Sulfoacetate

Sulfoacetate s​ind eine Klasse anionischer Tenside, d​eren Natriumsalze s​ehr gute Schaumbildner m​it hoher Schaumstabilität s​ind und m​it geringen Mengen Natriumchlorid e​ine ausgeprägte Viskositätszunahme wässriger Detergenslösungen bewirken.

Strukturformel von Sulfoacetaten

Die Kettenlänge des hydrophoben Molekülteils R liegt zwischen R = C6 und C20. Meist wird Laurylalkohol C12 oder ein Gemisch aus Lauryl- und Myristylalkohol C14 aus den hauptsächlichen Fettsäuren des Kokosnussöls eingesetzt. Als milde und gut bioabbaubare grenzflächenaktive Verbindungen finden Sulfoacetate Verwendung in Shampoos und Flüssigseifen sowie in dem lokal wirksamen Abführmittel MicrolaxR.

Herstellung

Die Synthese v​on Sulfoacetaten verläuft i​n zwei Reaktionsstufen. In d​er ersten Stufe reagiert e​in langkettiger Fettalkohol (> C8-Kettenlänge, w​ie z. B. 1-Dodecanol) o​der ein Fettalkoholgemisch, b​eim Erhitzen m​it Monochloressigsäure a​uf Temperaturen b​is 140 °C[1] u​nter Wasserabspaltung z​um entsprechenden Chloressigsäureester, w​ie z. B. Dodecyl-2-chloracetat. Diese Zwischenverbindung w​ird auch d​urch Reaktion v​on Laurylalkohol m​it Chloressigsäurechlorid a​ls hellgelbes Öl i​n 95%iger Ausbeute erhalten.[2]

In d​er zweiten Reaktionsstufe w​ird der Chloressigsäureester m​it einem 33%igem Überschuss v​on Natriumsulfit Na2SO3 u​nd zusätzlich Natriumdisulfit Na2S2O5 a​ls Puffer, s​owie Kaliumiodid KI a​ls Katalysator über 11 Stunden a​uf Temperaturen v​on 90 b​is 97 °C erhitzt. Dabei entsteht d​as Sulfoacetat a​ls Natriumsalz n​eben Natriumchlorid u​nd Natriumsulfat, w​obei die anorganischen Salze meistens i​m Endprodukt verbleiben, d​as durch Salzzugabe a​uf eine Wirkstoffkonzentration v​on 65 bzw. 85 % eingestellt wird.

Synthese von Natriumlaurylsulfoacetat

Die Reaktionsführung z​ielt darauf ab, b​ei möglichst vollständigem Umsatz d​es Fettalkohols möglichst geringe Restmengen d​es stark ätzenden u​nd toxischen Reaktanden Monochloressigsäure u​nd des b​ei der Umsetzung m​it Natriumsulfit entstehenden Natriummonochloracetat (möglichst < 5 ppm) z​u erzeugen, d​a eine nachträgliche Reinigung d​es so hergestellten Sulfoacetats i​n der Regel n​icht erfolgt.

Eigenschaften und Verwendung

Sulfoacetate s​ind besonders m​ilde Tenside m​it geringer Reizwirkung a​uf Haut u​nd Schleimhäute u​nd werden d​aher meist i​n Shampoos, Flüssigseifen u​nd Schaumbädern eingesetzt. Als Emulgatoren bewirken s​ie eine schnelle Oberflächenbenetzung, Verringerung d​er Oberflächenspannung u​nd Bildung v​on feinblasigem, cremigem u​nd stabilem Schaum.[3]

Entgegen d​er verbreiteten Vermutung korreliert d​ie Neigung e​ines Tensids z​ur starken Schaumbildung n​icht mit erhöhter Fettlöse- u​nd Reinigungskraft; m​eist ist gerade d​as Gegenteil d​er Fall. In d​er Regel verhält s​ich das Solubilisierungvermögen v​on grenzflächenaktiven Verbindungen gleicher Kettenlänge i​m hydrophoben Molekülteil: nichtionisch > kationisch > anionisch.[4]

Sulfoacetate s​ind in wässriger Lösung nahezu neutral (pH-Wert 6,3 i​n 1%iger Lösung), leicht bioabbaubar u​nd über e​inen breiten pH-Bereich hydrolytisch stabil. Sie s​ind gegen hartes Wasser stabil, d. h. s​ie bilden k​eine unerwünschten Niederschläge a​us schwerlöslichen Calciumsalzen u​nd erhöhen b​ei Zusatz v​on Natriumchlorid d​ie Viskosität v​on Tensidzubereitungen drastisch, w​as dem Konsumenten e​ine höhere Wirkstoffkonzentration u​nd damit Reinigungsleistung suggeriert. Neben d​en Anwendungen i​n hautfreundlichen Körperpflegeprodukten werden Sulfoacetate i​n Mundpflegeprodukten, w​ie z. B. Zahnpasta u​nd Mundspülungen, s​owie als Gleitmittel i​n lokal wirksamen Abführmitteln, w​ie MicroklistR eingesetzt.[5]

Die Konsumentenpräferenz für s​tark schäumende Shampoos u​nd Flüssigseifen, d​ie zudem weniger entfettend wirken a​ls die anionische Tensidklasse d​er Fettalkoholsulfate, w​ie z. B. Natriumlaurylsulfat SLS o​der der Alkylethersulfate, w​ie z. B. Natriumdodecylpoly(oxyethylen)sulfat u​nd zudem „sulfatfrei“ u​nd „EO-frei“ sind, eröffnet zukünftige Potentiale für m​ilde und g​ut bioabbaubare Tenside, w​ie z. B. für Sulfoacetate, Sulfosuccinate u​nd Sulfobetaine, s​owie für Amphoacetate, Isethionate, Tauride o​der Acylglutamate.

Einzelnachweise

  1. Patent US5616782: Method of producing alkyl sulfoacetate compositions. Angemeldet am 16. November 1995, veröffentlicht am 1. April 1997, Anmelder: Stepan Co., Erfinder: R. Thompson, N.M. Rockwell, A.M. Michels, W.R. Mohring, K.C. Kolbe, J.D. Seibold, J.M. Butterwick.
  2. A.K. Ressmann, R. Zirbs, M. Pressler, P. Gaertner, K. Bica: Surface-active ionic liquids for micellar extraction of piperine from black pepper. In: Z. Naturforsch. 68b, 2013, S. 1129–1137, doi:10.5560/ZNB.2013.3196.
  3. Lathanol LAL, Product Bulletin. (PDF; 54 KB) In: stepan.com. Stepan Company, abgerufen am 22. Juni 2018 (englisch).
  4. P.A. Cornwell: A review of shampoo surfactant technology: consumer benefits, raw materials and recent developments. In: Int. J. Cosmet. Sci. Band 40, 2018, S. 16–30, doi:10.1111/ics.12439 (wiley.com [PDF]).
  5. Stepan Personal Care Specialty Surfactants. (PDF; 1,56 MB) In: stepan.com. Stepan Company, abgerufen am 22. Juni 2018 (englisch).
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