказывать каталитическое действие на систему, кроме того, высокая температура синтеза приводит к ухудшению качества продукта; большая продолжительность процесса; низкое содержание этаноламидов в продукте (81%) и большое количество примесей.

Техническим результатом настоящего изобретения является получение качественного продукта с высокой степенью конверсии исходных компонентов и малыми энергетическими затратами.

Для достижения технического результата предлагается каталитический способ получения алкилоламидов из триглицеридов жирных кислот и моно- или диэтаноламина в присутствии едкого натрия, отличающийся тем, что в качестве катализатора алкоголят натрия, полученный при глубоком вакууме с остаточным давлением 2-3 мм рт.ст. и температуре 70-90°С взаимодействием моно- или диэтаноламина с едким натрием, взятым в весовом отношении 0,5-0,9 мас.% от массы аминоспирта получают моно- или диэтанолят натрия, образующиеся при реакции, пары воды отводят через обогреваемый до температуры 30°С дефлегматор, полученную реакционную смесь охлаждают до температуры 40-43°С, вводят в нее триглицерид жирной кислоты в мольном отношении к аминоспирту, равном 1:3,06 соответственно, и при атмосферном давлении в течение 15-20 минут проводят реакцию амидирования.

Взаимодействие моноэтаноламина и гидроксида натрия осуществляется по реакции

Условия осуществления предлагаемого способа - глубокий вакуум с остаточным давлением 2-3 мм рт.ст. и температура 70-90°С позволяют подавить гидролиз моноэтанолята натрия, получаемого в качестве катализатора, который проходит по реакции

Аналогичным образом осуществляют взаимодействие диэтаноламина с едким натром.

Использование дефлегматора, температура в котором поддерживается 30°С, позволяет избежать потерь аминоспирта и более полно удалять из зоны реакции пары образующейся воды, сместив основную реакцию синтеза в сторону получения конечных продуктов.

Небольшое количество исходной щелочи (в весовом отношении 0,5-0,9 мас.% от массы аминоспирта) увеличивает активность каталитической системы, приводит к уменьшению примесей в продукте, возможности проведения процесса амидирования в мягких условиях, повышает скорость получения алкилоламидов. Исходная щелочь присутствует к концу реакции в готовом продукте в виде солей жирных кислот и не требует ее вывода из получаемых алкилоламидов.

В процессе синтеза после охлаждения реакционной смеси до 40-43°С добавляют триглицерид жирных кислот, нагретый до такой же температуры и ведут процесс амидирования ведут в течение 15-20 минут при атмосферном давлении, без нагрева, за счет экзотермии реакции.

При мольном соотношении триглицерида к аминоспирту, равном 1:3,06 моля соответственно, при содержании гидроокиси натрия 0,15-0,2 мас.% от общей массы реакционной смеси или 0,5-0,9 мас.% от массы аминоспирта получаемый продукт с низким содержанием примесей и цветностью по шкале Gardner <3,0 имеет хорошие показатели качества: массовая доля моноэтаноламина 0,7-1,0%, массовая доля диэтаноламина 2,3-2,7%, содержание алкилоламида в продукте 87-89%, что составляет 98-99% конверсии.

Ниже приводятся примеры синтеза моноэтаноламида и диэтаноламида.

Пример 1.

В реактор рабочей емкостью 1 л, оснащенный рубашкой, мешалкой, обогреваемым дефлегматором (30°С), подают 138,6 г (2,272 моля) моноэтаноламина и 1,25 г едкого натра, что составляет 0,9 мас.% на 100 мас.% моноэтаноламина. В реакторе создается вакуум с остаточным давлением 2-3 мм рт.ст. Смесь нагревают до температуры 70°С, дальнейший синтез ведут при этой температуре; одновременно с нагревом осуществляется перемешивание реакционной массы. Реакция считается законченной по истечении 20-30 минут от момента достижения температуры 70°С. По окончании процесса реакционную массу охлаждают в реакторе до 40-43°С, давление в реакторе доводят до атмосферного. Затем в реактор подают 500 г (0,742 моля) триглицерида жирной кислоты, преимущественно кокосовое масло, предварительно разогретого до температуры 40-42°С. Проведение процесса не требует дополнительного подвода тепла, синтез осуществляется за счет экзотермии реакции. Реакция считается законченной через 15-20 минут от начала процесса амидирования.

Получают моноэтаноламиды со следующими качественными показателями:

содержание основного вещества	86,7-87,2 мас.%
содержание моноэтаноламина	0,7-1,0 мас.%
содержание глицерина	10,0-10,5 мас.%
цвет по шкале Gardner	2,5-2,7

Пример 2

В реактор, рабочей емкостью 1 л, оснащенный рубашкой, мешалкой, обогреваемым дефлегматором (30°С), подают 191,0 г (1,82 моля) диэтаноламина и 0,96 г едкого натра, что составляет 0,5 мас.% на 100 мас.% диэтаноламина. В реакторе создается вакуум с остаточным давлением 2-3 мм рт.ст. Смесь нагревают до температуры 90°С, дальнейший синтез ведут при этой температуре; одновременно с нагревом осуществляется перемешивание реакционной массы. Реакция считается законченной по истечении 1,5 часа от момента достижения температуры 90°С. По окончании процесса реакционную массу охлаждают в реакторе до 40-43°С, давление в реакторе доводят до атмосферного. Затем в реактор подают 400 г (0,595 моля) триглицерида жирной кислоты, преимущественно кокосовое масло, предварительно разогретого до температуры 40-42°С. Проведение процесса не требует дополнительного подвода тепла, синтез осуществляется за счет экзотермии реакции. Реакция считается законченной через 15-20 минут от начала процесса амидирования.

Получают диэтаноламиды со следующими качественными показателями:

содержание основного вещества	87,6-89,0 мас.%
содержание диэтаноламина	2,3-2,7 мас.%
содержание глицерина	8,5-9,0 мас.%
цвет по шкале Gardner	2,7-3,0

Проведение синтеза алкилоламидов при предлагаемых в настоящем изобретении условиях, достаточно низких температурах позволяет предотвратить процесс омыления триглицеридов жирных кислот щелочным катализатором, сохранить его активность до конца процесса, значительно снизить температуру реакции амидирования и время проведения процесса, а также улучшить качественные характеристики продукта, снизить энергозатраты за счет экзотермии реакции.

Каталитический способ получения алкилоламидов из триглицеридов жирных кислот и моно- или диэтаноламина в присутствии едкого натрия, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют аминоэтанолят или аминодиэтанолят натрия, полученный при глубоком вакууме с остаточным давлением 2-3 мм рт.ст. и температуре 70-90°С взаимодействием моно- или диэтаноламина с едким натрием, взятым в весовом отношении 0,5-0,9 мас.% от массы аминоспирта, пары воды, образующиеся при реакции, отводят через обогреваемый до температуры 30°С дефлегматор, полученную реакционную смесь охлаждают до температуры 40-43°С, вводят в нее триглицерид жирной кислоты в мольном отношении к аминоспирту, равном 1:3,06 соответственно, и при атмосферном давлении в течение 15-20 мин проводят реакцию амидирования.