[发明专利]基于甘氨酸甜菜碱酯盐的表面活性剂组合物的制备方法和由此获得的组合物

说明书

本发明涉及基于甘氨酸甜菜碱酯盐的表面活性剂组合物的制备方法和由此获得的组合物。本发明也涉及所述组合物的用途。本发明还涉及包含上述组合物的产品。

技术领域

本发明涉及一种制备基于甘氨酸甜菜碱酯盐的表面活性剂组合物的方法，并且还涉及由此获得的组合物。本发明还涉及所述组合物的用途。本发明的另一主题是包含上述组合物的产品。

背景技术

表面活性剂是制造多种产品必不可少的原材料。在这些产品之中，阳离子表面活性剂的市场显然不如非离子或阴离子表面活性剂广阔；然而，阳离子表面活性剂在许多应用中都有价值，特别是在洗涤剂和美容产品的制造以及水处理中。

由于毒性，在一些欧洲国家例如德国和荷兰，一些存在于大多数织物柔软剂中的表面活性剂，例如二甲基二烷基铵盐，已经减少使用甚至停用。在生态压力下，表面活性剂生产商必须提供污染更少、更加可生物降解、并表现出生态毒性的可能性最低的产品。消费者希望产品尽可能自然增添了这些环境限制。

在这种背景下，甘氨酸甜菜碱，一种廉价的天然物质，是可选用于制备表面活性剂的原材料。它起源于糖用甜菜糖蜜并在提取蔗糖后获得的，目前是制糖业的副产品。在无需使用通常毒性的甲基化剂的叔胺常规季铵化步骤的情况下，将脂肪醇和胺接枝到甘氨酸甜菜碱上即得到阳离子两亲性分子。

专利US7829521进而提出了通过使甘氨酸甜菜碱与至少两当量的磺酸、例如甲磺酸和包含至少18个碳原子的醇反应而获得的甘氨酸甜菜碱酯。由此获得的阳离子表面活性剂作为与残余试剂的混合物存在，并且该混合物可任选通过使用有机溶剂处理和/或在硅胶柱上纯化来富集甘氨酸甜菜碱酯。由此可以分别以约70％或85％的产率获得甘氨酸甜菜碱的十八烷基或十八烯基酯。这些产品的表面张力为约37mN/m，并且更特别针对美容应用。

其它类似的表面活性剂以及具有较短链的表面活性剂(月桂酯)出现在F.Goursaud等在Green Chem.，2008，10，310-320的发表中。这些表面活性剂也在相对于所用的甘氨酸甜菜碱的量为至少两当量的甲磺酸量存在下制备，据描述这是获得令人满意的产率(至少70％)所必需的。纯化后获得的酯的表面张力再次非常高(32至37mN/m)。

在专利申请WO 2013/188508中也描述了甘氨酸甜菜碱的月桂酯，单独或与相应的肉豆蔻酯的混合物。在所述申请中，表明了(表5)原始反应混合物的表面张力低于纯甘氨酸甜菜碱酯的表面张力，这使其能够用于家用洗涤剂中。在所有情况下，该反应混合物含有小于65重量％的甘氨酸甜菜碱酯和/或大于20重量％的残余磺酸(表4)。然而，本发明人已经表明，调节这两个参数能够进一步降低这些混合物的表面张力。

就其本身而言，WO 2015/078890公开了一种表面活性剂组合物，其通过以下方法获得：在第一步中使甘氨酸甜菜碱与含1至6个碳原子的式R1-OH的醇反应、然后在糖半缩醛存在下与具有较长链的式R2-OH的醇反应。该两步过程导致复杂的表面活性剂组合物。

此外，WO 2015/003968描述了由甘氨酸甜菜碱酯盐组成的除臭活性剂，其可以使用涉及甘氨酸甜菜碱与其中R为C2-C22烷基的醇R-OH在过量的酸存在下以及在60至160℃之间的温度下进行反应的方法来制备。只有实施例1和2涉及C8-C22酯，因此它们可能具有表面活性剂性质。在这些实施例中，反应温度为140℃，酸含量小于1.5当量。获得甘氨酸甜菜碱酯的产率不超过44％。

经过广泛的研究，本发明人由此开发了一种改善的制备甘氨酸甜菜碱酯盐的改善方法，其中与上述现有技术方法相比，在减量的酸存在下和在更高的温度下进行酯化反应。该方法使得仅一步即可以获得与现有技术中描述的表面活性剂组合物相比具有更低表面张力和任选更高比例的甘氨酸甜菜碱酯的表面活性剂组合物，且基本上不影响反应产率。该方法还可在较短的时间内实施，并且不需要任何步骤来纯化获得的产物。

根据本发明实施的合成方法简单、有效、环境友好、没有任何溶剂或污染物废物、并且易于转成工业规模，使其可以以可再现的方式获得特别有效的表面活性剂组合物。