Способ получения эфиров оксикислот и моноэтаноламидов жирных кислот растительных масел

Способ получения эфиров оксикислот и моноэтаноламидов жирных кислот растительных масел

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области органической химии и химии поверхностно-активных веществ, а именно к способу получения сложных эфиров оксикислот (гликолевой, винной, молочной, лимонной) и моноэтаноламидов жирных кислот растительных масел (подсолнечного, пальмового, кокосового), которые проявляют свойства загустителей и могут найти применение в композициях косметических и моющих средств.

На основе оксикислот получают различные классы поверхностно-активных веществ, используемых во многих отраслях промышленности в качестве эффективных эмульгаторов, загустителей, пластификаторов и структурообразователей.

Эфиры оксикислот и жирных спиртов обладают антимикробными свойствами и находят применение в качестве эмульгаторов и пластификаторов [МХ2007010908 (2007 г.)]. Такие эфиры могут быть получены непосредственным взаимодействием спирта и кислоты в присутствии кислотных катализаторов [CN 101830803 (2010 г.), CN 102417453 (2012 г.), CN 102503824 (2014 г.)] или из амидов оксикислот [JP 2000169432 (2000 г.), RU 2533117 (2013 г.)].

Соли сложных эфиров жирных кислот и оксикислот используются как эмульгаторы в пищевой и косметической промышленности. Примером эффективного компонента кондиционеров для волос является натриевая соль лактата 2-гептилундекановой кислоты, полученная по реакции 2-гептилундекановой кислоты с молочной кислотой в присутствии гидроксида натрия [US 4846991 (1989 г.), EP 0278370 (1989 г.)].

Типичные способы получения солей сложных эфиров жирных кислот и оксикислот включают процесс прямой этерификации жирной кислоты оксикислотой при температуре от 100°C до 250°C в присутствии щелочного катализатора [US 2733252 (1956 г.)], взаимодействие оксикислоты с хлорангидридами жирных кислот [US 2789992 (1957 г.)].

Наиболее эффективный способ получения данного класса ПАВ включает реакцию метиловых или этиловых эфиров жирных кислот с солями щелочных или щелочноземельных металлов гидроксикарбоновых кислот в органическом растворителе в присутствии неионного или анионного поверхностно-активного вещества и щелочного катализатора [ЕР 0779266 (1997 г.)]. Найден упрощенный метод синтеза эфиров жирных кислот и гидроксикислот на основе реакции переэтерификации солей гидроксикислот с эфирами жирных кислот низкомолекулярных спиртов без использования органических растворителей и добавления анионных ПАВ [WO 2013189853 (2013 г.), US 20150141683 (2015 г.)].

Известно, что эфиры оксикислот, в частности лимонной кислоты, частично замещенных глицеридов жирных кислот находят применение в пищевой промышленности. Они используются как стабилизаторы в водно-эмульсионных и жиросодержащих продуктах, действуют как синергетические агенты антиоксидантов. Известны способы получения эфиров оксикислот и моноглицеридов [US 2938027 (1957 невзаимодействием винной или лимонной кислоты с моноглицеридами. К недостаткам данного метода можно отнести предварительное получение ангидридов оксикислот действием избытка уксусного ангидрида, проведение реакции в вакууме.

Способ получения эфиров оксикислот и моно- и диглицеридов по международной заявке [WO 2014167069 (2014 г.)] основан на взаимодействии триглицеридов натуральных масел с солью гидроксикарбоновой кислоты без органических растворителей при температуре от 150 до 220°С в присутствии щелочного катализатора. К недостаткам данного метода можно отнести получение смеси продуктов, в том числе моно- и диглицеридов, глицерина, эфиров оксикислот, проведение реакции при высоких температурах и в присутствии катализатора.

Также известен наиболее близкий по решаемой задаче способ получения эфиров лимонной кислоты и глицеридов жирных кислот, обладающих эмульгирующими свойствами [US 4071544 (1978 г.)], взаимодействием лимонной кислоты и смеси моноглицеридов стеариновой и пальмитиновой кислот, который выбран в качестве прототипа. Способ основан на нагревании моноглицеридов и лимонной кислоты в различных соотношениях в уксусной кислоте при пониженном давлении. К недостаткам данного метода можно отнести проведение реакции при пониженном давлении, необходимость постоянного контроля за удалением уксусной кислоты.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения эфиров оксикислот и моноэтаноламидов жирных кислот растительных масел формулы I, позволяющего осуществить синтез целевых продуктов из смеси моноэтаноламидов жирных кислот природного происхождения (в том числе жирных кислот подсолнечного, пальмового и кокосового масел) и оксикислот (гликолевой, молочной, винной или лимонной).

где R1 - остатки жирных кислот растительных масел (подсолнечного, пальмового и кокосового масел);

R2 - H, СН₂СООН;

R3 - Н, СН₃, СН(ОН)СООН, CH₂COOH

Технический результат заключается в получении сложных эфиров оксикислот и моноэтаноламидов жирных кислот растительных масел простым и технологичным способом из смеси моноэтаноламидов жирных кислот растительных масел и оксикарбоновых кислот при нагревании в уксусной кислоте при нормальном давлении без использования катализаторов.

Технический результат достигается взаимодействием смеси моноэтаноламидов жирных кислот растительных масел формулы RCONH(CH₂)₂OH, где R - остатки жирных кислот растительных масел (подсолнечного, пальмового и кокосового), содержащие от 6 до 22 атомов углерода и до 3 двойных связей, и оксикислоты, выбранной из гликолевой, молочной, винной или лимонной, при мольном соотношении реагентов моноэтаноламиды жирных кислот : оксикислота = 1:1,1, с выдерживанием смеси моноэтаноламидов и оксикислоты в уксусной кислоте при 120°C в течение 4 часов, последующим удалением растворителя при 95°С в течение 4 часов и промыванием продукта горячей водой.

Способ получения эфиров оксикислот и моноэтаноламидов жирных кислот растительных масел осуществляют следующим образом.

Синтез моноэтаноламидов жирных кислот растительного (подсолнечного, пальмового и кокосового) масла осуществляют путем взаимодействия смеси метиловых эфиров жирных кислот с эквимолярным количеством моноэтаноламина при температуре 80°С, вакууме 20 мбар в течение 1-2-х часов с использованием щелочного катализа.

Синтез эфиров оксикислот и моноэтаноламидов жирных кислот растительных масел осуществляют кипячением гидроксикарбоновой кислоты и моноэтаноламидов при мольном соотношении моноэтаноламид : оксикислота = 1:1,1 в уксусной кислоте в течение 4 часов, последующим удалением растворителя при 95°С в течение 4 часов и промыванием продукта горячей водой. Процесс проводят по следующей схеме:

Ниже представлены конкретные примеры осуществления предлагаемого изобретения.

ПРИМЕР 1.

Синтез эфиров гликолевой кислоты и моноэтаноламидов жирных кислот подсолнечного масла:

Смесь 0,1 моль (32,1 г) моноэтаноламидов жирных кислот подсолнечного масла и 0,11 моль (8,36 г) гликолевой кислоты в 30 мл уксусной кислоты нагревают при перемешивании (200 об/мин) до 120°С и выдерживают в течение 4-х часов. Растворитель удаляют на роторном испарителе при температуре 95°С в течение 4 часов. Продукт дважды промывают нагретой до 90°С водой (50 мл).

ПРИМЕР 2.

Синтез эфиров гликолевой кислоты и моноэтаноламидов жирных кислот пальмового масла проводят согласно способу, описанному в примере 1, где R1 - углеводородные фрагменты жирных кислот (С8-С18) пальмового масла.

ПРИМЕР 3.

Синтез эфиров гликолевой кислоты и моноэтаноламидов жирных кислот кокосового масла проводят согласно способу, описанному в примере 1, где R1 - углеводородные фрагменты жирных кислот (С6-С18) кокосового масла.

ПРИМЕР 4.

Синтез эфиров молочной кислоты и моноэтаноламидов жирных кислот подсолнечного масла.

Смесь 0,1 моль (32,1 г) моноэтаноламидов жирных кислот подсолнечного масла и 0,11 моль (9,9 г) молочной кислоты в 30 мл уксусной кислоты нагревают при перемешивании (200 об/мин) до 120°С и выдерживают в течение 4-х часов. Растворитель удаляют на роторном испарителе при температуре 95°С в течение 4 часов. Продукт дважды промывают нагретой до 90°С водой (50 мл).

ПРИМЕР 5.

Синтез эфиров молочной кислоты и моноэтаноламидов жирных кислот пальмового масла, проводят согласно способу, описанному в примере 4, где R1 - углеводородные фрагменты жирных кислот (С8-С18) пальмового масла.

ПРИМЕР 6.

Синтез эфиров молочной кислоты и моноэтаноламидов жирных кислот кокосового масла, проводят согласно способу, описанному в примере 4, где R1 - углеводородные фрагменты жирных кислот (С6-С18) кокосового масла.

ПРИМЕР 7.

Синтез эфиров винной кислоты и моноэтаноламидов жирных кислот подсолнечного масла:

Смесь 0,1 моль (32,1 г) моноэтаноламидов жирных кислот подсолнечного масла, и 0,11 моль (16,5 г) винной кислоты в 30 мл уксусной кислоты, нагревают при перемешивании (200 об/мин) до 120°С и выдерживают в течение 4-х часов. Растворитель удаляют на роторном испарителе при температуре 95°С в течение 4 часов. Продукт дважды промывают нагретой до 90°С водой (50 мл).

ПРИМЕР 8.

Синтез эфиров винной кислоты и моноэтаноламидов жирных кислот пальмового масла проводят согласно способу, описанному в примере 7, где R1 - углеводородные фрагменты жирных кислот (С8-С18) пальмового масла.

ПРИМЕР 9.

Синтез эфиров винной кислоты и моноэтаноламидов жирных кислот кокосового масла проводят согласно способу, описанному в примере 7, где R1 - углеводородные фрагменты жирных кислот (С6-С18) кокосового масла.

ПРИМЕР 10.

Синтез эфиров лимонной кислоты и моноэтаноламидов жирных кислот подсолнечного масла.

Смесь 0,1 моль (32,1 г) моноэтаноламидов жирных кислот подсолнечного масла и 0,11 моль (21,1 г) лимонной кислоты в 30 мл уксусной кислоты нагревают при перемешивании (200 об/мин) до 120°С и выдерживают в течение 4-х часов. Растворитель удаляют на роторном испарителе при температуре 95°С в течение 4 часов. Продукт дважды промывают нагретой до 90°С водой (50 мл).

ПРИМЕР 11.

Синтез эфиров лимонной кислоты и моноэтаноламидов жирных кислот кокосового масла проводят согласно способу, описанному в примере 10, где R1 - углеводородные фрагменты жирных кислот (С6-С18) кокосового масла.

Результаты анализа физико-химических свойств эфиров оксикислот и моноэтаноламидов жирных кислот растительных масел, полученных в примерах 1-11, приведены в таблице.

Способ получения эфиров оксикислот и моноэтаноламидов жирных кислот растительных масел формулы

где R1 - остатки жирных кислот растительных масел (подсолнечного, пальмового и кокосового масел);

R2 - H, СН₂СООН;

R3 - H, CH₃, СН(ОН)СООН, СН₂СООН,

характеризующийся тем, что осуществляют взаимодействием смеси моноэтаноламидов жирных кислот растительных масел формулы RCONH(CH₂)₂OH, где R - остатки жирных кислот растительных масел (подсолнечного, пальмового и кокосового), содержащие от 6 до 22 атомов углерода и до 3 двойных связей, и оксикислоты, выбранной из гликолевой, молочной, винной или лимонной, при мольном соотношении реагентов моноэтаноламиды жирных кислот : оксикислота = 1:1,1, с выдерживанием смеси моноэтаноламидов и оксикислоты в уксусной кислоте при 120°C в течение 4 часов, последующим удалением растворителя при 95°C в течение 4 часов и промыванием продукта горячей водой.