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Verfahren zur Herstellung von Äthan-l-hydroxy-l, l-diphosphonsäure
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folgende Strukturformel veranschaulicht werden :
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Die Verbindung hat gute komplex-und chelatbildende Eigenschaften, die die als Weichmacher für Wasser, zur Verhinderung bzw. Entfernung von Kesselstein in Kesseln, Brunnen und Metallrohren verschiedenster Art u. ähnl. Verwendungszwecke geeignet machen. Es war nun kürzlich gefunden worden, dass Salze dieser Säure, z. B. deren Alkalisalze, sehr gute Aufbaustoffverbindungen zur Verwendung in Waschmitteln und Reinigungsmittelmischungen darstellen. Derartige Waschmittel und Reinigungsmittel sind in der USA-Patentschrift Nr. 3. 159. 581 beschrieben.
Es sind verschiedene Reaktionen bekannt, die zur Herstellung von Äthan-1-hydroxy-1,1-diphosphonsäure führen. Nach einem in der Literatur bekannten Verfahren wird phosphorige Säure mit Acetylchlorid umgesetzt. Nach einer andern bekannten Reaktion geht man von Phosphortrichlorid und Essigsäure aus. Die beiden vorstehend erwähnten Reaktionssysteme sind austauschbar, wenn die betreffenden Reaktionsteilneiner in einem Molverhältnis von 1. : 3 angewendet werden, da sich in beiden Systemen rasch ein Gleichgewicht einstellt, das zu einem identischen System führt.
In den folgenden Literaturstellen finden sich Hinweise auf Verfahren und Reaktionen zur Herstellung von Äthan-l-hydroxy-l, l-diphosphonsäure: Die Arbeit von N. Menschutkin, über die in den Annalen der Chemie, Band 133, [1865] S. 317 berichtet wurde ; die Arbeit von Hans von Baeyer und K. A. Hofmann, über die in Berichte der deutschen Chem.Ges.30, [1897] S.1973 - 1978 berichtet wurde ; der Aufsatz von Benjamin T.
Brooks mit dem Titel :"The Action of Phosphorus Trichloride on Organic Acids ; Monoacetyl Phosphorus Acid", der im Journal of the American Chemical Society, Band 34, [1912] S. 492 -499 veröffentlicht wurde ; die deutschen Patentschriften Nr. 1010 965, Nr. 1082 235,
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eine Verbesserung gegenüber den bekannten Verfahren darstellt, da dabei bei niedriger Temperatur eine Umlagerung von Phosphitanhydrid-Reaktionszwischenprodukten erfolgt, wobei sich ein Zwischenkondensat bildet, das leicht zur gewünschten Diphosphonsäure hydrolyisert werden kann.
Ferner zielt die Erfindung auf die Schaffung eine verbesserten kontinuierlichen Verfahrens zur Herstellung von Äthan-1-hy- droxy-l. l-diphosphonsäure ab, bei welchem die Umwandlung der Phosphor (Ill) -Reaktionskomponente zur gewünschten Säure nahzu quantitativ verläuft.
Die Figuren der Zeichnung zeigt ein kontinuierliches Fliessschema für eine spezielle Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens.
Erfindungsgemäss werden diese Ziele durch ein Verfahren erreicht, welches die folgenden Arbeitstufen umfasst : Herstellung einer Reaktionslösung durch Vermischen von phosphoriger Säure, Essigsäureanhydrid und Acetylchlorid oder äquivalenter Reaktionskomponenten der nachstehend näher beschriebenen Art, wobei die Molanteile dieser Reaktionskomponente im Bereich von etwa 1 : 3 : 1 bis zu etwa.
1 : 8 : 5, vorzugsweise zwischen 1 : 4 : 1, 5 bis 1 : 7 : 4, 6 liegen ; Erhitzen dieser Reaktionslösung während etwa 5 min bis etwa 9 h auf eine Temperatur im Bereich von etwa 30 bis etwa 90 C, bis sich ein acetyliertes Zwischenkondensat der Äthan-l-hydroxy-l, l-diphosphonsäure bildet, das aus der Reaktionslösung ausfällt ; Behandlung der Reaktionslösung, um das acetylierte Zwischenkondensat abzutrennen, wobei eine Mutterlauge erhalten wird, die aus der restlichen Reaktionslösung besteht ;
Hydrolysieren des acetylierten Zwischenkondensats, indem man eine wässerige Lösung desselben während eines Zeitabschnittes von etwa 15 min bis zu etwa 12 h auf eine Temperatur im Bereich von etwa 80
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erhitzt ;Die Ausgangsreaktion, die zur Bildung des acetyliertenKondensatsderÄthan-l-hydroxy-1, 1-di- phosphonsäure führt, wird vorzugsweise im Temperaturbereich von 50 bis 800C durchgeführt. Die bevorzugte Reaktionszeit ist eng mit der jeweils angewendeten Temperatur verknüpft und liegt im Bereich vonl bis 4 h bei 500C und 10-50minbei80 C. Die Reaktionszeiten für Reaktionstemperaturen
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die Zeitdauer für die Hydrolyse bei Temperaturen zwischen 100 und 1550C liegt zwischen den angegebenen Werten.
Während jeder der angegebenen Verfahrensstufen ist ein Rühren vorteilhaft, jedoch nicht unbedingt notwendig.
Es wurde gefunden, dass in dem Ausgangsgemisch der Reaktionskomponenten, das durch Vermischen von phosphoriger Säure, Essigsäureanhydrid und Acetylchlorid erhalten wird, das Acetylchlorid ein hinreichend intensives Wasserentziehungsvermögen entwickelt, um die Umlagerung der zwischendurch entstehenden Phosphitanhydride (P-H-Bindung) zu den schliesslich erhaltenen Reaktionsprodukten, in denen der Phosphor an Kohlenstoff gebunden vorliegt (P-C-Bindung), vollständig verlaufen zu lassen.
Die als Zwischenprodukte auftretenden Phosphitanhydride enthalten an Wasserstoff gebundenen Phosphor, eine sogenannte P-H-Bindung. In dem gewünschten Endprodukt ist jedoch der Phosphor an Kohlenstoff und nicht an Wasserstoff gebunden.
In dem gemischtes Anhydrid enthaltenden Reaktionssystem gemäss der Erfindung durchlaufen die Reaktionskomponenten eine sehr komplexe Reihe von Zwischenreaktionen. Eine dieser Zwischenreaktionen zeigt, dass Phosphortrichlorid und Essigsäure im Vergleich zu phosphoriger Säure und Acetylchlorid völlig gleichwertige Reaktionsmaterialien darstellen, wie sich aus der folgenden Gleichung ergibt :
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Dies heisst mit andern Worten, dass ganz ähnliche und in manchen Fällen identische Reaktionsgemische aus Phosphortrichlorid, Essigsäureanhydrid und Essigsäure zusammengestellt werden können. Selbst wenn sie sich geringfügig voneinander unterscheiden, z.
B. im Verhältnis von Chlorid : Hydroxyl oder Chlorid : aktiven Wasserstoffatomen, bilden sich die gleichen festen acetylierten Kondensatausfällungen, wie sie beim Umsetzen von phosphoriger Säure mit Essigsäurenahydrid und Acetylchlorid erhalten werden. Obwohl daher die Erfindung in erster Linie mit phosphoriger Säure, Essigsäureanhydrid und Acetylchlorid als Ausgangsmaterialien beschrieben wird, so umfasst sie als alternative Ausführungsform auch die Verwendung von Phosphortrichlorid an Stelle der phosphorigen Säure, sowie von Essig-
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säure an Stelle von Acetylchlorid. Die erforderlichen Mengenverhältnisse bleiben im allgemeinen die gleichen, ob nun als phosphorhältige Verbindung phosphorige Säure oder das Säurechlorid verwendet wird bzw. ob nun die Acetylverbindung in Form einer Säure oder eines Säurechlorids eingesetzt wird.
Weitere Reaktionszwischenprodukte, die während der komplexen Umlagerung entstehen, sind verschiedene Säureanhydride, deren Bildung oft von einer Entwicklung von gasförmigem Chlorwasserstoff begleitet ist.
Die Phosphor (III)-Reaktionskomponente, die bei der Herstellung des acetylierten Zwischenkondensats verbraucht wird, stammt aus der phosphorigen Säure und/oder dem Phosphortrichlorid, das dem Reaktionsgemisch zugeführt wird. Die bei der Bildung des Kondensats verbrauchte Acetylgruppe stammt teilweise von jedem der kohlenstoffhältigen Reaktionskomponenten, nämlich dem Essigsäureanhydrid, dem Acetylchlorid und/oder der Essigsäure.
Da das vollständige Verfahren weniger als 1 Mol an gewinnbarer, wasserfreier Essigsäure/Mol Phosphor liefert, wobei der Phosphor als phosphorige Säure und/oder Phosphortrichlorid berechnet ist, kann die Gesamtmenge dieser Essigsäure 20 in der Figur, nachdem sie durch fraktionierte Destillation 21 vom Wasser befreit wurde, zusammen mit einer äquivalenten Menge an Phosphortrichlorid, d. i. 1/3 Mol Phosphortrichlorid auf 1 Mol trockene Essigsäure, der Reaktionszone 13 über Leitung 23 wieder zugeführt werden. Dadurch wird ein Teil des Verbrauches an phosphoriger Säure 10 und an Acetylchlorid 12, der in der Mutterlauge 16 zu beobachten ist, wieder ausgeglichen. Die Mutterlauge oder das Filtrat 16, das bei der Reaktion bei niedriger Temperatur und Kristallisation des acetylierten festen Kondensats erhalten wurde, kann ebenfalls der Reaktionszone 13 wieder zugeführt werden.
Schliesslich können zur Wiederherstellung der ursprünglichen Mengenverhältnisse, die für das Reaktionsgemisch gewählt wurden, zusätzliche Ergänzungen erforderlich sein : (l) kann es erforderlich sein, phosphorige Säure 10 in ausreichender Menge zuzusetzen, um ein etwaiges Defizit im Phosphorgehalt auszugleichen ;
(2) kann ein Zusatz an Acetylchlorid 12 erforderlich sein, um einen etwaigen Fehlbetrag im Chloridgehalt auszugleichen ; und (3) kann es auch notwendig sein, Essigsäure-
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Verfahrens unter den speziellen erfindungsgemässen Bedingungen und unter Einhaltung der vorgeschriebe- nen Verfahrensschritte erzielt man eine hohe Gesamtausbeute des kontinuierlichen Verfahrens, d. h. dass 90-100% des eingesetzten Phosphors in Äthan-l-hydroxy-l, 1-diphosphonsäure übergeführt werden.
Bei einem absatzweisen Verfahren (mit einem einzigen Cyclus) ist die Ausbeute niedriger und liegt gewöhnlich im Bereich von 60 bis 7fP/o,
Gemäss der Figuren umfasst eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens eine Verfahrensstufe zur Herstellung eines Reaktionsgemisches aus phosphoriger Säure 10, Essigsäureanhydrid 11 und Acetylchlorid 12.
In einem kontinuierlichen Verfahren wird das Reaktionsgemisch einer Reaktionszone 13 zugeführt, wo die Reaktion unter Erhitzen des Reaktionsgemisches mit kontinuierlichem Rühren ausgeführt wird. Bei dieser Reaktion bildet sich eine Ausfällung eines acetylierten Kondensats, wie noch nachstehend genauer erläutert wird. Das Reaktionsgemisch wird dann bei 14 filtriert, wodurch der Rückstand des ausgefällten, acetylierten Kondensats 15 vom Filtrat der Mutterlauge 16 abgetrennt wird, die teilweise Ausgangsmaterialien und/oder kleine Mengen der Zwischenreaktionsprodukte enthält. Der aus dem acetylierten Kondensat bestehende Rückstand 15 wird dann in 17 hydrolyisert, wobei sich eine Lösung aus freier Äthan-l-hydroxy-l, l-diphosphonsäure und Essigsäure bildet.
Die freie Äthan-l-hydroxy-1, 1-diphosphonsäure 19 kann von der Essigsäure abgetrennt und rückgewonnen werden, indem man sie in 18 aus der Essigsäurelösung 20 kristallisiert und das erhaltene Gemisch filtriert.
Bei der in Fig. l veranschaulichten Verfahrensweise ist auch die Rückführung der Mutterlauge 16 und der Essigsäure 20 in den Kreisprozess, nämlich in das Reaktionsgemisch in der Zone 13 über die Leitungen 22 und 23 vorgesehen. Für Essigsäure 20 kann es erforderlich sein, etwa vorhandenes Wasser bei 21 abzudestillieren. Anschliessend muss jedes Mol Essigsäure mit 1/3 Mol Phosphortrichlorid vermischt werden. Wie bereits erwähnt wurde, reagiert die Essigsäure mit dem Phosphortrichlorid unter Bildung der als Komponenten der Ausgangsreaktion eingesetzten Verbindungen, nämlich phosphorige Säure 10 und Acetylchlorid 12.
Ein kritisches Merkmal der Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Reaktion durch die Kristallisation des festen acetylierten Kondensats während der beschriebenen Erhitzungs- oder Reaktions-
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schrieben, zur Kristallisation gebracht.
Nach einer zweiten, alternativ anwendbaren Hydrolysenmethode wird eine Zwischenstufe eingeschaltet : Nachdem die Essigsäure abdestilliert wurde, kann erforderlichenfalls Wasser zugesetzt und die Lösung unter Rückfluss weiter gekocht werden, bis auf Grund einer Analyse festgestellt wird, dass im wesentlichen der gesamte vorhandene Phosphor in Form der A. than-1-hydroxy-l. l-diphosphonsäure vorliegt. Das Wasser wird dann abdestilliert, bis der Wassergehalt auf etwa 10-15% gefallen ist.
Nach einer weiteren geeigneten Variante der Hydrolysenverfahrensweise wird eineDampfdestillations- stufe mit überhitztem Wasserdampf eingeschaltet. Dabei wird das zu hydrolysierende Gemisch aus acetyliertem Feststoff und Wasser in einen Behälter mit einer Ummantelung gebracht, um dieses Gemisch auf einer Temperatur von 120 bis 170 C, vorzugsweise im Bereich von 135 bis 1550C halten zu können. In diesem Fall braucht dem festen, acetylierten Kondensat anfänglich nur eine begrenzte Wassermenge zugegeben zu werden, nämlich 1 - 2 cm3/g Feststoff. Die während einer solchen Hydrolyse freigesetzte Essigsäure destilliert mit dem Dampf ab.
Anschliessend wird das Durchströmen des überhitzten Wasserdampfes fortgesetzt, bis im wesentlichen der gesamte Phosphor in der gewünschten Form als Äthan-l-hydroxy-l, l-diphosphonsäure vorliegt, was beispielsweise durch eine kemmagnetische Resonanzanalyse hinsichtlich p31 festgestellt wird. Sobald dieser Punkt erreicht ist, wird der Strom des überhitzten Dampfes abgebrochen. Wenn der Wassergehalt der hydrolysierten Lösung 10 -15So überschreitet, wird er durch Abdampfen des Wassers aus der Lösung auf einen solchen Wert gebracht.
Nach einer weiteren Variante der Hydrolyseverfahrensweise wird ungefähr diejenige Wassermenge angewendet, die zur vollständigen Überführung des festen acetylierten Kondensates in die Äthan-1-hy- droxy-l, l-diphosphonsäure erforderlich ist. Diese Verfahrensweise erfordert gewöhnlich die Anwendung eines Lösungsmittels. Die erforderliche Wassermenge kann leicht aus der angewendeten Menge der Reaktionskomponenten berechnet werden. Das bevorzugte Lösungsmittel ist Essigsäure, die in einer Konzentration von 3 bis 10 cm3 Essigsäure/g des festen, acetylierten Kondensates angewendet wird.
Eine solche Hydrolyse kann unter Gesamtrückfluss durchgeführt werden, wobei zunächst im Bereich von 110 bis 1200C begonnen wird, jedoch bei fortschreitender Hydrolyse die Rückflusstemperatur auf 120 bis 1300C ansteigt ; die genaue Rückflusstemperatur hängt dabei jeweils von der Erhitzungsgeschwindigkeit ab. Das Kochen unter Rückfluss wird fortgesetzt, bis im wesentlichen der gesamte Phosphor in Form
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analyse hinsichtlich Psi bestimmt wird.
Eine weitere wichtige Erkenntnis ist diejenige, dass das feste, acetylierte Kondensat in Wasser gelöst und vor der Hydrolyse teilweise oder vollständig zu einem Salz der Äthan-1-hydroxy-l. l-dlphos- phonsäure neutralisiert werden kann. Das andere, vorstehend erwähnte, cyclische Tetraphosphonsäurekondensat lässt sich bei einem pH-Wert von 5 und einer Temperatur von 100 bis 1030C nur sehr langsam hydrolysieren, wird jedoch bei pH-Werten von etwa 10 und darüber bei 100 - 1030C im wesentlichen dauerbeständig. Wird die Hydrolyse des acetylierten, festen Kondensates bei einem PH von 5 durchgeführt, so kann die freigesetzte Essigsäure noch immer durch Destillation freigesetzt werden.
Wird die Hydrolyse jedoch bei einem wesentlich höheren pH durchgeführt, so kann das Acetat durch Auslaugen des getrockneten Hydrolysates mit Methanol zurückgewonnen und das Natriumsalz in Essigsäure übergeführt werden, bevor man es wieder der Reaktionszone 13 zuführt.
Um teilweise neutralisierte Lösungen des acetylierten, festen Kondensates zu hydrolysieren, wird zunächst der PH-Wert der wässerigen Lösung des Kondensates mit Natriumhydroxyd auf 5 eingestellt und die freigesetzte Essigsäure nach einer der vorstehend beschriebenen Destillationsmethoden entfernt. Die Hydrolyse wird dann fortgesetzt, z. B. gemäss der vorstehend beschriebenen Verfahrensweise mit überhitztem Dampf, bis die kernmagnetische Resonanzanalyse hinsichtlich p31 ergibt, dass im wesentlichen der gesamte Phosphor in Form des Dinatriumsalzes der Äthan-1-hydroxy-1, 1-diphosphonsäure vorliegt. Das Salz kann durch Verdampfen des Wassers oder durch Kristallisation gewonnen werden, wie nachstehend noch beschrieben wird.
Vor der Hydrolyse des vollständig neutralisierten Kondensates wird das acetylierte, feste Kondensat in Wasser gelöst und vollständig neutralisiert, indem man den pH-Wert durch Zusatz von Natriumhydroxyd auf 11 erhöht. Dann wird zusätzlich noch das 0, 25-1, 0 fache der zur Neutralisation erforderlichen Menge an Natriumhydroxyd zugesetzt.
Die Hydrolyse wird dann bewirkt, indem man entweder diese stark alkalische Lösung kocht, oder indem man sie einem Destillationsverfahren mit überhitztem Dampf unterwirft, wie es vorstehend für die Hydrolyse der sauren Lösung beschrieben wurde.
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Das Tetranatriumsalz wird gewonnen, indem man das Wasser abdampft und das Natriumacetat und überschüssiges Natriumhydroxyd auflöst oder indem man die getrockneten Feststoffe mit Methanol auslaugt.
Um die Äthan-l-hydroxy-1, 1-diphosphonsäure als Monohydrat aus der wässerigen, sirupartigen Flüssigkeit mit einem Gehalt von 10 bis 15% Wasser zu gewinnen, ist es nur notwendig, sie auf Raumtemperatur abzukühlen. Das Verfahren kann noch beschleunigt werden, indem man mit einer kleinen Menge der Monohydratkristalle impft, sobald sich der Sirup auf 700C oder eine noch niedrigere Temperatur abgekühlt hat. Die Kristalle können durch Filtration gewonnen und von der Mutterlauge durch Waschen mit einem mit Wasser mischbaren Lösungsmittel befreit werden, das jedoch keine wesentlichen Mengen des Monohydrates löst ; es wurde gefunden, dass sich Aceton für diesen Zweck gut eignet, soferne nicht erhitzt wird (verursacht Verfärbungen bei erhöhten Temperaturen).
Auch Dioxan ist für diesen Zweck geeignet, doch lösen niedrige Alkohole, z. B. Methanol oder Äthanol eine zu grosse Menge des Monohydrats auf. Nach dem Verdampfen des zum Waschen verwendeten Lösungsmittels, vorzugsweise unter einem Vakuum, kann der Rückstand der Mutterlauge zugesetzt und der Wassergehalt abermals auf einen Wert im Bereich von 10 bis 150/o vermindert werden, so dass nach dem im vorhergehenden Absatz beschriebenen Verfahren auch noch eine zweite Menge des Monohydrats gewonnen werden kann. Dieses Verfahren kann so oft wiederholt werden, als zur im wesentlichen vollständigen
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mit ungefähr der theoretischen Wassermenge in einem grossen Essigsäurevolumen als Lösungsmittel wird die Lösung auf nahezu Raumtemperatur abgekühlt.
Die wasserfreie Äthan-l-hydroxy-l, l-diphosphonsäure kristallisiert und setzt sich ab. Die Kristallisation kann durch Impfen mit einer kleinen Menge von Kristallen der wasserfreien Äthan-l-hydroxy-
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Hydrolysates auszukristallisieren, dessen Herstellung vorstehend beschrieben wurde, sollte das Wasser verdampft werden, bis der Wassergehalt im Bereich von 35 bis 50% liegt. Dann sollte die Lösung auf Raumtemperatur abgekühlt werden. Die Kristalle können abfiltriert, und falls gewünscht, mit einem Äthanol/Wasser-Gemisch im Volumsverhältnis von 40 : 60 gewaschen werden. Das Äthanol und Wasser werden aus dem zusammengegebenenFiltrat und den Waschrückständen verdampft, bis dieLösung wieder einen Wassergehalt von etwa 35 bis 50% hat.
Diese Stufe kann wiederholt werden, bis im wesentlichen das gesamte Dinatriumsalz der Äthan-1-hydroxy-1,1-diphosphonsäure gewonnen wurde.
Beispiel l : Es wird ein Reaktionsgemisch hergestellt, indem man 30 0 g (3, 66 Mol) phosphorige
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mit Äther gewaschenem und getrocknetem, festem, acetyliertem, gewonnenem Kondensat betrug 311 g und enthielt etwa 74% des in das Reaktionsgemisch in Form von phosphoriger Säure eingebrachten Phosphors.
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neutralisiert und die Lösung einer Gefriertrocknung unterworfen. Das Produkt war ein weisser Feststoff mit einem Gewicht von 75 g, der in fünf aufeinanderfolgenden Auslaugeschritten mit Äthanol weiter gereinigt wurde, wobei ein Produkt mit einem Gewicht von 71,5 g übrigblieb. Das mit Äthanol ausgelaugte Produkt enthielt 17, 2% Wasser, 0, 9% Chlorid als Natriumchlorid und 5, 2% Acetat als Natriumacetat.
Durch kernmagnetische Resonanzanalyse hinsichtlich p31 einer wässerigen Lösung wurde festgestellt, dass 65-75% ihres Phosphorgehaltes in Form des Trinatriumsalzes der Äthan-l-hydroxy- - 1, 1-diphosphonsäure vorlagen [Quadruplet bei delta =-19,6 T.p.M., bezogen auf85% H PO als 0, 0, mit einer Kopplungskonstante von etwa 14 Hz (P. p. S.)] ; der Rest besteht aus dem Salz eines unvollständig hydrolysierten Kondensates (nicht aufgelöste Multiplet bei delta =-17 T. p. M.). Mit protonenmagnetischen Resonanzspektren ergab sich eine ähnliche Verteilung an Hand einer Triplet bei
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bezogen auf Tetramethylsilanprotonen bei tau = 10, 0 T. p. M.
Dieses Produkt wurde auf sein Kalzium-Komplexbildungsvermögen bei 250C nach dem in J. Phys.
Chem. 64, [1960] S. 1398 beschriebenen Verfahren von Irani und Callis als Funktion des pu-Wertes untersucht.
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<tb>
<tb>
PH <SEP> bei <SEP> der <SEP> Untersuchung <SEP> 8 <SEP> 9 <SEP> 10 <SEP> 11 <SEP> 12
<tb> g <SEP> Ca/100 <SEP> g <SEP> wasserfreies <SEP> Salz <SEP> 2, <SEP> 9 <SEP> 7, <SEP> 4 <SEP> 12, <SEP> 4 <SEP> 15, <SEP> 2 <SEP> 15, <SEP> 4 <SEP>
<tb>
Reines Äthan-1-hydroxy-1,1-diphosphonat in Form des Trinatriumsalzes gab bei der vorstehenden Untersuchung die folgenden Werte :
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<tb> PH <SEP> bei <SEP> der <SEP> Untersuchung <SEP> 9 <SEP> 10 <SEP> 11 <SEP> 12
<tb> g <SEP> Ca/100 <SEP> g <SEP> wasserfreies <SEP> Na3 <SEP> Salz <SEP> 0, <SEP> 8 <SEP> 9, <SEP> 8 <SEP> 14, <SEP> 9 <SEP> 15, <SEP> 8
<tb> 16,1 <SEP> 16, <SEP> 1 <SEP>
<tb>
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dauernden Erhitzen bei 500C wurde die Lösung trüb.
Die Trübung verdichtete sich rasch, wobei zuerst ein Gummi entstand, der sich innerhalb der nächsten 10 min in einen kristallinen Niederschlag umwandelte. Der Schlamm wurde dann noch während weiterer 110 min digeriert (Gesamtdauer des Erhitzens : 2 h und 35 min).
Die Feststoffe wurden vom Schlamm durch Filtration abgetrennt und mit Äthyläther gewaschen, bis sie frei von Mutterlauge waren. Die Ausbeute an ätherfreiem Feststoff betrug 103 g. Eine Lösung dieser Feststoffe in frischem Wasser zeigte bei der kernmagnetischen Resonanzanalyse hinsichtlich ph eine Multiplet bei-16 T. p. M. (J nicht gemessen).
Zur Hydrolyse wurden 48 g der obigen Feststoffe in 100 ml Wasser gelöst und während 24 h (bei 100-1030C) unter Rückfluss erhitzt. Eine kleine Probe, die nach 6 h entnommen wurde, war nach der kernmagnetischen Resonanzanalyse hinsichtlich p31 identisch mit dem Haupthydrolysat, wobei nämlich beide die Spektraleigenschaften von reiner Äthan-1-hydroxy-1,1-diphosphonsäure zeigten, nämlich eine bei delte =-19 T. p. M. zentrierte Quadruplet mit einer Kopplungskonstante j = 16 Hz (P. p. S.) ; eine kleine Probe, die nach 2 stündigem Kochen unter Rückfluss entnommen wurde, war nur zu zwei
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Das nach 24stündigem Kochen unter Rückfluss erhaltene Produkt wurde nach Verdampfen eingeengt, wobei man eine Ausbeute von 43 g einer sirupartigen Säure erhielt. Beim Stehen kristallisierte ein Teil dieser Säure. Die Kristalle wurden durch Filtration abgetrennt, mit Aceton gewaschen, bis sie frei von Mutterlauge waren und getrocknet. Die Ausbeute betrug 15, 3 g. Diese Kristallfraktion wurde als das Monohydrat der Äthan-1-hydroxy-1, 1-diphosphonsäure mittels Röntgenstrahlenbeugung identifiziert. Elementaranalysen, Säure-Base-Titration und Untersuchungen betreffend das Calcium-Komplexbildungsvermögen waren völlig im Einklang mit dieser Zusammensetzung.
Ein Teil dieser Kristalle, gelöst in Wasser, ergab bei der kernmagnetischen Resonanzanalyse hinsichtlich p31 das Spektrum der Äthan-1-hydroxy-l. l-diphosphonsäure, das identisch war mit dem des vorstehend erwähnten Hydrolysates.
Beispiel 3: Bei Raumtemperatur wurde eine Reaktionslösung hergestellt, die aus 1, 22 Mol Phosphortrichlorid, 4, 5 Mol Essigsäure und 7, 64 Mol Essigsäureanhydrid bestand. Die klare Lösung wurde während 20 min auf 700C erhitzt. Nach 5 min bei 700C wurde die Lösung trüb, als nämlich das acetylierte Kondensat aus der Lösung auskristallisierte. Während der Kristallisation stieg die Temperatur spontan auf 770C und fiel dann langsam auf 700C ab. Auf diesem Wert wurde die Temperatur während weiterer 90 min gehalten. Das Reaktionsgemisch wurde auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Feststoffe wurden durch Filtration abgetrennt und mit Äthyläther gewaschen, bis sie von Mutterlauge frei waren.
Fünf (5, 0) g des festen Produktes wurden für Analysenzwecke zurückbehalten. Es wurde gefunden, das das Produkt auf Grund kemmagnetischer Resonanzspektren hinsichtlich P und Hl identisch mit
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dem gewünschten acetylierten Kondensat der Äthan-l-hydroxy-l. l-diphosphonsäure war.
Das übrige feste Produkt wurde in 200 ml Wasser gelöst und während 6 h bei 1000C unter Rückfluss gekocht. Die Lösung wurde zu einem Sirup eingedampft und neuerlich in Essigsäure gelöst. Die Lösung wurde nochmals zu einem Sirup eingedampft und wiederin Essigsäure gelöst.Dann wurde die Äthan-1-hy- droxy-l. l-diphosphonsäure bei 25 - 30 C aus der Essigsäurelösung kristallisiert. Die Feststoffe wurden durch Filtration abgetrennt : Ausbeute : 32, 6 g ; dies entspricht einer Ausbeute von 70%, wenn man die 5, 0 g des acetylierten Kondensates berücksichtigt, die in einer früheren Stufe aus dem System entfernt wurden.
Sowohl nach p31 als auch H kernmagnetischen Resonanzspektren war das Produkt identisch mit reiner Äthan-l-hydroxy-l, l-diphosphonsäure.
Beispiel 4 : Die folgenden Reaktionskomponenten wurden in einen Reaktionskolben mit 11 Fassungsraum gegeben: 50 g(0,61 Mol) HPOH, 400 cm3 (4, 23 Mol) (CH3CO) zO und 100 cm3
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Die Feststoffe wurden durch Filtration abgetrennt, mit Äthyläther gewaschen, bis sie frei von Mutterlauge waren und in einer Stickstoffatmosphäre getrocknet :
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<tb>
<tb> Feststoffe: <SEP> 55,2G <SEP> 23,1%C <SEP> Atomverhältnis <SEP> C/P <SEP> 2, <SEP> 35 <SEP>
<tb> 25, <SEP> 50/0 <SEP> P
<tb>
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Feststoffe wurden durch Filtration abgetrennt, mit Äthyläther mutterlaugenfrei gewaschen und dann in einer Stickstoffatmosphäre getrocknet :'
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<tb> Feststoffe <SEP> :
<SEP> 57,2g <SEP> 22,3% <SEP> C <SEP> Atomverhältnis <SEP> C/P <SEP> 2,34
<tb> 24,6% <SEP> p
<tb>
Die Mutterlauge wurde abermals wie im vorstehenden Absatz beschrieben, behandelt :
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<tb> Feststoffe <SEP> : <SEP> 53, <SEP> 0 <SEP> g <SEP> 22, <SEP> 61o <SEP> C <SEP> Atomverhältnis <SEP> C/P <SEP> 2, <SEP> 52 <SEP>
<tb> 23, <SEP> 1 <SEP> 23, <SEP> 2% <SEP> P <SEP>
<tb>
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