Соли кремнийорганических эфиров сульфоянтарной кислоты в качестве поверхностноактивных веществ

Соли кремнийорганических эфиров сульфоянтарной кислоты в качестве поверхностноактивных веществ

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Ill) 56I72I

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Ресоублик

1 i.; -, .

1 1:Ь: е (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.10.75 (21) 2185947/04 с присоединением заявки ¹ (51) М. Кл. - С 07F 7,/08

С 11Р 1/12

Государственный комитет

Совета Министров СССР но делам изобретений и открытий! (23) Приоритет

Опубликовано 15.06.77. Бюллетень № 22 (53) УДК 547.245.07 (088.8) Дата опубликогания описания 20.10.77 (72) Авторы

naoopexcnn H

Г, С. Гольдин, К. О. Авербах и T. А. Музыченко (71) Заявитель (54) СОЛИ КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИХ ЭФИРОВ

СУЛЬФОЯНТАРНОЙ КИСЛОТЫ

В КАЧЕСТВЕ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ - I3 Н3 о,м CH CH-. (I

3 н0+снг)3 -:: 0- 3I+ CHz+ 0-С-CH;CH- C-О+CHz+ @- 0- т- СНг) — 0н (g) Изобретение относится к новым химическим соединениям — солям кремнийорганических где R — Н, СНзСО;

М вЂ” rt a,,К.

Соли кремнийорганических эфиров сульфоянтар.,ой кислоты формулы 1 являются соединениями, обладающими повышенной поверхностной активностью и могут применяться в качестве эффективных поверхностно-активных веществ (ПАВ) .

В литературе известны соли диалкиловых эфиров сульфоянтарной кислоты различного строения (1 — 3). Однако указанные соединения обладают недостаточной поверхностной активностью на границе раздела вода †возд (снизкают поверхностное натяжение воды с

72,5 до 25 — -33 дин/см).

Известны также ди-соли (Na, К) бис(усульфопропионатпропил- и у - сульфоизобутиратпропил) - полидиметилсилоксана (4), являющиеся весьма эффективными поверхностно-активными веществами (они снижают поверхностное натяжение воды с 72,5 до 17—

2 эфиров сульфоянтарной кислоты общей формулы 1

20 дин/см при концентрациях 2.5 10 — — 5,0

10 — моль/л) . Пенообразующая способность солей бис(у — сульфопропионатпропил- н сульфонзобутиратпропил) - полидиметилсилоксана составляет при концентрации 1,0. .10 — моль/л 2 — 25 мм.

С целью синтсза соединений, обладающих высокой эффективность|о действия при меньших концентрациях и повышенной пенообра10 зующей способностью, предлагают соли кремнийорганических эфиров сульфоянтарной кислоты общей формулы 1 в качестве поверхностно-активных веществ.

Синтез соединений формулы 1 осуществля15 ют по следующей схеме: а) этернфикannÿ малеиновой кислоты 1,3бис (/-гпдроксипропил) - 1,1,3,3-тетраметилдпсилоксано.;: при 110 — 120 С в присутствии катализатора сульфоугля;

20 б) этернфикация уксусной кислоты малеинатом бис(1,1,3,3-тетраметпл, 1-пропил, 3-у561721

Таб лица 1

Выход и элементный состав полученных соединений общей формулы I

Вычислено, %

Найдено, %

Соединение по примеру, №

Выход, Формула

R Ы

% сг4нззИа0118Я4 сг4нззК 0118514

С гвн3 Л а 0 38814

СгвнзгК0138814

42,00

41,2

43,70

42,80

5,80

5,05

4,90

4 2

15,90

15,50

15,40

14,05

7,77

7,57

7,40

7,27

П,63

39,80

43,88

42,50

4,69

7,51

7,53

7,24

7,20

16,40

16,00

14,60

14,28

74

85,5

Н

Н

СН Со

СН,С0

4,57

4,16

4,08

Na

Таблица 2

Поверхностная активность солей кремнийорганическнх эфиров сульфоянтарной кислоты на границе вода — воздух

Высота столба пены при

Поверхностное

Концентрация, натяжение, ."-дин/см концентрации

1 10 моль/л, мм моль/л

1,5.10

2,5.10

18,0

17,5

510 3

1.10

1,25 10

17,0

8 — 115

15,6

19,0

СН Со

2,5 10

5 10 — 3

2,5 10

18,0

17,3

18,5

СН,СО

Известные соединения

Mo3SCH3CH(R)COO(CH3)3S10 (ЯО),„81(снг)з— — OOC CH(R) CH3SO3M, где R — H,СН,; M=Na,К,NH,; m=4,8,12,16.

1 25 10 — а

2,5 10

5,0 10

21 — 23

19 — 22

17 — 20

2 — 25

П р и м е ч а н и е: Активность ПАВ определялась сталагмометрически при 20 С. гидроксипропилдисилоксана) в аналогичных условиях; в) взаимодействие полученных по пп. а) и б) кремнийорганических эфиров малеиновой кислоты с бисульфитами щелочных металлов в среде этанола при 110 †1 С и давлении

3 — 5 ати.

Выход солей кремнийорганических эфиров сульфоянтарной кислоты составляет 74 — 87%.

Полученные соли представляют собой аморфные вещества светло-желтого цвета, хорошо

В табл. 2 приведены сравнительные данные по поверхностной активности соединений формулы 1 и известных солей бис(у-сульфопропиСНз СНЗ

RO — (СН,— ) 3-11 — 0 — Я вЂ” (— Сн,-) 3 — 0 — С вЂ” С Н,—

11

СН СН, 0

SO3H СН3 СН3 — СН вЂ” С вЂ” 0 — (— СН,) 3 — Si — 0 — Si-(— СН,— ) — зOR

0 Снз Снз растворимые в воде и органических растворителях (этанол, бензол, толуол).

Синтезированные соли охарактеризованы

5 данными, элементного анализа, приведенными в табл, 1, строение их подтверждено

ИК-спектрами. В ИК-спектрах имеются интенсивные полосы поглощения, обусловленные валентными колебаниями групп: С=О

10 (1720 см ), Si — СНз (-1250 см — ), Si — О—

Si (1090 см ), сульфогруппы (-1210 см — ). онатпропил- и 7 - сульфоизобутиратпропил)полидиметилсилоксана.

561721

lI р и м е р 1. Na-соль бис (1,1,3,3-тетраметил - 1 - пропил, 3 - у - гидроксппропилдисилоксан) - сульфоянтарной кислоты.

СН Сво(СН,),$1(СН,),0$1 (СН,),(СН,),ОН жа О, $ — СН С 00 (СН,), $1 (CH3),0 $1 (i .H,), (СН,), ОН

В автоклав емкостью 50 мл загружают 10 г П р и м с р 2. К-соль бис(1,1,3,3-тетраметпл, (0,0173 моль) полученного малеината, 1,9 г I-пропил, 3 - у - гидроксипропилдпсплоксан)(0,01 моль) 31-бисульфита натрия, 3 мл воды 20 сульфоянтарной кислоты.

10(СНг)з $1 (СНз) 0$! (СМг(СНг)з ОН

КО3$ СНСОО(СНг) $1 (СНз)г0$1(СНз),(СНг) ОН

Аналогично примеру 1 из 10 г (0,0173 моль) малеината бис(1,1,3,3 - тетраметил, 1-пропил, 3 - у - гидроксипропилдпсилоксана), 2,23 г (0,01 моль) м-бисульфита калия, 3,35 мл воды и 15 мл этанола получают 10,2 г К-соли.

Поверхностное натяжение водного раствора

СНгСОО (СНг) $i (СНз) 0$i (СН с 6 Яг)3 00 ССН3

Na О, $ — ЙЫ00 (СНг)з $i (СНз), 0 $i (СН,), (СН,), 0 0 Ñ É13

7 г (0,0105 моль) полученного эфира, 1,15 г (0,006 моль) м-бисульфита натрия, 2 мл воды, Снг<00(CHg)3$L(Снз)г0$L(IH3) (Снг)300сснз

К03$ СНСОО (СНг)з $1 (СН3),0$1 (СН3) г(СНг)зООССНз

62,5 г (0,25 моль) 1,3 - бис(у- гидроксипропил) - 1,1,3,3 - тетраметилдисилоксана, 11,6 г (0,1 моль) малеиновой кислоты, 2 г сульфоугля, 0,1 мл концентрированной серной кислоты и 90 мл толуола нагревают при 110 — 120 С в течение 6 ч. Отфильтровывают сульфоуголь и отгоняют толуол. Затем реакционную смесь кипятят в течение 1 ч с активированным углем в среде этанола, отфильтровывают от активированного угля, отгоняют этанол и получают

56 г малеината бис(1,1,3,3-тетраметил - 1-пропил, 3 - у - гидроксипропилдисилоксана) светло-желтого цвета с и „о 1,4530, d„ 1,0014, MRð „,„., 156,5, MRp,„„, 157,5.

10 г (0,0172 моль) малеината бис(1,1,3,3тетраметил - 1 - пропил - 3 - у - гидроксипропилдисилоксана), 2,07 г (0,0356 моль) ледяной уксусной кислоты, 0,2 г сульфоугля, 20 мл толуола нагревают в течение 2 ч при 110 С.

Отфильтровав сульфоуголь, выделяют 8,4 r (74 /о) малеината бис(1,1,3,3 — тетраметил, 1 - пропил - 3 - ч1 - ацилоксипропилдпсилоксана) желтого цвета с п 1 4538. и 15 мл этано. и. Рсакцшо ведут прп 100—

110=C и 2 — -3 ати в течение 11 ч при непрерыв5 Hoм персмешllвании. После охлаждеHèÿ отгоняют водно-спиртовую смесь и обезвожпвают полученный продукт азетропной отгонкой с толуолом. Выделяют 8,7 г пастообразной массы, которая по данным элементного анализа и

10 И1(-спектра соответствует N а-соли бпс (1,1, 3,3 - тетраметил, 1 - пропил, 3-у- гидроксипропилдисилоксан) сульфосукцината. Поверхностное натяжс!!ие вод!!о1о раствора соли прп концентрации 1,5. 10 — - мо11>/л»рп 20 C

15 18,0 дин/cì, а прп концентрации соли 2,5.

10 — 3 Io 11/ l 17 5 д!!и cil соли при концентрации 5 10 — моль/л

17,3 дин/см, а при концентрации соли 1

10 — м ол ь/л 15,6 ди н/с м.

Пример 3. Na-соль бис(1,1,3,3 - тетраме25 тил, 1-пропил - 3 — у - ацилоксипропилдисилоксан)-сульфоянтарной кислоты.

20 мл эта»ода загружают в автоклав. Реакци!о проводят в течение 14 ч прп 120 †1 С.

Отгоняют водно-спиртовую смесь и сушат по30 лученную пасту азеотропной отгонкой тол одом. Выделяют 7 г продукта желтого цвета.

Поверхностное патяженпе водного раствора п р и ко»центр ации 1,25 - 10 — мо ч ь!л 19 дин/ем. а прп концентрации соли 5 10 — моль/л

35 17,3 дин/см.

Пример 4. 1 -соль бис(1,1,3,3-тетраметил1 — llpOIIEI:l - 3 - g-;1ï!! IOIwCIIIlpOIIII,Чдис1!.Чокс<1н)сульфоянтарной кислоты.

561721

10,М СН

I 1

0-С-СН;СН-С-0+СН, - 1-0-$1 (-СН,-) —, ЮЛ (i) и . в гз

0 0 Сн, Сн, Снз СНз

Н0+Сц, Г- 3 -0- +СН,-);

Сн Сн

Составитель О Минаева

Редактор Л. Новожилова Техред И. Карандашова

Корректор Л. Денискипа

Подписное

Заказ 1885/3 Изд. М 635 Тираж 563

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Аналогично примеру 3 из 10 г (0,015»o.«») малеината бис-(1,1,3,3 - тетраметил - 1 - пропил - З-Т-ацилоксипропилдисилоксана), 1,94 г (0,0086 моль) метабисульфита калия, 2,92 г воды и 20 мл этанола выделяют 10,3 r соли.

Поверхностное натяжение водного раствора где R — водород, СНзСО;

М вЂ” Na, К, в качестве поверхностно-активных веществ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3016393, 260 — 400, 1963. соли при концентрации 2,5 10 — з моль/л

18,5 дин/см.

Формула изобретения

5 Соли кремнийорганических эфиров сульфоянтарной кислоты общей формулы 1

2. Патент США № 3078302, 260 — 485, 1963.

3. Патент Франции № 1573080 С 07С, 1969.

4. Авторское свидетельство по заявке

¹ 2125807/04, кл. С 07F 7/08, 19.04.75.