NO145307B - Analogifremgangsmaate ved fremstilling av nye terapeutisk virksomme nucleosider - Google Patents

Description

Stabiliserte fosfateringsbad.

Denne oppfinnelse vedrører forbedrin-ger ved stabilisering av fosfateringsbad inneholdende halogensubstituerte hydrocar-bonoppløsningsmidler, som inneholder fra

ett til tre carbonatomer og som omfatter

f. eks. methylenklorid, methylkloroform,

carbontetraklorid og særlig triklorethylen

perklorethylen, trifluortriklorethan, diflu-ortetraklorethan, dibromtetrafluorethan,

diklortetrafluorethan og triklorfluor-methan.

Det har vært anvendt mange stabilisato-rer under prosesser som tar sikte på å rense

og fjerne olje fra metaller, for å stabilisere

halogenerte hydrocarboner, særlig klorhydrocarboner, mot skadelig innvirkning av

varme, lys og oksygen i et alkalisk eller

nøytralt miljø. Ved forsøk på å fosfatere

metalloverflater i en oppløsning av halo-genhydrocarbon og fosforsyre har det vist

seg at disse oppløsninger er ustabile også

i nærvær av tidligere kjente stabiliseringsmidler. Et fosfateringsbad med triklorethylen for eksempel er særlig ustabilt når

det anvendes for fosfatering av metaller.

Ved fosfatering av jernoverflater danner

fosforsyre ferrofosfat og utvikler nascerende hydrogen, som også betegnes reaktivt

hydrogen. Det nascerende hydrogen spalter

klorhydrocarboner, hvorved der utvikles

HC1. Denne HC1 er meget mer skadelig og

korroderende overfor overflatene i metall-utstyr enn fosforsyre. Kjente hydrogenklor-idakseptorer kan ikke benyttes ved fosfa-teringsprosesser på grunn av nærværet av

fosforsyre.

Det er kjent å tilsette et oppløselig kl-non til vandige fosfateringsoppløsninger for jern og sink som inneholder sterk fosforsyre men intet halogenert hydrocarbon, for å akselerere fosfateringsvirkningen (U.S. patentskrift nr. 2 301 209). Dessuten er det kjent å stabilisere halogenerte bute-ner mot spaltning, spesielt hydrolytisk spaltning, ved tilsetning av kinoner (U.S. patentskrift nr. 2 376 075), Derfor kunne det være tenkelig at også andre halogenerte hydrocarboner kunne stabiliseres ved tilsetning av kinoner når de ble anvendt i et separat prosesstrinn for tørrensning og avfetning av metalloverflater før fosfatering. Det har nu imidlertid overraskende vist seg at tilsetning av kinoner hindrer avspaltning av hydrogenhalogenid fra halogenerte hydrocarboner også i det tilfelle at sterk fosforsyre er tilstede, tiltross for at. den samme virkning ikke kan oppnåes ved anvendelse av andre kjente stabiliseringsmidler for halogenerte hydrocarboner såsom triethylamin og andre aminer, såsom anilin, pyridin, alkoholer, butylenoxyd, epi-klorhydrin og N-methylpyrrol. Man skulle ha ventet at fosforsyren ville bli så sterkt kjemisk bundet til kinonet at den resulte-rende forbindelse ikke lenger ville kunne absorbere hydrogenhalogenid avspaltet fra de halogenerte hydrocarboner. Det viste seg imidlertid overraskende at der bare ble dannet en løs addisjonsforbindelse mellom fosforsyren og kinonet, hvilken forbindelse er like effektiv til å binde hydrogenhalogenid avspaltet fra de halogenerte hydrocarboner som det rene kinon, selv i nærvær av et stort overskudd av fosforsyre.

Ifølge oppfinnelsen skaffes der et vannfritt bad for fosfatering av ferrometaller, som inneholder et halogenert hydrocarbon-oppløsningsmiddel med 1—3 carbonatomer i molekylet, fosforsyre og et middel for å oppløseliggjøre fosforsyren i oppløsnings-midlet, og som er kjennetegnet ved at det inneholder eri stabiliserende mengde av et kinon.

Den påkrevde mengde kinonstabiliser-ingsmiddel er meget liten og varierer i noen grad etter størrelsen av arbeidsytelsen og mengden av andre tilstedeværende stabiliseringsmidler. Vanligvis foretrekkes det en mengde som ligger mellom 0,001 og 1 vektpst., beregnet på mengden av halogen-hydrocarbon, selv om det oppnås en viss stabi-liseringseffekt også ved å anvende lavere konsentrasjoner. Det er ingen øvre grense for konsentrasjonen, men mengder på over 5 vektpst. er vanligvis ikke påkrevet.

Da klorhydrocarboner for tiden er de langt viktigste halogenhydrocarboner, er der nedenfor spesielt omtalt klorhydrocarboner, men det er underforstått at forhol-dene som er beskrevet i forbindelse med klorhydrocarboner gjelder også for andre halogenhydrocarboner.

Kinonene virker som akseptorer for nascerende hydrogen såvel som for HC1, som dannes i klorhydrocarbonoppløsningen, idet de sannsynligvis danner henholdsvis hydrokinoner og klorhydrokinoner. Kino-nenes enestående evne til å kunne binde relativt små mengder HC1 i nærvær av meget større mengder av fosforsyre gjør dem til fremragende stabiliseirngsmidler i klor-hydrocarbon-fosfateringsbad.

De foran omtalte spaltnings- og korrosjonsproblemer er særlig vanskelige i et vannfritt fosfateringssystem som anvendes for etterbehandling av metalloverflater for å øke hefteevnen for maling og for å redu-sere korrosjonen, og anvendelsen av kinoner i henhold til oppfinnelsen er særlig effektiv i slike tilfeller. Ved bruk av et slikt bad, som er meget surt, bringer man me-talloverflaten i kontakt med en blanding som består av et klorhydrocarbon-oppløs-ningsmiddel som den primære bestanddel med den mengde fosforsyre som kreves til fosfatering og et middel som oppløser fosforsyren i klorhydrocarbon-oppløsnings-midlet. Til fosfatering kreves det en mengde av orthofosforsyre av handelskvalitet som fortrinnsvis kan ligge mellom ca. 0,05 og 7,5 vektpst., beregnet på badets totale vekt. Egnede midler til å gjøre fosforsyren oppløselig i badet er alifatiske alkoholer inneholdende fra 3 til 8 carbonatomer og sure alkylfosfater. Av disse foretrekkes lav-molekylære alkoholer, særlig butyl- og amylalkohol, og beregnet etter den ovennevnte mengde av fosforsyre, foretrekkes det å anvende alkoholene i en mengde fra 1 til 10 vektpst. av badets totale vekt.

Vannfrie fosfateringsbad av denne type kan hensiktsmessig anvendes som en del av en integrert enhet, som også omfatter fjernelse av oppløsningsmiddel og/ eller malingsoperasjoner som er adskilt fra fosfateringsbadet ved egnede skillevegger, men som befinner seg i en felles sone som inneholder dampen av klorhydrocarbon-oppløsningsmidlet. Fordi hydrogenklorid er lett fordampbart og på grunn av de korroderende klorider som dannes ved spaltning av klorhydrocarbonoppløsningsmidlet i det sure miljø i fosfateringsbadet, er korrosjonen i metallbeholderen i en slik behand-lingsenhet ikke begrenset til fosfaterings-badets umiddelbare nærhet, men strekker seg over hele enheten, særlig til dens kon-densasjonsområde. For at driften av en slik produksjonsenhet skal bli økonomisk lønnsom, må man naturligvis unngå spaltning av klorhydrocarbon-oppløsningsmid-let og de korrosjonsproblemer som følger av denne spaltning.

Ved hjelp av oppfinnelsen har man kunnet eliminere korrosjonen av appara-turen som anvendes ved fosfatering av metaller med fosforsyreklorhydrocarbon-opp-løsninger nesten i sin helhet. Man har også oppnådd ualminnelig gode resultater ved å kombinere de ovennevnte kinoner med nitro- eller nitrosylforbindelser eller med azoaromatiske forbindelser. Disse nitrogenholdige aromatiske forbindelser virker som akseptorer for hydrogenet som utvikles som resultat av fosfateringen av metall, og de små mengder HC1 som dannes under slike forhold ser ut til å bli opptatt av kinonene.

Når man forener kinonene med de nevnte nitrogenholdige aromatiske forbindelser i fosforsyreklorhydrocarbonbadet, er kinonmengden fra 0,001 til 5 pst., og mengden av nitro- eller nitrosylforbindelsen eller den azoaromatiske forbindelse fortrinnsvis fra 0,01 til 5 pst., basert på vekten av fosforsyreklorhydrocarbonbadet.

På de vedføyede tegninger viser fig. 1 et skjematisk vertikalt snitt av en glassbeholder som er utstyrt for måling av korrosjonen av en metallspiral;

fig. 2 et diagram som viser virkningen av p-kinon på korrosjonen av spiraler av rustfritt stål nr. 316;

fig. 3 et diagram som viser virkningen av arbeidsbelastningen på en bestemt

mengde p-kinon som skal beskytte overflaten av nr. 316 rustfritt stål mot korrosjon;

fig. 4 et diagram som viser virkningen av et addisjonsprodukt av p-kinon og fosforsyre på korrosjonen av nr. 316 rustfritt stål.

De følgende forsøk, tabeller og eksempler vil ytterligere illustrere oppfinnelsen. Alle deler er vektdeler hvis intet annet er angitt.

Sinkstøvprøve.

Følgende laboratorieprøve, heretter be-tegnet som sinkstøvprøve, har vært utvik-let for å etterligne den stabiliserende virkning av forskjellige stabiliseringsmidler i et vannfritt klorhydrocarbonfosfaterings-bad under betingelser som svarer til praktisk fosfatering av metalloverflater. I de følgende eksempler vil det bli henvist til denne prøve.

Grunnsammensetningen av badet for denne prøve er 94,5 vektpst. triklorethylen, 0,5 vektpst. orthofosforsyre av handelskvalitet og 5 vektpst. amylalkohol som et middel til å oppløse fosforsyren i triklorethyle-net. Det ved denne prøve anvendte triklorethylen var av såkalt teknisk kvalitet og inneholdt 0,01 vektpst. pentafen (para-tert. amylfenol) og 0,3 vektpst. diisobutylen som et oxyderende stabiliseringssystem.

Prøven utføres ved å tilsette 0,1 g meget rent sinkstøv til 500 ml av det ovennevnte bad, som holdes ved tilbakeløpstem-peraturen for blandingen. Etter 10 minut-ter filtreres badet for å fjerne uoppløselig stoff, og 100 ml av det blandes omhyggelig med det samme volum vann i en skille-trakt. Vannlaget dekanteres deretter fra væskeblandingen, og dets innhold av vann-oppløselige klorider bestemmes. Målings-resultatet ved prøven angir klormengden som er tilstede i deler pr. million og antas å variere proporsjonalt med spaltningsgra-den av triklorethylen og det derav følgende korrosj onspotensial.

De følgende resultater, som er angitt i tabellform, viser kloridmengden i deler pr. million, bestemt ved å utføre sinkstøvprø-ven med bestemte mengder kinonstabili-seringsmidler i henhold til oppfinnelsen, sammenlignet med en kontrollprøve utført uten å anvende andre stabiliseringsmidler enn pentafen og diisobutylen.

I tabellen omfatter eksempel 13 addisjonsproduktet som er isolert ved å tilsette p-kinon til triklorethylen inneholdende 0,5 vekt% fosforsyre.

Korrosjonsprøve.

Virkningen av kinoner på korrosjonen av rustfritt stål.

For å vise at fosfateringsoppløsningene ifølge foreliggende oppfinnelse i praksis praktisk talt ikke virker korroderende, ble en glassbeholder utstyrt som vist i fig. 1 på de vedføyede tegninger. Beholderen 8 har en kapasitet på 3 liter. Den er forsynt med glasskjølespiral 9, en luftningsventil 10, en kork 11 og en spiral 12 av rustfritt stål, som strekker seg gjennom korken til området for dampnivået av triklorethylen-fosfateringsblandingen. Beholderen er forsynt med innretninger, som f. eks. en var-mekappe, for å holde den ved oppløsningens tilbakeløpstemperatur.

Beholderen fylles med 1500 ml triklorethylen av teknisk kvalitet inneholdende 0,3 pst. diisobutylen og 0,01 pst. pentafen som oxyderende stabiliseringsmidler og 5,0 pst. n-amylalkohol, 0,2 pst. dinitrotoluen (DNT) og 0,5 pst. 85 pst.'ig orthofosforsyre av handelskvalitet.

Spiralen 12 består av nr. 316 rustfritt stål og veies omhyggelig. Kjølevann føres

gjennom glasskondensasjonsspiralen 9 og

gjennom kondensasjonsspiralen 12. Når oppløsningen har oppnådd tilbakeløpssta-diet, funksjonerer spiralen 12 på samme måte som en kjølespiral i et industrielt an-legg. Spiralen 12 fjernes med nærmere angitte mellomrom og veies. Vekttapet er et mål for korrosjon.

For å gjøre denne prøve typisk for praktiske formål, ble der. tilsatt jernpulver hver dag for å stimulere arbeidsbelastningen. Som tidligere nevnt reagerer fosforsyre med metalloverflater, idet der dannes jernfosfat og utvikles hydrogen. Fosforsyren forbrukes derfor i relasjon til overfla-tearealet av metallet som innføres i badet. Beregninger fra industrielle enheter har vist at en arbeidsbelastning på ca. 1,58 ms krever ca. 2 ml fosforsyre. Ved laboratorie-forsøk ble det funnet at 1 g jern pulver (meget rent) krevde ca. 2 ml fosforsyre. Jernpulver ble derfor anvendt for å etterligne industriell drift. Ved det her beskrevne for-søk ble 1,5 g jernpulver tilsatt hver dag, hvilket svarer til en arbeidsbelastning på ca. 1,57 m2 pr. liter bad pr. dag. Denne arbeidsbelastning er av samme størrelses-orden som den som er funnet i industrien.

Av tabell II i eksempel 1 nedenfor går det frem at tilsetningen av p-kinon i høy grad reduserte korrosjonen. Faktisk ser det ut til å være mulig å fullstendig eliminere korrosjonen. Disse resultater er også vist avsatt i fig. 2 på de vedføyede tegninger, hvor kurve A viser korrosjonen uten tilsetning av p-kinon til badet. Kurvene B C og D viser korrosjonsresultatene ved tilsetning av henholdsvis 0,025, 0,05 og 0,1 pst. p-kinon pr. dag.

Eksempel 1.

Tilsvarende forsøk er utført med kold-valset og trukket stål og med «Hastelloy»-legeringer. Tilsvarende resultater ble oppnådd.

Da fosfateringsreaksj onen forårsaker utvikling av hydrogen og da p-kinon lett reduseres, blir p-kinon forbrukt omtrent proporsjonalt med arbeidsbelastningen badet utsettes for. Denne kjennsgjerning be-lyses i det følgende eksempel som ble ut-ført på samme måte som i eksempel 1.

Eksempel 2. Ved denne prøve ble hastigheten av tilsetningen av p-kinon holdt konstant på

0,05 pst. og arbeidsbelastningen variert fra 4,17 ma/liter/dag til 0,52 m2/liter/dag.

Det fremgår herav at 0,05 pst. p-kinon vil hindre korrosjonen ved en arbeidsbelastning på 1,04 m2/liter/dag, mens der for en høyere belastning kreves større mengder av p-kinon.

<*>) 15 dagers prøve.

Disse resultater er vist avsatt på fig. 3. Ved et forsøk på å analysere mengden av p-kinon i fosfateringsoppløsningen viste det seg at etter at oppløsningen hadde vært kokt under tilbåkeløpskjøling i flere minut-ter, var der intet kinon tilstede. Bestem-melsen ble foretatt ved gasskromatografe-ring. Forsøket ble gjentatt, og det ble med mellomrom foretatt analyser for å bestem-me hastigheten hvormed kinon forsvinner. En oppløsning bestående av 93,5 pst. triklorethylen, 5 pst. amylalkohol, 0,5 pst. fosforsyre og 1 pst. p-kinon ble kokt under til-båkeløpskjøling i 3 timer. Resultatene er angitt i tabell IV.

Eksempel 3.

Det fremgikk imidlertid tydelig av de utførte forsøk at oppløsningen fremdeles var i besittelse av sine stabiliserende egen-skaper, hvilke, som nevnt foran, beror på evnen til å kunne oppta HC1. Dette ble påvist ved å gjenta sinkstøvprøven, idet det ble anvendt en oppløsning som hadde vært kokt under tilbakeløpskjøling i 2 timer og således skulle ha mindre enn 12 pst. kinon tilstede som sådant.

Eksempel 4.

Arten av kinon-forbindelsen som var tilstede i fosfateringsoppløsningen ble un-dersøkt. Det viste seg at hvis der ble fremstilt en ikke-fosfaterende oppløsning som inneholdt alle de øvrige materialer som er nevnt ovenfor, men ikke fosforsyre, forble p-kinon-innholdet uendret etter 2 timers kokning under tilbakeløpskjøling, målt ved gasskromatografi.

i Eksempel 5.

Kinon reagerte således med fosforsyre til et eller annet løst kompleks, hvilket fremgår av at kinonet fremdeles kunne ut-øve en stabiliserende virkning, mens fosforsyren fremdeles kunne titreres med en alkalisk oppløsning. Som det vil fremgå av det nedenfor anførte, har man nå ved å la fosforsyre reagere med p-kinon i kloroform, kunnet isolere en forbindelse som inneholder kinon og fosforsyre. Denne forbindelse vil, ved å reagere med en halogen-syre, f. eks. hydrogenklorid, danne klorhy-drokinon og diklorhydrokinon i overens-stemmelse med den følgende reaksjons-rekke: Ved å omsette fosforsyre med p-kinon i kloroform ble der på følgende måte isolert en forbindelse inneholdende kinon og fosforsyre: Til en oppløsning av 19 g (0,176 mol) p-kinon i 250 ml kloroform ble der tilsatt 11 ml (0,176 mol) av 85 pst. fosforsyre. Re-aksjonsblandingen ble kokt under tilbake-løpskjøling i 3 timer, hvorunder det ble dannet et mørkt bunnfall. Kloroformen ble avdestillert og bunnfallet vasket med vann. Materialet hadde et ikke helt markert smel-tepunkt på omtrent 199° C.

Det isolerte addisjonsprodukt av p-kinon og fosforsyre ble underkastet ele-mentæranalyse. De nedenfor angitte resultater viser at forbindelsen antageligvis er sammensatt av 1 molekyl p-kinon, 1 molekyl hydrokinon og 1 molekyl fosforsyre.

Det ble påvist at p-kinon-fosforsyre-addisjonsproduktet virker stabiliserende på fosfateringsoppløsningen ved at det reduserer dannelsen av klorioner ved sinkstøv-prøven. Videre ble det ved korrosjonsprø-ven, ved å anvende spiraler av rustfritt stål nr. 316 som beskrevet foran, påvist at avpassede mengder reduserte korrosjonen betraktelig. (Tabell VII nedenfor og fig. 4).

Eksempel 6.

Kinonets opptagelse av HCl i nærvær av fosforsyre.

Det ble fremstilt en fosfateringsopp-løsning inneholdende 0,4 pst. p-kinon, 0,5 pst. fosforsyre, 5 pst. amylalkohol, 0,01 pst. pentafen og 0,3 pst. diisobutylen og resten triklorethylen. Til denne oppløsning ble der tilsatt to forskjellige mengder saltsyre. Oppløsningene ble titrert etter en times kokning under tilbakeløpskjøling. Dataene i tabell VIII angir titreringsresultatene, som viser opptagelsen av saltsyre i nærvær av fosforsyre. Tilsvarende data i tabell IX viser opptagelsen av HCl i nærvær av kinon-fosforsyre-addisjonsproduktet. Ved de anvendte konsentrasjoner reagerte p-kinon eller dets addisjonsprodukt med fosforsyre i alt vesentlig kvantitativt med saltsyre.

Eksempel 8.

Tabell IX.

Opptagelsen av saltsyre ved bruk av addisjonsproduktet mellom fosforsyre og p- kinon.

I eksempel 8 er forskjellen i titer 21,1 ml hvilket indikerer en HCl-opptagelse på 88%.

i motsetning til den beregnede forskjell på 24 ml,

Virkningen av kinon på fosfateringsoppløs-ningens brukstid.

En av de viktigste faktorer som er av be-tydning for en økonomisk drift av en fos-fåteringsenhet er fosfateringsoppløsnin-gens brukstid, dvs. den tid den er i stand til å fosfatére effektivt. Med effektiv fosfatering menes dannelsen av et belegg som veier i det minste ca. 1,7—1,8 g pr. m.2 av overflaten. Badets brukstid er påvirket av mengden av fremmedmateriale som inn-føres i badet, ay delene som behandles, av spaltningen av stabiliseringsmidlene og oppløsningsmidlet og av produktene som dannes ved korrosjon av beholderen. Badets brukstid kan således økes ved at man reduserer noen av disse faktorer. Det har vist seg at nærværet av et kinon i fosfateringsbadet i henhold til oppfinnelsen på en overveldende måte øker badets effektive brukstid. Nærværet av kinon forhindrer i høy grad at metallsalter som vil hemme eller hindre fosfateringen, trenger inn i oppløsningen, og dannelsen av saltsyre reduseres til et minimum, da der ikke finner sted noen spaltning av det klorerte oppløs-ningsmiddel. Eksempelvis vil en standard fosfateringsoppløsning bestående av triklorethylen, 0,01 pst. pentafen, 0,3 pst. diisobutylen, 0,2 pst. dinitrotoluen, 5 pst. amylalkohol og 0,5 pst. fosforsyre gi et fos-fatbelegg på 2,15 g/m2 ved behandling av ca. 4,9—7,4 ms jernplater pr. liter oppløs-ning, hvoretter beleggets vekt synker til under 1,08 g/m2, hvilket ikke er kommer-sielt akseptabelt. I en tilsvarende blanding hvor det var tilsatt 0,1 pst. p-kinon, kunne man opprettholde vekten av belegget på 2,15 g/m2- under behandling av 24,6—36,8 m.2 av de nevnte jernplater pr. liter oppløs-ning.

Virkningen av kinoner på stabilisering av fosfateringsoppløsninger er ikke begrenset til triklorethylen, som er anvendt i henhold til de foran angitte eksempler. De er like effektive ved stabilisering av andre halogenerte oppløsningsmidler anvendt på samme måte. Dette er nærmere belyst i tabell X nedenfor, som viser endel andre ha-lognerte hydrocarbon-oppløsningsmidler som ble underkastet sinkstøvprøven. I alle tilfelle utøver kinonene en beskyttende virkning, slik som vist i tabellen.

Claims (3)

1. Vannfritt bad for fosfatering av ferrometaller, hvilket bad inneholder et halogenert hydrocarbonoppløsningsmiddel med 1—3 carbonatomer i molekylet, fosforsyre og et middel for å oppløseliggjøre fosforsyren i oppløsningsmidlet, karakterisert ved at det ytterligere inneholder en stabiliserende mengde av et kinon.

2. Fosfateringsbad ifølge påstand 1, karakterisert ved at det inneholder kinonet i en mengde av fra 0,001 til 5 vekt-prosent, beregnet på mengden av det halogenerte hydrocarbon.

3. Fosfateringsbad ifølge påstand 1 eller 2, karakterisert ved at i det minste en del av kinonet utgjøres av p-kinon, kinhydron, 1,2-dihydroxyanthrakinon, 1,5-dihydroxyanthrakinon og/eller ad-disj onsproduktet av p-kinon og fosforsyre.