含水表面活性剂组合物的制作方法

本发明涉及含有α-磺基脂肪酸二盐和具体磺基酮的含水表面活性剂组合物。

现有技术

阴离子表面活性剂是一些最普遍的界面活性化合物，除了用于洗涤剂和清洁剂外，还用于化妆品领域的各种用途。如特别是在化妆品中所用的常规阴离子表面活性剂是烷基醚硫酸盐(烷基聚醚硫酸盐，脂肪醇聚二醇醚硫酸盐，还简称醚硫酸盐)的盐。它们的特征在于强发泡能力、高清洁能力、对硬度和油脂的低敏感性，并广泛用于生产化妆产品，例如洗发香波、泡沫或淋浴浴以及手洗餐具洗涤剂。

对于许多目前的应用，除了良好界面活性作用外，还对阴离子表面活性剂提出了其他要求。在化妆品中尤其要求高皮肤相容性。此外，通常要求良好发泡能力和令人愉悦的泡沫感官触感。此外，需要可至少部分地由生物来源，特别是可再生原料制备的阴离子表面活性剂。

发明描述

本发明的目的是提供含水表面活性剂组合物，其特征在于下文所述的性能：

·良好发泡能力。

·令人愉悦的泡沫感官触感。

·良好皮肤相容性。

首先，本发明提供包含如下的含水表面活性剂组合物：

·一种或多种通式(i)的α-磺基脂肪酸二盐(a)，

r¹ch(so3m¹)coom²(i)

其中基团r¹是具有6-18个碳原子的直链或支化烷基或链烯基，并且基团m¹和m²相互独立地选自包含如下的组：h，li，na，k，ca/2，mg/2，铵和链烷醇胺，

·一种或多种选自化合物(f)和化合物(g)的磺基酮(b)，

其中所述化合物(f)具有通式(vi)：

r⁶ch2-co-chr⁷(so3m⁸)(vi)

其中基团r⁶和r⁷相互独立地是具有6-18个碳原子的直链或支化烷基和基团m⁸选自包含如下的组：h，li，na，k，ca/2，mg/2，铵和链烷醇胺，和

其中所述化合物(g)具有通式(vii)：

(so3m⁹)r⁸ch-co-chr⁹(so3m¹⁰)(vii)

其中基团r⁸和r⁹相互独立地是具有6-18个碳原子的直链或支化烷基和基团m⁹和r¹⁰相互独立地选自包含如下的组：h，li，na，k，ca/2，mg/2，铵和链烷醇胺，和

·水，

其中适用以下条件：

·化合物(a)的量大于化合物(b)的量，均基于总含水表面活性剂组合物，

·如果含水表面活性剂组合物包含一种或多种通式(v)的酯磺酸盐(e)，

r²ch(so3m⁷)coor³(v)

其中基团r²是具有6-18个碳原子的直链或支化烷基或链烯基，并且基团r³是具有1-20个碳原子的直链或支化烷基或链烯基，其中基团r³在逻辑上仅在3个碳原子以上时可以是链烯基或者支化的，并且基团m⁷选自包含如下的组：li，na，k，ca/2，mg/2，铵和链烷醇胺，则情况是化合物(a)基于化合物(a)和(e)的总量必须以50重量％或更多，特别是90重量％或更多的程度存在。

本发明含水表面活性剂组合物的特征在于以下有利性能：

·良好发泡能力和令人愉悦的泡沫感官触觉。就此而言，应可注意特别是在化妆品领域中，发泡能力可被理解为意指不同方面，例如为了评估泡沫，可以使用任意泡沫体积、泡沫稳定性、泡沫弹性、泡沫的水含量以及泡沫的光学特征，例如孔尺寸。本发明组合物在发泡期间具有大泡沫体积。在实践中，初始发泡在相对短的时间内(几秒至一分钟)进行。通常在初始发泡期间，通过在手、皮肤和/或头发之间摩擦来涂抹沐浴凝胶或香波并使其发泡。在实验室中，可以评估表面活性剂水溶液的发泡行为，例如通过借助搅拌、摇动、泵送、鼓泡通过气流或以其他方式在相对短的时间内搅动溶液。泡沫感官触感的主观评估可以由测试对象进行。为此目的，可以评估诸如乳液分层、弹性、泡沫的模塑性的方面。

·良好的皮肤和粘膜相容性。这些可以通过本领域技术人员已知的体外方法(例如rbc或het-cam)以及由测试对象(例如斑贴测试)检测。

·对皮肤和头发的出色护理性能。这可以例如在测试对象中通过参考主观皮肤感觉(光滑度，干燥度等)或触觉和经处理的头发的感觉来评估。也可以使用机械测量方法如头发的可梳理性。

·良好的储存稳定性。情况是含水组合物没有显现出任何可见的(例如浑浊，变色，相分离)或可测量的(例如ph，粘度，活性物质含量)变化。

·良好的适用性和加工性。该组合物可以在引入水时快速且无需提供热而溶解。

·良好的明显溶解性和透明度。含水表面活性剂组合物不具有沉淀或浑浊的倾向。

·足够高的粘度，这在本发明的上下文中应理解为意指1000mpas或更高的值(使用brookfieldrv实验室流变仪在23℃，12rpm，锭子设定rv02至07(取决于粘度范围选择锭子)下测量)。如所已知的，“mpas”表示毫帕秒。

·良好的清洁性能。含水表面活性剂组合物适用于由固体或织物表面除去和乳化污垢，尤其是脂肪或含油污垢。

化合物(a)

在本发明的上下文中称为α-磺基脂肪酸二盐的化合物(a)对于本发明含水表面活性剂组合物是必须的。它们具有上述式(i)：

r¹ch(so3m¹)coom²(i)，

其中基团r¹是具有6-18个碳原子的直链或支化烷基或链烯基，并且基团m¹和m²相互独立地选自包含如下的组：h，li，na，k，ca/2，mg/2，铵和链烷醇胺。就此而言，特别优选的链烷醇胺是单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺和单异丙醇胺。

在一个实施方案中，适用的条件是其中基团r¹是链烯基的化合物(a)在含水表面活性剂组合物中的比例基于化合物(a)的总量为3重量％或更少。

在一个优选实施方案中，式(i)中的基团r¹是具有10-16个碳原子的饱和直链烷基，其中就化合物(a)而言，情况是其中基团r¹是癸基和/或十二烷基的化合物(a)的比例基于化合物(a)的总量为70重量％或更多，优选90重量％或更多。

在一个实施方案中，式(i)中的基团m¹和m²选自包含h(氢)和na(钠)的组。

化合物(a)可以通过本领域技术人员已知的所有合适方法制备。这里特别优选的制备方法是相应羧酸的硫酸化。这里使相应羧酸，特别是相应脂肪酸与气态三氧化硫反应，其中三氧化硫的用量优选使得so3与脂肪酸的摩尔比为1.0:1-1.1:1。然后将以这种方式得到的粗产物(其为酸性硫酸化产物)部分或完全中和，其中优选用naoh水溶液完全中和。如果需要，还可以进行纯化步骤和/或漂白(用于调节所需浅色产物)。

在一个特别优选的实施方案中，化合物(a)以工业级形式使用。这意指将相应羧酸，特别是天然脂肪酸用气态三氧化硫硫酸化，由此在部分或完全中和所得酸性硫酸化产物后，得到化合物(a)、(c)和(d)的混合物。通过相应调节反应参数(特别是羧酸和三氧化硫的摩尔比，以及反应温度)，可以控制化合物(a)、(c)和(d)的比例。化合物(c)和(d)在下面的章节“优选实施方案”中描述。

在本发明的上下文中，优选具有以下组成的那些α-磺基脂肪酸二盐的工业级混合物：

·(a)的含量为60-100重量％，

·(c)的含量为0-20重量％，

·(d)的含量为0-20重量％，

条件是该混合物中的组分(a)、(c)和(d)的总和为100重量％。

化合物(b)

如上所述，除化合物(a)和水外，本发明含水表面活性剂组合物包含一种或多种选自化合物(f)和(g)的磺基酮(b)。

化合物(f)具有通式(vi)：

r⁶ch2-co-chr⁷(so3m⁸)(vi)，

其中基团r⁶和r⁷相互独立地是具有6-18个碳原子的直链或支化烷基，并且基团m⁸选自包含如下的组：h，li，na，k，ca/2，mg/2，铵和链烷醇胺。就此而言，特别优选的链烷醇胺是单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺和单异丙醇胺。

在本发明的上下文中，化合物(f)被称为单磺基酮。

在一个优选实施方案中，式(vi)中的基团r⁶和r⁷相互独立地是具有10-16个碳原子的饱和直链烷基，其中就化合物(f)而言，情况是其中基团r⁶和r⁷为癸基和/或十二烷基的化合物(f)的比例基于化合物(f)的总量为70重量％或更多，优选90重量％或更多。在一个实施方案中，式(vi)中的基团m⁸选自包含h和na的组。

化合物(g)具有通式(vii)：

(so3m⁹)r⁸ch-co-chr⁹(so3m¹⁰)(vii)，

其中基团r⁸和r⁹相互独立地是具有6-18个碳原子的直链或支化烷基，并且基团m⁹和m¹⁰相互独立地选自包含如下的组：h，li，na，k，ca/2，mg/2，铵和链烷醇胺。就此而言，特别优选的链烷醇胺是单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺和单异丙醇胺。

在本发明的上下文中，化合物(g)被称为二磺基酮。

在一个优选实施方案中，式(vii)中的基团r⁸和r⁹相互独立地是具有10-16个碳原子的饱和直链基团，其中就化合物(g)而言，情况是其中基团r⁸和r⁹为癸基和/或十二烷基的化合物(g)的比例基于化合物(g)的总量为70重量％或更多，优选90重量％或更多。在一个实施方案中，式(vii)中的基团m⁹和m¹⁰选自包含h和na的组。

化合物(f)和(g)的制备不受任何特别限制，且它们可以通过本领域技术人员已知的所有方法制备。

在一个实施方案中，化合物(f)和(g)通过用气态三氧化硫磺化相应酮来制备，如德国公开说明书de-a-42,20,580中所述。

在其他实施方案中，化合物(f)和(g)的制备由脂肪酸开始。在这种情况下，用气态三氧化硫使液体脂肪酸硫酸化的进行使得除二盐(a)之外，还形成化合物(f)和(g)，这可以由于如下进行硫酸化而进行：调节脂肪酸原料(其也可以以不同链长的脂肪酸的混合物形式使用)与三氧化硫的比例使得每摩尔脂肪酸使用1.0-1.5mol，尤其是1.0-1.25molso3。将脂肪酸在70-100℃的储罐温度下引入反应器中。在硫酸化后，保持所得液体硫酸化产物并在温度受控的后反应盘管中在该温度下老化5-20分钟。然后用含水碱，优选氢氧化钠进行中和，通常在5-10，特别是5-7的ph范围内。随后，酸性漂白-这里将ph值调节至7或更低的值-可以用过氧化氢进行。

优选实施方案

在一个实施方案中，本发明含水表面活性剂组合物除化合物(a)、(b)和水外还额外包含一种或多种通式(iii)的化合物(c)：

r⁴coom⁵(iii)。

在式(iii)中，基团r⁴是具有7-19个碳原子的直链或支化烷基或链烯基，且基团m⁵选自包含如下的组：h，li，na，k，ca/2，mg/2，铵和链烷醇胺。就此而言，特别优选的链烷醇胺是单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺和单异丙醇胺。

在一个实施方案中，本发明含水表面活性剂组合物除化合物(a)、(b)和水外还额外包含一种或多种通式(iv)的硫酸的无机盐(d)：

(m⁶)2so4(iv)

其中m⁶选自包含如下的组：li，na，k，ca/2，mg/2，铵和链烷醇胺。就此而言，特别优选的链烷醇胺是单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺和单异丙醇胺。

在一个优选实施方案中，本发明含水表面活性剂组合物包含化合物(a)、(b)、(c)、(d)和水。特别优选包含化合物(a)、(c)、(d)、(f)和(g)的含水表面活性剂组合物。在这种情况下特别优选化合物(a)的基团m¹和m²、化合物(c)的基团m⁵、化合物(d)的基团m⁶、化合物(f)的基团m⁸以及化合物(g)的基团m⁹和m¹⁰选自包含h和na的组。

在一个实施方案中，本发明组合物除化合物(a)、(b)、(c)、(d)和水外还额外包含一种或多种选自包含如下的组的化合物(h)：烷基苷(h1)，酰胺基烷基甜菜碱(h2)和n-酰基谷氨酸化合物(h3)。

在本发明的上下文中称为烷基苷的化合物(h1)具有式(iia)：

r¹⁰o-[g]p(iia)

其中r²是具有8-18个碳原子的烷基和/或链烯基，g是具有5或6个碳原子的糖残基，p是1-10的数。就化合物(h1)而言，适用的条件是其中基团r²为具有15或更多个碳原子的烷基或链烯基的化合物(h1)的比例基于含水表面活性剂组合物中的化合物(h1)的总量为5重量％或更少。

可明确地指出化合物(h1)命名为烷基苷-此后也称为apg-仅用于语言上简单的化合物(h1)的命名，且不应理解为结构限制；因此，在根据化合物(h1)的式的定义时，清楚的是基团r¹⁰可以是指烷基或链烯基，并且-如指数p所示-它们可以是烷基或链烯基低聚糖苷。

具有这里要求保护的形式的apg可以通过制备型有机化学的相关方法获得。apg可以衍生自具有5或6个碳原子的醛糖或酮糖。优选地，apg衍生自葡萄糖。

通式(iia)中的指数p描述了低聚度(dp＝聚合度)。apg的低聚度为1-10，优选1-6。尽管单个apg分子中的p必须始终为整数，且这里尤其取值为1-6，对于为不同apg分子(在它们的单独p值方面不同)的混合物的apg，值p为分析测定的计算参数，其在大多数情况下是一个分数。优选地，使用平均低聚度p为1.1-3.0的apg。就此而言，特别优选其平均低聚度小于2，优选1.1-1.8，特别是1.2-1.7的那些apg。

这里平均低聚度应以在专论k.hill，w.vonrybinski，g.stoll“alkylpolyglycosides.technology,propertiesandapplications”(vch-verlagsgesellschaft,1996)的部分“degreeofpolymerization”(比较书的第11-12页)中定义的意义理解。其中显示“与醇基团连接的糖单元的平均值被描述为(平均)聚合度(dp)”。在描述dp为1.3的aopg的十二烷基糖苷低聚物的典型分布的说明图2中，平均dp还由相应数学式描述。

基团r¹⁰优选衍生自具有4-11个碳原子，优选8-10个碳原子的伯醇。合适基团r¹⁰的典型实例是丁基、己基、辛基、癸基、十一烷基、十二烷基和肉豆蔻基。它们衍生自饱和脂肪醇丁醇-1、己醇(己醇-1)、辛醇(辛醇-1)、癸醇(癸醇-1)、十一烷醇-1、月桂醇(十二烷醇-1)和肉豆蔻醇(十四烷醇-1)，例如如在工业级脂肪酸甲酯的氢化中或在roelen羰基合成期间在醛的氢化过程中所获得的。

优选如下apg，其衍生自葡萄糖，且在其中基团r¹⁰是具有8-12个碳原子的饱和烷基，且其具有1.1-3，特别是1.2-1.8，特别优选1.2-1.7的平均低聚度。这些apg可以例如通过使糖，特别是葡萄糖在酸催化下与脂肪醇混合物反应来制备，其中所用脂肪酸混合物优选是在工业级c8-18椰油脂肪醇的蒸馏分离期间产生的初馏份，其主要包含辛醇-1和癸醇-1以及少量十二烷醇-1。

在本发明的上下文中称为酰胺基烷基甜菜碱的化合物(h2)具有式(iib)：

r¹¹-co-nh-(ch2)y-n⁺(ch3)2-ch2-coo^-(iib)

其中基团r¹¹是具有7-19个碳原子的直链或支化烷基或链烯基，并且指数y为2-4的整数。还适用的-同样如上所述-条件是其中基团r²为链烯基的化合物(h2)的比例基于含水表面活性剂组合物中的化合物(h2)的总量为3重量％或更少。

化合物(h2)可以通过本领域技术人员已知的所有合适方法制备。

在一个实施方案中，式(iib)中的指数y是数3。

在一个实施方案中，式(iib)中的r¹¹是具有11-17个碳原子的饱和直链基团，其中就化合物(h2)而言，情况是其中基团r¹¹是十一烷基或十三烷基的化合物(h2)的比例基于化合物(h2)的总量为60重量％或更多。

在一个优选组合物中，化合物(h2)是椰油酰胺基丙基甜菜碱。它是一种工业上可得到的产品，通常以两步生产：

首先使椰油脂肪酸与二甲基氨基丙胺(dmapa，化学式nh2-(ch2)3-n(ch3)2)反应。然后在这里使所得酰胺在naoh的存在下在第二步中与氯乙酸钠(化学式cl-ch2-coona)反应，季化在消除nacl下进行。除了椰油酰胺基丙基甜菜碱和nacl之外，由此可获得的工业级产品还可包含作为生产的结果，作为副产物的甘油、偏甘油酯、乙醇酸、二甘醇酸和游离脂肪酸，可以通过选择合适生产条件降低这些副产物的含量。如果需要，这些副产物的含量也可以进一步降低或这些副产物通过额外纯化步骤完全除去。

在本发明的上下文中称为n-酰基谷氨酸化合物的化合物(h3)具有式(iic)：

m³ooc-ch2-ch2-ch(nh-co-r¹²)-coom⁴(iic)

其中基团r¹²是具有7-19个碳原子的直链或支化烷基或链烯基，并且基团m³和m⁴相互独立地选自包含如下的组：h，li，na，k，ca/2，mg/2，铵和链烷醇胺。就此而言，特别优选的链烷醇胺是单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺和单异丙醇胺。在一个实施方案中，基团m³和m⁴选自包含如下的组：h和na。

如果需要，本发明含水表面活性剂组合物可以额外包含一种或多种其它表面活性剂，其就结构而言不属于上述化合物(a)、(b)、(d)、(e)、(f)或(g)。这些表面活性剂可以是阴离子、阳离子、非离子或两性表面活性剂。组合物的用途

本发明的另一主题是前述组合物在化妆产品以及洗涤剂和清洁剂中的用途。

就化妆产品而言，这里特别优选尤其以洗发香波、沐浴凝胶、皂、合成洗涤剂、洗涤膏、洗涤液、擦洗制剂、泡沫浴、油浴、沐浴浴、剃须泡沫、剃须乳液、剃须膏和牙齿护理产品(例如牙膏、漱口水等)形式存在的那些。

就清洁剂而言，这里优选尤其是用于清洁硬表面的具有低ph值的产品，例如浴室和厕所清洁剂等，以及用于卫生设施的清洁和/或芳香凝胶(frangrancegel)。