[发明专利]用于葡糖酰胺洗涤剂的改进催化方法

说明书

本发明属于洗涤剂领域，本发明涉及在某些催化剂存在下缩合N-烷基葡糖胺和脂肪酯以制备洗衣洗涤剂表面活性剂的改进方法。

本发明建立在使用怎样的天然资料的社会观念改变的基础上。石油原料是不可再生的，并且不断涨价，甚至大大冲击国家的支付平衡，并且来源是靠不住的。现在存在一种观念，通常愈来愈多的人认为，即，为了社会及环境的利益应降低消费者对基于这种原料制备的可任便的商品的依赖性。然而，对这种观念的重要的答复需要将局部地或区域性地可获得的可再生的资源转化成所需的消费品，例如，洗衣洗涤剂，的有效方法。

美国生产相当多吨数的糖，例如，葡萄糖或玉米糖浆，以及脂肪物质。对这些特定可再生的资源的消费的传统格式呈下降趋势：出于健康原因，人们趋向于吃更少的糖以及更少的脂肪食物，尤其是饱和脂肪。这使得它们发展为其它用途，例如，洗衣洗涤剂，这更加有吸引力。

多年以前，人们开始探索从脂肪酸或它们的衍生物与N-烷基葡糖胺结合(后者由葡萄糖还原胺化制得)制备纺织助剂或洗涤剂的方法，葡萄糖还原胺化过程在美国专利2,016,962(Flint等人，1935年10月8日颁布)中有更完整地描述。

Piggott的美国专利1,985,424(1934年12月25日颁布)公开了制备“纺织助剂”的方法，其包括(a)在氢气和加氢催化剂存在下，在压力下将加热的葡萄糖和含水甲胺的产物与(b)有机羧酸，例如，硬脂酸或油酸反应。在约160℃制备的缩合产物被认为“主要地，如果不是全部的话，是酰胺”，无疑地分子式为R-CO-NR₁-CH₂-(CHOH)₄-CH₂OH，其中，R是含有至少3个碳原子的烷基，而R₁是氢或烷基。

Schwartz的美国专利2,703,798(1955年3月8日颁布)声称由脂肪酸或酸酐与N-烷基葡糖胺反应(估计可能为例如Piggott说明的方法)制备的组合物具有较差的颜色和较差的洗涤性能。这在化学方面确实是合理的，因为，通过Piggott方法可以形成多于一种化合物，Piggott没有尝试定量地证明他制备的化合物或混合物的结构。

Schwartz(′798)继续报导了脂肪酯(不同于脂肪酸或酐)与N-烷基葡糖胺反应而得到的改善的结果。尽管这个方法可以克服现有技术，例如Piggott的一个或另一个方面的不足，但现在人们知道，Schwartz的方法仍有困难，更具体地说，Schwartz的方法同样可能形成化合物的复杂混合物。反应将花费几小时，该方法不能得到高质量的产物。人们均不知道Piggott和Schwartz的方法在商业实践中在任何时候产生过效果。

Schwartz更详细地说明，在N-单烷基葡糖胺与脂肪酯或油缩合时，仅发生若干可能的化学反应的一种。反应被认为得到下式的酰胺化合物，例如，其中R′是脂族烷基而R是短链烷基，典型地为甲基，此结构显然与Piggott建议的结构相同。Schwartz对比单一产物结果，他相信，他获得了他断言的酸与N-烷基葡糖胺反应实际上制备的化合物，主要是酰胺(I)与一种或多种付产物的混合物，对此，他假定为酯酰胺和酯胺结构，其无疑包括“惰性和蜡质的、降低表面活性的”结构式(I)酰胺的化合物。

根据Schwartz的方法，通过在140℃-230℃，优选地为160℃-180℃，在常压、减压或超大气压下加热“稍微超过1小时”的时间，约等摩尔比例的N-单烷基葡糖胺能够与脂族烷基酰反应，在此期间，两个最初不相容的相合并形成被认为用作洗涤剂的产物。

适当的N-单烷基葡糖胺的具体实例是N-甲基葡糖胺、N-乙基葡糖胺、N-异丙基葡糖胺和N-丁基葡糖胺。适当的脂族烷基酯的具体实例为C₅-C₃₀脂肪酸与链烷醇的反应产物，例如，月桂酸甲酯。Manila油的混合甘油酯或椰子干油的混合甘油酯显然也可用作脂肪酯。当葡糖胺是N-甲基葡糖胺时，与这些脂肪酯的相应产物的特征为“N-甲基葡糖胺的脂肪酸酰胺”，其用作洗涤剂表面活性剂。报导的另一种特殊组合物无疑是“N-异丙基葡糖胺椰子脂肪酸酰胺”。

Zech的美国专利2,993,887(1961年6月25日颁布)进一步揭示了脂肪物质与N-甲基葡糖胺反应的复杂性。Zech尤其断言，Schwartz公开的范围内的高温反应(180℃-200℃)的产物具有环状结构，给出不少于四种的可能的结构，参阅′887第1栏第63行至第2栏第31行。