DE2130794A1 - 1-hydroxy-3-amino-propan-1,1-diphosphonsaeure und verfahren zu deren herstellung - Google Patents
1-hydroxy-3-amino-propan-1,1-diphosphonsaeure und verfahren zu deren herstellungInfo
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Description
- 1 - Hydroxy-3-emino-propan-1, 1-dlphosphonsäure und Verfahren zu deren Herstellung Hydroxy-alkan-diphosphonsäuren hoben in der vergangenen Zeit eine immer £?ößei'e Bedeutung erlangt.
- Sie sind gute Komplexbildner für die verschiedensten Mchrwertigen Metallionen und außerder.l eignen sie sich in unters töchiometris ehen Mengen, sogenansten "Impfmengen" angewandt, ausgezeichnet zur Verhinderung von steinbildenden Ablagerungen in wässrigen Systemen. Wegen ihrer Hydrolysebestandigkeit, insbesondere bei höheren Tempersturen und im sauren Bereich, werden sie mitunter den Polyphosphaten vorgezogen, von denen bekannt ist, daß sie unter ungünstigen Umstanden in wässriger Lösung hydro-Basieren können. So können die Phosphonsäuren vor allem flüssigen Reinigungslösungen zugesetzt werden und sind in diesen Lösungen bei den verschiedensten Lagerbedingungen lange Zeit haltbar.
- Zur Herstellung der Verbindungen sind eine Reihe von Verfahren bekannt. Danach werden die Verbindungen durch Umsetzung von Carbonsäuren oder Carbonsäureanhydriden oder Gemischen davon mit Phosphortrichlorid erhalten oder auch durch Umsetzung von Carbonsäureohloriden mit phosphoriger Saure. Der bekannteste Vertreter der Hydroxy-alkan-diphosphonsauren ist die 1-Hydroxy-äthan-1, 1-diphosphonsäure.
- Es wurde nun eine neue bisher noch nicht beschriebene Phosphonsäure, die 1-Hydroxy-3-amino-propan-1, 1-diphosphensäure der folgenden Formel gefunden. Die neue Phosphonsäure wird durch Umsetzung von ß -Alanin mit Phosphortrichlorid und 1/2 - 2 Mol Wasser pro Mol Phosphortrichlorid oder mit einem Gemisch aus Phosphortrichlorid und phosphoriger Säure in Gegenwart oder Abwesenheit eines organischen Verdünnungsmittels erhalten.
- Man kann auch anstelle des p-hlanins, das gemäß der Französischen Patentschrift 2.006.885 aus Aerylnitril :ü Ameisensäure entstehende Poly- -alanin einsetzen, wobei während der Umsetzung mit Formalin und Phosphortrichlorid Hydrolyse zu /3 Alanin stattfindet, das dann wie beschrieben zu 1-Hydroxy-3-aminopropan-1, 1-diphosphonsäure weiter reagiert.
- Es war überraschend, daß aus einer Aminocarbonsäure und der P1iosphorImponente die 1-Hydroxy-3-aminopropan-l, l-diphosphonsäure entsteht, denn Anmelderin hat in eigenen Versuchen festgestellt, daß die Umsetzung der Carboxylgruppe mit einer Phosphorverbindung im obigen Sinne nur bei nicht substituierten Carbonsäuren stattfindet, und daß substituierte Carbonsäuren, wie z.B.Chloressigsäure oder Diglykolsäure im allgemeinen nicht rengieren. Auch sind in der Literatur bisher nur l-Hydroxy-alken-l, l-diphosphonsäuren beschrieben, die durch Umsetzung von nicht substituierten Mono- oder Dicarbonsäuren erhalten werden.
- Die l-droxy-3-mino-propan-l, l-diphosphonsäure besitzt ein susgezeichnetes Komplexbindevermögen gegenüber zwei und mehrwertigen Metallionen, wie z.B.
- Calcium, Magnesium, Eisen, Chrom, Mangan und anderen bei verschiedenen Tempernturen und pH-Werten. In unterstöchiometrischen Mengen angewandt eignet sich die neue Phosphonsäure als ausgezeichnetes Mittel zur Stnbilisierung der Wnsserhärte bei Zimmer- und höherer Temperatur. Die Verbindung ist hydrolysestabil und kann deshalb in feste und flüssige Produkte eingearbeitet werden, die in wässrigen Medien einzusetzen sind, unabhangig davon, ob sauer alkalisch oder neutral gearbeitet wird. Außerdem verträgt sich die neue Verbindung mit den üblichen Waschrohstoffen, so daß sie als 'builder" in Wasch- und Reinigungsmitteln entweder anstelle der Polyphosphate oder zusammen mit diesen eingesetzt werden kann. Im Prinzip ist die neue Phosphonsäure auf zellen Gebieten zu verwenden, in denen Polyphosphate oder andere Komplexbildner, wie Athylendiamintetrnessigsäure oder Nitrilotriessigsäure Einsatz finden.
- Zur Herstellung der Verbindung verfährt man vorteilhaft so, daß man 1 Mol -Alanin und 2,5 Mol Wasser in Gegenwart eines organischen Verdünnungsmittels mischt. Geeignete Verdünnungsmittel sind z.B. Tetrachloräthan, Tetrachloräthylen, Trichloräthylen, Tetrachlorkohlenstoff, Chlortoluol, Paraffin und andere. Zu der Mischung werden langsam 2 Mol Phosphortrichlorid getropft und auf dem Wasserbad 2 - 3 Stunden erhitzt.
- Anschließend wird mit Wasser verdünnt, nochmals aufgekocht und von geringen Mengen unlöslicher gelber Nebenprodukte durch Filtration abgetrennt.
- l-Hydroxy-3-amino-propan-l, l-diphosphonsäure fällt beim AbldSllen und Stehen der Lösung in feiner kristalliner Form aus. Durch Einengen des Filtrates und Zugabe von Methanol hann noch eine zweite Fraktion isoliert werden. Die Ausbeute an Phosphonsäure beträgt ungefähr 60 %. Zu der gleichen guten Ausbeute gelangt man auch holme Yeraendung eines Verdünnungsmittels. Die Verwendung eines Verdünnungsmittels ist jedoch vorteilhaft, da sich bei der Resktion ein klebriges Zwischenprodukt bildet, das sich beim Arbeiten ohne Verdünnungsmittel nur schwer rühren läßt.
- Beispiel 1: Zu einer im siedenden Wasserbad erhitzten Mischung aus 89,1 g (1 Mol) -Alanin, 123 g phosphoriger Säure (1,5 Mol) und 500 ml Chlorbenzol werden unter kräftigem Rühren langsam 206 g t1,5 Mol) Phosphortrichlorid getropft und noch 3 Stunden im siedenden Wasserbad weitererhitzt. Während dieser Zeit wird der Kolbeninhalt fest. Nach beendeter Reaktion werden 600 ml Wasser zugegeben, kurz weitererhitzt, mit Tierkohle behandelt und heiß filtriert. Aus der wässrigen Phase kristallisiert im KUhlschrank allmählich die l-Hydroxy-3-amino-propan-l, l-diphosphonsäure aus. Die Mutterlauge wird eingeengt und mit Methanol versetzt, wobei noch weitere Phosphonsäure ausfällt.
- Ausbeute: 138 g (59 % der Theorie) Die Phosphonsäure wurde aus Wasser umkristallisiert.
- Analyse: Berechnet: C 15,33 %, H 4,72 %, N 5,96 %, 0 47,64 %, P 26,40 % Gefunden: C 15,41%, H 4,60 %, N 5190 kr 0 47,65 %, P 26,26 % Im IR-Spektrum weisen die Banden bei 3,15; 6,15 und 6,45» auf-die Anwesenheit einer primären Aminogruppe hin.
- Eines unter den möglichen Anwendungsgebieten für die erfindungsgemäße Phosphonsäure ist ihr Einsatz in alkalischen Reinigungslösungen. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz der Phosphonsäure beispielsweise in automatisch arbeitenden Flaschenspülmas chinen oder bei der Tank- und Container-Reinigung. Hier tritt besonders bei der Nachspülung mit Wasser, also in dem Stadium des Reinigungsprozesses, bei dem nur noch Spuren des Reinigungsmittels vorhanden sind, die mit viel Wasser verdünnt und herausgespült werden, leicht eine Steinabscheidung ein. Diese Steinabscheidung wird mit kleinen Mengen (Impfmengen) der erfindungsgemäßen Phosphonsäure, die in der Nachspüllösung vorhanden sind, verhütet.
- In den Fällen, in denen es erforderlich ist, kann eine geringe Nachdosierung in den durch die Steinabscheidung besonders gefährdeten Zonen erfolgen.
- Eine weitere Einsatzmöglichkeit der erfindungsgemäßen Phosphonsäure ist bei der Milchkannenreinigung. Ein solcher Reiniger kann beispielsweise die folgende Zusammensetzung besitzen: Beispiel 2i 35 % Natriumsilikat, 3 %. erfindungsgemäße Phosphonsäure, 20 ffi Soda, 17 ffi ätznatron, 5 ß Netzmittel, 10 % Natriumsulfat und 10 ß Trinatriumphosphat.
- 1 %ige Lösungen der Mischung können zur Milchkannenreinigung eingesetzt werden,
Claims (1)
- Patentansprüche 1. Hydroxy-3-amino-propan-1,1-diphosphonsäure der Formel: 2. Verfahren zur Herstellung von 1-Hydroxy-3-amino-propan-1,1-diphosphonsäure, dadurch gekennzeichnet, daß man -Alanin oder Poly-ß-alanin mit Phosphortreichlorid oder mit einem Gemisch aus Phosphortrichlorid und phosphoriger Säure in Gegenwart oder in Abwesenheit eines organischen Verdünnungsmittels umsetzt.3. Verwendung von 1-Hydroxy-3-amino-propan-1,1-diphosphonsäure und ihrer Alkplisalze in Wasch-und Reinigungsmitteln.
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