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Patent Searching and Data


Title:
PROCESS FOR PREPARING QUATERNARY AMMONIUM COMPOUNDS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1991/001295
Kind Code:
A1
Abstract:
In a process for preparing quaternary ammonium compounds with an aminoester function which are used as textile softeners, fatty acids are esterified with alkanolamine. The compounds so obtained are alkylated and can be used as readily biodegradable textile softeners.

Inventors:
TRIUS ANTONIO (ES)
HUMBERT MIQUEL (ES)
BIGORRA JOAQUIM (ES)
CUADRADO FRANCISCO (ES)
POMARES JESUS (ES)
Application Number:
PCT/EP1990/001111
Publication Date:
February 07, 1991
Filing Date:
July 09, 1990
Export Citation:
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Assignee:
HENKEL KGAA (DE)
International Classes:
B01J27/16; B01J31/02; C07B61/00; C07C213/06; C07C217/08; C07C219/06; C07C303/02; C07C303/24; C07C305/06; C07C309/30; C07F9/11; C11D1/62; D06M13/02; D06M13/322; D06M13/46; D06M13/463; (IPC1-7): C07C213/06; C07C219/06
Foreign References:
EP0295385A11988-12-21
EP0075168A11983-03-30
DE3402146A11985-07-25
EP0069948A11983-01-19
FR2054337A51971-04-16
US4789491A1988-12-06
US3915867A1975-10-28
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Claims:
14 -P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Herstellung von kationischen quartären Ammo¬ niumverbindungen mit einer Esterfunktion der folgenden allgemeinen Formel: R1R2R3N+R4 A; wobei R1, R2, R^ entweder eine Alkylgruppe der Formel CnH2n+l# wobei n = 1 bis 4 ist, oder eine Hydroxylgruppe oder eine Polyhydroxylgruppe der Funk¬ tion CnH(2n+lχ)(0H)x» wobei n und x = 1 bis 4 sind, oder eine Estergruppe der Formel R^COOR^, wobei R^ eine Alkyl oder eine Alkeπylgruppe mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen und R&~ eine Gruppe der Formel (CH2CH20)u (CH2CH0)v CnH2n+1 CH3 sind, wobei n = 1 bis 4, u und v = 0 bis 6 in beliebiger Anordnung sind; R4 ist eine Alkylgruppe der Formel CnH2n+ι, wobei n = 1 bis 4 ist eine Polyoxyalkylenkette der Formel (CH2CH20)s(CH2CH0)t CH3 wobei s und t = 0 bis 6 sind; A~ ist ein Gegenanion, das wahlweise AlkylsuTfat der Formel Sθ4(CnH n+ι)"f wobei n = 1 bis 4 ist; Alkylphosphat der Formel PO4 (CnH2n+ι)2", wobei n = 1 bis 4 ist; das Anion einer organischen Säure der Formel CnH(2n_ι_a_b) (0H)a (C00H)D, wobei n = 1 bis 4 und a, b = 1 bis 3 sind; ein Phosphat oder PhosphitAnion der Formel Cl", Br~, CH3C6H4S03; wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es die folgenden Schritte enthält a) Veresterung einer Fettsäure der Formel R5COOH mit einem Alkanolamin der Formel R^R R^ b) Alkylierung der Verbindung durch ein Reagens der Formel R4 A.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ver¬ esterung bei einer Temperatur zwischen 120 und 240°C, vorzugsweise zwischen 140 und 200°C, und insbesondere zwischen 160 und 180°C durch¬ führt.
3. Verfahren nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß man die Vereste¬ rung bei einem Druck zwischen 1 und 100 Torr, vorzugsweise zwischen 1 und 20 Torr und insbesondere zwischen 1 und 5 Torr durchführt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ver¬ esterung bei AtmosphärenDruck in Anwesenheit eines inerten Lösungs¬ mittels durchführt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als inertes Lösungsmittel einen aliphatischen oder einen aromatischen Kohlenwas¬ serstoff, wie z. B. Toluol, Xylol, nHeptan oder nDecan verwendet.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ver¬ esterung in Anwesenheit eines sauren Katalysators, z. B. einer Sulfon säure wie pToluolsulfonsäure oder Methansulfonsäure oder Phosphor¬ säure, phosphorige Säure oder unterphosphorige Säure oder Oxalsäure oder eine LewisSäure wie z. B. ZinnIISalze vornimmt.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ver¬ esterung in Anwesenheit eines Reduktionsmittels, z. B. unterphospho¬ rige Säure, phosphorige Säure, Oxalsäure oder deren Alkali oder ErdalkalimetallSalze oder deren organische Ester oder eines organischen Reduktionsmittels, wie z. B. Thioacetamin, Hydrazin, Hydrochinon und deren Derivate durchführt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Luft¬ strom mit einer Temperatur von 40 bis 50°C und einem Verhältnis von Luft zu Ester im Bereich von 10 : 1 bis 0,5 : 1, vorzugsweise in einem Verhältnis von 3 : 1 π.3 Luft pro t Ester durch das Reaktionsgemisch leitet.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man, bezogen auf das Reaktionsgemisch, an Reduktionsmittel und Katalysator 0,01 bis 5 Gew.%, vorzugsweise 0,02 bis 0,5 Gew.%, und insbesondere 0,05 bis 0,15 Gew.% verwendet.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Fettsäuren natürlichen oder synthetischen Ursprungs oder aber deren Hydrierungs¬ oder Spaltprodukte verwendet.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Amin Triethanolamin, Methyldiethanolamin oder deren Anlagerungsprodukte mit Ethylenoxid und/oder mit Propylenoxid verwendet.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktion so führt, daß das Reaktionsgemisch einen Gehalt an Diester von 60 bis 80 Gew.% hat.
13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Alky lierungsreagens ein Dialkylsulfat oder ein Trialkylsulfat, vorzugswei¬ se Dimethylsulfat verwendet.
14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Fettsäure und Amin im Verhältnis von 0,2 : 1 bis 1 : 1, vorzugsweise von 0,4 : 1 bis 0,8 : 1 und insbesondere von 0,5 : 1 bis 0,7 : 1 je Äquivalent Alkanolamin verwendet.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß man die Alky¬ lierung bei AtmosphärenDruck in Anwesenheit eines kurzkettigen ali phatischen Alkohols, vorzugsweise Isopropylalkohol, der in einer Menge von 5 bis 50 Gew.%, vorzugsweise von 10 bis 30 Gew.%, und insbeson¬ dere von 15 bis 25 Gew.%, bezogen auf das Reaktionsgemisch, durch¬ führt.
16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß man das Alky¬ lierungsmittel in einer Menge von 0,5 bis 1, vorzugsweise von 0,8 bis 1 und insbesondere in einer Menge von 0,9 bis 0,95 mol je Äquivalent an dreiwertigem aminartigem Stickstoff im Zwischenester einsetzt.
17. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Alky¬ lierungsmittel ein Alkylenoxid, vorzugsweise Ethylenoxid, Propylenoxid oder deren Mischungen verwendet.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß man das Alky¬ lierungsmittel und den dreiwertigen aminartigen Stickstoff im Zwi¬ schenester im Verhältnis 1 : 1 bis 20 : 1, vorzugsweise 1 : 1 bis 6 : 1 und insbesondere 2 : 1 bis 4 : 1 einsetzt.
19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß man die Alky¬ lierungsreaktion bei einem Druck zwischen 1 und 10 bar, vorzugsweise zwischen 1 und 6 bar und insbesondere zwischen 2 und 4 bar durchführt.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß man die Alkylierungsreaktion bei einer Temperatur im Bereich von 30 bis 100°C, vorzugsweise zwischen 40 und 80°C und insbesondere zwischen 40 und 60°C durchführt.
Description:
"Verfahren zur Herstellung von quartären Ammoniumverbindunqen"

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von quar¬ tären Ammoniumverbindungen, die langkettige Fettsäure-Ester-Gruppen ent¬ halten.

Die erfindungsgemäß hergestellten Verbindungen bieten mindestens drei Vor¬ teile gegenüber den seit langen bekannten Verbindungen vom Typ Dimethyldi- steary1ammoniumc 1orid:

1. Schnellere biologische Abbaubarkeit

2. Besser Wiederbenetzbarkeit der damit behandelten Textilien

3. Die Möglichkeit zur Herstellung hochkonzentrierter Textilweichmacher-Rezepturen mit niedriger Viskosität.

Hinzu kommt, daß die erfindungsgemäß hergestellten Verbindungen weder toxisch noch schädlich sind und daß sie eine sehr geringe Primärreizung von Haut und Augen verursachen, wobei die biologische Abbaubarkeit durch die Esterfunktion gewährleistet ist (CESIO-Kongreß 1988, Bd. III, Seiten 415 bis 429).

Auch die Vermarktung und der Einsatz von konzentrierten Textilweichmacher- Rezepturen bieten gegenüber verdünnten Rezepturen verschiedene Vorteile: a) Geringeres zu transportierendes Gewicht und Volumen b) Verminderung der Abfü11kosten c) Vergrößerung der Herstellkapazität

Mit den klassischen quartären Ammoniumverbindungen vom Typ Dimethyldistea- rylammoniumsalz ist es nicht möglich, stabile Dispersionen mit hoher Kon¬ zentration (zwischen 15 und 30 Gew.-% kationischer Aktivsubstanz) und nie¬ driger Viskosität herzustellen. Mit den erfindungsgemäß hergestellten

quartären Ammoniumverbindungen lassen sich dagegen stabile wäßrige Disper¬ sionen niedriger Viskosität in einem sehr einfachen industriellen Rührver¬ fahren erzeugen, wobei es nicht notwendig ist, die Homogenisierung unter Druck vorzunehmen und Erdalkalimetallsalze einzusetzen, die, obwohl sie zunächst die Viskosität der Dispersion herabsetzen, im Laufe der Zeit eine Erhöhung der Viskosität und Phasentrennung herbeiführen können.

Weitere gewünschte Eigenschaften von Textilweichmacher-Rezepturen sind eine helle Farbe des Wirkstoffs und eine Vergilbungsbeständigkeit des mit diesem Wirkstoff behandelten Gewebes. Diese Eigenschaften weisen die Tex¬ tilweichmacher-Rezepturen mit erfindungsgemäß hergestellten quartären Ammoniumverbindungen auf.

Die erfindungsgemäß hergestellten Produkte sind an sich bekannt. In der US-Patentschrift 3,915,867 aus dem Jahre 1975 werden diese quartären Ammo¬ niumverbindungen beschrieben. Man erhält diese Produkte durch Umesterung einer bestimmten Mischung von Palmfettsäure- und Talgfettsäuremethylester mit Triethanolamin und nachfolgender Quarternisierung mit Dimethylsulfat. Die so hergestellten quartären Ammoniumverbindungen weisen die wünschens¬ werten Eigenschaften auf. Für ihre Herstellung ist es jedoch notwendig, einen verhältnismäßig edlen Rohstoff zu verwenden, wie ihn die speziellen Palmfettsäure- und Talgfettsäuremethylester erhöhter Reinheit darstellen; dieser Rohstoff ist darüberhinaus wenig lagerstabil, was dazu führt, daß manchmal quartäre Ammoniumverbindungen mit dunkler Farbe erhalten werden.

Es sind auch Vorschläge gemacht worden zur Herstellung der.quartären Ammo¬ niumverbindungen, Fettsäure direkt mit unterschiedlichen Hydroxyalkylami- nen zu verestern (Deutsche Patentanmeldungen Nr. 2 727 841, 3 127 239, 3 137 043, 3 402 146) und Süd-Afrikanische Patentanmeldung Nr. 6701747. Mit keinem der dort beschriebenen Verfahren erhält man allerdings einen Textilweichmacher, der hinsichtlich Reinheit, Farbe und Geruch sowie Lagerstabilitat den Anforderungen entspricht.

Die vorliegende Erfindung geht daher von der Aufgabe aus, quartäre Ammo¬ niumverbindungen mit Esterfunktion herzustellen, für deren Herstellungs¬ verfahren ein leicht zugänglicher und preiswerter Rohstoff verwendet

werden kann. Hierfür bot sich die Direktveresterung einer Fettsäure mit einem Polyhydroxyalkylamin, wie beispielsweise das Triethanolamin an. Ein Komplex von Reduktionsmitteln stellte sich als ein geeigneter Katalysator heraus. Dadurch erreichte man nicht nur, daß die Veresterungszeit abge¬ kürzt werden konnte, sondern man erhielt sogar Endprodukte mit heller Far¬ be und geringem Eigengeruch, die zudem auch noch einen hohen Gehalt an Diestern (60 bis 80 Gew.-%) aufweisen. Dadurch läßt sich das anwendungs¬ technische Verhalten der mit diesen Produkten hergestellten Weichmacher- Rezeptur wesentlich verbessern.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstel¬ lung von kationischen quartären Ammoniumverbindungen mit einer Esterfunk¬ tion der folgenden allgemeinen Formel:

R!R2R3N+R4 A";

wobei R1, 2 ( R3 entweder

- eine Alkylgruppe der Formel C n H2n + l » wobei n = 1 bis 4 ist, oder

- eine Hydroxylgruppe oder eine Polyhydroxylgruppe der Funk¬ tion C n H(2n+l-χ)(0H) X ' w °bei n und x = 1 bis 4 sind, oder

- eine Estergruppe der Formel R^COOR 6 , wobei R5 eine Alkyl- oder eine Alkenylgruppe mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen und 6 eine Gruppe der Formel

(CH 2 CH 2 0) u (CH 2 CH0) v C n H 2n+ l

- CH 3

sind, wobei n = 1 bis 4, u und v = 0 bis 6 in beliebiger Anordnung sind; R 4 ist

- eine Alkylgruppe der Formel C n H 2n+ ι, wobei n = 1 bis 4 ist

- eine Polyoxyalkylenkette der Formel

(CH 2 CH 2 0) s (CH2CH0)t CH 3

- 4 -

wobei s und t = 0 bis 6 sind; A" ist ein Gegenanion, das wahlweise

- Alkylsulfat der Formel S04(C n H 2 n + l) " ι wobei n = 1 bis 4 ist;

- Alkylphosphat der Formel PO4 (C n H2 n +l)2" ι wobei n = 1 bis 4 ist;

- das Anion einer organischen Säure der Formel C n H( 2 n-l-a-b) (0H) a (COOH)b, wobei π = 1 bis 4 und a, b = 1 bis 3 sind;

- ein Phosphat- oder Phosphit-Anion der Formel Cl", Br", CH 3 C 6 H 4 S03-;

wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es die folgenden Schritte enthält

a) Veresterung einer Fettsäure der Formel R5COOH mit einem Alkanolamin der Formel R!R 2 R 6 N b) Alkylierung der Verbindung durch ein Reagens der Formel R4 A.

Zu den beiden Verfahrensschritten wird folgendes ausgeführt: Schritt A: Veresterung

Es erfolgt die Veresterung einer al phatischen Fettsäure mit 6 bis 30 Koh- lenstoffatomen in seiner Kohlenwasserstoffkette, vorzugsweise mit 12 bis 22 Kohlenstoffatomen, mit einem Hydroxyalkyla in, das mindestens ein drei¬ wertiges aminartiges Stickstoffatom besitzt. Dieses Amin kann vorzugseise ein Methyldiethanolamin oder ein Triethanolamin oder eines seiner Derivate sein sowie deren Kondensationsprodukte mit einem oder mehreren Ethylen- oxid- und/oder Propylenoxidmolekülen.

Die Veresterung führt man im Temperaturbereich von 120 bis 240°C, vorzugs¬ weise zwischen 140 und 200°C, und insbesondere zwischen 160 und 180°C durch. Um das durch die Veresterung frei werdende Wasser zu beseitigen, kann ein Vakuum zwischen 1 und 100 Torr und vorzugsweise zwischen 1 und 20 Torr, und insbesondere zwischen 1 und 5 Torr angelegt werden. Eine andere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geht davon aus, daß man die Veresterung bei Atmosphärendruck in Anwesenheit eines inerten Lö¬ sungsmittels durchführt. Als inertes Lösungsmittel verwendet man

vorzugsweise einen aliphatischen oder einen aromatischen Kohlenwasserstoff, wie z. B. Toluol, Xylol, n-Heptan, n-Decan. Die Veresterung führt man insbesondere in Anwesenheit eines sauren Katalysators, z. B. einer Sulfonsäure wie p-Toluolsulfonsäure oder Methansulfonsäure oder Phosphorsäure, phosphorige Säure oder unterphosphorige Säure oder Oxalsäure oder einer Lewis-Säure, wie z. B. Zinn-II-Salzen durch. Auch Alkalimetall- oder Erdalkalimetallsalze der zuletzt genannten Säuren oder deren organische Ester oder organische Reduktionsmittel, wie z. B. Thioacetamin, Hydrazin, Hydrochinon und deren Derivate sind bevorzugte Reduktionsmittel für die Durchführung der Ver¬ esterung. Vorzugsweise wird als Katalysator unterphosphorige Säure einge¬ setzt, die gleichzeitig als Reduktionsmittel fungiert, oder aber Kombina¬ tionen aus dieser Säure oder deren Salze mit unterschiedlichen anderen sauren Katalysatoren; dadurch erreicht man Endprodukte mit besserer Farbe, und die Veresterung führt zu Derivaten mit einem hohen Anteil an Diestern.

Bei der Veresterung unter Verwendung von Katalysatoren wie phosphoriger Säure, unterphosphoriger Säure, deren Salze oder möglichen Kombinationen mit anderen sauren Katalysatoren ist es ratsam, einen Luftstrom durch das Reaktionsgemisch zu leiten, wodurch das Auftreten von Zersetzungsprodukten der Phosphorderivate mit unangenehmen Geruch im Endprodukt vermieden wer¬ den kann. Der durchzuleitende Luftstrom hat eine Temperatur von 40 bis 50°C; man leitet ihn vorzugsweise in einem Verhältnis Luft zu Ester im Bereich von 10 : 1 bis 0,5 : 1, vorzugsweise in einem Verhältnis von 3 : 1 π.3 Luft pro t Ester durch das Reaktionsgemisch. Obwohl die Luft vorzugs¬ weise eine Temperatur von 40 bis 50°C aufweist, läßt sich in einigen Fäl¬ len auch mit einer Lufttemperatur im Bereich von 30 bis 80°C arbeiten. Man erhält hierdurch vollständig geruchlose Endprodukte mit guter Farbe.

Die einzusetzenden Fettsäuren können natürlichen oder synthetischen Ur¬ sprungs sein. Die Fettsäuren natürlichen Ursprungs leiten sich von Oliven¬ öl, Sojaöl, Sonnenblumenöl, Palmöl, Rapsöl, Rizinusöl, Sesamöl, Talg, Fischöl, usw. ab, wobei auch deren hydrierte Derivate Verwendung finden können. Weitere Fettsäuren, die für das erfindungsgemäße Verfahren geeig¬ net sind, sind Caprinsäure, Caprylsäure, Capronsäure, Laurinsäure, Valeri- ansäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Ölsäure,

Elaidinsäure, Linolsäure, Linolensäure, Behensäure, Erucasäure und Rizinusölsäure. Bei den Fettsäuren synthetischen Ursprungs sind alle vorgenannten geradkettigen Komponenten sowie die verzweigtkettigen Typen erwähnenswert, wie beispielsweise solche, die aus der Oxo-Synthese stammen und Isostearinsäure oder aber Derivate aus der Guerbet-Kondensation.

Die Verwendung von hydrierten Fettsäuren führt zu einer besseren Weich- machungsleistung als die Verwendung der entsprechenden ungesättigten Fett¬ säuren, wobei die zuletzt genannten jedoch ein besseres Wiederbenetzungs- vermögen aufweisen. Durch den gezielten Einsatz von gesättigten und unge¬ sättigten Fettsäuren läßt sich ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Weich- machungsleistung und Wiederbenetzungsvermögen einstellen.

Entsprechendes gilt für die Kettenlänge der Fettsäuren, wo zunehmende Ket¬ tenlänge zu einer verbesserten Weichmachungsleistung und abnehmende Ket¬ tenlänge zu einem verbesserten Wiederbenetzungsvermögen führt.

Das einzusetzende Amin kann ein Alkanolamin vom Typ Monomethyl-, Mono- ethyl-, Monopropyl- oder Monoisopropylethanolamin sein, an das gegebenen¬ falls Ethylenoxid, Propylenoxid oder eine Kombination von beiden im Ge¬ samtverhältnis Alkylenoxid/Amin von 1 : 5, vorzugsweise 2 : 4, kondensiert ist. Das einzusetzende Amin kann auch vom Typ Dimethyl-, Diethyl-, Dipro- pyl- oder Diisopropylethanolamin, kondensiert mit Ethylenoxid, Propylen¬ oxid oder einer Kombination von beiden im Gesamtverhältnis Alkylenoxid/- Amin von 1 : 5, vorzugsweise 1 : 3 sein. Weitere geeignete Amine sind Tri¬ ethanolamin, Tripropanola in oder Triisopropanolamin oder deren Kondensa¬ tionsprodukte mit Ethylenoxid, Propylenoxid oder einer Kombination von beiden im Gesamtverhältnis Ethylenoxid/Amin von 1 : 5, vorzugsweise 1 : 2.

Bezogen auf das Reaktionsgemisch setzt man an Reduktionsmittel und Kataly¬ sator 0,01 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,02 bis 0,5 Gew.-%. und insbeson¬ dere 0,05 bis 0,15 Gew.-% ein.

Bevorzugte Amine sind Triethanolamin, Methyldiethanolamin oder deren Anla¬ gerungsprodukte mit Ethylenoxid und/oder mit Propylenoxid. Je nach Wahl der Reaktionsbedingungen erhält man Produkte mit einem unterschiedlich

hohem Gehalt an Diester. Produkte mit einem Gehalt an Diester im Bereich von 60 bis 80 Gew.-% haben besonders wertvolle Eigenschaften. Es ist daher bevorzugt, die Reaktionsbedingungen so einzustellen, daß das Reaktions¬ gemisch einen Gehalt an Diestern von 60 bis 80 % hat. Bei dem erfindungs¬ gemäßen Verfahren stellt man das Verhältnis von Fettsäure zu Amin so ein, daß es im Bereich von 0,2 : 1 bis 1 : 1, vorzugsweise von 0,4 : 1 bis 0,8 : 1 und insbesondere im Bereich von 0,5 : 1 bis 0,7 : 1 ein.

Als Alkylierungsreagens verwendet man zweckmäßigerweise ein Dialkylsulfat oder ein Trialkylsulfat, vorzugsweise Di ethylsulfat.

Schritt B: Alkylierung

Der durch die Veresterungsreaktion erhaltene Ester bzw. das Estergemisch wird bei einer Temperatur zwischen 30 und 100°C, vorzugsweise zwischen 40 und 80°C und insbesondere zwischen 40 und 60°C alkyliert, und zwar entwe¬ der in Anwesenheit oder in Abwesenheit eines kurzkettigen aliphatischen Alkohols, vorzugsweise Ethylalkohol oder Isopropylalkohol. Möglich ist auch die Alkylierung in Gegenwart eines Gemischs aus den genannten Alkoho¬ len mit Wasser. Die Konzentration der oben genannten Verdünnungsmittel liegt dabei zweckmäßigerweise im Bereich von 5 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise von 10 bis 30 Gew.-% und insbesondere im Bereich von 15 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Reaktionsgemisch. Im Fall der Verwendung einer Mischung aus Alkohol und Wasser als Verdünner liegt das Gewichtsverhältnis im Be¬ reich von 1 : 4 bis 4 : 1.

Je nach dem eingesetzten Alkylierungsmittel wird die Alkylierung bei Nor¬ maldruck oder bei Drücken zwischen 2 und 11 bar, vorzugsweise zwischen 2 und 7 bar und insbesondere zwischen 2 und 5 bar durchgeführt.

Das Alkylierungsmittel setzt man in einer Menge von 0,5 bis 1, vorzugswei¬ se von 0,8 bis 1 und insbesondere in einer Menge von 0,9 bis 0,95 Mol je Äquivalent an dreiwertigem aminartigem Stickstoff im Estergemisch ein. Als Alkylierungsmittel kann auch ein Alkylenoxid, vorzugsweise Ethylenoxid, Propylenoxid oder deren Mischungen verwendet werden. In diesem Fall ist es zweckmäßig, daß man das Alkylierungsmittel und den dreiwertigen aminarti- gen Stickstoff im Estergemisch im Verhältnis von 1 : 1 bis 20 : 1,

vorzugsweise von 1 : 1 bis 6 : 1 und insbesondere im Bereich von 2 : 1 bis

4 : 1 ein. Dabei ist es zweckmäßig, daß man die Alkylierungsreaktion bei einem Druck zwischen 1 und 10 bar, vorzugsweise zwischen 1 und 6 bar und insbesondere zwischen 2 und 4 bar durchführt.

B e i s p i e l e

Die folgenden Beispiele sollen das erfindungsgemäße Verfahren veranschau¬ lichen; sie haben in keinem Fall jedoch einschränkenden Charakter.

Beispiel 1: Veresterung

In einem beheizbaren Labordestilierkolben mit Destilations- und Kühlvor¬ richtung sowie Vakuumanschluß, der 1 Torr erreicht, wurden 540 g Taig¬ fettsäure (2 Mol), 149 g Triethanolamin (1 Mol) und 1,4 g 50%ige unter¬ phosphorige Säure gegeben. Über einen Zeitraum von 1 bis 2 Stunden wurde die Temperatur des Reaktors auf 160°C gebracht, während das Vakuum gleich¬ zeitig nach und nach auf 30 Torr eingestellt wurde. Diese Bedingungen wur¬ den solange beibehalten, bis die Säurezahl der Masse unter 5 mg KOH pro g lag (Bestimmung der Lösung in einer Ethylalkoholprobe mit Kaliumhydroxid, 0,1 N und Phenolphthalein als Indikator). Sobald dieser Wert erreicht war (3 bis 4 Stunden) wurde die Masse unter Aufrechterhaltung des Vakuums auf 40 bis 50°C abgekühlt und das Vakuum anschließend mit Stickstoff verrin¬ gert, bis der atmosphärische Druck erreicht war.

Anschließend wurde unter ständigem Rühren ein Liter Luft innerhalb von 15 Minuten durch den Ester geleitet. Der Gehalt an Diester (ermittelt durch Hochdruckflüssigkeits-Chromatographie), betrug 62 %. Das Verhältnis von Mono-, Di- und Triestern betrug 10 % : 62 % : 28 %.

Alkylierung

Dem obigen Ester jemisch wurden 137 g Isopropylalkohol zugesetzt, und un¬ ter Aufrechterhaltung der Temperatur von 40 bis 50°C wurden 120 g Dime- thylsufat über einen Zeitraum von 2 Stunden hinzugegeben. Die Masse wurde weitere 2 Stunden bei 60°C gerührt. Man erhielt ein Produkt mit einem Ge¬ halt an Trockensubstanz (Rückstand nach 2 Stunden bei 105°C) von 85 Gew.-% und einer Farbe nach Gardner von unter 1.

Beispiel 2: Veresterung

In einer Laboreinrichtung ähnlich der in Beispiel 1 genannten, wurden 540 g Taigfettsäure (2 Mol), 149 g Triethanolamin (1 Mol), 0,7 g Methansulfon- säure und 0,7 g Natriu hypophosphit (P0 2 H Na . 2H 2 0) gegeben. Über einen Zeitraum von 1 bis 2 Stunden wurde die Temperatur des Reaktors auf 140°C gebracht, während das Vakuum gleichzeitig nach und nach auf 30 Torr einge¬ stellt wurde.

Diese Bedingungen wurden solange beibehalten, bis die Säurezahl des Reak- tionsgemischs unter 5 mg K0H pro g lag. Sobald dieser Wert erreicht war (2 bis 3 Stunden), wurde die Masse unter Aufrechterhaltung des Vakuums auf 40 bis 50°C abgekühlt und das Vakuum anschließend mit Stickstoff abgebaut, bis atmosphärischer Druck erreicht war. Anschließend wurde innerhalb von 15 Minuten 1 Liter Luft unter ständigem Rühren durch den Ester geleitet. Zum Schluß wurde alkyliert, wie in Beispiel 1 beschrieben.

Beispiel 3: Veresterung

Es wurde unter Veresterungsbedingungen wie in Beispiel 1 gearbeitet, ohne daß Luft durch den Ester geleitet wurde. Folgende Mengen wurden einge¬ setzt:

540 g Taigfettsäure, 149 g Triethanolamin, 0,7 g Zinn-II-laurat. Das Ver¬ hältnis von Mono-, Di- und Triester (ermittelt mit Hochdruckflüssigkeits- Chromatographie) betrug 24 Gew.-% : 50 Gew.-% : 26 Gew.-%.

Alkylierung

Das Estergemisch wurde unter den gleichen Bedingungen und mit den gleichen Reagenzien wie in Beispiel 1 quarterniert; man erhielt ein Endprodukt mit einer Gardner-Farbzahl von 5.

Beispiel 4:

Für die Veresterung wurden dieselben Reagenzien und für die Alkylierung dieselben Bedingungen und Reagentien wie in Beispiel 1 eingesetzt; das Vakuum bei der Veresterung betrug jedoch 2 Torr.

Beispiel 5:

Für die Veresterung wurden dieselben Reagenzien und für die Alkylierung dieselben Bedingungen und Reagenzien wie in Beispiel 1 eingesetzt; bei der Veresterung arbeitete man jedoch mit atmosphärischem Druck unter Einsatz von 50 g n-Heptan, um das sich bildende Wasser azeotrop abzuscheiden.

Beispiel 6:

Für die Veresterung wurden dieselben Bedingungen und für die Alkylierung dieselben Bedingungen und Reagenzien wie in Beispiel 1 eingesetzt; die Taigfettsäure wurde jedoch durch hydrierte Fischfettsäure ersetzt.

Beispiel 7:

Für die Veresterung wurden dieselben Bedingungen und für die Alkylierung dieselben Bedingungen und Reagenzien wie in Beispiel 1 eingesetzt; die Taigfettsäure wurde jedoch durch hydrierte Taigfettsäure ersetzt.

Beispiel 8:

Für die Veresterung wurden dieselben Bedingungen und für die Alkylierung dieselben Bedingungen und Reagenzien wie in Beispiel 1 eingesetzt; die Taigfettsäure wurde jedoch durch Ölsäure ersetzt.

Beispiel 9:

Für die Veresterung wurden dieselben Bedingungen und für die Alkylierung dieselben Bedingungen und Reagenzien wie in Beispiel 1 eingesetzt; die Taigfettsäure wurde jedoch durch partiell hydrierte Taigfettsäure ersetzt.

Beispiel 10:

Für die Veresterung wurden dieselben Bedingungen und für die Alkylierung dieselben Bedingungen und Reagenzien wie in Beispiel 1 eingesetzt; die 149 g Triethanolamin wurden jedoch durch 237 g kondensiertes Triethanolamin mit 2 Mol Ethylenoxid ersetzt.

Beispiel 11:

Für die Veresterung wurden dieselben Bedingungen und für die Alkylierung dieselben Bedingungen und Reagenzien wie in Beispiel 1 eingesetzt; die 149

g Triethanolamin wurden jedoch durch 265 g kondensiertes Triethanolamin mit 2 Mol Propylenoxid ersetzt.

Beispiel 12:

Für die Alkylierung wurden dieselben Bedingungen und für die Veresterung dieselben Bedingungen und Reagenzien wie in Beispiel 1 eingesetzt; die 120 g Dimethylsulfat wurden jedoch durch 146 g Diethylsulfat ersetzt.

Beispiel 13:

Für die Veresterung wurden dieselben Bedingungen und Reagenzien wie in Beispiel 1 eingesetzt; die Alkylierung wurde jedoch wie folgt durchge¬ führt:

In einen für einen Druck von 11 bar geeigneten Laborreaktor wurde die dem Beispiel 1 entsprechende Menge Estergemisch gegeben; hinzugegeben wurden 140 g Isopropylalkohol, 140 g Wasser und 98 g Phosphorsäure. Anschließend wurden innerhalb von 2 Stunden 88 g Ethylenoxid bei einem Druck von 5 bar und einer Temperatur von 80°C hinzugegeben. Das Ergebnis war ein Produkt mit einem Gehalt an 75 Gew.-% Trockensubstanz und einer Gardner-Farbzahl von unter 1.

Beispiel 14:

Es wurden dieselben Bedingungen und Reagenzien wie in Beispiel 1 für die Veresterung und dieselben Bedingungen für die Alkylierung wie in Beispiel 13 eingesetzt, die 88 g Ethylenoxid wurden jedoch durch 16 g Propylenoxid ersetzt und dessen Dosierzeit auf 4 Stunden erhöht.

Beispiel 15:

Für die Veresterung wurden dieselben Bedingungen und für die Alkylierung dieselben Bedingungen und Reagenzien wie in Beispiel 1 eingesetzt; es wur¬ de aber keine Luft durch das Estergemisch geleitet, wodurch man ein kat¬ ionisches Produkt mit einer Gardner-Farbzahl von unter 1 erhielt; ' das End¬ produkt wies einen unangenehmen Geruch auf.

Beispiel 16:

Für die Veresterung wurden dieselben Bedingungen und für die Alkylierung dieselben Bedingungen und Reagenzien wie in Beispiel 1 eingesetzt; an¬ stelle von Luft wurde aber ein Stickstoffström durch das Estergemisch ge¬ leitet, wodurch man ein kationisches Endprodukt mit einer Gardner-Farbzahl von unter 1 erhielt; allerdings wies das Produkt einen unangenehmen Geruch auf.

Beispiel 17: Veresterung

In eine Laboreinrichtung ähnlich der in Beispiel 1 genannten wurden 568 g Talgfettsäuremethylester (2 Mol), 149 g Triethanolamin (1 Mol), 14 g Na- triummethylat - 30 %ig in Methanol - gegeben. In einem Zeitraum von 1 bis 2 Stunden wurde der Reaktor auf 110°C gebracht und das Vakuum auf 30 Torr eingestellt. Diese Bedingungen wurden solange aufrechterhalten, bis der Gehalt an Methylester unter 2,5 Gew.-% lag (Ermittlung durch Dünnschicht- Chromatographie). Nachdem dieser Wert erreicht war (4 bis 5 Stunden), wur¬ de die Masse unter Aufrechterhaltung des Vakuums auf 40 bis 50°C abgekühlt und das Vakuum anschließend mit Stickstoff abgebaut, bis Atmosphärendruck erreicht war.

Das Verhältnis von Mono-, Di- und Triester (gemessen mit Hochdruckflüssig- keits-Chromatographie) betrug 17 Gew.-% : 40 Gew.-% : 43 Gew.-%.

Alkylierung

Das Estergemisch wurde unter denselben Bedingungen und mit denselben Rea¬ genzien wie in Beispiel 1 quartärniert, wodurch man ein kationisches End¬ produkt mit einer Gardner-Farbzahl von 9 bis 10 erhielt.