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gesetzt hat, werden von Hand oder dusch ein laufendes Band in die Maschine gebracht. Ahnlich wie bei einer Vakuum-Verschlie8-Maschine setzt sich ein Kopf auf die Dose, das Ventil wird angehoben, die Luft wird ent- fernt und in die immer noch offene Dose das Treibgas eingefullt. Hierauf wird das Ventil gesenkt und durch einen Verschlieflvorgang mit der Dose druckdicht ver- Dunden. Bei einer zweiten Ausfuhrung dieser Maschine wird auch das aktive Produkt in die Dose eingefiillt. Da das Einpressen des Gases nicht durch die feinen Mffnungen der Aerosol-Ventile, sondern in die offene Dose erfolgt, geht der eigentliche Fiillvorgang rascher als beim Druckfull-Verfahren vor sich. Die Aerosol- Ventile kommen gar nicht mit dem eintretenden Treib- gas in Beruhrung, so dai3 sie durch die hohen Abfull- Driicke auch nicht beschadigt werden konnen. Ein wei- terer Vorteil dieser Maschine ist der geringe Platz- bedarf. Auf einem Raum von weniger als einem Qua- dratrneter ist die ganze Aerosol-Fabrikation - also Pro- dukt-Fullung, Luft-Entfernung, Treibgas-Fullung und Ventil-Verschlu8 - untergebracht. Abb. 2 zeigt eine derartige Maschine, den Typ AERATOM 810. Nach dieser Methode lassen sich selbstverstandlich alle Ventil- Arten verarbeiten, die beim Druckfiill-Verfahren nicht angewendet werden konnten, wie z. B. Ventile mit sehr kleiner r'lffnung oder sog. One-shot-Ventile. Wenn die Tendenz nach immer kleineren Ventil-Uff nungen an- halt, kommt praktisch iiberhaupt nur das Dritte System in Frage. Z. Z. werden automatische GroDanlagen nach diesem System vorbereitet. Die Herstellerfirma ist sehr optimistisch. Sie rechnet damit, da8 das Dritte System eines Tages das Druckfiill-Verfahren weitgehenld ab- lost, so wie dieses das Kalte-Abfiill-Verfahren in den letzten Jahren weitgehend uberrundete. Herstellung und Eigenschaften von Fettsaure-monoglyceridsulfonaten Von Dr. A. Kluge und E. Koczorowski Ails der Forschllngsabtcilzlng der Palmolive-Binder & Ketcls GmBH, Hamburg (Leiter: Dr. L. H a b i c IL t) Es wird ein Verfahren zur Herstellung von praktisch salzfreien Fettsaure-monoglyceiidsulfonaten durch Kondensation von Seife mit dem Natriumsalz der 1-Chlor-2-oxypropansulfonsaure-3 in Monoglykolathern, z. B. Methylglykol, beschrieben. Die wahrend der Kondensation ablaufenden Nebenreaktionen werden disku- tiert. Die Eigenschaften des Natrium-kokosfettsaure-monoglycerid- sulfonats werden mit denen des Natrium-kokosfettsaure-mono- glyceridsulfats verglichen. Preparation and Properties of Fatty Acid Monoglyceride-sulpho- nates A procedure for the preparation of practically salt free fatty acid monoglyceride-sulphonates through condensation of soaps with the sodium salt of l-chloro-2-oxypropane-3-sulphonic acid in monoglycolethers such as methylglycol. has been described. The side reactions taking place in the condensation, have been discussed. The properties of the sodium salt of coconut fatty acid monoglyceride-sulphonates with those of the sodium salt of coconut fatty acid monoglyceride-sulphates have been com- pared. In Amerika werden seit mehreren Jahren in Reini- gungs- und Korperpflegemitteln Fettsaure-monoglycerid- sulfate verwendet, insbesondere das Natriumsalz des Kokosfettsaure-glycerinsthwefelsaureesters, das unter dem Namen VEL bekannt geworden ist. Die Herstellung dieser Fettsaure-glycerinschwefel- saureester erfolgt nach einem Verfahren der Colgate- Palinolive Coinfany kontinuierlich durch Umsetzung von Fetten, wie Kokosol, Talg usw., mit Glycerin und Schwefelsaure bzw. Oleum. Theoretisch verlauft diese Reaktion nach folgender Gleichung: R-COO-CH, CHZ-OH R-COO-CH + 2 CH-OH + 3 HZSO, + I I R-COO-& CH,-OH I R-COO-CH, + 3 H,O, I I 3 CH-OH CH,-0-SO,H Colgate-Palmolive Company, APP. 2 242 979; 2 187 144; Canad. PP. 426 100; 426 101; 426 103; Schweiz. PP. 199 777; 201 171; 201 172; 207304; 202543. FETTE . SEIFEN . ANSTRICHMITTEL 63 Jahrgany Nr. 9 1961 Fabrication et propri6t6s des sulfonates de monoglyc6ride d'acide gras On decrit un procede de fabrication de sulfonates de mono- glyceride d'acide gras pratiquement exempts de sel par conden- sation de savon avec le sel de sodium de l'acide 1-chloro-2-oxy- propanesulfonique-3 dans des ethers monoglycoliques tels que le m4thylglycol. Les reactions secondaires intervenant pendant la condensation sont discutees. Les proprietes du sulfonate sodique de monoglyceride d'acides gras de COCO sont comparees avec celles du sulfate sodique correspondant. H~OH~BOACTRO M CRO~~CTB~ arotior.iirqepir~-cy.ih~)OiiaToB B padoTe ontlcbmaercn cnncod II~OM~BOACTB~ rrpaw11- XCMpOBblX KIICJIOT. 9eCKW He COaepX<XqllX COJIefi Al~~HO~.~Ii~~~II~Cy~ib~~l,orla'r XCMPOBhIX KIICJIOT IIyTeM KOH~f?HC2LqIIPl MbIJIil C HaTpI4eBOfi COJIhIO 1 -Xnop-2-OKCMnponaHCynh[~)o~IOBOfi ICMCJIO- Tbl-3 B NOHOr.lIPiKOJIba$Mp~X, HanpIlMep, B MeTIIJlrJIM- qlie BO BpeMR tiOlI~eHCa~lIM, CpaBHHBafOTCR CBOaCTBa M O H O r n M q e p M A C y n h ~ u e a T a HnTPRfi-KOKOCOBOfi XCHpOBOa XMpOBOfi ICMCJIOTLI. wne.. PXCMRT~MBBIOTCR nodocrichre peatcqmi, npoTetiaro- wicnoThI M n~OHOr.irIiqepi1Acy.Ih(~nl.a H~T~II~~-~~OICOCOBO~~ doch mui3 bei der praktischen Durchfiihrung ein gro8er Oberschu8 an Schwefelsaure verwendet werden, so dai3 bei der anschliefienden Neutralisation der Fettsaure- glycerinschwefelsaureester groi3e Mengen Natriumsulfat gebildet werden, die durch besondere Masnahmen, von dem Waschrohstoff abgeschieden werden miissen. Eine ihnliche Struktur wie die Fettsaure-monoglycerid- sulfate besitzen die Fettsaure-monoglyceridsulfonate R-COO-CH,-CH-CH,-0-SO," = Monoglyceridsulfat I I OH R-COO-CH,-CH-CH,-S0,Na = Monoglyceridsulfonat, OH die nach mehreren, in der Patentliteratur bekannt ge- wordenen Verfahren hergestellt werden konnen. Im Gegensatz zum VEL-ProzeB ist fur diese Verfahren keine Schwefelsaure-Sulfurierung erforderlich. Nach zwei die- ser Verfahren ist auch die Herstellung salzfreier Mono- glyceridsulfonate moglich, jedoch wird als Nebenprodukt in erheblicher Menge das betreffende Diglyceridsulfonat gebildet. Da iiber die Eigenschaften der Fettsaure-mono- 835

Herstellung und Eigenschaften von Fettsäure-monoglyceridsulfonaten

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Page 1: Herstellung und Eigenschaften von Fettsäure-monoglyceridsulfonaten

gesetzt hat, werden von Hand oder dusch ein laufendes Band in die Maschine gebracht. Ahnlich wie bei einer Vakuum-Verschlie8-Maschine setzt sich ein Kopf auf die Dose, das Ventil wird angehoben, die Luft wird ent- fernt und in die immer noch offene Dose das Treibgas eingefullt. Hierauf wird das Ventil gesenkt und durch einen Verschlieflvorgang mit der Dose druckdicht ver- Dunden. Bei einer zweiten Ausfuhrung dieser Maschine wird auch das aktive Produkt in die Dose eingefiillt. Da das Einpressen des Gases nicht durch die feinen Mffnungen der Aerosol-Ventile, sondern in die offene Dose erfolgt, geht der eigentliche Fiillvorgang rascher als beim Druckfull-Verfahren vor sich. Die Aerosol- Ventile kommen gar nicht mit dem eintretenden Treib- gas in Beruhrung, so dai3 sie durch die hohen Abfull- Driicke auch nicht beschadigt werden konnen. Ein wei- terer Vorteil dieser Maschine ist der geringe Platz-

bedarf. Auf einem Raum von weniger als einem Qua- dratrneter ist die ganze Aerosol-Fabrikation - also Pro- dukt-Fullung, Luft-Entfernung, Treibgas-Fullung und Ventil-Verschlu8 - untergebracht. Abb. 2 zeigt eine derartige Maschine, den Typ AERATOM 810. Nach dieser Methode lassen sich selbstverstandlich alle Ventil- Arten verarbeiten, die beim Druckfiill-Verfahren nicht angewendet werden konnten, wie z. B. Ventile mit sehr kleiner r'lffnung oder sog. One-shot-Ventile. Wenn die Tendenz nach immer kleineren Ventil-Uff nungen an- halt, kommt praktisch iiberhaupt nur das Dritte System in Frage. Z. Z. werden automatische GroDanlagen nach diesem System vorbereitet. Die Herstellerfirma ist sehr optimistisch. Sie rechnet damit, da8 das Dritte System eines Tages das Druckfiill-Verfahren weitgehenld ab- lost, so wie dieses das Kalte-Abfiill-Verfahren in den letzten Jahren weitgehend uberrundete.

Herstellung und Eigenschaften von Fettsaure-monoglyceridsulfonaten Von Dr. A . K l u g e und E . K o c z o r o w s k i

Ails der Forschllngsabtcilzlng der Palmolive-Binder & Ketcls GmBH, Hamburg (Leiter: Dr. L . H a b i c IL t )

Es wird ein Verfahren zur Herstellung von praktisch salzfreien Fettsaure-monoglyceiidsulfonaten durch Kondensation von Seife mit dem Natriumsalz der 1-Chlor-2-oxypropansulfonsaure-3 in Monoglykolathern, z. B. Methylglykol, beschrieben. Die wahrend der Kondensation ablaufenden Nebenreaktionen werden disku- tiert. Die Eigenschaften des Natrium-kokosfettsaure-monoglycerid- sulfonats werden mit denen des Natrium-kokosfettsaure-mono- glyceridsulfats verglichen.

Preparation and Properties of Fatty Acid Monoglyceride-sulpho- nates

A procedure for the preparation of practically salt free fatty acid monoglyceride-sulphonates through condensation of soaps with the sodium salt of l-chloro-2-oxypropane-3-sulphonic acid in monoglycolethers such as methylglycol. has been described. The side reactions taking place in the condensation, have been discussed. The properties of the sodium salt of coconut fatty acid monoglyceride-sulphonates with those of the sodium salt of coconut fatty acid monoglyceride-sulphates have been com- pared.

In Amerika werden seit mehreren Jahren in Reini- gungs- und Korperpflegemitteln Fettsaure-monoglycerid- sulfate verwendet, insbesondere das Natriumsalz des Kokosfettsaure-glycerinsthwefelsaureesters, das unter dem Namen VEL bekannt geworden ist.

Die Herstellung dieser Fettsaure-glycerinschwefel- saureester erfolgt nach einem Verfahren der Colgate- Palinolive Coinfany kontinuierlich durch Umsetzung von Fetten, wie Kokosol, Talg usw., mit Glycerin und Schwefelsaure bzw. Oleum. Theoretisch verlauft diese Reaktion nach folgender Gleichung: R-COO-CH, CHZ-OH

R-COO-CH + 2 CH-OH + 3 HZSO, + I I

R-COO-& CH,-OH I

R-COO-CH,

+ 3 H,O, I I

3 CH-OH

CH,-0-SO,H Colgate-Palmolive Company, APP. 2 242 979; 2 187 144; Canad. PP. 426 100; 426 101; 426 103; Schweiz. PP. 199 7 7 7 ; 201 1 7 1 ; 201 172; 207304; 202543.

F E T T E . S E I F E N . A N S T R I C H M I T T E L 63 Jahrgany Nr. 9 1961

Fabrication e t propri6t6s des sulfonates de monoglyc6ride d'acide gras

On decrit un procede de fabrication de sulfonates de mono- glyceride d'acide gras pratiquement exempts de sel par conden- sation de savon avec le sel de sodium de l'acide 1-chloro-2-oxy- propanesulfonique-3 dans des ethers monoglycoliques tels que le m4thylglycol. Les reactions secondaires intervenant pendant la condensation sont discutees. Les proprietes du sulfonate sodique de monoglyceride d'acides gras de COCO sont comparees avec celles du sulfate sodique correspondant.

H ~ O H ~ B O A C T R O M C R O ~ ~ C T B ~ arotior.iirqepir~-cy.ih~)OiiaToB

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doch mui3 bei der praktischen Durchfiihrung ein gro8er Oberschu8 an Schwefelsaure verwendet werden, so dai3 bei der anschliefienden Neutralisation der Fettsaure- glycerinschwefelsaureester groi3e Mengen Natriumsulfat gebildet werden, die durch besondere Masnahmen, von dem Waschrohstoff abgeschieden werden miissen.

Eine ihnliche Struktur wie die Fettsaure-monoglycerid- sulfate besitzen die Fettsaure-monoglyceridsulfonate

R-COO-CH,-CH-CH,-0-SO," = Monoglyceridsulfat I

I

OH

R-COO-CH,-CH-CH,-S0,Na = Monoglyceridsulfonat,

OH

die nach mehreren, in der Patentliteratur bekannt ge- wordenen Verfahren hergestellt werden konnen. Im Gegensatz zum VEL-ProzeB ist fur diese Verfahren keine Schwefelsaure-Sulfurierung erforderlich. Nach zwei die- ser Verfahren ist auch die Herstellung salzfreier Mono- glyceridsulfonate moglich, jedoch wird als Nebenprodukt in erheblicher Menge das betreffende Diglyceridsulfonat gebildet. Da iiber die Eigenschaften der Fettsaure-mono-

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Page 2: Herstellung und Eigenschaften von Fettsäure-monoglyceridsulfonaten

glyceridsulfonate in der Literatur keine naheren -4n- gaben zu finden waren, erschien uns eine genauere Untersuchung dieser Verbindungen von Interesse. W i r haben uns daher gleichzeitig naher mit der Herstellung salzfreier Fettsaure-monoglyceridsulfonate befafit und ihre Eigenschaften mit denen der Fettsaure-inonogly- ceridsulfate verglichen.

A. H e r s t e 11 u n g v o n F e t t s a u r e - m o n o g l y -

1. Bekannte Verfahren Zur Herstellung von Fettsaure-monoglyceridsulfonaten

schlagt N . B. Tucker2 die Umsetzung van Alkali-, Erdalkali- oder Metallsalzen hoherer Fettsauren mit dem Natriumsalz der I-Chlor-2-oxy-propansullonsaure-3 bei 135' bis 150O C unter Verwendung van SSureamiden (Acetamid, Benzamid usw.) als Reaktionsmedium vor:

R-COONa + C1-CH,-CH-CH,-S03Na -

c e r i d s u l f o n a t e n

I OH

R-COO-CH,-CH-CH2-S0,Na + NaCI. I

OH

Nach Beendigung der Reaktion wird das Saureamid im Vakuum abdestilliert. Auf diese Weise werden jedoch Fett- siure-monoglyceridsulfonate erhalten, die durch das bei der Umsetzung gebildete Metallhalogenid verunreinigt sind, so dai3 gegebenenfalls zu seiner Entfernung eine Losungsmittel- Extraktion erforderlich ist.

Ch. C . Clark3 beschreibt die Umsetzung van Fettsaure mit dern Natriumsalz der 1,2-Dioxy-propansulfonsaure-3 bei 150° bis 225OC

R-COOH + HO-CH CH-CH,-S0,Na --+ 2-1

OH

R-COO-CH,-CH-CH,-S0,Na + H20 I

OH

sowie die unter HCI-Abspaltung verlaufende Reaktion zwi- schen Fettsaurechlurid und dem gleichen Natriumsalz bei 75' his 125' C (Reaktionsdauer bei beiden Reaktionen 5 his 10 Std.). Die so hergestellten Monoglyceridsulfonate sind aber erheblich durch Fettsaure-diglyceridsulfonate verunreinigt, da die Fett- saure bzw. das Fettsaurechlorid mit beiden Hydroxylgruppen des Dioxypropansulfonats reagieren.

Ch. C. Clark erwahnt auch die Umsetzung von trockener Seife mit dem Natriumsalz der I-Chlor-2-oxy-propansulfon- saure-3, die ohne Verwendung eines Losungsmittels bei etwa 200OC moglich sein sol1 (Reaktionsdauer bis zu 10 Std.) und zu einem kochsalzhaltigen Glyceridsulfonat fiihrt. Die Ver- fahren, fur die Seife als Ausgangsmaterial verwendet wird, haben jedoch den Nachteil, dal3 die Seife in der ublichen Weise hergestellt und dann getrocknet werden muiS. Eigene Versuche zeigten, dai3 es nicht moglich ist, eine in einem Saureamid geliiste Fettsaure zu neutralisieren, da bei An- wesenheit von freiem Alkali das Saureamid unter Ammoniak- Entwiddung verseift wird.

2. Umsetzung uon Seife rnit dein Natri imsalz der I-Chlor- 2-oxy-~ro~aiis icIfonsi iure-3 in Monoglykoliithcrn Zur Herstellung von Fettsaure-monoglyceridsulfonaten

erschien uns die Umsetzung von Seife mit dem Natrium- salz der 1 -Chlor-2-oxy-propansulfonsaure-3 als beson-

Procter & Gamble, APP. 2 289 391; 2 342 562; 2 342 563 a Proctrr R- Gamble, AP. 2 006 309.

S3ti

ders geeignet, d a letzteres auf einfache Weise in sehr guter Ausbeute durch Umsetzung von Epichlorhydrin rnit wai3riger Natriumhydrogensulfit-Losung hergestellt werden kann (s. unten).

Gegenuber den bekannten Verfahren sahen wir einen Vorteil in der Anwendung eines Losungsmittels, das sowohl fur die Herstellung der Seife (durch Neutrali- sation von Fettsaure mit Alkali) als auch fur die Konden- sation der Seife mit dem Choroxypropansulfonat sowie die Abtrennung des Kochsalzes durch Filtration geeignet war. Aui3erdem sollte i n diesem Losungsmittel das Chlor- oxypropansulfonat ausreichend, das gebildete Fettsaure- monoglyceridsulfonat gut und das entstandene Kochsalz schwer loslich sein. Entsprechende Versuche zeigten, dai3 nur polare Losungsmittel, insbesondere Alkohole, i n ge- ringem Mai3e auch Ketone, soweit ihr Siedepunkt zwi- schen 120' und 150' C liegt, wirksame Reaktionsmedien sind. Als sehr gut geeignet erwiesen sich die Monoalkyl- a ther des Athylen-, Propylen- und Diathylenglykols, insbesondere das Methylglykol (Sdp. 122O bis 127' C) und das Athylglykol (Sdp. 133' bis 136'C), die beide in technischem Maastab hergestellt werden und daher - sowie wegen ihres gunstigen Siedebereiches - bevorzugt verwendet wurden. I n diesen Losungsmitteln ist Seife gut loslich, wahrend das Chloroxypropansulfonat infolge seiner geringeren Loslichkeit erst mit fortschreitender Reaktion in Losung geht, und zwar in dem Mafie, wie die kontinuierliche Abscheidung von Kochsalz erfolgt. Das gebildete Rcaktionsprodukt ist i n der W a r m e leicht, bei Zimmertemperatur dagegen schwer loslich. Einige Loslichkeitsdaten sind in Tab . 1 angefiihrt.

Tabclle 1 L6siichkeiten in Mcthylglykol

Liislidikeit in g 1"" 100 g MethY1glYk"l Wassergehalt des

Methylgl ykols bei Siede- Verbindung ' l o hei 20' C temperatur

Chloroxypropan- 10 4.4 11.6 sulfonsaures 5 3.9 6.5 Natrium 3 3.6 6.0

1 - 0.6

Laurinsaure- 2 0 9 21 7 monoglyceridsulfonat 1 0 8 19 9

Kokosfettsaure- 10 0.5 27 8 monoglyceridsulfonat 5 0.4 24 1

Die Reaktion zwischen Chloroxypropansulfonat und Seife verlauft in den genannten Losungsmitteln mit hin- reichender Geschwindigkeit und erfordert - z. B. bei der Siedetemperatur des Methylglykols - 2 bis 3 Std.

Gegenuber d e n bereits bekannten Verfahren werden bei Verwendung von Monoalkylglykolathern als Reak- tionsmedien folgende Vorteile erzielt: Die in den ge- nannten Losungsmitteln leicht loslichen Fettsauren lassen sich auf einfache Weise in der W a r m e durch Zugabe fester Soda oder festen Natriumhydroxyds neutralisieren, so dai3 eine getrennte Herstellung von trockener Seife nicht erforderlich ist. Das wahrend der Kondensation der Seife rnit dem Chloroxypropansulfonat gebildete Kochsalz scheidet sich infolge seiner geringen Loslichkeit ab und kann nach Beendigung der Reaktion durch Fil- trieren der heii3en Reaktionslosung abgetrennt werden. Die in der W k m e leicht loslichen Fettsaure-monogly-

F E T T E S E I F E N A N S T R I C H M I T T E L G1 J a h r q a n q N r 9 1961

Page 3: Herstellung und Eigenschaften von Fettsäure-monoglyceridsulfonaten

ceridsulfonate kristallisieren erst heim Abkiihlen tler Keaktionsliisung aus. Nach dein Absaugen und Trocknen werden sie in !I2 bis Winiger Reinheit erhalten, SO tlaD eine besondere Keinigungsoperation nicht erforderlich ist.

Bei Verwendung von Monoglykolathern als Reaktions- medium laufen jedoch rieben der Hauptreaktion mehrere Nebenreaktionen ab, die durch Auswahl geeigneter Reaktionsbedingungen zuriickgedriingt werden konnen. Diese Nebenreaktionen werden durch das Losungsmittel selbst sowie durch anwesendes Wasser (Neutralisations- wasser, Wasser in den handelsublichen Monoglykol- athern) verursacht und sind vom pH-Wert des Reak- tionsmediums abh5ngig.

Folgende Nebenreaktionen finden statt: a) Die Hydrolyse von bereits gebildetem Fettsiure-

moiioglyceridsnlfonat zu Fettsiure und dioxypropan- sulfonsaurem Natriurn:

~--(:OO-~(:M,--CH--CH,-SO,Na + HZO +

I 0 IH

I<-COOH + HO-CH,-CH-CH2-SO:3N~ I

OH

b) Die Urnesterung (Alkoholyse) von Fettsaure-mono- glyceridsulfonat durch Reaktion mit dem Losungsmittel Linter Hildung von Fettsaure-methylglykolester und Dioxypropansulfonat:

R--COO--CI I,--C:H--CH,--SO,,Na + HO-CH,-CH,-O-CH:,

Methylglykol I

OH - K-(:OO-CH,-(:H,-O-CH, + HO-CH2-CH-CH2-SO:,Nn I

OH

c) Die Hydrolyse von noch nicht umgesetztem Chlor- oxypropansulfonat zu Dioxypropansulfonat und Chlor- wassersto ff :

I (:I-CH,-~fI-CH,-SO,Na + H,O -

013 HO-CH2-CH-CH2--S0,Na + HC1,

I OH

wobei gleichzeitig durch Einwirkung der gebildeten Salz- saure auf noch nicht unigesetzte Seife Fettsiure in Frei- heit gesetzt wird:

K-COONa i- HCI - I<-COOH + NaCI.

Um die optimalen Reaktionsbedingungen fur die Kon- densation SeifeiChloroxypropansulfonat in Monoalkyl- glykolathern aufzufinden, wurde der Verlauf der Kon- densation und der Nebenreaktionen naher untersucht.

Aquirnolare Mengen Kokosseife und Chloroxypropan- sulfonat wurden in Methylglykol verschiedenen Wasser- gehalts zur Reaktion gebracht und die Reaktionsdauer iiber einen Zeitraum von 10 Std. ausgedehnt. In be- stimmten Zeitabstanden wurden der Reaktionslosung l'roben entnominen und ihr Gehalt an

Fettsaure-monoglyceridsulfonat, nicht reagiertem Chloroxypropansulfonat, entstandenem Dioxypropansulfonat und gebildeter Fettsaure

F E T T E . S E I F E N ' A N S T R I C H M I T T E L 63. Jdhl<lcln(j N r . (I l 9 b l

bestimmt. Aus den erhaltenen Analysendaten l i d e n sich fiir jeden Versuch drei Kurven zeichnen, aus denen der Kondensationsverlauf und der Umfang der Nebenreak- tionen ersichtlich wurde. Abb. 1 gibt das Ergebnis zweier Versuche wieder, die mit 100"/oigem sowie W i o i g e m Methylglykol (Kurven I a . b, c bzw. I Ia , b. c) durch- gefiihrt wurden. Die Zahlen an den Kurven I a und I1 a bedeuten den pH-Wert der entnommenen Proben, der jeweils bei 50" C bestimmt wurde. Die Kurve I a zeigt. dai3 die Reaktion in wclsserfreiem Methylglykol schnell abliuft. Jedoch wird gleichzeitig ein erheblicher Anteil des bereits gebildeten Reaktionsproduktes umgeestert (Kurve I b), wiihrend die IIydrolyse-Reaktionen zuruck- gedrangt werden (Kurve I c ) . Bei Verwendung von 90"iirigem Methylglykol sinkt die Keaktionsgeschwindig- keit stark ab (Kurve IIaj . Wahrend die Umesterung zuruckgedrangt wird (Kurve I1 b), nimmt die Hydrolyse des Glyceridsulfonats und des Chloroxypropansulfonats erwartunmxniafi zu (Kurve I1 cl. da die noch nicht um-

" Y , I

gesetzte Seife hydrolysiert und freies Alkali wird.

gebildet

Stunden

Abh. 1. Zeitlicher Ablauf der Kondensation Seife/Chloroxy- propansulfonat in Methylglykol

K u r v e it = Chloroxypropansulfonat-Verbrauh (Man f u r Haupt- und Nebenreaktionen)

Kurve b = Dioxypropansulfonat (durch Urnesterung und Hydro- lyse von Kokostettsaure-monoglyceridsulfonat sowie Hydrolyse von Chloroxypropansulfonat)

Kurve c = freie Fettsaure (durcb Hydrolyse von Kokosfettsdure- monoglyceridsulfonat und Chloroxypropansulfonat)

Die fur diese Versuche verwendete Losung von Kokos- seife in Methylglykol hatte bei 50O C einen pH-Wert von 9.5, der nach Zugabe des Chloroxypropansulfonats auf 8.5 sank (das Chloroxypropansulfonat enthalt eine geringe Menge an Natriumhydrogensulfit) und in1 Ver- lauf der Reaktion weiter abnahm, wobei die Abnahme in praktisch wasserfreiem hlethylglykol starker war (nach 10 Std. p H 6.6) als in SOOioigem Methylglykol (nach 10 Std. p H 7.2).

Die Umesterung von Carbonsaureestern wird bekannt- lich durch basische Katalysatoren (NaOH, K2COs, Na) beschleunigt, ist also vom pH-Wert des Reaktions- mediums abhangig. Es hat sich daher als vorteilhaft er- wiesen, die Kondensation von Seife mit Choroxypropan- sulfonat in Gegenwart von freier Fettsaure durchzu- fuhren, da der pH-Wert von Monoalkylglykolather-

Page 4: Herstellung und Eigenschaften von Fettsäure-monoglyceridsulfonaten

Seifenlosungen durch Zusatz von Fettsaure erniedrigt wird:

1 Mol Laurinseife in 1500 g Methylglykol p H 9.8, nach Zusatz von 0.05 Mol Laurinsaure p H 9.4, nach Zusatz von 0.10 Mol Laurinsaure pH 8.5, nach Zusatz von 0.15 Mol Laurinsaure pH 8.3.

Auf diese Weise ist es moglich, die Menge an Gly- ceridsulfonat, das der Umesterung unterliegt, wesentlich zu vermindern. Die Anwesenheit freier Fettsaure fuhrt jedoch zur Bildung eines weiteren Nebenproduktes, da wahrend der Kondensation in geringer Menge der Fett- saureester des verwendeten Losungsmittels gebildet wird, der aber in der Mutterlauge gelost bleibt und das Re- aktionsprodukt nur geringfiigig verunreinigt. Die Ver- esterungs-Geschwindigkeit der freien Fettsaure ist von dem Wassergehalt des Reaktionsmediums abhangig.

Die Hydrolyse-Geschwindigkeit des Chloroxypropan- sulfonats wird in starkem MaBe vom Wassergehalt des Losungsmittels beeinhilt. So werden bei Gegenwart von Soda (0.05 Mol Soda pro Mol Chloroxypropansulfonat) nach 2 Std. in siedendem 9O0ioigen Methylglykol 9.1 O/o

und in siedendem 99.4"/oigen Methylglykol 3 Oio Chlor- oxypropansulfonat zu Dioxypropansulfonat verseift. Um die Hydrolyse des Chloroxypropansulfonats wahrend der Kondensation mit Seife zuriickzudrangen, muB also ein moglichst wasserarmes Losungsmittel verwendet werden.

Zusammenfassend hat die Untersuchung der Neben- reaktionen ergeben: Ansteigender pH-Wert des Reak- tionsmediums begunstigt die Umesterung des gebildeten Fettsaure-monoglyceridsulfonats und die Hydrolyse des noch nicht umgesetzten Chloroxypropansulfonats. Mit ansteigendem Wassergehalt wird die Umesterung des Reaktionsproduktes sowie die Veresterung der ireien Fettsaure zuruckgedrangt, die Hydrolyse des Chloroxy- propansulfonats jedoch begunstigt. Unsere Versuche haben gezeigt, dai3 es nicht moglich ist, die Nebenreak- tionen vollstandig zuruckzudrangen. Auch durch Zusatz von freier Fettsaure, die vorteilhaft in einer Menge von 0.05 bis 0.1 Mol pro Mol Seife zugesetzt wird, lassen sich die Nebenreaktionen nicht ganz vermeiden. Hohere Zu- satze an freier Fettsaure sind nicht moglich, da dann der pH-Wert des Keaktionsmediums wahrend der Konden- sation unter G: absinkt, wodurch die Reaktionsgeschwin- digkeit stark verzogert wird. Am geeignetsten hat sich ein Wassergehalt von 3 bis 4 "io erwiesen, der wahrend der Reaktion durch Abdestillieren des Wassers auf 1 bis 2 "/o erniedrigt wird.

Zur Herstellung salzfreier Fettsaure-monoglycerid- sulfonate wurde schlieBlich folgende Arbeitsweise ange- wendet:

Zu einer warmen Losung von Fettsaure (Uberschufl 0.05 bis 0.1 Mol) in 9ti bis 1)7('/oigem Methyl- oder Xthylglykol wird Chloroxypropansullonat und wasserfreie Soda zugesetzt und die Rcnktionsniischung zum Sieden erhitzt. Die Soda lost sich im Verlauf der Reaktion langsam nuf und wird vollkommen zur Neutralisation der Fettsaure verbraucht. Auf diese Weise ist zu Beginn der Kondensation noch nicht die Gesamtnienge an Seife anwesend, so dai3 das Reaktionsmedium van Anfang an einen nicdrigen pH-Wert besitzt. Das bei der Neutrali- sation gebildetc Wasser und ein Teil des anfangs vorhandenen Wassers werden wahrend der Kondensation abdestilliert, bis der Wassergehalt ca. 1 bis 2"io betragt. Nach 2 Std. haben 89 bis 92 Oio des eingesetzten Chloroxypropansulfonats reagiert. Die Reaktion wird dann abgebrochen, da bei lingerer Reak- tionsdauer, trotz weiteren Verbrauchs an Chloroxypropan-

sulfonat, die Ausbeute an Monoglyceridsullonat infolge der Nebenreaktionen nicht weiter ansteigt. Nach dem Ahtrennen des Kochsalzes wird dem Filtrat so vie1 Wasser zugesetzt (durch Riickgabe des waarigen Destillats), bis der Wasser- gehalt 4 bis 5 O/o betragt. Dadurch wird erreicht, dafl beim Abkiihlen das nicht reagierte Chloroxypropansulfonat vor- wiegend in der Mutterlauge gelost bleibt und nur zum ge- ringen Teil zusammen mit dem Reaktionsprodukt auskristalli- siert. Die nach Absaugen des Keaktionsproduktes erhaltene Mutterlauge kann fur weitere Kondensationen verwendet wer- den.

Bei dieser Arbeitsweise finden die Nebenreaktionen in folgendem Umfange statt:

Hydrolyse zu ca. 5 " / 0 und Umesterung zu ca. 6 O / o , so dai3 die Ausbeute an Fettsaure-monoglyceridsulfonat ca. 78 bis 81 "/o betragt (Ausbeute berechnet auf das ein- gesetzte Chloroxypropansulfonat).

3. Herstellung des Natriunasolies der I-Chlor-2-oxy- i>ropansulf onsaur& Die Herstellung des Natriumsalzes der 1 -Chlor-2-

oxy-propansulfonsaure-3 erfolgt durch Erhitzen von Epichlorhydrin mit wai3riger Natriumhydrogensulfit- Losung nach

CI-CH,-CH-CH, + NaHSO, -+ CI-CH,-CH-CH,-SO,Na, I >' OH

wobei nach den Angaben der Literatur4 Ausbeuten von 60 bis 85 " l o erhalten werden.

Unsere Versuche zeigten, dad diese Reaktion praktisch quantitativ verlauft, wenn sie bei Anwesenheit von wenig Wasser (3 bis 4 Mol Wasser pro Mol Hydrogen- sulfit) mit einem gerade no& ruhrfahigen Natriumhydro- gensulfit-Brei durchgefuhrt wird. Nach Zugabe des Epi- chlorhydrins zu der iibersattigten Natriumhydrogensulfit- Losung bei 70°C wird die Reaktion durch Temperatur- steigerung auf 95°C zu Ende gefiihrt. Das Chloroxy- propansulfonat kann durch Absaugen oder Abschleudern von der Mutterlauge gewonnen werden, wobei diese wiederholt fur die Reaktion verwendet werden kann. Kei der Trocknung im Trockenschrank (Vakuum) sol1 eine Temperatur von 50° C moglichst nicht uberschritten werden. In unserem speziellen Fall kann die Trocknung einfacher nach Zusatz der fur die nachste Reaktionsstufe erforderlichen Menge an Fettsaure durch Abdestillieren des Wassers aus dem leicht ruhrfahigen Chloroxypropan- sulfonat-Fettsaure-Gemisch im schwachen Vakuum (60 bis 85 mni Hg bei 60' bis 80°C) erfolgen. Das Gemisch kann anschlieiiend mit Methylglykol und Soda versetzt und zum Fettsaure-monoglyceridsulfonat weiterverarbei- tet werden. Die Ausbeute an Chloroxypropansulfonat betragt ca. 95 bis 96 "/o (berechnet auf Epichlorhydrin).

B e s c h r e i b u n g d e r V e r s u c h e l-Chlor-?-oxy-propnnszllfon~uur~s Natriunz

110.2 g Natriumhydrogensulfit (1.06 Mol) werden zu 72 g Wasser (4 Mol) gegeben und unter Ruhren und Riickflufl inner- halb 30 Min. 92.5 Teile Epichlorhydrin (1 Mol) bei 70° bis 75O C zugetroplt. Zur Vervollstandigung der Reaktion wird ansrhlieflend 15 Min. auf 95" C erhitzt. Der erhaltene Kristall- brei wird bei 50' C im Vakuum-Trockenschrank getrocknet.

Ausbeute: 195.0 g Gehalt an Chloroxypropansulfonat: 187.6 g = 95.9 "/o d. Th.

Procter SC Gamble, Siidafrikanische Patentanmeldung 2081/ 53, Berichte 61 b, 1353-58.

F E T T E . S E I F E N . A N S T R I C H M I T T E L 63 Jahrqang Nr . 9 1961 838

Page 5: Herstellung und Eigenschaften von Fettsäure-monoglyceridsulfonaten

h ' o k o s ~ c ~ t l s i i r r r ~ ~ - i ~ ~ ~ ~ i ~ ~ ~ l ~ ~ ~ r i ~ l . s i i l f o u c r l In cinen 2-I,iter-nrcihalskolhen, der mit Riihrer, Thermo-

meter und nhsteigendeni Kiihler, der durch einen Ruckflufi- kiihler ersetzt werden kann, versehen ist, werden 1250 g handelsiibliches Methylglykol (Wassergehalt 3 his 4 " / o ) und 219.4 g Kokosfettsiiure (1.05 Mol) gegeben. Nachdem sich die Fcttsiurc geliist hat, werden 206 g 95,5"/oiges chloroxypropan- sulfonsaures Natriuni (1 Mol) sowie 53 g Soda (0.5 Mol) ZU-

gcsetzt, die Reaktionsmischung unter Riihren zum Sieden er- hitzt und gleichzeitig s o lange ein Wasser-Methylglykol-Ge- misch abdestilliert, his die Siedetemperatur des wafirigen Methylglykols nu€ 122" C angestiegen ist. Der Wassergehalt des Liisungsmittels betrigt dann ctwa 1 O i o . Diese Temperatur wird am Riickllufi noch l l / ? his 2 Std. gehalten. Anschlieaend w i d das abgcsdiiedene Kochsalz durch Filtrieren der he i fh i Keaktionsliisung iibcr eine Glaslritte abgetrennt und das ab- tlcstillierte wiifirigc Methylglykol wieder zuriickgegeben. Nach Ahkuhlcn auf 35" his 40° C wird das auski-istallisierte Mono- glyceridsullonat nbgesnugt und dreimal mit j e 75 ml Methyl- glykol voii 35O C gcwoschen. Nach dem Trccknen werden 233 g lii~koslcttsiurr-rionog1yct.ridsullnnat (95.6"ioig) erhalten. In tier Muttcrlauge verblciben 56 g Mnnoglyccridsull'onat.

( ( I t ( I U S 6 ( ' t i t (2:

Zusanimcnsetzung der Hauptfraktion: 278.8 g = 79 "io d. Th . Kukosfctts~iure-monoglyceridsulfonat: 95.60 O/o

( ~ I i l o ~ o x y p r o ~ ~ a t i s t ~ l l o n a t : 3.52 " / o Dioxyliropnnsulfon;~t: 0.36 " / o Kokosl cttsiiurc: 0.14 o/o

Kochsn I z : 0.17 " l o Kokosl'etts~iurr-inethylglykolester: 0.20 " i o

13. E i g e n s c h a f t e n d e s N a t r i u ni - K o k o s f e t t - V e r -

N a t r i u m - K o k o s f e t t s a u r e - s ii u r e - in o n o g 1 y c e r i d s u 1 f o n a t s g I e i c h z u ni m o n o g l y c e r i d s u l f a t

i m

I . Lii'.~litlikcit iii M'usser bci verscliierlenen Tempernturcn Die Loslichkeit des Natrium-Kokosfettsaure-monogly-

ceridsulfonats wurde im Vergleich zu der des Kokosfett- s~iure-ino~ioglyceridsulFats bei verschiedenen Tempera- turen bestimmt.

Waarige Dispersionen dieser Verbindungen wurden in cineni Tbcrniostat 1 Std. unter Kiihren bei der entsprechenden 'renlperatur erwarnit und dann ein Teil der erhaltenen Liisung (lurch cine entsprechend vorgewirmte Glasfritte filtriert. Die Menge des gcliisten Sulfonats bzw. Sulfats wurde durch Titra- tiun nach der Methylenhlau-Methode von S. R. Epton sowie /I . Clrwtrlrr und A . iMartini 5 bestimmt.

Die erhaltenen Werte zeigten, dai3 das Sulfonat iiber- raschenderweise weseritlich schwerer loslich ist als das

Tabelle 2 Lijslichkcit uon N~it i - i i im-Kokosj~t ts i iure-monoglycerids~i l fon~i t

i t n d N~i fr i r in i -K~iho .~ jc t t s~ i~ ir~-n io i~~~glycer idsz i l fa t in Wasser Natriun-Kokos- Natrium-Kokos-

1etts;iure-nionogly- fettsaure-monogly- Temperatur ceridsulfonat ceridsulfat

OC o i o 010

0 20 40 50 60 80

- 0.1 1.3

13.4 38.G 39.2

1 .s 15.6 30.5 - - -

5 S. R. Epton, 'Trans. Faraday Sac. 44, 226 [1948]; Nature [London] 160, 795 [1947]; A. Chwala u. A. Mart ini , Mel- liand Textilber. 17, 583 [1936].

F E T T E S E I F E N A N S T R I C H M I T T E L hJ J a h I 'Jdn CJ Nr 9 1061

401 I I

20 40 60 "c 1

Abb. 2. Loslichkeit van Natrium-Kokosfettsaure-monoglycerid- sulfonat und Natrium-Kokosfettsaure-monoglyceridsulfat in

Wasser

Sulfat und erst bei 50°C gut wasserloslich wird (Tab. 2, Abb. 2).

2. LGslichkeit in Alkohol bei ZOO C Fur die Loslichkeit des Natriuni-Kokosfettsaure-mono-

glyceridsulfonats in verschiedenen Alkohol-Wasser-Ge- mischen bei 20" C wurden folgende Werte gefunden:

"/o Alkohol rnonoglyceridsulfonat " / o Natrium-Kokosfettsaure-

20 50 9G

0.6 0.9 0.4

3, Erhdhicng (lei W'as~erldslichkeit diirch Zusiitze ver- scliiedener Art Da das Natrium-Kokosfettsaure-monoglyceridsulfo-

nat bei 20" C in Wasser praktisch unloslich ist, haben wir Loslichkeitsversuche in Gegenwart anorganischer und organischer Verbindungen durchgefiihrt, die zeigen sollten, ob die Loslichkeit durch bestimmte Zusatze er- hoht werden kann. Dazu wurde jeweils eine wai3rige Dispersion des Glyceridsulfonats mit dem betreffenden Zusatz 1 Std. bei 20°C geriihrt und zur Bestimmung des gelosten Sulfonats wie unter Bil verfahren.

Von zahlreichen getesteten Verbindungen erhiihen Ammoniumchlorid und -sulfat die Loslichkeit bei 20" C merklich (Tab. 3). In etwas geringerem MaBe wird die Loslichkeit durch gleichzeitigen Zusatz von Ammonium- chlorid und Harnstoff erhoht. Die loslichkeitserhohende Wirkung der Ammoniumsalze ist sicherlich auf einen Kationen-Austausch zuruckzufuhren.

Tabelle 3 Erhdhung der Loslichkeit won Natrium-Kokosfettsaure- moiioglyceridsicl fonat d i o h Aminoniumsalze bei 20" C

o/o zugesetztes "/o gelostes Natrium-Kokosfettsaure- Ammoniumsalz monoglyceridsulfonat

NH,C1 ( N H M O ,

0.1 0.5 1 .o 2.0 5.0

10.0

0.3 0.7

1.9 3.6 4.8

-

0.3 0.7 1.2

3.2 5.4

-

Loslichkeitserhohend wirken auch Natrium- und Kaliumseifen sowie einige waschaktive Verbindungen wie das Ammonium-, Natrium- und Triathanolaminsalz

839

Page 6: Herstellung und Eigenschaften von Fettsäure-monoglyceridsulfonaten

des Dodecylalkoholsulfats und Natriumalkylarylsulfonat. Kaliumseifen besitzen eine wesentlich starkere loslich- keitserhohende Wirkung als Natriumseifen und iiber- treffen in ihrer Wirkung das Ammoniumchlorid. Wahr- scheinlich ist die gute Wirkung der Kaliumseifen eben- falls auf einen Kationenaustausch zuriickzufiihren. Von den waschaktiven Verbindungen wirken das Ammonium- und Triathanolaminsalz des Dodecylalkoholsulfats in gleicher Weise, und zwar starker als Ammoniumchlorid, wahrend das Natriumsalz des Dodecylalkoholsulfats so- wie Natriumalkylarylsulfonat eine gleiche, aber schwa- chere Wirkung als Ammoniumchlorid zeigen. Abb. 3 ver- anschaulicht diese Versuchsergebnisse. Zum Vergleich ist die Loslichkeitskurve des Kokosfettsaure-monoglycerid- sulfonats in Gegenwart van Ammoniumchlorid ange- geben.

a. 5 ZO 7 3 2,a Zusatz r%J

Abb. 3. Loslichkeit von Natrium-Kokosfettsaure-monoglycerid- sulfonat bei 20'' C in Anwesenheit oberfliichenaktiver

Verbindungen

4. Scliaunivcrmiigen Das Schaumvermiigen verschiedener Fettsaure-mono-

glyceridsulfonate wurde nach der Methode yon /. Ross und G. D. Milcs' in Wasser mit einer Harte von 50 ppm und 300 ppm in 0.075"ioiger Losung bestimmt. Die er- haltenen Schaumzahlen zeigen (Tab. 4), daB alle Pro- dukte bis auf das Palmitinsaure-Derivat gut schaumen. Das Schaumverinogen des Kokosfettsaure-monoglycerid- sulfonats entspricht dem des Kokosfettsaure-monogly- ceridsulfats.

'Tabelle 4 Scliaziiiwermiigen ciniger Frttsiizlre-monoglyccridsiilfon~~e n u h

drr Mrthodc iion J . Ross w i d G. D . Mi l e s

Produkt SchaumvermGgen 50 ppm 300 ppm

Natrium-Laurinsaurt.-monoglyceridsulfonat 1951190 205!205 Natrium-Palmitinsaure-monoglyceridsulfonat 30/30 20/15 Natrium-Kokosl'ettsaure-monoglyceridsulfonat 1851185 180'180 Natrium-Talgfettsaure-monoglyceridsulfonat 1401140 40i-10 Natrium-Ulsaure-monoglyceridsulfonat 1751175 lO0,'lOO Natrium-Kokosfettsaure-monoglyceridsulfat 180/180 180.'180

5. Hydrolysierbarkeit Die Stabilitat von Natrium-Kokosfettsaure-monogly-

ceridsulfonat im Vergleich zu Natrium-Kokosfettsaure- monoglyceridsulfat wurde bei 50n C in Abhangigkeit vom

" /. Ro.i.c u. G. D. Miles, Oil and Soap 18, 99 [1941].

8 4 0

700

%

70 20 30 Sfunden

Abh. 4. Hydrolyse von Natrium-Kokosfettsiure-monoglycerid- sulfonat und Natrium-Kokosfettsaure-monoglyceridsulfat bei .SOo C in Abhangigkeit vom pH-Wert der waflrigen Liisung

___ Natrium-Kokosfettsaure-monoglyceridsulfonat _-_ Natrium-Kokosfettsaure-monoglyceridsulfat

pH-Wert der waflrigen Liisung bestimmt. Dazu wurden 0.4"Ioige wai3rige Losungen init Hilfe eines Borat-Salz- saure-Puffers auf pH-Werte zwischen 7.8 und 10.6 ein- gestellt und diese Liisungen bei 50n C 30 Std. stehen- gelassen. In den von Zeit zu Zeit entnommenen Proben wurde die Menge des nicht verseiften Anteiles nach der Methylenblau-Methode bestimmt. Der hydrolysierte An- teil wurde in Prozent der ursprunglich in der Losung vorhandenen Menge angegeben. Das Ergebnis dieser Versuche wird durch die Abb. 4 veranschaulicht.

Aus Abb. 4 wird ersichtlich, daf3 sowohl das Glycerid- sulfonat als auch das -sulfat in alkalischem Medium hydrolysiert werden und daB die Hydrolysen-Geschwin- digkeit, wie zu erwarten, mit steigendem pH-Wert zu- nimmt. Die in dieser Abbildung wiedergegebenen Kurven zeigen, dafi das Kokosfettsaure-monoglyceridsulfonat etwas stabiler als das Kokosfettsaure-monoglyceridsulfat ist.

6 . Ol?er/l~iclicn- irnd G r c ~ z ~ f l a h o i ~ ~ ~ ~ i ~ i ~ ~ i g

Mit dem Stalagnometer nach Traube wurden von 0.05 und 1°/oigen Losungen von Natrium-Kokosfettsaure- inonoglyceridsulfonat und Natrium-Kokosfettsaure- inonoglyceridsulfat die Oberflachenspannung und die Grenzflachenspannung gegen Weiflo1 gemessen. Die in Tab. 5 angegebenen Werte zeigen, dai3 das Sulfonat die Oberflachen- und Grenzflachenspannung etwas starker erniedrigt als das Sulfat. In O.lo/oiger Losung ist die Herabsetzung der Oberflachenspannung gegen Luft durch die beiden Verbindungen praktisch gleich grol3.

Tabelle 5

Ohcrfliirlzcn- rind Grcnzfliichenspnnniing

Na-Kokosfettsaure- Na-Kokosfettsaure- monoglyceridsulfonat monoglyceridsulfat

Konzen- Oberflachen- Grenzflachen- Oberflachen- Grenzflachen- tration spannung spannung spannung spannung

Q/O dyn/cm dyn/cm dynlcm dynlcm

0.05 43 3.9 55 4.3 0.1 43 3.2 42 3.9

F E T T E . S E I F E N . A N S T R I C I 4 M I T T E L 63. Jahrganq Nr. !I 1961

Page 7: Herstellung und Eigenschaften von Fettsäure-monoglyceridsulfonaten

7. Netzkraf t gegeiiiiber Wolle zcnd Baumwolle Die Netzkraft von 0.05 und O.lO/oigen Losungen der

beiden oberflachenaktivcn Verbindungen wurde nach der ,.Ballonmethode" bestimmt. Es wurden als Mittel meh- rerer Versuche die in Tab . 6 aufgezeigten Wer te erhalten.

Tabelle G Ne t zk ia f t van Nntrrrim-Kokosfettscii~r-nionoglytcridsiil/onnt

und Nutrirrin-Koko rlcttscrr~rc-n~onoglyccridsulfrrt gegenuber Wolle und Baumwolle

Konzen- Na-Kokosf rttsaure- Na-Kokosfettsaure- tration monoglyceridsulfonat monoglyceridsulfat

" I 0 Sek. Sek. Sek Sek.

0 O i 51 8 95 10 0 1 42 12 48 15

Wolle Baumwolle Wolle Baumwolle

-

Das Sulfonat benetzt also Wolle und Baumwollc schneller als das Sulfat.

Abschlieiknd seien die Ergebnisse noch einrnal zusammen- gefal3 t :

Fettsaure-monoglyceridsulfonate mit einem WAS-Gehalt von mehr als 90 " i o werden in etwa 80°/oiger Ausbeute durch Umsetzung von Seife mit dem Natriumsalz der I-Chlor-2- oxy-propansulfonsiure-3 in polaren Losungsmitteln, besonders in Monoalkylglykolithern, wie z. B. Methyl- oder Athylglykol, gebildet. In diesen Losungsmitteln kann die Seife direkt durch Neutralisation der geliisten Fettsaure mit Soda erzeugt wer-

den. Das wahrend der Kondensation sich abscheidende Koch- salz wird durch Filtrieren der heil3en Keaktionslosung abge- trennt. Nach Erkalten der Reaktionslosung wird das aus- kristallisierte Sulfonat abgesaugt. Da die Hauptreaktion von mehreren Nebenreaktionen begleitet wird (Alkoholyse und Hydrolyse von bereits gebildetem Fettsaure-monoglyceridsul- fonat, Hydrolyse von noch nicht umgesetztem Chloroxypropan- sulfonat), mussen ganz bestimmte Reaktionsbedingungen ein- gehalten werden. Eine weitgehende Zuruckdrangung der Nebenreaktionen wird durch Anwesenheit von freier Fett- saure und einer geringen Menge Wasser im Reaktionsmedium erreicht.

Das Natriumsalz der I-Chlor-2-oxypropansulfonsiure-3 ent- steht in einfacher Weise durch Urnsetzung von wal3riger Na- triumhydrogensulfit-Losung mit Epichlorhydrin in etwa 95OIoiger Ausbeute.

Das Natrium-Kokosfettsaure-monoglyceridsulfonat ist im Gegensatz zum Natrium-Kokosfettsaure-monoglyceridsulfat bei 20°C in Wasser schwer loslich und erreicht erst bei 50°C eine ausreichende Wasserloslichkeit. Im Vergleich zum Sulfat setzt das Sulfonat die Grenz- und Oberflachenspannung des Wassers etwas starker herab und besitzt ein besseres Netzvermogen gegeniiber Wolle und Baumwolle. Gegenuber hydrolytisch wirkenden Agenzien ist das Sulfonat etwas stabiler als dqs Sulfat. Die geringe Wasserloslichkeit der Natrium-Fettsaure- monoglyceridsulfonate steht ihrer praktischen Verwendung entgegen.

Die analytischen Bestimmungen wurden unter der Leitung von Herrn Dr. K . h'azise durchgefuhrt, dem wir fur seine Mit- arbeit an dieser Stelle danken mochten. Herrn Dr. L. Habicht danken wir fur zahlreiche Anregungen wahrend der D u d - luhrung der vorliegenden Arbeit.

Funktionelle und andere analytische Bestimmungsmethoden * Von Dr. W . Z i m m e r m a n n , Mannheim-Rlieinazi

Dem Praktiker im Laboratorium begegnen taglich Aufgaben. die er rnit angewandter Naturwissenschaft zu bearbeiten ha t und die wir in zwei Gruppen gliedern konnen: Funktionspriifungen und Analysen.

Heizwert, Siiurezahl, Verseifungszahl mogen die Gruppe der Funktionspriifungen kennzeichnen. Den Gegenpol stellen die analysenreinen Chemikalien mit Analysenschein dar , der uns versichert, dai3 gewisse storende Beimengungen nicht iiber den angegebenen Grenzwert vorhanden sind. Sehen wir uns aber unter unseren taglichen Aufgaben um, so erkennen wir, dai3 eins dem anderen zu Hilfe kommt, eins sich aus dem anderen entwickelt, ja, dai3 es Zwischenstufen zwischen Funktionspriifung und Analyse gibt, die, so mochte man glauben, verdienen, einmal genauer betrachtet zu werden.

Erinnern wir uns, dafs B z ~ n s m s Spektralanalyse kiirz- lich ihren 100. Geburtstag feiern konnte, und gedenken wir dabei des lichtelektrischen Effekts, der uns die Mes- sung des Lichtes unabhangig von unserem Sehorgan er- moglicht, der nunniehr etwa V:, Jahrhundert a l t ist, und einer mittels beider Errungenschaften vor ca. '/:3 Jahr- hrmdert zustande gekommenen Entdeckung, des anti- rachitischen Vitamins 11.

Die Forschung auf dem Gebiet der Rachitis und ihrer Verhiitung war damals rein auf Funktionsprufung an- gewiesen: Tri t t Rachitis auf oder nicht? M a n wui3te: Sonne, und zwar deren ultraviolette Strahlung, und

'> Vortrag anlafllich der DGF-Vortragstagung in Hamburg ~ ~~

am 24. Oktober 1960.

F E T T E . S E I F E N . A N S T R I C H M I T T E L 6 3 . Jah rgang Nr . 9 1961

andere Ultraviolett-Quellen verhuten Rachitis, wenn man die Korperoberflache daniit bestrahlt. Gewisse be- strahlte Nahrungsmittel wirken antirachitisch. Die Frage war: W i e kommt die niitzliche Wirkung des Lichtes dorthin, wo sie die Bildung des Kalkgerustes in den Knochen fordert? Energieiibertragung oder Wirkstoff? Pohl und Winduus fanden - nacli dem Prinzip: W o Strahlung wirkt. mui3 sie zunachst absorbiert werden - den spektralen Steckbrief des stofflichen Substrats der antirachitischen Wirkung. Dieses zunachst nur funkti.0- nelle Kriterium reichte aus, um aus den in Frage kom- menden Stoffen das Provitamin D, das Ergosterin, her- auszufinden. Das gleiche Indiz, die ultraviolette Ab- sorption, wies den W e g aus einer Vielzahl von Folge- produkten der Ergosterin-Bestrahlung zu hoch wirk- samen antirachitischen Komponenten und storenden Nebenprodukten, bis Windaics nach klassischen Methoden der organischen Analyse die Abtrennung des kristalli- sierten Vitamins D gelang.

Heute ist das lichtelektrische Spektralphotometer in vielen Betriebslaboratorien eines der meist und mit groi3tem Nutzen angewandten Hilfsmittel, wobei es nicht immer um unbekannte Agentien geht, die erst gefunden werden miissen, sondern um hochst alltagliche Dinge, wie gewiinschte Farben oder unerwunschte Mii3farben oder auch das durch blau fluoreszierende Stoffe hervor- gebrachte Superweii3.

Die physikalische Analyse einer Farbe - Licht- oder Stoffarbe - in Form eines Spektrums, Lichtenergie

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