Lettre rectificative jointe pour valoir comme de droit, à la date du 13.5.55 Il a été indiqué page 1, lignes 13 et 28, page 2, lignes 3,4, et 30, page 6, ligne 89 et page 7, lignes 4 et 5, "soluble dans l'eau"; il y aurait lieu de lire à la place "hydrolysable",.
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La présente invention se rapporte à un procédé de préparation de composés chimiques et plus particulièrement de complexes dihydroxy-alumini- ques qui constituent des antacides.
L'un des buts de l'invention est de créer un procédé perfectionné de fabrication de ces composés, et plus particulièrement du carbonate de métal alcalin (ou d'ammonium) dihydroxy-aluminique en faisant réagir un composé d'aluminium avec le bicarbonate correspondant en présence d'eau.
D'autres caractéristiques, avantages et aspects de l'invention apparaîtront au cours de la description détaillée qui va suivre.
L'invention se rapporte à la préparation de composés antacides de formule (OH)2AlOCO2X dans laquelle X est un radical monovalent tel qu'un métal alcalin ou un radical ammonium, ce procédé consistant à amener en contact un composé d'aluminium soluble dans l'eau et le composé C03HX en présence d'eau, puis à recueillir le produit de réaction de formule (HO)2 AlOC02 X.
Les composés antacides suivant l'invention sont des composés di- hydroxy-aluminiques vrais contrairement aux diverses alumines ou alumines hydratées et aux simples mélangés d'hydroxyde d'aluminium et de carbonates ou bicarbonates de métaux alcalins. Les différences de comportement chimi- que sous divers aspects entre les composés en cause et les autres compo- sés mentionnés sont faciles à mettre en évidence. On remarquera en par- ticulier que ces composés diffèrent nettement de certains composés décrits comme étant un carbonate de sodium et.d'aluminium et que l'on prépare 'en versant une solution d'un aluminate de métal alcalin dans-une solution d'un bicarbonate de métal alcalin en introduisant en même temps de l'anhydride carbonique (comme dans le brevet'allemand n 19.784 de 1882).
Un des réactifs utilisés suivant le présent procédé est un compo- sé d'aluminium soluble dans l'eau. Le type préféré est un iso-propylate d'aluminium (tri-isopropylate). Mais on peut utiliser d'autres tri-alooo-- lates d'aluminium tels que l'éthylate d'aluminium, le butylate tertiaire d'aluminium, etc... et mieux encore les alcoolates en C2 à C4 L'alcoola- te d'aluminium réagit comme on 1 sait avec l'eau pour former ordinaire- ment de l'hydroxyde d'aluminium 'ou tout au moins est hydrolyse en milieu aqueux avec séparation des groupes alcoolates).
La réaction en question peut être représentée de la manière sui- vante : (2 H2 0) (1) Al(OR) + CO3HX# (HO)2 AIOC02X + 3 ROH, dans laquelle R est un groupe alcoyle en C2 à C4 et X a la signification ci-dessus indiquée.
Etant donné que l'éthylate d'aluminium s'hydrolyse en milieu aqueux en composés dihydroxy-aluminiques sous l'influnnce de nombreux acides connus, on pourrait s'attendre à ce que, si une reaction se produisait dans les présentes conditions,elle aboutît à la formation de bicarbonate de dihydroxy-aluminium le bicarbonate C03HX s'ionisant comme on le sait de la manière suivante s-
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De plus, ces solutions comme le bicarbonate sodique en solution aqueuse étant basiques, on s'attendait à ce qu'un supplément d'ions hydroxyle augmente la probabilité de formation d'hydroxyde d'aluminium au lieu de celle d'un de ses complexes; on pourrait ainsi logiquement prévoir qu'il ne se produira aucune réaction.
En fait, ce n'est pas le cas et le produit
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obtenu est, comme on l'a nettement établi, un composé vrai contenant les divers éléments dans les proportions indiquées.
On peut également utiliser d'autres composés d'aluminium solubles dans l'eau. Ces composés comprennent à la fois les gels solubles d'hydroxyde d'aluminium anhydre et des composés hydrolysables en hydroxyde d'aluminium en milieu aqueux. La solubilité dans l'eau du composé d'aluminium n'est pas nécessairement de caractère "moléculaire" puisqu'elle peut comporter un système sol-gel tel que celui présent lors de l'utilisation de gels d'hydroxyde d'aluminium anhydres, mais le composé d'aluminium présent dans la phase aqueusedoit être dissous ou intimement dispersé de manière à constituer une solution sensiblement homogène par opposition à une suspension à deux phases ou à une formation effective du précipité.
On peututiliser les acylates d'aluminium comme l'acétate d'aluminium, l'acétate basique d'aluminium, l'acétotartrate d'aluminium, le benzoate d'aluminium,le boroformiate d'aluminium, le borotartrate d'aluminium, le glycinate d'aluminium, le lactate d'aluminium, le glycolate d'aluminium, l'alaninate d'aluminium, le p-phénolsulfonate d'aluminium, le bêtanaphtol-sulfonate d'aluminium, etc.. L'invention n'exclut pas'l'utilisation des composés d'aluminium dénommés insolubles ou difficilement solubles, qui:peuvent être amenés en solution aqueuse par la présence de solvants alcooliques ou de réactifs basiques (les réactifs acides ne convenant pas à cause de la présence de l'anion bicarbonate).
Parmi ces composés on peut citer l'oxalate d'aluminium, le salicylate d'aluminium et les sels d'aluminium des acides gras supérieurs (c'est-à-dire de C8 à C18) comme les oléate, stéarate, palmitate, myristate, etc... Toutefois, il est préférable d'utiliser un alcanoate basique d'aluminium et mieux un alcanoate en C2 à C6, Une réaction type est la suivante : (3) 2 A10H(OCOR)2 + 6 C03HX = 2 (HO)2AIOC02X + 4 X (OCOR) + 4 CO2 + 2 H2O
L'invention envisage également l'utilisation de composés d'aluminium solubles dans l'eau qui sont des sels (ionisables) d'acides minéraux.
Dans ces cas, l'anion de ces sels doit être un anion formant une liaison avec l'aluminium plus faible que le groupe OH en système aqueux ou, en d'autres termes, ayant une plus grande tendance à neutraliser le cation X qu'à rester lié à l'aluminium. Une réaction caractéristique de ce type utilisant un anion divalent "A" est la suivante : - (4) A12A3 + 8 C03HX = 2 (HO)2 Al OC02X + 3 X2A + 6 C02 + 2H2O
On voit ainsi que, dans le cas des anions organiques ( - 0 COR) et minéraux ( = A) formant des acides, la quantité de C03HX utilisée représente au moins un équivalent moléculaire pour chaque Al présent dans l'équation et également un nombre d'équivalents moléculaires suffisant pour neutraliser effectivement la totalité des anions présents avec formation du sel X de l'anion.
Ainsi, dans un composé contenant n atomes d'Al dans la molécule et m anions ayant chacun la valence y, le nombre de molécules-grammes de CO3HX utilisées par molécule-gramme du composé est d'au moins n + ym Il ne semble pas qu'un excès de C03HX affecte la réaction étant donné que cet excès est éliminé du produit par lavage à l'eau.
Les sels minéraux d'aluminium utilisables sont le borate, le bromate le bromure, le chlorure, l'iodure, le phosphate, le sulfate, le nitrate, etc. On doit naturellement éviter les composés possédant des propriétés toxiques, à moins deprendre bien soin de laver soigneusement le produit; ces composés peuvent d'ailleurs permettre de préparer efficacement un carbo- nate de dihydroxy-aluminium suivant l'invention.
Le second réactif est, comme indiqué, un bicarbonate C03HX et la
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réaction est;effectuée en présence d'eau. Le bicarbonate est naturellement dissous, de sorte qu'il peut effectivement se combiner avec le composé d'a-- luminium présent dans la solution. Les bicarbonates utilisables sont ceux d'ammonium et les bicarbonates de métaux alcalins (qui sont pratiquement ceux de sodium et de potassium puisque les autres tels que ceux de lithium, de césium, etc... n'ont pas de valeur industrielle, bien qu'ils soient éga- lement efficaces).
On peut mélanger le composé d'aluminium et le bicarbonate à l'état sec, puis ajouter del'eau; on peut aussi les ajouter séparément à l'eau ou les faire dissoudre séparément dans l'eau et mélanger les solutions. Dans les réactions auxquelles :participe un composé d'aluminium rapidement hydro- lysable, il est préférable de faire dissoudre d'abord le bicarbonate dans le milieu aqueux, puis d'ajouter le composé d'aluminium.
Dans le cas des réactions qui ne sont pas extrêmement rapides ou qui exigent un supplément de chaleur et (ou) d'agitation pour s'effectuer à une vitesse raisonnable, il n'y a guère d'avantage à ce que l'un des réactifs, ou les deux, soit en solution avant d'être amené en contact, les principaux avantages de ce der- nier procédé étant d'éviter la précipitation d'un des réactifs avec le pro- duit (par occlusio n). Suivant un mode opératoire préféré, on fait dissoudre le bicarbonate dans le milieu aqueux et on ajoute à la solution d'alcoolate d'aluminium, à l'état sensiblement anhydre et non hydrolysé, de sorte qu'il se forme très rapidement un précipité gélatineux.
En poursuivant l'agita- tion, on obtient un précipité plus granuleux aisément filtrable, que l'on peut facilement séparer du résidu aqueux du système réactionnel.
Les exemples suivants montrent des modes particuliers de mise en oeuvre de l'invention.
Exemple N 1.
On fait dissoudre 42 grammes de bicarbonate de sodium (0,5 molécu- le-gramme) dans 350 cm3 d'eau chaude et on agite vigoureusement tout en ajoutant en un mince filet 102 grammes d'isopropylate d'aluminium (0,5 mo- lécule-gramme). Il se produit rapidement un précipité gélatineux. Si l'on poursuit l'agitation, le précipité devient granuleux et est filtré aisément.
On sèche à l'air le précipité filtré pendant plusieurs jours,puis à l'étuve pendant trois heures,à 65 C. jusqu'à une teneur en humidité de 15 % envi- ron.
Une étude de la "courbe de neutralisation prolongée" par la métho- de de Holbert, Noble et Grote dans "Journal of American Pharmaceutical Asso- ciation", 36, 149 (1947) montre une élévation rapide du pH à 4,5, suivie d'une rétrogradation à 4, eu 30 minutes environ, enfin passage à 3, 15 au bout des trois heures. Le pouvoir d'absorption ou de neutralisation des acides de ce produit (à l'état sec), est de 267 cm3 d'acide chlorhydrique N/10 par gramme, ce qui est très voisin de la quantité théorique qui est de 278 cm pour ce composé. Ces deux résultats montrent les propriétés an- tacides supérieures duiproduit obtenu.
L'équation de la réaction peut être représentée de la manière sui-
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vante : vante : OCH(CH3) ] 3 C03 (5) Al ( OCE(CE3) + C 3NaE 2H20 (HO)2 AlOC02NA + 3 (CH3)2 CHOIX.
On voit que ce produit est un composé défini contenant des liaisons hydroxyde d'aluminium vraies, et qu'il est ainsi différent d'un mélange d'hydroxyde d'aluminium et de bicarbonate de sodium, lequel accuse une rapide élévation du pH bien au delà de 4,5 dans l'essai de neutralisation
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et une chute ultérieure rapide au-dessous de 3,15, ainsi que du carbonate de sodium et d'aluminium provenant de l'aluminate de sodium, décrit dans le brevet allemand, qui manifeste également une rapide élévation du pH à 6,5 environ suivie d'une chute relativement rapide du pH dans l'essai de neutralisation.
Un autre fait montrant que le composé suivant l'invention est un composé défini est lesuivant. Des produits préparés à l'aide de deux et de trois équivalents moléculaires de bicarbonate de sodium par équivalent moléculaire d'is.opopylate d'aluminium sont constitués simplement par du carbonate sodique de dihydroxy-aluminium contenant du bicarbonate de sodium simplement occlus. C'est ce que montre le lessivage des produits par l'eau et le dosagede leur teneur en C02 et du pH de leur suspension aqueuse. On constate que la teneur en CO2 et le pH sont sensiblement identiques à ceux du carbonate sodique de dihydroxy-aluminium préparé initialement.
Exemple n 2.
On opère comme dans l'exemple N 1 mais en utilisant 50 grammes (0,5 molécule-gramme) de CO3KH au lieu du bicarbonate de sodium, ce qui donne un carbonate de potassium dihydroxy-aluminique. Ce composé possède des propriétés antacides supérieures qui sont comparables à celle de son analogue sodique.
Exemple N 3.
On fait dissoudre du bicarbonate d'ammonium (0,4 molécule-gramme) dans 100 cm3 d'eau à la température ambiante et on agite vigoureusement en ajoutant 0,4 molécule gramme d'isopropylate d'aluminium. Au bout de seize heures environ de repos, le carbonate ammonique de dihydroxy-aluminium est précipité et recueilli par filtration, puis séché à l'air. On obtient un rendement de 46,1 grammes. Ce composé manifeste également des propriétés antacides supérieures, bien qu'il présente au début une élévation un peu plus forte du pH que ses analogues, des métaux alcalins au cours de l'essai de neutralisation.
Comme on le voit, la réaction en question où intervient un composé hydrolysable tel qu'un alcoolate est assurée par simple mise en contact de l'alcoolate d'aluminium et du bicarbonate en solution. Cette réaction n'exige pas de température ou de pressions particulières. La température utilisée peut aller de la température ambiante ou au-dessous jusqu'à une température située juste au-dessous du point d'ébullition du système aqueux.
Il est préférable que la température utilisée ne soit pas suffisamment élevée pour gêner la réaction (par exemple par décomposition du bicarbonate).
Il n'est pas non plus désirable de trop accélérer la réaction, ce qui tend drait à provoquer l'emprisonnement du bicarbonate inaltéré dans le précipité.
Les proportions moléculaires particulières utilisées sont, de préférence de, 1/1. Il est évident que les réactifs réagissent mutuellement suivant ce rapport et un excès..notable de l'un ou l'autre d'entre eux n'est ni nécessaire ni désirable. On peut utiliser des rapports moléculaires de 1/3 à 3/1, mais un-excès du bicarbonate soluble est préférable si on désire opérer en présence d'un excès de l'un des réactifs.
Dans la réaction ordinaire suivant l'invention, le seul précipité est le composé dihydroxy-aluminique selon l'invention, et la séparation de ce composé du résidu aqueux de la réaction peut être effectuée par les moyens ordinaires, par exemple par simple f iltration.
On notera toutefois que, dans le cas des composés moins facilement hydrolysés ou des divers gels d'hydroxyde d'aluminium et (ou) sels d'aluminium des acides organiques ou minéraux, il est préférable de chauffer pour
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accélérer la réaction. On utilise de préférence une température de 40 à
80 C. et mieux de 60 à 70 C.
Exemple N 4.
On mélange 0,1 molécule-gramme, soit 37,8 grammes d'acétate ba- sique d'aluminium, avec 0,6 molécule-gramme, soit 50,4 grammes de bicarbo- nate de sodium et on ajoute à ce mélange 100 cm3 d'eau à 60 C. puis on chauffe au bain-marie pendant 4 heures à 60-70 C. On laisse le mélange reposer pendant seize heures environ et on filtre. On sèche à l'air le carbonate sodique d'hydroxy-aluminium jusqu'à une teneur en humidité de 10 à
15%. On le lessive à l'aide de cinq fois son poids d'eau. Au bout d'un quart d'heure environ de repos, on le filtre et on le lave sur filtre au moyen d'une quantité d'eau égale au poids original de matière.
On sèche alors le carbonate sodique de dihydroxy-aluminium jusqu'à une teneur en humidité de 10 à 15 %,
L'équation de la réaction est la suivante (6) A120 (CH3COO)4, 4 H20 + 6 C03NaH = 4 CH3COONa + 2 (HO)2AlOCO2Na + 4 C02 + 5 H20.
Exemple N 5.
On mélange soigneusement 66,6 grammes (0,1 molécule-gramme) de sulfate d'aluminium hydraté avec 67,2 grammes (0,8 molécule-gramme) de bicarbonate de sodium et on ajoute 125 cm3 d'eau à 60 C. Après mélange, on chauffe au bain-marie pendant deux heures à 65 C. On sèche à l'air pendant une semaine et on lave à l'aide d'une grande quantité d'eau jusqu'à ce que l'essai au sulfate soit négatif. Le carbonate sodique de dihydroxy-aluminium est alors séché jusqu'à une teneur en humidité de 10 à 15 %
L'équation de la réaction est la suivante : (7) (SO4)3Al2. 18 H2O + 8 C03NaH = 2 (HO)2AlOCO2Na + 3 S04Na2 + 6 C02 + '
20 H20.
Exemple N 6.
On mélange soigneusement 20,4 grammes (0,2 molécule-gramme) de gel sec d'hydroxyde d'aluminium "Reheis F-1000" avec 16,8 grammes (0,2 molécule-gramme) de bicarbonate de sodium et 100 cm3 d'eau à 65 C., on chauffe le mélange pendant 2 heures au bain-marie à 60-70 C; puis on sèche le produit à l'air pendant une semaine. On lessive alors le carbonate sodique de dihydroxy-aluminium au moyen de cinq fois son poids d'eau et on filtre.
On lave le gâteau du filtre sur le filtre même à l'aide d'une quantité d'eau égale au poids original du carbonate sodique de dihydroxy-aluminium, puis on sèche jusqu'à une teneur en humidité de 10 à 15% .
La réaction est la suivante : (8) Al(OH)3 + C03NaH = (OH)2AlOCONa + H20.
Exemple N 7.
On mélange 102 grammes (0,2 molécule-gramme) de gel comprimé d'hydroxyde d'aluminium "Reheis" avec 16,8 grammes (0,2 molécule0gramme) de bicarbonate de sodium et on chauffe à 60-70 C. pendant 6 heures. On laisse le carbonate sodique de dihydrDxy-aluminium reposer pendant seize heures environ puis on filtre. On le sèche à l'air. On lessive à l'aide D'eau comme dans l'exemple N 6 et on sèche à une teneur en humidité de 10 à 15 %
La réaction est la suivante : -
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(9) Al(OH)3 + e03NaH = (HO)2AIOC02Na + H20.
On constate que chacun des composés ainsi obtenus à titre de produit de réaction possède un pouvoir de neutralisatiDn des acides supérieur et une courbe de neutralisation-,prolongée, comme indiqué.
On notera également que le procédé suivant l'invention permet de préparer des composés de formule (HO)2AlOCO2X sensiblement purs, présentant le maximum d'efficacité pour l'utilisation envisagée. C'est pour cette raison que l'on préfère utiliser à titre de matières premières les @ alcoolates d'aluminium, qui permettent d'obtenir avec plus de facilité des rendements plus grands et un produit plus pur. Dans le cas de certaines autres matières premières, et en particulier des sels minéraux d'aluminium (facilement ionisables), on a constaté qu'il y avait très souvent tendance à la formation et à la précipitation d'un gel d'hydroxyde d'aluminium, en milieu aqueux alcalin, par suite de la présence du bicarbonate.
On peut remédier à cette tendance ou la réduire en dissolvant d'abord le bicarbonate avant l'addition du composé d'aluminium (à l'état sec ou en solution), ou encore en chauffant à une température supérieure à la température ambiante (aux températures ci-dessus indiquées) pendant un temps suffisant pour provoquer la réaction désirée jusqu'à son terme, ce que l'on met en évidence par une analyse du précipité, qui n'est pas modifié par un chauffage ultérieur. En d'autres termes, le produit final de la réaction est le produit recherché, mais un simple mélangeage du composé d'aluminium et du bicarbonate en., présence d'eau peut provoquer une précipitation appréciable de gel d'hydroxyde d'aluminium et de réactifs occlus, telle que la quantité de composé (HO)2AlOCO2X soit dissimulée ou que sa formation soit sensiblement empêchée.
C'est pour cette raison que l'on recueille le produit désiré.
Cette opération peut être effectuée par simple filtration (avec lavage) lors de la réaction préférée avec l'alcoolate d'aluminium, ou en poursuivant le chauffage (ce qui a pour effet de laver et de redissoudre les formes précipitées de gel d'hydroxyde d'aluminium) jusqu'à ce que ce chauffage ait un effet faible ou nul sur la composition du précipité (c'est-à-dire sur la formule empirique apparente).
Des modifications peuvent être apportées aux modes de mise en oeuvre décrits, dans le domaine des équivalences techniques.
REVENDICATIONS.
1. - Procédé de préparation d'un composé antacide de formule (HO)2 AlOC02X dans:le.quelle X est un radical monovalent tel qu'un métal alcalin ou un radical ammonium, consistant à amener en contact mutuel un composé d'aluminium soluble dans l'eau et un composé de formule C03HX, en présence d'eau, puis à recueillir le produit de réaction de formule (HO)2AlOCO2X
2. - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que de composé d'aluminium est hydrolysable en milieu aqueux avec formation d'hydroxyde d'aluminium.
3. - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ce
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composé d'alumifliuweétun alcoolate d'aluminium.
4. - Procédé suivant la revendication .3, caractérisé en ce que cet alcoolate est de l'isopropylate d'aluminium qui, par réaction avec un bicarbonate aqueux, donne un précipité du produit, que l'on sépare du milieu aqueux..
5. - Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le bicarbonate utilisé est le bicarbonate de sodium, de potassium ou d'alu- minium.
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6. - Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le composé d'aluminium que l'on fait réagir avec le bicarbonate est un acylate d'aluminium, un alcanoate d'aluminium, de l'acétate basique d'aluminium, un gel d'hydroxyde d'aluminium soluble dans l'eau ou un sel d'aluminium d'un acide minéral.
7. - Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que ce sel est du sulfate d'aluminium.
8. - Composé de formule (HO)2AlOCO2X dans laquelle X est un métal alcalin ou un radical ammonium.
9. - Carbonate sodique de dihydroxy-aluminium.
10. - Carbonate potassique de dihydroxy-aluminium.
Il. - Carbonate ammonique de dihydroxy-aluminium.