способ получения высших алкиламидоаминов

Формула изобретения

1. Способ получения высших алкиламидоаминов, в частности алкил(С ₈-С₂₂)амидопропилдиметиламинов формулы RCONH(CH ₂)₃N(CH₃)₂, путем проведения термокаталитической реакции взаимодействия эфиров жирных кислот с диметиламинопропиламином в присутствии в качестве катализатора глицерата натрия или натрийалкоголята аминоспирта формулы NH ₂CH₂CH₂ONa, содержащего 10 вес.% натрия.

2. Способ по п.1, в котором катализатор - глицерат натрия или натрийалкоголят аминоспирта формулы NH₂ CH₂CH₂ONa - по отношению к эфирам жирных спиртов берут в количестве 2,2 вес.%.

3. Способ по п.1, в котором эфирами жирных кислот являются триглицериды кокосового масла.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к органической химии, в частности к получению высших алкил(С₈-C₂₂)амидопропилдиметиламинов общей формулы RCONH(CH₂)₃NH(СН₃ )₂, являющихся промежуточными продуктами для синтеза целого ряда соединений (четвертичных аммониевых соединений, амфотерных поверхностно-активных веществ, неионогенных ПАВ), используемых в нефтегазодобыче, строительстве, бытовой химии, косметике.

Известен ряд способов получения амидов жирных кислот:

- по реакции Гофмана из галогенпроизводных путем удаления группы СО из соответствующего амида при обработке последнего щелочным раствором гипогалогенида,

- при восстановительном аминировании карбонильных соединений,

- при восстановлении азотсодержащих производных карбонильных соединений карбоновых кислот и нитросоединений,

- из амидов карбоновых кислот (перегруппировка Гофмана) (Общая органическая химия, пер. с англ., т.3, М., 1982, с.68-71. Н.П.Гамбарян).

Известен метод синтеза первичных аминов взаимодействием органических галогенопроизводных с фталимидом калия (I) с последующим гидролизом образующегося N-замещенного фталимида (II) по реакции Габриеля:

Гидролиз осуществляют нагреванием со щелочами, кислотами или гидразингидратом. При этом в случае малой реакционной способности алкилгалогенида лучшие результаты получают при использовании растворителей (ацетон, формамид, диметилформамид, ацетамид). (Вейганд К., Хилыстаг Г. Методы эксперимента в органической химии, пер. с нем. М., 1968, с.413).

Для синтеза низших алифатических аминов предпочтительно используют соответствующие эфиры п-толулолсульфокислоты (Polymeric amines and ammonium salts. [Lectures of International symposium, Gent, 1979], N.Y., 1980).

Полигликолевые эфиры амидов жирных кислот общей формулы RCONH(C₂H₄O)_nH широко применяются в производстве ПАВ для моющих средств (Поверхностно-активные вещества. Справочник, под ред. А.А.Абрамзона, Г.М.Гаевого, Л., 1979).

Методы синтеза полиоксиамидов кислот жирного ряда для моющих средств известны из литературы. В общем случае они могут быть получены путем реакции восстановительного аминирования с образованием соответствующего N-алкил, полиоксиалкиламина, а затем реакцией N-алкилполиоксиалкиламина со сложным эфиром кислоты жирного ряда или триглицеридом в стадии конденсации/амидирования с образованием в качестве продукта N-алкил, полиоксиамида кислоты жирного ряда. Описание процессов получения композиций, содержащих полиоксиамиды жирных кислот, и их синтез даны в описании патентов ряда стран (GB 809060, опубл. 1959.02.08, US 2965576, опубл. 1960.12.20, US 2703798, 1955.03.08, US 1985424, 1934.12.25).

Известен способ получения полиоксиамида жирной кислоты общей формулы

где где R¹ - H, углеводородный радикал, содержащий от 1 до 4 атомов углерода, 2-оксиэтил, 2-оксипропил или их смесь, R² - углеводородный радикал, содержащий от 5 до 31 атома углерода, a Z - полиоксиуглеводородный радикал, имеющий линейную углеводородную цепь с, по крайней мере, тремя гидроксильными группами, непосредственно присоединенными к указанной цепи, или с их алкоксилированными производными (предпочтительно, этоксилированными или прооксилированными) (RU 2088645, кл. C11D 3:12, 1997.08.27). Синтез данного соединения осуществляется следующим образом:

а) предварительно нагревается сложный эфир жирной кислоты в температурном режиме от 138 до 170°С;

б) добавляется N-алкил или N-оксиалкилглюкозамин к нагретому сложному эфиру кислоты жирного ряда с последующим перемешиванием компонентов до образования двухфазной системы жидкость/жидкость;

в) затем добавляется при перемешивании в реакционную смесь катализатор - метоксид натрия.

Количество катализатора вводится от 0,5 молей до 50 молей, предпочтительно от 2,0 молей до 10 молей по отношению к молю N-алкил или N-гидроксиалкилглюкозамина. Реакцию проводят при температуре от 138°С до 170°С обычно в течение от 20 до 90 минут.

Данный процесс является довольно сложным для промышленного использования и требует значительного количества катализатора.

Аналогом настоящего изобретения является способ получения амидов жирных спиртов реакцией карбоновой кислоты C₄-C₂₂ с амином, в частности с алкиламинами формулы NH₂ (CH₂)_m [NH(CH₂)_m] _p NH₂ (m=3-5; р=0-3) в присутствии фосфорной кислоты в качестве катализатора при температуре 180-225°С. В качестве жирной кислоты в способе используется таловое масло (US 4897492, кл. C07D 233/04, 1990.01.30). Для удаления кислорода исходный амин жирной кислоты нагревают под вакуумом при температуре 180-225°С и продувают азотом. По продолжительности и температурному режиму данный способ практически трудно осуществить в промышленных условиях.

Прототипом настоящего изобретения является способ получения N-замещенных амидов карбоновых кислот (DE 3546022, кл. С07С 102/04, 1987.06.25). По данному способу N-замещенные амиды карбоновых кислот получают взаимодействием карбоновых кислот при температуре 120-220°С с первичными или вторичными аминами в присутствии в качестве катализатора тетрабората натрия. Несмотря на довольно хороший выход (94%) целевого продукта - 3-диметиламинопропиламида, процесс, осуществляемый при высоких температурах, преимущественно при 140-170°С, не позволяет получить алкиламиноамид хорошего качества, обладающего прозрачностью и незначительным количеством примесей.

Задачей настоящего изобретения является разработка синтеза получения высших алкиламидоаминов, в частности высших алкил(С₈-С₂₂)амидопропилдиметиламинов, общей формулы RCONH(CH₂)₃N(СН₃ )₂ максимально прозрачных, почти бесцветных с низким количеством примесей.

Для решения поставленной задачи предлагается способ получения высших алкиламидоаминов, в частности алкил(С₈-C₂₂)амидопропилдиметиламинов, формулы RСОNH(СН₂)₃N(СН₃) ₂ путем проведения термокаталитической реакции взаимодействия эфиров жирных кислот с полиаминами, заключающийся в том, что взаимодействие эфиров жирных кислот с полиаминами осуществляют в присутствии в качестве катализатора глицерата натрия или натрийалкоголята аминоспирта.

Используемый в качестве катализатора глицерат натрия или натрийалкоголят аминоспирта термокаталитической реакции взаимодействия эфиров жирных кислот с полиаминами содержат 10 вес.% натрия.

При синтезе алкил(C₈ -C₂₂)амидопропилдиметиламинов формулы RCONH(CH ₂)₃N(CH₃)₂ в соответствии с настоящим изобретением исходным сырьем являются эфиры жирных кислот - триглицериды кислот кокосового масла, а в качестве амина - диметиламинопропиламин.

При взаимодействии исходных веществ происходит следующая реакция:

Натрийалкоголятом аминоспирта, участвующим в реакции как катализатор, является 10%-ный раствор соединения формулы NH₂СН₂СН₂ONa в моноэтаноламине.

Глицератом натрия, участвующим в реакции как катализатор, в данном синтезе является 10%-ный раствор по натрию в глицерине смеси соединений формул С₃Н₅O₃ Na₃,

С₃Н₆О ₃Na₂, С₃Н₇О₃ Na.

Пример осуществления способа.

В стеклянный реактор, оснащенный мешалкой, гидрозатвором, обратным холодильником и устройством для подачи азота, загружают 225 г рафинированного дезодорированного кокосового масла, 105 г диметилпропиламина, 5 г (2,2 вес.% от веса кокосового масла) предварительно приготовленного катализатора - натрийалкоголята диэтаноламина или глицерата натрия, содержащих 10 вес.% натрия. Реакцию проводят в течение 5 часов при температуре 120-122°С с выходом алкиламидопропилдиметиламина в количестве 87,5% и показателем цветности продукта по Гарднеру, равным 1,5 ед.

Применение в качестве катализатора глицерата натрия и натрийалкоголята аминоспирта с содержанием 10 вес.% натрия позволяет сократить время синтеза, снизить температуру проведения реакции, повысить выход продукта и улучшить его показатель цветности. Данные технического результата от использования катализатора, применяемого в настоящем изобретении, приведены в таблице.

Сравнительные показатели действия катализатора настоящего изобретения
Наименование показателей	В отсутствие катализатора настоящего изобретения	В присутствии катализатора настоящего изобретения
Время проведения синтеза, ч	12	5
Температура проведения синтеза, °С	130-132	120-122
Выход продукта, %	85	87,5
Показатель цветности по Гарднеру, ед.	12	1,5