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Verfahren zur Herstellung eines Zahnpflegemittels
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines neuen Zahnpflegemittels, welches ein gewöhnlich wasserunlösliches, anorganisches Phosphat enthält, durch Herstellung einer neuen Stoffzusammensetzung, welche ein Zuckerphosphatsalz in komplexer Assoziation mit einem gewöhnlich wasserunlöslichen anorganischen Phosphat enthält.
Der Ausdruck"anorganisches Phosphat", wie er hier verwendet wird, bedeutet ein Salz, das ein anorganisches Orthophosphation enthält. Der Ausdruck"Zucker", wie er hier verwendet wird, bedeutet ein Mono- oder Disaccharid, das aus Hexosen und/oder Pentosen besteht.
Es ist bekannt, dass die anorganischen Orthophosphate von Ammonium, bestimmte niedermolekulare organische Kationen (z. B. alkylsubstituiertes Ammonium) und bestimmte einwertige Metallkationen (z. B. Alkalimetall) in Wasser wenigstens merklich löslich sind.
Anderseits sind Orthophosphate der mehrwertigenMetallkationen (z. B. Calcium) entweder in Wasser relativ unlöslich oder sie lösen sich im allgemeinen darin inkongruentauf (dasbedeutetAuflösung be- gleitet von Reaktion), wie beispielsweise, wenn Monocalciumphosphat in Wasser sich zwar löst, dann jedoch Hydrolyse erleidet und das weniger lösliche Dicalciumphosphat bildet. (Im allgemeinen wurde festgestellt, dass längere Behandlung irgendeines Calciumorthophosphates mit einem Überschuss an Wasser zur Bildung eines unlöslichen Apatits führt.)
Es wurde nun festgestellt, dass die Löslichkeitsverhältnisse von kritischer Wichtigkeit zur Ermöglichung des Transportes und der Verwendung von gewöhnlich unlöslichen Phosphaten in biologischen Systemen sind.
In einigen pflanzlichen und tierischen Flüssigkeiten werden Calciumphosphate in Lösung bei Konzentrationen gehalten, die über den Werten liegen, die für den jeweiligen pH-Wert zu erwarten wären ; und in einigen Fällen können diese Phosphate unter besonderen Bedingungen, die bei der Bildung und Erhaltung von calciumhaltigen Geweben wichtig sind, ausgefällt werden.
Die Fest/Flüssig-Gleichgewichte von mehrwertigen Metallphosphaten in wässerigen Medien sind ausserordentlich komplex und schwer zu verstehen.
Es ist bekannt, dass zahlreiche mehrwertige Metallphosphate (sowohl amorph als auch kristallin) kollodial in Wasser dispergiert werden können und viskose Flüssigkeiten mit kaum definierbarer Struktur und Verhalten ergeben.
Es ist weiterhin bekannt, dass Phosphate in wässerigen Medien sich mit andern Partnern (z. B. Metall oder organischen Kationen) assoziieren oder damit Komplexe bilden können ; es sind jedoch zahlreiche Bedingungen dieser Erscheinungen noch immer nicht erklärbar.
Diese Eigenschaften sind die Grundlagen, auf welchen zahlreiche kommerzielle Anwendungen von Phosphaten beruhen, jedoch ist die schlechte Löslichkeit zahlreicher Orthophosphate des öfteren von Nachteil.
Es ist nun ein Gegenstand der Erfindung, die Wasserlöslichkeitseigenschaften von gewöhnlich unlöslichen Phosphaten zu verbessern, so dass sie sich für ein weites Anwendungsgebiet eignen, insbesondere
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(jedoch nicht ausschliesslich) auf dem Gebiet der tierischen und pflanzlichen Ernährung.
Es wurde beobachtet, dass die Zuckerphosphatsalze von zahlreichen mehrwertigen Metall- und or- ganischen Kationen in Wasser wesentlich löslicher sind als ihre entsprechenden anorganischen Äqui- valente.
Diese erhöhte Löslichkeit ist wahrscheinlich auf die hydrophile Natur des Zuckerbestandteiles zu- rückzuführen, an welchem die Phosphatgruppen haften. Allgemein gesagt, ist die Wasserlöslichkeit des Salzes umso höher, je höher das Verhältnis von Hydroxylgruppen zu Phosphatgruppen am Zuckermolekül ist. Beispielsweise sind die Calciumsalze von Saccharosemonophosphaten in Wasser ausserordentlich gut löslich, wobei die Grenze ihrer Löslichkeit offensichtlich nur durch die sehr grosse Viskositätszunahme bei hohen Konzentrationen bedingt ist (z. B. Lösungen, welche mehr als etwa 250 g Salz/100 g Wasser enthalten).
Die Calciumslaze von Glucosemonophosphaten sind ebenfalls gut in Wasser löslich, obwohl sie etwas weniger löslich sind als die Salze vonSaccharosemonophosphaten. Es sind jedoch die Calcium- salze vonHexosediphosphaten, z. B. Fructose-l, 6-diphosphat, beträchtlich schlechter löslich. Es wurde nun gefunden, dass die gleichen Überlegungen auch für andere mehrwertige Metallsalze von Zuckerphosphaten gelten ; wenn beispielsweise das mehrwertige Metall Kupfer, Eisen, Aluminium, Zinn, Blei oder Zink ist, ist das Zuckerphosphatsalz immer löslicher als sein anorganisches Gegenstück. Beispielsweise ist es möglich, sogar 160 g Aluminiumsaccharosephosphat in 100 g Wasser bei 200C zu lösen ; anorganisches Aluminiumphosphat ist in Wasser unter den gleichen Bedingungen unlöslich.
Es wurde weiterhin beobachtet, dass Zuckerphosphate in wässerigen Medien sich mit mehrwertigen Metall- und organischen Kationen auf eine Weise assoziieren bzw. damit Komplexe bilden können, die analog der Weise ist, wie sich anorganische Phosphate verhalten.
Die Eigenschaften der Zuckerphosphate, die oben angegeben wurden, legen ihre zweckmässige Verwendung auf analogen Gebieten nahe, auf welchen anorganische Phosphate derzeit weite Verwendung finden.
Die erfindungsgemäss herzustellende Stoffzusammensetzung ist nun eine synergistische Kombination eines Zuckerphosphatsalzes und eines gewöhnlich wasserunlöslichen anorganischen Phosphates, welche Eigenschaften besitzt, die wesentlich verschieden von den Eigenschaften der einzelnen Komponenten sind.
Diese Zusammensetzungen können unter anderem durch Phosphorylierung eines Zuckers in Anwesenheit einer geeignetenbase eines mehrwertigen Metallions unter Bildung eines Produktes aus der Reaktionsmischung hergestellt werden, welches Zuckerphosphatsalze in komplexer Assoziation mit dem anorganischen Phosphat des mehrwertigen Metallions enthält.
Beispielsweise kann ein Produkt, das Calciumsaccharosephosphate in komplexer Assoziation mit anorganischem Calciumphosphat enthält, aus der Reaktionsmischung wiedergewonnen werden, die durch Phosphorylierung einer wässerigen Lösung von Saccharose und Base entsteht.
Es wurde gefunden, dass auf diese Weise Zusammensetzungen hergestellt werden können, die in Wasser unter Bildung von Lösungen löslich sind, die eine beträchtliche Menge an löslichem anorganischem Phosphat (welches unter andern Umständen wasserunlöslich wäre) enthalten und die während langen Zeiträumen bei Konzentrationen an gesamt gelösten Phosphaten über 5 Gew.-% stabil sind.
Verdünnung dieser Lösungen führt zu einer langsamen Fällung eines unlöslichen Phosphates zugleich mit einigen Zuckerphosphaten. Das ausgefällte Material ist hoch dispergiert und im wesentlichen amorph ; je nach den Konzentrationsbedingungen kann es ein Gel oder eine viskose, trübe Lösung bilden. Rekonzentration der Lösung führt zur Wiederauflösung des Niederschlages.
Wenn Calciumsaccharosephosphate, die im wesentlichen frei von anorganischen Calciumphospha ten sind, durch feine Zerkleinerung mit einem anorganischen Calciumphosphat innig gemischt werden, zeigt das erhaltene Produkt ein Löslichkeitsverhalten in Wasser, welches nicht wesentlich verschieden von-dem bekannten Verhalten der zwei Komponenten ist. Die Calciumsaccharosephosphatkomponente löst sich und das anorganische Calciumphosphat bleibt entweder ungelöst oder löst sich inkongruent.
(Wie vorher erklärt wurde, bleiben die basischeren anorganischen Phosphate im wesentlichen ungelöst ; die weniger basischen anorganischen Phosphate lösen sich zunächst mit darauffolgender Fällung eines weniger löslichen basischeren Phosphates.)
Die anorganische Calciumphosphatkomponente kann natürlich durch Ansäuern dieser wässerigen Mischung in Lösung gebracht werden. Es wurde jedoch gefunden, dass, vorausgesetzt, dass die Konzentration von Calciumsaccharosephosphat in Lösung genügend hoch ist, eine sorgfältig Neutralisation der Mischung nicht zu einer Ausfällung von anorganischem Calciumphosphat führt. Dies trifft auch bei Lösungen zu, die auf pH-Werte von mehr als 7 gebracht werden.
Ein derartiges Ergebnis ist nun insoferne
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unerwartet, da in Abwesenheit von Saccharosephosphaten bekanntlich die anorganischen Calciumphosphatsalze in neutraler und alkalischer Lösung ausgefällt werden. Es wurde gefunden, dass diese neutralisierten Lösungen während langer Zeiträume bei Konzentrationen an Calciumsaccharosephosphaten von mehr als etwa 5r1/o stabil sind.
Es wurde gefunden, dass eine Verdünnung der Lösung zu einer langsamen Ausfällung an Calciumphosphat zugleich mit einigen Calciumsaccharosephosphaten führt. Das ausgefällte Material ist hochdispers und im wesentlichen amorph ; je nach den Konzentrationsbedingungen kann es ein Gel oder eine viskose trübe Lösung bilden. Rekonzentration der Lösung führt zur Wiederauflösung des Niederschlages.
Wie die Lösung, die durch Phosphorylierung einer wässerigen Lösung von Saccharose und Base hergestellt worden ist, enthält die oben beschriebene neutralisierte Lösung auch anorganisches Calciumphosphat in komplexer Assoziation mit Calciumsaccharosephosphaten. Es wirde bereits festgestellt, dass eine derartige Zusammensetzung nicht durch Zerkleinerung der beiden Komponenten und darauffolgendes Mischen mit Wasser hergestellt werden kann ; und es ist weiterhin wichtig anzuführen, dass sie nicht durch eine doppelte Umsetzung in Lösung hergestellt werden kann.
So kann eine Fällung an mehrwertigem Metallphosphat nicht vermieden werden (in alkalischer Lösung), wenn man in Wasser ein Zuckerphosphatsalz löst und gleichzeitig tropfenweise unter heftigem Rühren getrennte wässerige Lösungen zusetzt, die folgende Bestandteile enthalten :
1. ein lösliches anorganisches Phosphatsalz,
2. ein lösliches anorganisches Nichtphosphatsalz des mehrwertigen Metallions.
Auf ähnliche Weise kann eine Ausfällung an mehrwertigem Metallphosphat nicht vermieden werden.
(in alkalischer Lösung), wenn man in Wasser das Zuckerphosphatsalz eines Kations löst, dessen anorganisches Phosphat gewöhnlich in Wasser löslich ist (z. B. Natrium, Kalium, Ammonium), zusammen mit dem entsprechenden löslichen anorganischen Phosphatsalz und dazu unter heftigem Rühren eine wässe-
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gewöhnlich unlöslichen anorganischen Phosphaten nur nach bestimmten Verfahrensweisen hergestellt werden können ; und weiterhin, dass diese Verfahren aus dem bekannten Stand der Technik der einzelnen Eigenschaften der Komponenten nicht abgeleitet werden können. Vorzugsweise durchzuführende Verfahrensvarianten zur Herstellung dieser Zusammensetzungen sind im folgenden detailliert beschrieben.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung eines Zahnpflegemittels, welches in festem Zustand oder in wässeriger Lösung vorliegen kann, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass in Lösung eine komplexe Assoziation der beiden Komponenten a und b hergestellt und aus der Lösung abgetrennt wird, ausgenommen die Phosphorylierung eines Zuckers in Anwesenheit einer Calciumoxyverbindung durch Phosphoroxychlorid im Molverhältnis von l : 2, 5 :
l, wobei die Komponente a aus einem oder mehreren Salzen eines oder mehrerer Zuckerphosphate (Phosphorsäureester von Mono- oder Disacchariden) und die Komponente b aus einem oder mehreren anorganischen Phosphaten besteht, welche als Kationen mehrwertige Metallkationen aufweisen, die an sich praktisch wasserunlösliche anorganische Phosphate bilden, wobei die Assoziation derart ist, dass, wenn die Gesamtmenge an Zuckerphosphat und anorganischem Phosphat, gelöst in Wasser, 5 Gew.-Teile/lOO Gew.-Teile Wasser überschreitet, wenigstens 2 Gew. -r1/o der Komponente b, bezogen auf das Gewicht der Komponente a, unter Umgebungsbedingungen in Lösung vorhanden sind.
Gemäss einervorzugsweisen Ausführungsform wird die Reaktionsmischung, die die komplexe Asso- ziation enthält, durch Phosphorylierung eines oder mehrerer Zucker in Anwesenheit einer geeigneten Base des ausgewählten Kations bzw. der Kationen hergestellt.
Gemäss einer andern vorzugsweisenAusführungsform wird die Reaktionsmischung, die die komplexe Assoziation enthält, dadurch hergestellt, dass eine geeignete Base zum Neutralisieren einer angesäuerten wässerigen Lösung, die ein Zuckerphosphatanion und ein anorganisches Phosphatanion enthält, zugesetzt wird.
Nach Herstellung kann gegebenenfalls das Kation der so gebildeten Stoffzusammensetzung durch ein anderes Kation aus der obigen Gruppe ausgetauscht werden.
Der Grund für die oben angegebene Ausnahme ist, dass das entsprechende Verfahren Gegenstand der österr. Patentschrift Nr. 247 365 ist.
Da in letztererpatentschrift die Anwendung des Austausches von mehrwertigem Metallkation in der hergestellten Zusammensetzung nicht beschrieben ist und da die Möglichkeit eines derartigen Austausches im Hinblick auf die komplexe Natur des Produktes überraschend ist, findet die obige Ausnahme nichtAnwendung auf ein Verfahren, das eine Phosphorylierung und dann einen Austausch in sich schliesst.
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Das ausgenommene Verfahren wird im nachstehenden beschrieben und auch die durch dieses Verfahren hergestellten calciumhaltigen komplexen Assoziationen (welche des öfteren als Zusammensetzungen bezeichnet werden, die mit den erfindungsgemäss hergestellten Zusammensetzungen"verwandt" sind), es ist jedoch selbstverständlich, dass dies nur für Zwecke der Illustration dient.
Im allgemeinen kann keine definierte obere Grenze bezüglich des Gewichtsverhältnisses der Komponente b, die unter diesen Bedingungen in Wasser löslich ist, gegeben werden ; im allgemeinen wird der Anteil der gelösten Komponente b nicht 25 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der gelösten Komponente a, übersteigen.
In der obigen Definition der erfindungsgemäss erhältlichen Stoffzusammensetzungen wurde die Löslichkeit der anorganischenphosphatkomponente auf denFall bezogen, wenn der insgesamt gelöste Phosphatgehalt etwa 5 Teile/l 00 Gew.-Teile Wasser übersteigt. Es sei darauf hingewiesen, dass nur einige dieser Zusammensetzungen derart sind, dass wenigstens 2 Gew.-% der Komponente b, bezogen auf das Gewicht der Komponente a, in Wasser unter Umgebungsbedingungen löslich sind, wenn der insgesamt gelöste Phosphatgehalt der Lösung nicht etwa 5 Teile/100 Gew.-Teile Wasser übersteigt. Es entsprechen jedoch alle der erfindungsgemäss erhältlichen Zusammensetzungen der vorerwähnten Bedingung.
Um diese offensichtliche Anomalie zu erklären, sei ausgeführt, dass die Natur der erfindungsgemäss erhältlichen Zusammensetzung derart ist, dass die anorganische Phosphatkomponente bei höheren Konzentrationen von Zuckerphosphaten besser löslich ist als bei geringeren Konzentrationen.
Es wurde vorhin angedeutet, dass anorganische Phosphate, die gewöhnlich in Wasser unlöslich sind, im allgemeinen durchAnsäuern ihrer wässerigenDispersionen inLösung gebracht werden können, und ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemässen Stoffzusammensetzung schliesst den Schritt ein, eine derartige angesäuerte wässerige Lösung, die zusätzlich ein Zuckerphosphatanion enthält, zu neutralisieren. Es ist offensichtlich, dass bei diesem Verfahren das mehrwertige Metallkation (z. B. Calcium) entweder durch die zugesetzte Base oder die angesäuerte Lösung vorgesehen werden kann. Derartig hergestellte Stoffzusammensetzungen sind solche, bei denen das Zuckerphosphat Saccharose- oder Glucosephosphat ist.
Auf zahlreichen Anwendungsgebieten können saure Bedingungen nicht toleriert werden ; und es ist ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäss erhältlichen Zusammensetzung, dass sie nicht nur unter sauren Bedingungen, sondern auch unter neutralen bis alkalischen Bedingungen löslich ist.
Während das Gebiet der Zuckerphosphate ein sich schnell erweiterndes Gebiet der Chemie darstellt (insbesondere bezüglich ihrer biologischen Eigenschaften), wurden, wenn überhaupt, so nur wenig Zuckerphosphate in Mengen produziert, die eine merkliche kommerzielle Verwendung gestatten würden.
Wenn Polyhydroxyverbindungen, wie Zucker, phosphoryliert werden, kann eine oder können mehrere Hydroxylgruppen verestert werden. Selektive Veresterung ist nur möglich, wenn spezielle Methoden verwendet werden (z. B. die Verwendung von enzymatischen Reaktionen oder die Reaktion von substituierten Phosphorylchloriden mit Zuckermolekülen, welche geschützte Hydroxylgruppen in geeigneten Stellungen tragen). Methoden zur Herstellung von besonderen einzelnen Zuckerphosphaten sind daher zu teuer, um im allgemeinen kommerziell Anwendung finden zu können.
Es wurden nun Methoden zur Herstellung von erfindungsgemäss erhältlichen Zusammensetzungen entwickelt, welche diePhosphorylierung eines Zuckers inAnwesenheit einer geeigneten Base eines mehrwertigen Metallions unter Bedingungen vorsehen, welche die Gewinnung eines Produktes aus der Reaktionsmischung ermöglichen, welches im wesentlichen aus einer Mischung von Zuckerphosphatsalzen des Metallions in komplexer Assoziation mit dem anorganischen Metallionphosphat besteht.
Während im folgenden die Verwendung von Mischungen von Saccharose- oder Glucosephosphaten illustriert werden soll, ist es natürlich klar, dass auch Stoffzusammensetzungen unter den Bereich der Erfindung fallen sollen, die einzelne Saccharose- oder Glucosephosphate enthalten.
Analog können auch Stoffzusammensetzungen, die innerhalb der Erfindung liegen, andere Zuckerphosphate als solche von Saccharose oder Glucose enthalten (z. B. Fructose, Maltose, Lactose usw.).
Mischungen der Phosphate von verschiedenen Zuckerarten sollen von der Erfindung ebenfalls mitumfasst werden.
Die Anteile an anorganischen Phosphaten im Produkt können durch solche Faktoren, wie Konzentrationen und Zusatzverhältnis der Reaktionskomponenten, Reaktionstemperatur, Rührgeschwindigkeit und Verfahren zur Gewinnung des Produktes variiert werden. Beispielsweise kann bei der Phosphorylierung von Saccharose in wässeriger Lösung in Anwesenheit von Kalk mit Phosphoroxychlorid in Lösung in Trichloräthylen das Verhältnis von anorganischem Calciumphosphat im Produkt durch geeignete Kontrolle der Verfahrensbedingungen variiert werden.
Faktoren, die zu einer Zunahme des Anteiles an anorganischem Phosphat im Produkt führen, sind folgende :
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1. Zunahme der Reaktionstemperatur zwischen 0 und 250C,
2. Abnahme der Rührgeschwindigkeit während der Reaktion,
3. Zunahme der Konzentration an Phosphoroxychlorid in Trichloräthylen,
4. schnellerer Zusatz von Phosphoroxychlorid-Trichloräthylen während der Reaktion.
Bei der gleichen Herstellungsmethode kann der Anteil an anorganischem Phosphat im Produkt auch geändert werden durch Änderung des Gewinnungsverfahrens des Produktes aus der Reaktionsmischung.
Dies ist in den folgenden Beispielen bei der Herstellung der Zusammensetzungen A und D gezeigt. Diese Beispiele illustrieren auch Verfahren zur Herstellung von Zusammensetzungen einer Art, die mit den nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Zusammensetzungen verwandt sind. Die Zusam- mensetzungen E und F sind gleichfalls mit den durch das erfindungsgemässeverfahren hergestellten Verbindungen verwandt, während es die Zusammensetzungen B und C nicht sind.
Zusammensetzung A :
Eine Lösung von 127 kg Saccharose in 63, 5 1 Wasser wurde mit 295 1 Wasser und 68 kg gelöschtem Kalk (stöchiometrische Menge) in einem Reaktionskessel gemischt. Weiteres Wasser wurde zugegeben, um das Volumen auf 5911 zu bringen. Die Lösung wurde auf 50C gekühlt und bei dieser Temperatur 8 h lang belassen, während welchen Zeitraumes 54, 5 kg Phosphoroxychlorid, gelöst in 54, 5 kg Trichlor- äthylen, nach und nach unter heftigem Rühren zugesetzt wurden. Nach Ende der Reaktion wurde die Mischung zur Entfernung der suspendierten Feststoffe und des Trichloräthylens zentrifugiert, dann in einen mit Glas ausgekleideten Kessel gebracht, und es wurden dann 2000 1 denaturierter absoluter Alkohol unter Rühren zur Ausfällung des Produktes zugesetzt.
Dieser Niederschlag wurde abgetrennt und mit vier getrennten Volumina an 80% igemÄthanol gewaschen, dann in einer Zentrifuge gesammelt und zu einem feinen weissen Pulver getrocknet.
Das Produkt ist eine komplexe Assoziation von Calciumsaccharosephosphaten mit anorganischem Calciumphosphat, zusammen mit geringen Mengen an Bestandteilen, die für die Reaktion charakteristisch sind (z. B. Spuren an Calciumchlorid).
Diese Stoffzusammensetzung ist in Wasser leicht löslich und es können stabile viskose Lösungen hergestellt werden, die bis zu 70% gelöste Feststoffe enthalten. Die Lösungen enthalten etwa 19 Gew.-% gelöstes anorganisches Calciumphosphat (bezogen auf das Gewicht von Calciumsaccharosephosphaten, die anwesend sind) und haben PH-Werte von mehr als 7 (z. B. eine 5% ige Lösung, bezogen auf gesamt gelöste Phosphate, hat einen PH-Wert von 9, 2).
Wenn diese Lösungen mit Wasser unter einen Anteil von etwa 10 Gew.-Teileninsgesamtgelöste Phosphate pro 100 Teile Wasser verdünnt werden, beginnt langsam unlöslicher Stoff auszufallen, der ausCalciumphosphat und etwas Saccharosephosphaten besteht. Die Form und Zusammensetzung des ausgefällten Materials, die Niederschlagsmenge und die Geschwindigkeit der Ausfällung hängen alle unter anderem von der Konzentration der Lösung ab. Wenn eine Lösung mehrere Tage bei Konzentrationen von etwa 5 Gew.-Teilen gesamt gelöste Phosphate pro 100 Teile Wasser stehen gelassen wird, wird gefunden, dass weniger als etwa 2% des anorganischen Phosphates (bezogen auf das Gewicht des vorhandenen Saccharosephosphates) in Lösung bleiben.
Es wird im folgenden gezeigt werden, dass eine Variation der Löslichkeit der anorganischen Phosphate und ihre langsameAusfällung bei der Verdünnung Eigenschaften sind, die bei zahlreichen Anwendungsgebieten der erfindungsgemäss erhältlichen Stoffzusammensetzungen von fundamentaler Wichtigkeit sind.
Analyse nach den üblichen Techniken (die auf ihre Zweckmässigkeit geprüft wurden) einer Charge der oben beschriebenen Zusammensetzung ergab folgende Ergebnisse (ausgedrückt als Perzentsatz des Trockengewichtes der Zusammensetzung) :
Calcium 12, 5%
Gesamtphosphor 9, 30/0 anorganischer Phosphor 2, 8%
Gewichtsverlust beim Trocknen 11, 00/0
Gewichtsverlust beim Glühen 63, 0%
Ein wichtiges Verfahren, welches zur Identifizierung der erfindungsgemäss herstellbaren Zusammensetzung verwendet wurde, ist das der Zonenelektrophorese (auf Papier). Diese kann mit einer Vielzahl von Puffern, pH-Werten, Konzentrationen und Spannungsgradienten durchgeführt werden.
Die relative Beweglichkeit der verschiedenen Komponenten hängtvon diesenParametern ab, eine typische Bedingung, die für zweckmässig gefunden wurde, ist folgende :
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Puffer 5% Pyridin, 0, 5% Eisessig in Wasser (PH 6, 0)
Papier Whatman Nr. 54
Spannungsgradient 16 V/cm
Laufzeit 2 bis 2 1/2 h.
Die Lokalisierung der Komponenten amPapier nach dem Trocknen wird zweckmässig durchAufbringung eines Ammonmolybdatreagens angezeigt, welches in Anwesenheit von Phosphat eine Blaufärbung ergibt.
Ein typisches Elektrophoresemuster ist in Fig. 1 der Zeichnungen gezeigt. Diese Figur gibt Vergleichsergebnisse, wenn vier verschiedene Produkte in gleichen Mengen der Elektrophorese unterworfen werden. Die unter --A-- bezeichnete Mischung wurde durch spezifische Phosphorylierung, wie im vorhergehenden beschrieben wurde, hergestellt ; die Zusammensetzungen --B. C und D-- wurden nach später beschriebenen Verfahrensvarianten hergestellt.
Die Zusammensetzungen --A und D--, die mit den durch das erfindungsgemässe Verfahren hergestellten Verbindungen verwandt sind, enthalten mehr als 2 Gew.-% lösliches anorganisches Phosphat, bezogen auf das Gewicht der assoziierten Saccharosephosphate ; anderseits enthalten die Zusammensetzungen --B und C--, die mit den durch das erfindungsgemässe Verfahren hergestellten Verbindungen nicht gerade verwandt sind, weniger als diese Menge an löslichem anorganischem Phosphat.
Analyse, Zusammensetzung A :
Zusammensetzung-A-ist, wie ersichtlich, in fünf Banden getrennt. Von diesen entspricht die am schnellsten bewegliche Bande (Nr. 5) dem anorganischen Phosphat und die übrigen Banden (Nr. 1 bis 4) entsprechen Saccharosephosphaten verschiedener molekularer Struktur.
Verfahren, welche verwendet wurden zur Charakterisierung dieser verschiedenen Banden, sind beispielsweise konventionelle Analyse, Infrarot-Spektrophotometrie, Neutronenaktivierungsanalyse, die Bestimmung der Formelgewichte und die Bestimmung durch Röntgenstrahlenbeugung der Natur der anorganischen Phosphate, die sich ergeben, wenn die Substanzen bei 8000C kalziniert werden.
Diese Verfahren haben gezeigt, dass die Zusammensetzung --A-- aus etwa 15%. bezogen auf das Trockengewicht, eines anorganischen Calciumphosphates besteht, welches im festen Zustand im wesentlichen als amorphes Tricalciumorthophosphat vorliegt, in Assoziation mit etwa 80%, bezogen auf das Trockengewicht, einer Mischung von amorphen Calciumsalzen verschiedener Saccharosephosphate.
Das übrige trockene Material besteht aus einigem Calciumchlorid und Spuren an freier Saccharose.
EineBestätigung der Tatsache, dass die elektrophoretischen Banden --1 bis 4-- aus Saccharosephosphatkomponenten bestehen, ergibt sich durch Eluierung dieser Banden und darauffolgende kontrollierte Hydrolyse in wässeriger Lösung (durch Säuren, Alkalien oder Enzyme), wobei freies anorganisches Phosphat und die freien Zucker oder deren Hydrolyseprodukte erhalten werden.
Die detaillierten Bestimmungen, welche an den Saccharosephosphatkomponenten durchgeführt wurden, zeigen, dass bei der besonderen Zusammensetzung --A-- die vier Banden --1 bis 4-- aus den folgenden Typen aus Saccharosephosphaten bestehen. Es ist natürlich klar, dass die wesentlichen Eigenschaften dieser Stoffzusammensetzung in keiner Weise durch Irrtümer bei der Theorie, welche Konfiguration diesen Typen an Saccharosephosphaten in bezug auf die verschiedenen Banden zugeschrieben werden, beeinflusst werden kann. Diese Analyse wurde lediglich deshalb versucht, um die Natur und Komplexizität von Zuckerphosphatkomponenten zu zeigen, welche bei Stoffzusammensetzungen gemäss der Erfindung verwendet werden können.
Es wurde gezeigt, dass die Bande --1--. welche weniger als etwa 5% des Gesamttrockengewichtes der Mischung enthält, aus Disaccharosephosphatanionen der Type
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besteht, worin R das Saccharosemolekül weniger einer Hydroxylgruppe bedeutet.
Es wurde weiterhin gezeigt, dass die Bande --2-- etwa 550/0 des Gesamttrockengewichtes der Stoffzusammensetzung enthält und aus Saccharosemonophosphatanionen der Type
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EMI7.2
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-3-- etwa 100/0findungsgemäss erhältlichen Zusammensetzung enthält und aus Saccharosediphosphatanionen der Type
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besteht, worin RI das Saecharosemolekül weniger zwei Hydroxylgruppen bedeutet.
Es ist klar, dass diese Banden sich nicht notwendigerweise auf einzelne reine Verbindungen beziehen ; in einigen Fällen können sie aus isomeren Saccharosephosphaten bestehen. Die Komplexizität dieser Saccharosephosphate hat eine völlige Identifizierung der Molekularstruktur jeder Komponente verhindert.
Die Eigenschaften der synergistischen Kombination von Phosphaten gemäss der Erfindung wird bis zu einem gewissen Grad durch Variationen der besonderen Identität der einzelnen Zuckerphosphate verändert ; es fallen jedoch alle diese Veränderungen innerhalb des Bereiches der definierten Löslichkeitseigenschaften der Stoffzusammensetzung.
Zusammensetzung B :
Diese Zusammensetzung wurde nach dem Verfahren hergestellt, wie es in der deutschen Patentschrift Nr. 247 809 beschrieben ist ; sie besteht im wesentlichen aus einer Mischung von Saccharosephosphaten ähnlicher Type, wie sie der Zusammensetzung --A-- zugeschrieben werden, jedoch in verschiedenen Anteilen.
Gemäss diesem Verfahren wurde eine Lösung von 77 g (0, 5 Mol) Phosphoroxychlorid in 250 ml alkoholfreiem Chloroform langsam einer eiskalten Lösung von 180 g (0, 53 Mol) Saccharose in 2000 ml Wasser, in dem ein stöchiometrischer Überschuss von 115 g (2, 05 Mol) Calciumoxyd gelöscht und suspendiert worden war, zugesetzt, Nach Rühren während einigen Stunden wurde die Lösung filtriert und Kohlendioxyd in dasFiltrat geleitet, um überschüssigesCalciumoxyd als Carbonat zu entfernen. Die filtrierte Lösung wurde dann konzentriert und zu Alkohol zugesetzt, um eine Calciumsaccharosephosphatzu- sammensetzung, die Calciumchlorid enthält, auszufällen.
Um eine von Calciumchlorid freie Zusammensetzung zu erhalten,, wurde dieses ausgefällte Material in Wasser gelöst und mitAlkohol fünf- oder sechsmal ausgefällt.
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anorganischer Phosphor 0, 05% DieZusammensetzung --B-- enthält lediglich etwa 0, 25% des Trockengewichtes an anorganischem Calciumphosphat und ist in Wasser gut zu einer Lösung löslich, die bei fast allen Konzentrationen stabil
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ist. Es zeigt daher die Zusammensetzung --B-- nicht die Eigenschaften, wie sie die erfindungsgemäss erhältlichen Zusammensetzungen zeigen, und hat nur wenig Vorteil gegenüber Zuckerphosphaten an sich.
Zusammensetzung C : DieseZusammensetzung wurde aus Zusammensetzung-A-nach folgendem Verfahren hergestellt : Eine 2% igue wässerige Lösung von --A-- wurde mehrere Tage lang stehen gelassen, wobei sich ein kolloidaler Niederschlag bildete, der abzentrifugiert wurde. Zu der erhaltenen überstehenden Flüssigkeit wurde Äthanol zugesetzt und es wurde die Zusammensetzung --C-- ausgefällt.
Analyse eines Teiles dieser Zusammensetzung nach üblichen Verfahren zeigte, dass sie folgende Bestandteile enthält (ausgedrückt als Perzentsatz des Trockengewichtes der Mischung) :
Calcium 6', 90/0
Gesamtphosphor 7, 00/0 anorganischer Phosphor 0, 2%
Wie aus diesen Analysewerten und aus Fig. 1 ersichtlich ist (und wie durch die andern vorher er- wähnten Verfahren bestätigt werden kann), ist dieses Material der Zusammensetzung --B-- ähnlich, enthält jedoch etwa 1% eines anorganischen Calciumphosphates. Analog Zusammensetzung --B-- ist die Zusammensetzung-C-in Wasser leicht löslich und gibt eine Lösung, die bei fast allen Konzentrationen stabil ist. Wieder hat sie nur wenig Vorteil gegenüber Zuckerphosphaten an sich.
Zusammensetzung D :
Diese Zusammensetzung wurde hergestellt durch eine Modifizierung der Phosphorylierung, wie sie für Zusammensetzung --A-- beschrieben wurde. Statt das Reaktionsprodukt nach Zentrifugieren der Reaktionsmischung auszufällen, wurde eine Menge an Dinatriumhydrogenphosphat zugesetzt, die äquivalent dem freien, in der Reaktionsmischung verbleibenden Chlorid war. Die erhaltene Lösung wurde dann zur Trockne eingedampft.
Analyse einer Charge der Mischung nach üblichen Verfahren zeigte, dass diese folgende Bestandteile enthielt (ausgedrückt als Perzentsatz des Trockengewichtes der Mischung) :
Calcium 10, 5%
Gesamtphosphor 8, 6% anorganischer Phosphor 5, 7%
Es konnte gezeigt werden, dass die Zusammensetzung --D-- (nach oben angegebenem Verfahren festgestellt) im wesentlichen aus folgenden Komponenten in etwa folgenden Anteilen besteht : 35% Calciumsaccharosephosphate, 29% Tricalciumphosphat, 17% freie Saccharose und 19% Natriumchlorid.
Die elektrophoretischen Banden --1 bis 5-- für die Zusammensetzung --D-- zeigen analoge Zusammensetzungen den elektrophoretischenBanden--1 bis 5-- der Zusammensetzung --A--. Die schwache Bande unterhalb Bande-l-für die Zusammensetzung --D-- in Fig. 1 entspricht freier Saccharose.
Etwa 57% dieser Zusammensetzung sind in Wasser mit einem Verhältnis Gesamtfeststoff zu Wasser von 1 : 5, bezogen auf das Gewicht, löslich. Die beiden Phasen haben folgende angenäherte Zusammensetzung :
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<tb>
<tb> Prozent <SEP> löslich <SEP> Prozent <SEP> unlöslich
<tb> Calciumsaccharosephosphate <SEP> 18, <SEP> 9 <SEP> 15, <SEP> 7 <SEP>
<tb> Tricalciumphosphat <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> 27, <SEP> 3 <SEP>
<tb> freie <SEP> Saccharose <SEP> 17. <SEP> 4 <SEP> - <SEP>
<tb> Natriumchlorid <SEP> 19, <SEP> 2 <SEP>
<tb> insgesamt <SEP> 57 <SEP> 43
<tb>
Es sind daher etwa 8% Tricalciumphosphat. bezogen auf das Gewicht an löslichen Calciumsaccharosephosphaten, in Wasser bei einer Konzentration von etwa 4% des Gewichtes an insgesamt löslichen anorganischen und Saccharosephosphaten löslich.
Diese Zusammensetzung enthält eine beträchtliche Menge an löslichem anorganischem Phosphat in komplexerAssoziation mit einer Mischung von Saccharosephosphaten und zeigt die vorteilhaften Eigenschaften der Stoffzusammensetzung, deren Herstellung ein Teil des Gegenstandes der Erfindung ist.
Die Erfindung soll weiter durch die folgende Beschreibung exemplifiziert werden, worin die
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Herstellung und die Eigenschaften einer Zusammensetzung, welcheCalciumglucosephosphate in Assoziation mit anorganischem Calciumphosphat enthält, beschrieben wird.
Zusammensetzung E :
90 g Glucose wurden in 1, 5 1 Wasser gelöst und es wurden 92. 5 g Calciumhydroxyd zur Lösung zugesetzt. Die Mischung wurde dann auf 0 C gekühlt und bei dieser Temperatur während eines graduellen Zusatzes unter heftigem Rühren von 46 ml Phosphoroxychlorid, gelöst in 75 ml Trichloräthylen, gehalten. Die Reaktionsmischung wurde dann 1 h lang gerührt, dann zentrifugiert, um ungelöstes Material zu entfernen. Die erhaltene Flüssigkeit wurde dann auf etwa 40% Feststoffe konzentriert und das Reaktionsprodukt wurde durch Zusatz von Äthanol auf eine Konzentration von etwa 90 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Flüssigkeit, gefällt. Das Produkt wurde abgetrennt, wieder gelöst und wieder gefällt, u. zw. viermal unter analogen Bedingungen, um lösliche Verunreinigungen (z. B. Calciumchlorid) zu entfernen.
Das getrocknete Produkt entspricht den Bedingungen der Erfindung und zeigt folgende Elementaranalyse (ausgedrückt als Gewichtsprozente) :
Calcium 10, 7 %
Gesamtphosphor 11, 5 0/0 anorganischer Phosphor 1, 32%
Dass die Zusammensetzung eine Assoziation von anorganischem Calciumphosphat mit Calciumglucosephosphaten ist, kann unter anderem durch Zonenelektrophorese gezeigt werden.
In Fig. 2 der Zeichnungen sind die Muster gezeigt, die erhalten werden, wenn gleiche Mengen Zusammensetzung --E-- und vorher beschriebene Zusammensetzung --A-- unter den bereits beschriebenen Bedingungen der Elektrophorese unterworfen werden. Die Muster sind verschieden, jedoch zeigen beide die gleiche am schnellsten bewegliche Bande an anorganischem Phosphat, bezeichnet als Bande --5-bei --A-- und als Bande--4'-bei-E-.
Auch bei der Zusammensetzung --E-- kann unter Verwendung der vorher bei Saccharosephosphaten erwähnten Techniken gezeigt werden, dass die verbleibenden Banden Glucosephosphatkomponenten entsprechen. Eine Prüfung zeigt, dass der grösste Teil der in der Zusammensetzung vorhandenen Glucosephosphate aus Glucosemonophosphaten besteht, welche der Bande --2'-- entsprechen.
Es kann weiterhin gezeigt werden, dass die Zusammensetzung --E-- prinzipiell aus einer Mischung von im wesentlichen amorphen Calciumsalzen der beschriebenen Glucosephosphate besteht (etwa 90gap, bezogen auf Trockengewicht der Mischung) in komplexerAssoziation mit einem anorganischen Calcium-
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hinreichend konzentriert ist (z. B. 50 Gew.-% Gesamtfeststoffe). Die Losung hat einen pH-Wert von etwa 7 und enthält etwa 8% anorganisches Calciumphosphat, bezogen auf das Gewicht an Calciumglucosephosphaten. Wenn die Lösung auf etwa 1 Gew.-Teil gesamt gelöste Phosphate/100 Gew.-Teile Wasser ver- dünnt wird, wird sie schnell infolge derAusfällung von fein dispergiertem, unlöslichem Material wolkig.
Zusammensetzung F : DieseZusammensetzung wurde hergestellt, indem Saccharose gemäss dem oben beschriebenen Verfahren der deutschen Patentschrift Nr. 247 809 (stöchiometrischer Überschuss an Base) phosphoryliert und dann eine komplexe Assoziation vonCalciumsaccharosephosphaten und anorganischem Calciumphosphat aus der Reaktionsmischung wiedergewonnen wurde :
Eine Lösung von 90 g Saccharose in 11 Wasser wurde hergestellt und 57, 5 g Calciumoxyd hiemit vermischt.
Die Lösung wurde auf ungefähr OÖC abgekühlt und während 1 h bei dieser Temperatur gehalten, während welcher Zeit 38, 5 g Phosphoroxychlorid, gelöst in 0, 125 1 Trichloräthylen, allmählich unter heftigem Rühren zugesetzt wurden. Die Mischung wurde dann filtriert, um das nicht reagierte Calciumhydroxyd zu entfernen, und das Filtrat wurde durch Zusatz einer geeigneten Säure (85%ige Phosphorsäure) neutralisiert.
Die Reaktionsmischung wurde dann in 5 1 abs. Äthanol gegossen und der Niederschlag weiter gereinigt durch Extrahieren mit dreimal je 0, 4 l 80 gew.-% igem Äthanol in Wasser. Das so hergestellteProdukt enthielt einen geringen Rückstand an Calciumchlorid und wurde im Vakuum bei 600C getrocknet.
Analyse nach üblicher Art einer Charge der Zusammensetzung zeigte, dass sie folgende Bestandteile enthielt (ausgedrückt als Perzentsatz, bezogen auf das Trockengewicht der Zusammensetzung) :
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Calcium 17, 0%
Gesamtphosphor 11, 10/0 anorganischer Phosphor 4, 5%
Es zeigte sich, dass die Zusammensetzung-F--im wesentlichen aus den folgenden Bestandteilen in annähernd den folgenden Gewichtsteilen bestand : 60% Caiciumsaccharosephosphat und 40% anorganisches Calciumphosphat.
Bei Anwendung des oberwähnten Zonenelektrophoreseverfahrens zeigte sich, dass fünf elektrophoretische Banden für die Zusammensetzung-F--erhalten wurden, ähnlich den elektrophoretischen Ban- den-l bis 5-- der Zusammensetzung --A--.
Die oben beschriebenen Zusammensetzungen bezogen sich alle auf denFall, in welchem das Kation der anorganischen Phosphatkomponente Calcium ist. Es wurden bereits allgemeine Verfahren angedeutet (z. B. Phosphorylierung von Zuckern in Anwesenheit einer geeigneten Base) für die Herstellung von Zusammensetzungen, bei welchen das Kation des organischen Phosphates ein anderes geeignetes, mehrwertiges Metallion ist, und es wurde die Anwendbarkeit dieser Verfahren im Falle einer Anzahl derartiger Kationen, z. B. Cu , Ni +, usw. festgestellt. Die Kationen in irgendeiner gegebenen Zusammensetzung können auch durch ein anderes mehrwertiges Metallkation ersetzt werden, wobei andere Zusammensetzungen erhalten werden, die innerhalb des Bereiches der Erfindung fallen.
Diese Ersetzung kann nach verschiedenen Methoden durchgeführt werden, wovon drei im folgenden beschrieben werden sollen. Es muss die geeignete Methode unter Berücksichtigung der Tatsache ausgewählt werden, welche Eigenschaften der jeweiligen Zusammensetzungen gewünscht werden. Es sei darauf hingewiesen, dass diese Methoden lediglich illustrativ sein sollen und in keiner Weise eine Beschränkung des Schutzbereiches bedeuten.
Bei der Beschreibung dieser Methoden bezieht sich der Ausdruck "benötigtes mehrwertiges Metall" auf das Metall, welches verwendet werden soll, um das Metall in einer Zusammensetzung zu ersetzen und dabei eine andere Zusammensetzung zu ergeben, welche innerhalb der Erfindung fällt.
Methode 1 :
Eine Lösung einer erfindungsgemäss erhaltenen Stoffzusammensetzung wird durch eine Kolonne geführt, die mit einem Kationaustauscherharz in saurer Form gefüllt ist. Durch diese Behandlung werden die Metallionen von der Zusammensetzung entfernt, ohne dass dabei die Eigenschaften der anorganischen und Saccharosephosphate in der ausfliessenden Lösung aus der Kolonne merklich geändert werden. Diese Lösung wird dann mit einem geringen Überschuss an frisch ausgefälltem Hydroxyd des gewünschten mehrwertigenMetalls umgesetzt. Der Überschuss an Hydroxyd wird abfiltriert und das Filtrat wird zur Trockene eingedampft, wobei die gewünschte Zusammensetzung erhalten wird.
Methode 2 :
Ein Kationaustauscherharz in saurer Form wird in einer Kolonne in die das gewünschte mehrwertige Metall enthaltende Form übergeführt, indem dadurch eine 10% ige Lösung eines löslichen Salzes dieses Metalls geführt wird. Nachdem das Harz von ungewünschten Anionen freigewaschen wurde, wird eine Lösung einer erfindungsgemäss erhaltenen Stoffzusammensetzung durch die Kolonne geführt, wodurch ein Austausch derMetallionen bewirkt wird. Die aus der Kolonne ausfliessende Lösung kann zur Trockene eingedampft werden oder die Zusammensetzung kann durch Ausfällung mit Alkohol gewonnen werden.
Methode 3 :
Zu einer 10% eigen Lösung der Stoffzusammensetzung wird eine 5% ige Lösung eines löslichen Salzes, dessen Kation aus dem gewünschten mehrwertigen Metall besteht und dessen Anion mit dem Metall in der ursprünglichen Mischung ein unlösliches Salz bilden kann, zugesetzt. Der gebildete Niederschlag wird abfiltriert und das Filtrat wird zur Trockene eingedampft, wobei die gewünschte mehrwertige metallhaltige Zusammensetzung erhalten wird. Beispielsweise wird zur Herstellung einer Zusammensetzung, welche lösliches Stannophosphat enthält, eine Lösung von Stannofluorid zu einer Lösung einer calciumhaltigen Stoffzusammensetzung zugesetzt und es fällt dabei unlösliches Calciumfluorid aus.
Die- ses wird abfiltriert, das Filtrat wird zur Trockene eingedampft und es wird so die gewünschte Zusammensetzung erhalten.
Aus diesen Beispielen ist dem Fachmann ersichtlich, dass aus andern Zusammensetzungen zahlreiche Zusammensetzungen der Erfindung gemacht werden können, indem die mehrwertigen Metallionen oder organischen Kationen der jeweiligen Mischung gegen andere derartige Ionen ausgetauscht werden.
Beispiele einiger derartiger Verbindungen, die so hergestellt worden sind, sind solche, die zweiwertiges Kupfer, zweiwertiges Mangan, zweiwertiges Zink, zweiwertiges Zinn, dreiwertiges Aluminium, zweiwertiges Nickel sowie zwei-und dreiwertiges Eisen enthalten. Alle diese Zusammensetzungen zeigen
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die Eigenschaften der erfindungsgemäss herzustellenden Zusammensetzungen.
Zusammensetzung G :
Diese Zusammensetzung enthält lösliches Cupriphosphat und wurde nach Methode 2 aus Zusammen- setzung --A-- hergestellt. Die Zusammensetzung zeigt folgende Werte der Elementaranalyse (ausge- drückt als Perzentsatz, bezogen auf das Trockengewicht) :
Kupfer (zweiwertig) 16, 0%
Gesamtphosphor 7, 90/0 anorganischer Phosphor 2, 20/0
Diese Zusammensetzung besteht im wesentlichen aus etwa 14% (bezogen auf Trockengewicht) Cupri- phosphat in Assoziation mit etwa 80% Cuprisaccharosephosphaten. Sie ist in Wasser zu einer klaren grünen Lösung bei einem pH-Wert von 8 löslich, wobei die Lösung durch Erwärmen wesentlich beschleu- nigt wird.
Bei Verdünnung zu einer Lösung mit etwa 1% gesamt gelöste Feststoffe wird die Lösung trüb infolge derAusfällung eines hochdispergierten unlöslichen Materials, das aus anorganischem Cupriphosphat zusammen mit Cuprisaccharosephosphaten besteht.
Assoziationen in wässeriger Lösung einschliesslich solcher der Ionen können sich von relativ ein- fachen Komplexbildungen zu den komplizierteren ionischen Zwischenwirkungen, die bei komplexen Coacervationen und komplexen Flocculationen eintreten, erstrecken. Diese letzteren Erscheinungen der gegenseitigen Einwirkung hängen zu einem grossen Teil von Faktoren, wie PH, Konzentrationen der auf- einander einwirkenden Species (sowohl absolut als auch relativ), Ionenstärke und Spezifität der gegenseitigen Einwirkung, ab.
Die physiko-chemische Basis des Löslichkeitsverhaltens der Zusammensetzungen, die Gegenstand der Erfindung sind, beruht offenbar auf komplexer gegenseitiger Einwirkung von ionisierten Species. Der genaue Mechanismus dieser Zwischenwirkungen jedoch-nicht nur in diesen Systemen, sondern auch bei den meisten andern - ist bis jetzt nur sehr ungenau erklärbar.
Studien an Zuckerphosphaten haben gezeigt, dass diese Substanzen mit mehrwertigen Metallionen Komplexe bilden können und dass sie an fest/wässerigen Grenzflächen adsorbiert werden können, insbesondere an festen anorganischen Phosphaten. Es wurde gefunden, dass die Adsorption von Zuckerphosphaten an festen anorganischen Phosphaten zu einer ausgesprochenen Dispersion dieser Feststoffe führen kann (wobei die Verwendung von Zuckerphosphaten als Deflocculierungsmittel für verschiedene Anwendungsgebiete nahegelegt wird). Es wurde weiterhin beobachtet, dass Zuckerphosphate mit grossen organischen Kationen unter geeigneten Bedingungen bezüglich pH-Wert und Konzentration zusammenwirken und dadurch unlösliche Einwirkungsprodukte bilden können.
Es können sich auch anorganische Phosphate auf analoge Weise verhalten. Wenn beispielsweise anorganische und Zuckerphosphate in wässeriger Lösung zu gegenseitiger Einwirkung gebracht werden, können komplexe gegenseitige Einwirkungserscheinungen auftreten, die die Löslichkeitseigenschaften auf die Weise beeinflussen, wie sie bereits für die erfindungsgemäss erhältlichen Zusammensetzungen beschrieben wurde. Ausserdem sind als Ergebnis dieser gegenseitigen Einwirkung die Eigenschaften dieser löslichen Zusammensetzungen von Zuckerphosphaten und anorganischen Phosphaten in zahlreichen Fällen verschieden von denen der einzelnen Komponenten.
Es wurde bereits ausgeführt, dass diese Zusammensetzungen nur durch speziell ausgewählte Methoden hergestellt werden können und es wird angenommen, dass dies auf die Komplexizität der gegenseitigen Einwirkungen zurückzuführen ist und auf die Verschiedenheiten in der Kinetik der Hin- und Rückreaktionen für die verschiedenen Gleichgewichte.
Die Assoziation zwischen Zuckerphosphaten und anorganischen Phosphaten, die in den erfindungsgemäss erhältlichen Zusammensetzungen vorliegt, erteilt diesen Produkten Vorteile bei zahlreichen Anwendungsgebieten, nicht nur bezüglich der Anwendung von anorganischen Phosphaten, sondern auch bezüglich derAnwendungen vonZuckerphosphaten. Dies soll in den folgenden Beispielen illustriert werden.
Es wird allgemein angenommen, dass die Auflösung von Hydroxyapatit, einem Calciumphosphat, das den grössten Teil des Zahnschmelzes bildet, wahrscheinlich ein frühes Stadium bei der Bildung von kariösen Schädigungen der Zähne ist. Bei Versuchen, die kariösen Schädigungen der Zähne bei Menschen zu vermindern, wurde versucht, die Demineralisierung des Zahnschmelzes durch Zusatz vonphosphaten zu Nahrungsmitteln zu vermindern. Es wurden weiterhin beträchtliche Anstrengungen dem Problem zugewendet, Zähne, deren Schmelz durch Demineralisierung erweicht worden ist, wieder zu härten.
Bei beiden dieser Versuchsrichtungen, die Zahnkaries zu bekämpfen, ergibt sich aus dem chemischen Grundwissen, dass Calciumphosphate die Phosphate sind, die höchstwahrscheinlich auf natürliche Weise die Demineralisierung des Zahnschmelzes vermindern oder wenigstens teilweise den Mineralienverlust wieder
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ausgleichen. Es sind jedoch, wie im vorhergehenden ausgeführt wurde, die Calciumphosphate entweder in Wasser bei physiologischen PH-Werten nur sehr schwer löslich oder sie formen unter diesenBedingungen unlösliche Phosphate.
Die komplexen Calciumassoziationen, die erfindungsgemäss erhältlich sind, liefern jedoch Calciumphosphate in einer löslichen Form, nicht nur als Calciumzuckerphosphate, sondern als lösliche anorganische Phosphate in komplexer Assoziation mit diesen Zuckerphosphaten. Es konnte nun gezeigt werden, dass diese Zusammensetzungen bei der Verhinderung der Demineralisierung des Zahnschmelzes in vitro wirksam sind und weiterhin bei der Verhinderung der Bildung von kariösen Schädigungen sowohl bei Tieren als auch bei Menschen. Beispiele seien im folgenden angegeben.
Wenn ein menschlicher Zahn, dessen Schmelz zunächst erweicht ist, in einer gepufferten sauren Lösung in eine verdünnte Lösung der folgenden Zahnpaste, welche die Zusammensetzung --A-- enthält, gebracht wird, wird der Schmelz wieder gehärtet, wie durch die übliche Knoop-Prüfmethode zur Härtemessung gezeigt werden kann.
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<tb>
<tb>
Zahnpastekomponente <SEP> Gewichtsteile
<tb> dibasisches <SEP> Calciumphosphat <SEP> 40
<tb> Glycerin <SEP> 16
<tb> Sorbitsirup <SEP> 10
<tb> Traganthgummi <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Saccharin <SEP> (löslich) <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP>
<tb> Natriumlaurylsulfat <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Geschmacksstoffe <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP>
<tb> Methylparahydroxybenzoat <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP>
<tb> Natriumfluorid <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP>
<tb> Zusammensetzung <SEP> A <SEP> 5, <SEP> 0
<tb> Wasser <SEP> ad <SEP> 100 <SEP> Gew.-Teile
<tb>
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**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.