DD246527A5 - Ammoniummonophosphate, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Ammoniummonofluorophosphaten fuer die Verwendung als Zahnpastenadditive zur Kariesinhibierung. Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung von neuen Verbindungen, bei denen die Fluorid-Freisetzung im Mundbereich langsam aber kontinuierlich ablaeuft. Erfindungsgemaess werden Ammoniummonofluorophosphate der allgemeinen Formel I (R1R2R3NH)R4PO3F (I)hergestellt, worin beispielsweise bedeuten: R1, R2 und R3 gleich oder verschieden einen geradkettigen, verzweigten oder cyclischen, ungesaettigten Alkyl-, Aralkyl- oder Arylrest, wobei diese gegebenenfalls noch durch Alkyl, Alkoxy oder Hydroxyl substituiert sein koennen oder zusammen eine Alkylenbruecke bilden, R3 auch ein Wasserstoffatom sein kann und R4 ein Wasserstoffatom oder die Gruppe R5R6R7NH ist, in der R5, R6 und R7 die gleichen Bedeutungen haben wie R1, R2, R3.

Description

-Z-

in der R₁; R₂ und R₃ gleich oder verschieden sind und einen geradkettigen, verzweigten oder cyclischen, ungesättigten Alkyl-, Aralkyl- oder Arylrest bedeuten, wobei diese gegebenenfalls noch durch Alkyl, Alkoxy oder Hydroxyl substituiert sein können oder zusammen eine Alkylenbrücke bilden, R₃ auch ein Wasserstoffatom sein kann und R₄ein Wasserstoffatom oder die Gruppe R₅R₆R₇NH ist, in der R₅, R₆ und R₇ die gleichen Bedeutungen haben wie R₁, R₂, R₃, wobei R₁, R₂ und R₃ auch einen geradkettigen, verzweigten oder cyclischen, gesättigten Alkyl-, oder Aralkylrest bedeuten können, wobei diese gegebenenfalls noch durch Alkyl, Alkoxy oder Hydroxyl substituiert sein k'önnen und zwei derSubstituenten auch Wasserstoff sein können oder zusammen eine Alkylenbrücke bilden, wenn R₄ die Gruppe R₅R₆R₇NH ist, in der R₅, R₆ und R₇ nicht alle die gleiche Bedeutung haben können wie R₁, R₂ und R₃, wobei eine der Gruppen Ri-R₃ auch eine Gruppe (HF)b(H₂PO₃F)_c χ R₈RgN — (CH₂)a — sein kann, in der R₈ und R₉ die gleiche Bedeutung haben wie R₁-R₃ aber nicht mehr als 3 der Substituenten Ri-R₃ und R₈-R₉ Wasserstoff sind und a eine Zahl von 1-6, b 0 oder 1 bedeutet und c 0 ist, wenn b eins ist oder R₄ ein Wasserstoffatom darstellt und sonst den Wert 1 hat, in diesem Sinne benutzt werden können.

Für die erfindungsgemäße Verwendung als Zahnpastaadditiv ist es wichtig, daß die hydrolytische Spaltung der Phosphor-Fluor-Bindung bei diesen Verbindungen im Mundbereich langsam aber kontinuierlich abläuft, so daß eine niedere, jedoch konstante Konzentration an freien Fluoriden erhalten wird. Es wird angenommen, daß die gegenüber Natriummonofluorophosphat größere hydrolytische Stabilität der Phosphor-Fluor-Bindung auf die hydrophoben Substituenten der Ammoniumionen zurückzuführen ist.

Während sekundäre und tertiäre ungesättigte Amine enthaltende symmetrische Ammoniummonoflüorophosphate sowie Ammoniummonofluorohydrogenphosphate den größen Vorteil bieten, mehrere verschiedene Reste R am gleichen Stickstoffatom zu vereinigen, wird diese Möglichkeit bei den unsymmetrischen Ammoniummonofluorophosphaten zusätzlich durch die Möglichkeit der Kombination verschiedener Amine erweitert. .

Dadurch ergibt sich ein breites Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten, wie beispielsweise die Kombination von Resten bzw. Aminen mit guter Hafteigenschaft auf der Mundschleimhaut, mit Resten variabler Hydrophobie und damit unterschiedlich schneller Fluorid-Freisetzung.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen neuen Verbindungen können deshalb die verschiedenen 'Ansprüche an Zahnpasten mit beispielsweise großer Langzeitwirkung (für abends), sowie mit mäßig schneller Fluoridfreisetzung bei gleichzeitig guter Haftung (für morgens und mittags), in einfacher Art und Weise realisiert werden.

Aus der US-PS 3507918 sind bereits gesättigte Amine enthaltende symmetrische Di(alkylammonium)monofluorophosphate sowie gesättigte Amine enthaltende Mono(alkylammonium)monofluorohydrogenphosphate bekannt, die als Öl-lösliche Schmiermitteladditive verwendet werden. Niedermolekulare Verbindungen dieser Art werden weiterhin als Stickstoff- und Phosphorlieferanten zur Bodenkonservierung und Düngung verwendet. Zur Herstellung dieser Verbindungen soll gemäß Kirk-Othmer, 3. Auflage, Vol. 10,'S.782 aus Orthophosphorsäure und Flußsäure hergestellte Monofluorphosphorsäure in eine äquivalente Menge eines entsprechenden Amins, welches in einem, leicht siedenden inerten Lösungsmittel gelöst ist, eingetragen werden. Da die so hergestellte Monofluorophosphorsäure in Gegenwart von Wasser mit den Ausgangskomponenten Orthophosphorsäure und Flußsäure im Gleichgewicht steht (Kirk-Othmer, 3. Auflage, Vol. 10", S. 780-781), erhält man auf diese Weise nach Abdampfen des Lösemittels ein Salzgemisch aus dem gewünschten Ammoniummonofluorophosphat, Ammoniumphosphat und Ammoniumfluorid, welches insbesondere wegen des Gehaltes an freiem Fluorid als Zahnpastenadditiv wenig geeignet ist.

Für die erfindungsgemäße Verwendung als Zahnpastaadditiv ist es wichtig, daß die hydrolytische Spaltung der Phosphor-Fluor-Bindung bei diesen Verbindungen im Mundbereich langsam aber kontinuierlich abläuft, so daß eine niedere, jedoch konstante Konzentration an freien Fluoriden erhalten wird. Durch zusätzliche Kombination von Ammoniumfluoriden und Ammoniummonofluorophosphaten am selben Kation ist die Möglichkeit gegeben, gleichzeitig sowohl einen rasch wirkenden Schutz durch hydrolytische Spaltung der Ammoniumfluoridgruppe, als auch eine langer andauernde Schutzwirkung durch die deutlich langsamere Hydrolyse der Phosphor-Fluor-Bindung zu erzielen. Durch Variation der Reste R ergibt sich ein breites Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten, wie beispielsweise die Kombination von Resten mit guter Hafteigenschaft auf der Mundschleimhaut mit Resten variabler Hydrophobie und damit unterschiedlich schneller Fluorid-Freisetzung. Die erfindungsgemäßen Verbindungen der Formel I lassen sich in einfacher Weise durch Umsetzung der gut charakterisierten anorganischen Salze der Monofluorophosphorsäure, vorzugsweise des Dinatriummonofluorophosphates mit den entsprechenden Aminen bzw. ihren Salzen, vorzugsweise den Hydrochloriden, durchführen.

Bevorzugt wird dabei das Natriummonofluorophosphat mit dem entsprechenden Aminhydrochlorid umgesetzt, wobei überraschenderweise eine nahezu quantitative Umsalzung unter Bildung der Ammoniummonoflüorophosphate stattfindet. Die Reaktion wird durch Zusammenmischen der Komponenten in einem Lösemittel bei Raumtemperatur oder bis zum Siedepunkt des Lösemittels erhöhter Temperatur durchgeführt. Als Lösemittel kommen sowohl Wasser als auch polare organische Lösemittel wie Aceton, Methylisobutylketon, Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol etc., aber auch Gemische dieser Lösemittel, gegebenenfalls unter Zusatz von unpolaren organischen Lösemitteln wie Toluol, in Frage.

Insbesondere zur Herstellung der höher molekularen Verbindungen wird Wasser oder ein wäßriger Alkohol bevorzugt, da die * gewünschten Ammoniummonoflüorophosphate sich daraus schwerlöslich abscheiden, während die Ausgangskomponenten und das ebenfalls gebildete Natriumchlorid in Lösung verbleiben und somit leicht abgetrennt werden können. Niedermolekulare Ammoniummonoflüorophosphate, die in Wasser bzw. wäßrigem Alkohol in stärkerem Maße löslich sind, lassen sich auf diese Weise gewinnen, indem man nach erfolgter Umsetzung das Lösemittel abzieht und aus dem Rückstand das Ammoniummonofluorophosphat mit einem wasserfreien organischen Lösemittel extrahiert, wobei das Natriumchlorid zurückbleibt, und durch Abziehen des organischen Lösemittels das reine Ammoniummonofluorophosphat gewinnt. Eine zusätzliche Reinigung des Produktes kann durch Umkristallisation, beispielsweise aus einem niederen Alkohol, erfolgen. Alternativ läßt sich die Umsetzung auch von vornherein in einem solchen organischen Lösemittel durchführen, wobei das entstehende Natriumchlorid als schwer lösliches Reaktionsprodukt ausfällt und zusammen mit nicht umgesetzten Ausgangsprodukten leicht abgetrennt werden kann. Das Ammoniummonofluorophosphat wird dann durch Abdampfen des Lösemittels gewonnen. Nachteilig bei diesem Verfahren ist es, daß die Ausgangskomponenten in diesen Lösemitteln ebenfalls nur wenig löslich sind, so daß die Umsetzung längere Zeit in Anspruch nimmt und bei vorzugsweise höheren Temperaturen durchgeführt werden muß.

Bevorzugt wird die Umsetzung in organischen Lösemitteln jedoch zur Herstellung der bisher nicht beschriebenen unsymmetrischen Ammoniummonofluorophosphate der allgemeinen Formel I verwendet, in der R₄ die Gruppe R₅R₆R₇NH ist, da insbesondere wenn beide Ammoniumgruppen sich in ihrer Größe und/oder Hydrophilie stark unterscheiden, bei der direkten Ausfällung aus wäßriger oder wäßrig alkoholischer Lösung zunächst nur das schwerer lösliche der beiden möglichen Ammoniummonofluorophosphate ausfällt und erst wenn das entsprechende Amin verbraucht ist, auch das andere Amin ebenfalls unter Bildung eines Salzes reagiert.

Bei Verwendung eines organischen Lösemittels, in dem die entsprechenden Ammoniummonofluorophosphate löslich sind, gelingt es im Gegensatz dazu, die Salze in Lösung herzustellen und durch Abdampfen des Lösemittels zu erhalten.

Weiterhin wurde gefunden, daß man durch Umsetzen von Dinatriummonofluorophosphat mit sauren, vorzugsweise stark sauren Ionenaustauschern in wäßriger Lösung Monofluorophosphorsäure in hoher Reinheit erhalten kann, die bei sofortiger Umsetzung mit den entsprechenden Aminen reine Ammoniummonofluorophosphate ergibt. Da bei der Reaktion eine erhebliche Neutralisationswärme frei wird, muß die Lösung gekühlt werden, wobei Reaktionstemperaturen von 0 bis 60°C, vorzugsweise 10 bis 3O⁰C und insbesondere 15 bis 2O⁰C, bevorzugt werden. Das Amin bzw. Amingemisch wird dabei als Lösung oder Suspension in Wasser oder einem mit Wasser mischbaren organischen Lösemittel, wie beispielsweise Aceton, Methylisobutylketon, einem niederen Alkohol oder einer Mischung derselben, vorgelegt. Zur Vermeidung lokaler Überhitzung muß die Zugabe des lonenaustauschereluates unter kräftigem Rühren erfolgen. Nach erfolgter Zugabe des stöchiometrische Mengen Monofluorophosphorsäure enthaltenden lonenaustauschereluates, wird die Mischung zur vollständigen Umsetzung noch eine entsprechende Zeit weitergerührt. Die Reaktionsdauer liegt zwischen 15 Minuten bis 6 Stunden, vorzugsweise zwischen 1 und 3 Stunden. Soweit nicht in Wasser als Lösemittel gearbeitet wurde, kann durch Zugabe eines entsprechenden Überschusses von Wasser das Reaktionsprodukt zur vollständigen Ausfällung gebracht werden. Die wasserlöslichen niedermolekularen Ammoniummonofluorophosphate werden durch Abziehen des Lösemittels im Vakuum und Umkristallisation des Rückstandes in einem geeigneten Lösemittel, wie beispielsweise in einem niederen Alkohol oder Toluol, gewonnen. Die Produkte können anschließend durch Trocknen im Vakuum von anhaftenden letzten Spuren der Lösemittel befreit werden.

Die erfindungsgemäßen Alkyl- und Arylammoniummonofluorophosphat'e der allgemeinen Formel I sind feste bis wachsartige Substanzen, die je nach Art der Substituenten eine merkliche bis sehr geringe Löslichkeit in Wasser besitzen. Sie sind jedoch, insbesondere unter Zusatz oberflächenaktiver Stoffe, in Wasser dispergierbar. Der pH-Wert einer 1%igen wäßrigen Lösung oder Dispersion dieser Verbindungen liegt bei pH 5-7. In Alkohol sind die erfindungsgemäßen Monofluorophosphate in der Wärme gut löslich.

Als Zahnpastenadditive werden die erfindungsgemäßen Verbindungen in einer Menge von 100 bis 5000 ppm, vorzugsweise 500 bis 2000ppm Fluoridäquivalenten, d.h. etwa bis 10Gew.-%zugesetzt.

Unter Alkylgruppen im Sinne der Erfindung werden Gruppen mit bis zu 30 C-Atomen, insbesondere 10-22 C-Atomen verstanden.

Diese Gruppen können gegebenenfalls 1 oder 2 Doppelbindungen enthalten.

Cycloalkylgruppen können Monocyclen mit 5-8 C-Atomen, insbesondere c-Pentyl und c-Hexyl sein, aber auch Bicyclen, wie Tetrahydronaphtalin und D.ecalin.

Unter Aryl auch in Aralkyl sind Reste mit 6-14 C-Atomen, insbesondere Phenyl und Naphtyl, zu verstehen.

Soweit Alkyl- oder Alkoxygruppen als Substituenten der vorstehenden Reste auftreten, sind Gruppen mit 1-6 C-Atomen, insbesondere Methyl und Ethyl bzw. Methoxy und Ethoxy bevorzugt.

Die erfindungsgemäß hergestellten Substanzen können in symmetrischer oder unsymmetrischer Form, oder aber auch als Mischungen von symmetrischen mit unsymmetrischen Ammoniummonofluorophosphaten bzw. Ammoniummonofluorohydrogenphosphaten vorliegen.

Unter symmetrischen Ammoniummonofluorophosphaten im Sinne der Erfindung werden Verbindungen der allgemeinen Formel I verstanden, bei denen sich R1R2R3NH und R₄ in ihrer Bedeutung entsprechen. Bei unsymmetrischen Verbindungen im Sinne der Erfindung können R₁R₂RaNH und R₄ nicht die gleiche Bedeutung haben.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einigen Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1 . "

53,5g Oleylamin werden innerhalb von 15 Minuten unter starkem Rühren und Kühlen auf30°C mit 19,7 g37%iger HCI versetzt. Es werden weitere 500ml H₂O zugesetzt und dann unterfortdauerndem Rühren 14,4g Na₂POsF, gelöst in 20ml H₂O, zugesetzt.

Die Lösung wird weitere 2 Stunden bei 40⁰C gerührt, danach das schaumartige weiße Produkt mittels Filtration abgetrennt und kurz mit H₂O gewaschen.

Die anschließende Trocknung im Vakuum bei 40°C ergibt 50,5g Bis(oleylammonium)monofluorophosphat, d.s. 79,6% der Theorie bezogen auf eingesetztes Oleylamin.

Beispiel 2

72,0g Na₂PO₃F werden in 1 Liter H₂O gelöst und anschließend über einen regulierten und neutral gewaschenen Kationenaustauscher (z.B. Lewatit®S100) gegeben. Das Eluat wird unter starkem Rühren und Kühlen auf 20 bis 30⁰C in eine Emulsion von 267,5g Oleylamin in 500 ml Aceton getropft. Die erhaltene weiße Suspension wird 30 Minuten nachgerührt und dann das Produkt mittels Filtration vom Lösemittel getrennt. Der wachsartige Rückstand wird 2x mit je 2000 ml Aceton gewaschen und bei 40°C im Vakuum getrocknet.

Die Ausbeute an analysenreinem Bis(oleylammonium)monofluorophosphat beträgt 297,2 g, d.s. 93,6% der Theorie, bezogen auf eingesetztes Oleylamin.

Beispiel 3

65,7g Decylamin werden in 200ml H₂O suspensiert und anschließend innerhalb von 15 Minuten unter starkem Rühren und Kühlen auf 3O⁰C mit 41,1 g 37%iger HCI versetzt. Anschließend werden unter fortdauerndem Rühren 30,0 g Na₂PO₃F, gelöst in 100ml H₂O, zugesetzt

Die Lösung wird weitere 3 Stunden bei 40⁰C gerührt, danach das schaumartige weiße Produkt mittels Filtration abgetrennt, kurz mit H₂O und dann 2χ mit je 300 ml Aceton gewaschen.

Die anschließende Trocknung im Vakuum bei 4O⁰C ergibt 80,2g Bis(decylammoniüm)monofluorophosphat, d.s. 93,1 % der Theorie bezogen auf eingesetztes Decylamin.

Beispiel 4

112,3g Stearylamin werden in 2000 ml H₂O aufgeschlämmt und dann innerhalb von 30 Minuten unter starkem Rühren und Kühlen auf 30⁰C mit 208,4ml 2 N HCI versetzt. Anschließend werden unter fortdauerndem Rühren 30,0g Na₂PO₃F, gelöst in 100 ml H₂O, zugesetzt.

Die Lösung wird weitere 2 Stunden bei 40°C gerührt, danach das schaumartige weiße Produkt mittels Filtration abgetrennt, kurz mit H₂O und dann mit insgesamt 1 500 ml Aceton gewaschen.

Die anschließende Trocknung im Vakuum bei 40°C ergibt 132,9g Bis(stearylammonium)monofluorophosphat, d.s. 99,8% der Theorie bezogen auf eingesetztes Stearylamin.

Beispiel 5

65,8g Docosylamin werden auf ca. 100⁰C erwärmt, heiß in 1 000 ml H₂O suspendiert und dann innerhalb von 30 Minuten unter starkem Rühren und Kühlen auf 30⁰C mit 104,2ml 2N HCI versetzt. Anschließend werden unter fortdauerndem Rühren 15,0g Na₂PO₃F, gelöst in 50 ml H₂O, zugesetzt.

Die Lösung wird weitere 2 Stunden bei 40°C gerührt, danach das schaumartige weiße Produkt mittels Filtration abgetrennt und kurz mit H₂O und 1 000ml Methylisobutylketon gewaschen. '

Die anschließende Trocknung im Vakuum bei40°C ergibt 76,5g Bis(docosylammcnium)monofluorophosphat, d.s. 97,7% der Theorie bezogen auf eingesetztes Docosylamin.

Beispiel 6 ' '

112,4g Stearylamin und 111,5g Oleylamin werden in 2,51 H₂O suspendiert und dann innerhalb von 15 Minuten unter starkem Rühren und Kühlen auf 3O⁰C mit 416,9 ml 2 N HCI versetzt. Anschließend werden unter fortdauerndem Rühren 60,0g Na₂PO₃F,.

gelöst in 200ml H₂O, zugesetzt.

Die Lösung wird weitere 2 Stunden bei 40⁰C gerührt, danach das schaumartige weiße Produkt mittels Filtration abgetrennt und kurz mit H₂O sowie insgesamt3000ml Aceton gewaschen.

Die anschließende Trocknung im Vakuum bei 40⁰C ergibt 230,3 gOleylammonium-stearylammoniummonofluorophosphat, d.s.

86,7% der Theorie bezogen auf eingesetztes Amin.

Beispiel 7

57,1 g Octadecylamin und 51,3g Cetylamin werden innerhalb von 15 Minuten unter starkem Rühren und Kühlen auf 30⁰C mit 41,1 g 37%iger HCI versetzt. Es werden weitere 1 000 ml H₂O zugesetzt und dann unter fortdauerndem Rühren 30,0g Na₂PO₃F, gelöst und 100ml H₂O, zugesetzt.

Die Lösung wird weitere 2 Stunden bei 40⁰C gerührt, danach das schaumartige weiße Produkt mittels Filtration abgetrennt und kurz mit H₂O sowie insgesamt 1 500ml Aceton gewaschen.

Die anschließende Trocknung im Vakuum bei 40⁰C ergibt 93,9g Cetylammonium-octadecylammoniummonofluorophosphat, d.s. 76,9% der Theorie bezogen auf eingesetztes Amin.

Beispiele *

58,6g Oleylamin und 52,2g Dioctylamin werden innerhalb von 15 Minuten unter starkem Rühren und Kühlen auf 30⁰C mit 208,4ml 2N HCI versetzt. Anschließend werden unter fortdauerndem Rühren 30,0g Na₂PO₃F, gelöst in 100ml H₂O, zugesetzt. Die Lösung wird weitere 2 Stunden bei 40⁰C gerührt, danach das schaumartige weiße Produkt mittels Filtration abgetrennt und kurz mit H₂O gewaschen.

Die anschließende Trocknung im Vakuum bei 40°C ergibt 98,5g Oleylammonium-dioctadecylammoniummonofluorophosphat, d.s. 81,4% der Theorie bezogen auf eingesetztes Amin.

Beispiel 9

72,0g Na₂PO₃F werden in 1 Liter H₂O gelöst und anschließend über einen regulierten und neutral gewaschenen Kationenaustauscher (z.B. Lewatit® S100) gegeben. Das Eluat wird unter starkem Rühren und Kühlen auf 20 bis30°Cin eine Mischung von 155,2g Triethanolamin in 500ml Aceton getropft. Die erhaltene Lösung wird 30 Minuten nachgerührt und dann der Ionenaustauscher mit insgesamt 2,5 Liter H₂O gespült. Die resultierende wäßrige Lösung wird im Vakuum bei 50⁰C bis zur Trockne eingeengt, der Rückstand in 250ml Methanol gelöst und anschließend in 3 Liter Isopropanol eingerührt. Nach 48 Stunden wird das wachsartige Produkt mittels Filtration abgetrennt und über P₂O₅ getrocknet. Nach einer weiteren Fällung des restlichen Produkts aus dem Isopropanol-Filtrat werden insgesamt 182,1 g,d.s. 87,9% der Theorie an Bis(triethanolammonium)monofluorophosphat erhalten.

Beispiel 10

36g Natriummonofluorophosphat werden in 500 ml H₂O gelöst und über eine Säule mit Kationenaustauscher (400 ml Lewatit S100) gegeben. Die entstehende wäßrige Monofluorophosphorsäure wird bei 40⁰C unter kräftigem Rühren in 114,7 g Bis-(hydroxyethyl)aminopropylen-N-hydroxyethyl-octadecylamin eingetragen.

Die Umsetzung zu Bis-(hydroxyethyl)aminopropylen_:N-hydroxyethyl-octadecylammoniummonofluorophosphat erfolgt quantitativ.

Die wäßrige Lösung wird bei 80-120mbar und 40^cC aufkonzentriert und das Bis-(hydroxyethyl)aminopropylen-N-hydroxyethyloctadecylammoniummonofluorophosphat mit einem organischen Lösemittel wie beispielsweise Aceton ausgefällt. ·

Die anschließende Trocknung im Vakuum bei 40°C ergibt 123,6g Bis-(hydroxyethyl)aminopropylen-N-hydroxyethyloctadecylammoniummonofluorophosphat, das sind 88,5% der Theorie bezogen auf eingesetztes Diamin.

Beispiel 11

45,9g Bis-ihydroxyethyllaminopropylen-N-hydroxyethyl-octadecylamin werden innerhalb von 15 Minuten unter starkem Rühren und Kühlen auf 30⁰C mit 40 ml 5 N H2SO4 versetzt. Unter fortdauerndem Rühren werden 13,8g Calciummonofluorophosphat zudosiert und 1 Stunde bei 40⁰C nachgerührt.

Danach wird das ausgefallene Calciumsulfat mittels Filtration abgetrennt'und mit wenig H₂O nachgewaschen. Das gesamte wäßrige Filtratwird im Vakuum bei 4O⁰C bis zur Trockne eingeengt, dann der wachsartige Rückstand in Methanol aufgelöst, nochmals filtriert und das Bis-lhydroxyethyllaminopropylen-N-hydroxyethyl-octadecylammoniummonofluorophosphat in einem organischen Lösemittel wie beispielsweise Aceton oder Ethylacetat unter starkem Rühren ausgefällt.

Die anschließende Trocknung im Vakuum bei 40°C ergibt 50 g Bis-(hydroxyethyl}aminopropylen-N-hydroxyethyloctadecylammoniummonofluorophosphat, das sind 89,5% der Theorie bezogen auf eingesetztes Diamin.

Beispiel 12 '

64,9g N-Oleyl-1,3-diaminopropan werden mit 500 ml H₂O versetzt und innerhalb von 15 Minuten unter starkem Rühren mit 200 ml 2 η HCI neutralisiert. Es wird mit 1 000 ml H₂O verdünnt, auf 40⁰C erwärmt und dann unter fortdauerndem Rühren 28,8g Na₂PO₃F, gelöst in 100ml H₂O, zugesetzt.

Die Lösung wird weitere 2 Stunden bei 40⁰C gerührt, danach mit 200ml Aceton versetzt und.das schaumartige Produkt mittels Filtration abgetrennt und kurz mit H₂O gewaschen.

Die anschließende Trocknung im Vakuum bei 40°C'ergab 73,8 g N-Oleyl-1,3-diammoniumpropanmonofluorophosphat, d.s.

86,9% der Theorie, bezogen auf eingesetzte Edukte.

Mit Wasser ergibt N-Oleyl-1,3-diammoniumpropanmonofluorophosphat bei 20⁰C eine stabile Emulsion, die Löslichkeit in Glycerin liegt über 10%.

Beispiel 13

45,8g N,N',N'-Tris(hydroxyethyl)-N-Talgfett-1,3-diaminopropan werden mit 1 000ml Ethanol versetzt und innerhalb von 15 Minuten unter starkem Rühren und Kühlen auf 30⁰C mit einer Lösung von 10g Monofluorophosphorsäur'e in 500 ml Ethanol versetzt. Das farblose Reaktionsprodukt wird abgesaugt und mit wenig Ethanol gewaschen. · ..

Die anschließende Trocknung im Vakuum bei 40⁰C ergab 43,7g N,N',N'-Tris(Hydroxyethyl)-N-Talgfett-1,3-diammoniumpropanmonofluorophosphat, d.s. 78,3% der Theorie, bezogen auf eingesetzte Edukte.

Beispiel 14

29,8g N-Lauryl-1,3-diaminopropan werden mit 1 000ml Ethanol versetztund innerhalb von 15 Minuten unter starkem Rühren und Kühlen auf 30 ⁰C mit einer Lösung von 10g Monofluorophosphorsäurein 500 ml Ethanol versetzt. Das Reaktionsprodukt wird abgesaugt und mit wenig Ethanol gewaschen.

Die anschließende Trocknung im Vakuum bei 40⁰C ergab 45,4g N-Lauryi-1,3-diammoniumpropan-bis(monofluorophosphat), d.s. 91,2% der Theorie, bezogen auf eingesetzte Edukte.

Beispiel 15

33,7 g Pentakis(hydroxyethyl)-diethylentriamin werden mit 1 000 ml Ethanol versetzt und innerhalb von 15 Minuten unter starkem Rühren und Kühlen auf 3O⁰C mit einer Lösung von 30g Monofluorophosphorsäure in 1 000ml Ethanol versetzt. Das Reaktionsprodukt wird abgesaugt und mit wenig Ethanol gewaschen.

Die anschließende Trocknung im Vakuum bei 4O⁰C ergab 57,4g Pentakis(hydroxyethyl)-diethylentriammoniumtris(monofluorophosphat), d.s. 90,1 % der Theorie, bezogen auf eingesetzte Edukte.

Beispiel 16

34,4g N-Oleyl-1,3-diaminopropan-monohydrogenfluorid werden mit 1 000 ml Ethanol versetzt und innerhalb von 15 Minuten unter starkem Rühren und Kühlen auf 30⁰C mit einer Lösung von 10 g Monofluorophosphorsäure in 500 ml Ethanol versetzt. Das Reaktionsprodukt wird abgesaugt und mit wenig Ethanol gewaschen.

Die anschließende Trocknung im Vakuum bei 4O⁰C ergab 41,6g N-Oleyl-i^-diammoniumpropan-monofluoridomonofluorophdsphat, d.s. 93,8% der Theorie bezogen auf eingesetzte Edukte.

In analoger Weise wurden diefolgenden Verbindungen bzw. ihre Monohydrogenfluoride zu den entsprechenden Monofluorophosphaten bzw. gemischten Fluoridomonofluorophosphaten umgesetzt:

— N^'-Pentamethyl-N-Talgfett-ijS-propandiammoniumchlorid

— N-Talgfett-1,3-diaminopropan

— N-Talgfett-1,3-diaminopropandioleat

— Talgfettpropylendiamin χ 10 Ethoxygruppen

Claims (6)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Verfahren zur Herstellung von Ammoniummonofluorphosphaten sowie Ammoniummpnofluorohydrogenphosphaten der allgemeinen Formel I

   (R₁R₂R₃NH)R₄PO₃F (1)

   in der Ri, R₂ und R₃ gleich oder verschieden sind und einen geradkettigen, verzweigten oder cyclischen, ungesättigten Alkyl-, Aralkyl- oder Arylrest bedeuten,wobei diese gegebenenfalls noch durch Alkyl, Alkoxy oder Hydroxyl substituiert sein können oder zusammen eine Alkylenbrücke bilden, R₃ auch ein Wasserstoffatom sein kann und R₄ ein Wasserstoffatom oder die Gruppe R₅R₆R₇NH ist, in der R₅, R₆ und R₇ die gleichen Bedeutungen haben wie R₁, R₂, R₃, wobei R₁, R₂, R₃ auch einen geradkettigen, verzweigten oder cyclischen, gesättigten Alkyl-, oder Aralkylrest bedeuten können, wobei diese gegebenenfalls noch durch Alkyl, Alkoxy oder Hydroxyl substituiert sein können und zwei der Substituenten auch Wasserstoff sein können oder zusammen eine Alkylenbrücke bilden, wenn R₄ die Gruppe R₅R₆R₇NH ist, in der R₅, R₆ und R₇ nicht alle die gleiche Bedeutung haben können wie R₁, R₂ und R₃ wobei eine der Gruppen Ri-R₃ auch eine Gruppe (HF)_b(H₂-PO₃F)_c χ R₈RgN — (CH)₂a — sein kann, in der R₈ und R₉ die gleiche Bedeutung haben wie R₁-R₃ aber nicht mehr als 3 der Substituenten R₁-R₃ und R₈-R₉ Wasserstoff sind und a eine Zahl von 1-6, b O oder 1 bedeutet, und c O ist, wenn b eins ist oder R₄ ein Wasserstoffatom darstellt und sonst den Wert 1 hat/gekennzeichnet dadurch, daß man Monofluorphosphorsäure oder ein Salz davon in einem Lösungsmittel mit einem oder mehreren Aminen der allgemeinen Formel II,

   R₁R₂R₃N (II)

   in der R-,, R₂ und R₃ die oben genannten Bedeutungen haben oder einem Salz derselben mit einer Mineralsäure HX, umsetzt und die entstehende Verbindung der allgemeinen Formel I isoliert.
2. 2. Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß Dinatriummonofluorophosphat verwendet wird.
3. 3. Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß X ein Chloridion darstellt.
4. 4. Verfahren gemäß Punkt 2-3, gekennzeichnet dadurch, daß in Wasser oder wäßrigen Alkoholen als Lösemittel gearbeitet wird.
5. 5. Verfahren gemäß einem der Punkte 1-4, gekennzeichnet dadurch, daß die Umsetzung bei Temperaturen zwischen 0° und dem Siedepunkt des verwendeten Lösemittels durchgeführt wird.
6. 6. Verfahren gemäß Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß bei Raumtemperaturen gearbeitet wird.

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Alkyl- und Arylammoniummonofluorophosphaten. Die erfindungsgemäß hergestellten Verbindungen werden angewandt als Zahnpastenadditive zur Kariesinhibierung.

   Charakteristik der bekannten technischen Lösungen ' -

   Es ist bekannt, daß Fluoride, die in geringen Mengen Zahnpasten zugesetzt werden, imstande sind, die Zahnsubstanz zu härten und dadurch den Zahnverfall und Karies zu verringern. Da die meisten Fluoride, wie auch Flußsäure selbst, recht toxisch sind, ist es bekannt, statt dessen Natriummonofluorophosphat (Na₂PO₃F) zu verwenden, aus dem Fluorwasserstoff durch Hydrolyse freigesetzt wird.

   Obwohl dieses Salz seit langem in großem Umfang als Zahnpastenadditiv verwendet wird, besteht doch das Bedürfnis nach anderen Additiven, die insbesondere während der Herstellung und Lagerung der Zahnpasten eine geringere Hydrolyse aufweisen und erst bei der Anwendung als Zahnpasta in gewünschtem Maße Fluorwasserstoff freisetzen.

   Ziel der Erfindung

   Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung neuer und/oderals Zahnpastaadditive bessere Fluorwasserstoff abgebender Verbindungen.

   Darlegung des Wesens der Erfindung

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, neue Verbindungen mit den gewünschten Eigenschaften und Verfahren zu ihrer Herstellung aufzufinden.

   Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß Ammoniummonofluorophosphate der allgemeinen Formel I

   (R₁R₂R₃NH)R₄PO₃F (I)