CH617158A5

CH617158A5 -

Info

Publication number: CH617158A5
Application number: CH1560475A
Authority: CH
Inventors: Walter Dr Ploeger
Original assignee: Henkel Kgaa
Priority date: 1974-11-30
Filing date: 1975-12-01
Publication date: 1980-05-14
Also published as: FR2292664A1; DE2456666A1; IT1049855B; BE836030A; ATA906675A; AT340059B; FR2292664B1; ES443035A1; GB1522179A; NL7512862A; US4117090A; JPS5177598A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stabilisieren von Calcium-hydrogenphosphat-dihydrat gegen Hydrolyse mittels Azacycloalkan-2,2-diphosphonsäure oder einem wasserlöslichen Salz davon erfindungsgemäss stabilisiertes Calcium-hy-drogenphosphat-dihydrat, sowie dessen Verwendung als Putzkörper in Zahnputzmitteln.

Calcium-hydrogenphosphat-dihydrat stellt ein häufig in Zahnputzmitteln, wie zum Beispiel Zahnpasten und Zahnpulvern, eingesetztes Poliermittel dar. Neben manchen für diesen Verwendungszweck vorteilhaften Eigenschaften besitzt aber das Calcium-hydrogenphosphat-dihydrat den Nachteil, dass es nicht hydrolysebeständig ist. Diese mangelnde Hydrolysebeständigkeit wirkt sich besonders gravierend in Wasser enthaltenden Zubereitungen, wie zum Beispiel Zahnpasten, aus, aber auch in Produkten wie Zahnpulvern kann sie zu unerwünschten Folgeerscheinungen führen. In Gegenwart von Feuchtigkeit hydrolysiert Calcium-hydrogenphosphat-dihydrat leicht unter Freisetzung von Säure, wobei basische Phosphate gebildet werden, die meist Apatitstruktur besitzen. Die sich dabei abspielenden Vorgänge können formal durch die nachstehende Bruttoreaktion wiedergegeben werden:

5 CaHP04 + H20^> Cas(OH) (P04)3 + 2 H3P04

Die Geschwindigkeit sowie der Endpunkt dieser Reaktion wird durch mehrere Umstände beeinflusst, wie Temperatur, pH-Wert der Stoffmischung und deren Zusammensetzung. Von besonders grossem Einfluss ist hierbei die Temperatur, da das Calcium-hydrogenphosphat-dihydrat bereits ab 36° C unter Bildung von Calcium-hydrogenphosphatanhydrid, Hydro-xylapatit und Wasser beziehungsweise Calcium-phosphatlö-sung zerfällt. Es ergibt sich somit die Möglichkeit, dass auch ohne Zusatz von Wasser hergestellte Zubereitungen hydroly-sieren können. Temperaturen von 36° C und darüber können aber leicht bei der Herstellung Calcium-hydrogenphosphat-di-hydrat enthaltender Zubereitungen oder zum Beispiel bei der

Lagerung von Fertigprodukten, insbesondere in tropischen Klimazonen, auftreten.

Durch die bei der Hydrolyse freigesetzte Säure ändert sich unter Umständen nicht nur der pH-Wert der Mischung, sondern es kann sich die gesamte Struktur des Produktes verändern, zum Beispiel kann es zur Verfestigung einer Paste kommen, Pulver können zusammenbacken, Tabletten können zerfallen. Sind neben dem Calcium-hydrogenphosphat-dihydrat Karbonate in der Mischung, wie dies bei Zahnputzmitteln der Fall sein kann, so kommt es bei der Hydrolyse als sehr unangenehmer Nebenerscheinung zu einer Kohlendioxidentwicklung, die unter Umständen zu einem Platzen der Behälter, wie zum Beispiel Tuben, oder zumindest zu einem Aufblähen führen kann.

Für die Verwendung eines Poliermittels als Putzkörper in Zahnputzmitteln ist dessen Abriebverhalten von ausschlaggebender Bedeutung, denn für diesen Zweck brauchbare Produkte dürfen nur einen Abrieb besitzen, durch den die Zähne nicht beschädigt werden. Gerade wegen seines günstigen Abriebverhaltens erfreut sich aber Calcium-hydrogenphosphat-dihydrat grosser Beliebtheit als Putzkörper in Zahnputzmitteln. Wenn aber durch die Hydrolyse eine Umwandlung in den wesentlich härteren Apatit erfolgt, können unter Umständen zu abrasive Mittel beziehungsweise Mittel unkontrollierter Ab-rasivität entstehen.

Man hat sich daher bereits früher bemüht, Calcium-hydro-genphosphat-dihydrat gegen Hydrolyse zu stabilisieren, um dessen problemlosen Einsatz in Zahnputzmitteln zu ermöglichen. Zu diesem Zweck wurden einer Aufschlämmung von Calcium-hydrogenphosphat-dihydrat in Wasser verschiedene Verbindungen, wie Pyrophosphorsäure, Natrium-Calcium-py-rophosphat oder Natriumpyrophosphat, zugegeben. Die Aufschlämmung wurde sodann filtriert und das erhaltene Produkt in die Zahnputzmittel eingearbeitet. Alle diese Verfahren konnten jedoch nicht befriedigen, da in manchen Fällen zur Erreichung einer ausreichenden Stabilität umständliche Nachbehandlungen der Produkte erforderlich waren, in anderen Fällen das Verfahren selbst beträchtliche technische Schwierigkeiten bereitete.

Es ist ferner vorgeschlagen worden, bestimmte Phosphon-säuren, wie l-Hydroxyäthan-l,l-diphosphonsäure oder Ami-no-tris-(methylenphosphonsäure), als Stabilisierungsmittel für Calcium-hydrogenphosphat-dihydrat gegen Hydrolyse zu verwenden. Diese Phosphonsäuren sowie andere in dem Zusammenhang genannte Phosphonsäuren besitzen aber im Hinblick auf die Stabilisierung von Calcium-hydrogenphosphat-dihydrat zwei wesentliche Nachteile. Ihre stabilisierende Wirkung lässt noch manche Wünsche offen und die Stabilisierung wirft technisch Probleme auf. Für die Verwendung als Stabilisator von Calcium-hydrogenphosphat-dihydrat für Zahnputzmittel kommen nur Produkte mit möglichst grosser lang anhaltender inhibierender Wirkung in Frage, da die inhibierende Wirkung der Phosphonsäuren nur eine bestimmte Zeit vorhält, um dann meist plötzlich abzubrechen. Bei den bereits vorgeschlagenen Phosphonsäuren ist die inhibierende Wirkung nicht besonders gross und nicht von ausreichend langer Dauer. Weiterhin wirkt sich nachteilig aus, dass die inhibierende Wirkung der genannten Phosphonsäuren nicht in jedem Fall mit der Erhöhung der Zusatzmenge anwächst, sondern im Gegenteil wieder abfällt, wodurch die gewünschte Dosierung technisch schwer durchführbar wird.

Es wurde nun gefunden, dass eine befriedigende und leicht durchführbare Stabilisierung von Calcium-hydrogenphos-phat-dihydrat gegen Hydrolyse dadurch möglich ist, dass man dieses in wässriger Dispersion mit 0,01—5 Gew.%, vorzugsweise 0,03—2 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des Calcium-hydrogenphosphat-dihydrats, einer Azacycloalkan-2,2-diphos-phonsäure der Formel

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

617158

(CH„) .PO (OH) „

2 nv

C\

HN^ ^PO (0H)2

worin n eine ganze Zahl von 3-5 darstellt, oder einem wasserlöslichen Salz davon, in Form einer wässrigen Lösung mit einem pH-Wert von 5-10, vorzugsweise von 6-8, behandelt.

Die Herstellung der erfindungsgemäss einzusetzenden Azacycloalkan-2,2-diphosphonsäuren bzw. deren wasserlöslichen Salzen kann auf einfache Weise erfolgen, indem man Lactame der Formel

(CH„)

in der n eine ganze Zahl von 3-5 darstellt, mit Phosphortriha-logeniden oder phosphoriger Säure und Phosphortrihalogeni-den umsetzt, das Reaktionsprodukt hydrolysiert und gegebenenfalls in die Salze überführt, wie dies in der DE-OS 2 343 196 beschrieben wird.

Die Umsetzung wird im allgemeinen bei einer Temperatur von 40-150° C durchgeführt. Geeignete Ausgangssubstanzen sind zum Beispiel Pyrrolidon, Piperidon sowie Caprolactam, die als technische Produkte leicht zugänglich sind.

Die Umsetzung kann so durchgeführt werden, dass man beispielsweise die genannten Lactame mit phosphoriger Säure schmilzt und langsam unter Rühren PC13 hinzufügt und das so entstandene Reaktionsprodukt anschliessend hydrolysiert. Man kann jedoch auch das geschmolzene Lactam direkt mit Phosphortrihalogeniden umsetzen und stufenweise hydrolysie-ren. Als Phosphortrihalogenide kommen insbesondere Phos-phortrichlorid und Phosphortribromid in Frage. Letzteres hat sich als besonders geeignet erwiesen, wenn Lactame ohne Zusatz von phosphoriger Säure eingesetzt werden. Das molare Mengenverhältnis von Lactam : Phosphorverbindung bei den beschriebenen Umsetzungen beträgt beispielsweise 1:2 bis 1:6; vorzugsweise 1:4.

Die Hydrolyse erfolgt zweckmässigerweise durch Zugabe von Wasser zu dem Reaktionsgemisch. Sie kann jedoch ge-wünschtenfalls auch in Gegenwart von Alkali, wie insbesondere Natronlauge oder Kalilauge, durchgeführt werden. Mit Vorteil können die Azacycloalkan-2,2-diphosphonsäuren auch in Form ihrer wasserlöslichen Salze, wie insbesondere Lithium-, Natrium-, Kalium- und Ammoniumsalze, Anwendung finden. Soweit die Azacycloalkan-2,2-diphosphonsäuren in Form der Säuren anfallen, können sie leicht in die wasserlöslichen Salze, beispielsweise durch partielle oder vollständige Neutralisation mit entsprechenden Basen, überführt werden.

Die erfindungsgemässe Stabilisierung kann entweder bei der Herstellung des Calcium-hydrogenphosphat-dihydrats oder in einem späteren gesonderten Behandlungsverfahren vorgenommen werden, wobei die Herstellung des Calrium-hydro-genphosphat-dihydrats nach einem literaturbekannten Verfahren, zum Beispiel aus Calciumhydroxid und Phosphorsäure, erfolgen kann.

Soll die erfindungsgemässe Stabilisierung bereits bei der Herstellung des Calcium-hydrogenphosphat-dihydrats erfolgen, so erweist es sich als zweckmässig, die wässrige Lösung der Azacycloalkan-2,2-diphosphonsäure bzw. des wasserlöslichen Salzes davon erst am Ende des Prozesses dem in wässriger Dispersion vorliegenden Reaktionsgemisch zuzusetzen. Soll die Stabilisierung am vorher isolierten Calcium-hydrogenphosphat-dihydrat durchgeführt werden, welches die bevorzugte Ausführungsform ist, so wird dieses in wässriger Dispersion mit einer wässrigen Lösung des Stabilisierungsmittels behandelt, wobei der pH-Wert der Lösung auf 5—10, vorzugsweise auf 6-8, eingestellt wird. Die notwendige Menge an Stabilisator kann leicht durch Ausprobieren festgestellt werden. Es wurde gefunden, dass vorzugsweise 0,03—2 Gew. %, 5 bezogen auf die Menge des zu stabilisierenden Calcium-hydro-genphosphat-dihydrats, ausreichend sind, falls keine anderen Stabilisatoren zugegen sind. Dabei ist die Menge innerhalb der angegebenen Grenzen vom Ausmass der gewünschten Stabilisation, von der Korngrösse, Oberfläche und Oberflächenstruk-io tur des hergestellten Calcium-hydrogenphosphat-dihydrats sowie von der Kontaktzeit zwischen Stabilisator und zu stabilisierendem Produkt abhängig. Es hat sich ferner als zweckmässig erwiesen, wasserlösliche Salze der Azacycloalkan-2,2-diphos-phonsäuren, wie zum Beispiel Alkalisalze, insbesondere Na-i5 triumsalze, einzusetzen. Sollen die freien Säuren verwendet werden, so ist es leicht möglich, pH-Wert-Abweichungen, zum Beispiel durch Zugabe von Calciumhydroxid oder Calcium-oxid, zu korrigieren. Oftmals ist dies aber wegen der geringen Mengen an zugesetzter Azacycloalkan-2,2-diphosphonsäure 20 gar nicht erforderlich. Die erfindungsgemäss einzusetzenden Stabilisierungsmittel können auch in Kombination mit anderen Stoffen, wie anderen Stabilisatoren, Fällungshilfsstoffen oder Schutzkolloiden eingesetzt werden, wie zum Beispiel mit Pyro-phosphat, Tripolyphosphat und anderen Polymerphosphaten, 25 Polysilikaten, Polycarboxylaten, Ligninderivaten, Gummen und Polysacchariden.

Die vorliegende Erfindung betrifft in erster Linie die Herstellung eines gegen Hydrolyse stabilisierten Calcium-hydro-genphosphat-dihydrats für die Verwendung in Zahnputzmit-30 teln. Derartig stabilisierte Produkte können aber auch auf anderen Anwendungsgebieten von Vorteil sein. Die herzustellenden Zahnputzmittel können ausser dem als Putzkörper dienenden stabilisierten Calcium-hydrogenphosphat-dihydrat die üblichen Bestandteile, wie zum Beispiel Verdickungsmittel, 35 Tenside, Emulgatoren, Bakterizide, Geschmacksstoffe enthalten. Die bevorzugte Form des Zahnputzmittels mit einem Gehalt an erfindungsgemäss stabilisiertem Calcium-hydrogen-phosphat-dihydrat, stellt die Zahnpasta dar.

Unter Zahnpasten werden im allgemeinen pastose Zube-40 reitungen aus Wasser, Verdickungsmitteln, Netz- und Schaummitteln, Feuchthaltemitteln, Schleif-, Scheuer- oder Putzkörpern, Aromastoffen, Geschmackskorrigenzien, antiseptischen und anderen mundkosmetisch wertvollen Stoffen verstanden. Der Gehalt der Zahnpasten an Putzkörpern, d. h. an 45 dem erfindungsgemäss zu verwendenden, gegen Hydrolyse stabilisierten Calcium-hydrogenphosphat-dihydrat, wird sich im allgemeinen in den Grenzen von 25—60 Gew. %, bezogen auf die Gesamtmasse der Zahnpasta, bewegen. Als Netz- und Schaummittel finden beispielsweise vor allem seifenfreie anio-50 nische Tenside Verwendung, wie Fettalkoholsulfate, zum Beispiel Natriumlaurylsulfat, Monoglyceridsulfate, Natriumlauryl-sulfoacetat, Sarcoside, Tauride und andere den Geschmack nicht beeinflussende anionische Tenside, beispielsweise in Mengen von 0,5—5 Gew. %. Zur Herstellung des Bindemittels 55 für Zahnpasta können alle für diesen Zweck üblichen Verdik-kungsmittel, wie Hydroxyäthylcellulose, Natriumcarboxyme-thylcellulose, Tragant, Carragheenmoos, Agar-Agar, Gummiarabikum sowie zusätzlich feinteilige Kieselsäuren herangezogen werden. Als Feuchthaltemittel dienen beispielsweise in 60 erster Linie Glycerin und Sorbit in Mengen, die etwa bis zu V3 der gesamten Zahnpasta betragen können. Die erwünschte Aroma- und Geschmacksnote lässt sich durch einen Zusatz ätherischer Öle, wie Pfefferminz-, Nelken-, Wintergrün-, Sassa-frasöl sowie von Mitteln zum Süssen, wie Saccharin, Dulcin, 65 Dextrose, Lävulose erzielen. Daneben können noch kariesverhütende Zusätze, wie zum Beispiel Fluoride oder Fluorphosphate, erfolgen.

Da die Herstellung des gegen Hydrolyse stabilisierten Pro

617 158

4

duktes bevorzugt durch Behandeln eines vorher isolierten Cal-cium-hydrogenphosphat-dihydrats in wässriger Dispersion mit einer wässrigen Lösung des Stabilisierungsmittels erfolgt, ist es natürlich möglich, ein in einer bereits fertigen Zahnpasta befindliches, nur mangelhaft durch andere Zusätze stabilisiertes Calcium-hydrogenphosphat-dihydrats nachträglich durch einen Zusatz von Salzen der Azacycloalkan-2,2-diphosphonsäuren gegen Hydrolyse zu stabilisieren. Derartige Massnahmen können in besonders gelagerten Fällen angebracht sein, sollten jedoch auf Ausnahmen beschränkt bleiben, da der Erfolg einer derartigen schwer kontrollierbaren Behandlung in einem so heterogenen System wie dies eine Zahnpasta darstellt, nicht immer voll gewährleistet ist.

Die nachfolgenden Beispiele sollen den Gegenstand der Erfindung näher erläutern.

Zunächst soll die Herstellung einiger erfindungsgemäss als, Stabilisierungsmittel zu verwendender Azacycloalkan-2,2-di-phosphonsäuren beschrieben werden.

Stabilisierungsmittel A Herstellung von Azacyclopentan-2,2-diphosphonsäure der Formel

HgO^P

CH I

CH

/ \

NH I

CH,

85,0 g 2-Pyrrolidon (1,0 Mol) und 164 g H3P03 (2,0 Mol) wurden bei 80° C geschmolzen. Unter Rühren tropfte man 176 ml PCI3 (2,0 Mol) zu. Die Mischung wurde noch 3 Stunden lang gerührt und über Nacht bei 70° C belassen. Anschliessend wurde mit 3 1H20 hydrolysiert, die Lösung mit Aktivkohle aufgekocht und nach Filtration das Reaktionsprodukt mit Aceton ausgefällt. Die weisse Substanz wurde in Wasser gelöst und über einen Kationenaustauscher gegeben, die Lösung eingeengt und die Substanz durch Zugabe von Äthanol isoliert. Die Ausbeute an kristalliner Diphosphonsäure betrug 95 g = 41 % d. Th.

Das Molgewicht der Verbindung wurde titrimetrisch zu 230 bestimmt (ber. 231.09).

Im IR-Spektrum zeigt die Verbindung eine <5NH-Bande bei 1615 cm"1. Fp. 277° C.

Stabilisierungsmittel B Herstellung von Azacyclohexan-2,2-diphosphonsäure der Formel

H2°3p\ /P03H2

■

CHo NH

! 2 I

CH,

'CH

CH, / £

49,5 g 2-Piperidon (0,5 Mol) und 82 g H3P03 (1,0 Mol) wurden bei 70° C verschmolzen und wie beim Stabilisierungsmittel A beschrieben mit 88 ml PC13 umgesetzt. Das Reaktionsgemisch wurde analog aufgearbeitet. Die Ausbeute an kristalliner Diphosphonsäure betrug 28 g = 21 % d. Th.

Nach Trocknen bei 60° C im Trockenschrank wurde die Verbindung als Monohydrat isoliert. Das titrimetrisch ermittelte Molgewicht ist 261 (ber. 263.1).

Die wasserfreie Verbindung wurde nach Trocknen bei 80° C über P205 erhalten. Das IR-Spektrum zeigt die óNH-Bande bei 1585 cm-1. Fp. 249° C.

5 Stabilisierungsmittel C

Herstellung von Azacycloheptan-2,2-diphosphonsäure der Formel

H2°3P\ /P03H2

C

10

15

CH,

1 *

CH

\2

CH,

NH

I

CH, CH0

a) 113 g Caprolactam (1,0 Mol) und 164 g H3P03 20 (2,0 Mol) wurden auf 100° C erhitzt bis zur klaren Schmelze. Nach Abkühlen auf 70° C wurde weiter mit 176 ml PC13 (2,0 Mol) umgesetzt, wie bei Stabilisierungsmittel A beschrieben. Das Reaktionsgemisch wurde analog aufgearbeitet. Die Ausbeute an kristalliner, in Wasser schwer löslicher Diphos-25 phonsäure betrug 84 g = 32% d. Th.

Die Substanz zeigt nach dem Trocknen bei 80° C im Vaku-umtrockenschrank ein Molgewicht von 260 titrimetrisch (ber. 259.1).

Im IR-Spektrum der Verbindung liegt die <5NH-Bande bei 1610 cm"1. Fp. 257° C.

Die nachfolgenden Beispiele dienen dem Nachweis der überlegenen Wirksamkeit der erfindungsgemäss als Stabilisierungsmittel einzusetzenden Azacycloalkan-2,2-diphosphon-35 säuren. Hierbei wurden die erfindungsgemäss stabilisierten Produkte nicht nur mit unbehandeltem Calcium-hydrogenphos-phat-dihydrat, sondern auch mit Produkten verglichen, die durch Behandlung mit anderen strukturell verschiedenen Phosphonsäuren erhalten wurden. Als Mass für die Stabilisator-40 Wirkung wurde die Hydrolyse des Calcium-hydrogenphos-phat-dihydrats in wässriger Suspension bei 60° C dadurch verfolgt, dass die bei der Hydrolyse entstehende Säure laufend durch Lauge zurücktitriert wurde, wodurch während der gesamten Hydrolyse ein konstanter pH-Wert der Hydrolyselö-45 sung gewährleistet war. Der Laugenverbrauch wurde über die Zeit verfolgt und gab somit zu jedem Zeitpunkt ein Mass für den Fortgang der Hydrolyse. Der Laugenverbrauch kann auch in Prozenten vom Endverbrauch angegeben werden, was dann dem Prozentsatz an Phosphat entspricht, der zum jeweiligen 50 Zeitpunkt hydrolysiert ist. Die Titration über die Zeit kann mit Vorteil mittels eines registrierenden Autotitrators durchgeführt werden, der für pH-stat-Messungen eingerichtet ist.

Um die Einzelversuche echt vergleichen zu können, ist es bei den Messungen nicht nur notwendig zum Beispiel die Pa-55 rameter-Temperatur, pH-Wert, Menge des zu hydrolysieren-den Calcium-hydrogenphosphat-dihydrats und der Hydrolyselösung konstant zu halten, sondern es muss auch immer das gleiche Phosphat eingesetzt werden. Diese Forderung wurde im vorliegenden Fall dadurch erfüllt, dass nach der Vorschrift 60 von A.T. Jensen und J. Rathlew (in J.C. Bailor, Inorganic Syntheses, Bd. 4, New York — Toronto — London 1953, S. 1/218, 20) eine grosse Menge gut kristallinen Calcium-hydro-genphosphat-dihydrats hergestellt und die Korngrössenfrak-tion zwischen 0,5 und 1 mm ausgesiebt wurde.

65

Beispiel 1

In 10 ml Wasser wurden 3,7 mg Azacycloheptan-2,2-di-phosphonsäure (0,037%, bezogen auf CaHP04- 2 H20) ge

5

617158

löst. Die Lösung wurde mit NaOH auf pH-Wert 7,5 eingestellt und auf 25 ml mit Wasser aufgefüllt. Dazu wurden 15 ml Bar-bitalpuffer vom pH-Wert 7,6 gegeben. In dieser Lösung wurden dann 10 g Ca-Hydrogenphosphat-Dihydrat suspendiert, 24 Stunden lang in der Lösung belassen, anschliessend abfil- s triert, mit etwas Wasser und Alkohol gewaschen und getrocknet.

In gleicher Weise wurden Calcium-hydrogenphosphat-di-hydrate hergestellt, die jeweils mit 12 mg (0,12 Gew.%, bezogen auf CaHP04 • 2 H20) der folgenden Phosphonsäuren be- io handelt worden waren:

1-Hydroxyäthan-l,l-diphosphonsäure

N-Me thylaminomethan-1,1 -diphosphonsäure

2-Phosphonopropan-l,2-dicarbonsäure

Dimethylaminomethandiphosphonsäure. is

Ebenfalls wurde eine gleichartige Probe ohne Phosphon-säurezusatz hergestellt.

Von diesen behandelten Ca-hydrogenphosphat-dihydraten wurden jeweils 2,58 g in einem temperierbaren Titrationsge-fäss mit 3 ml einer Barbitalpufferlösung vom pH-Wert 7,6 und 7 ml Wasser versetzt. Dazu wurde eine auf etwa 80° C erwärmte Mischung aus 7 ml Barbitalpuffer pH-Wert 8 und 33 ml Wasser gegeben. Man erhält dadurch eine CaHP04 • 2 H20-Suspendion von 60° C und einem pH-Wert von 7,5. Mittels eines automatischen Titrators wurde durch Zusatz von NaOH der pH-Wert der Suspension konstant gehalten und der durch die Hydrolyse verursachte Laugeverbrauch über die Zeit registriert. Für die einzelnen Produkte ergaben sich folgende Hydrolysezeiten, die in der nachfolgenden Tabelle 1 wiedergegeben sind.

Tabelle 1

Inhibitor Zeitdauer für x % Hydrolyse (Minuten)

10% 20% 40% 60% 80% 100%

ohne Zusatz 7,5 7,8 8,0 8,2 8,3 9,4 0,037 Gew.% Azacycloheptan-2,2-diphosphon-

säure 62 64 67 69 72 90 0,12 Gew.% l-Hydroxyäthan-l,l-diphosphon-

säure 54 56 57 60 65 86 0,12 Gew.% N-Methylaminomethan-l,l-di-

phosphonsäure 32 34 36 38 39 46 0,12 Gew.% 2-Phosphonopropan-l,2-dicarbon-

säure 9 10 12 16 23 35 0,12 Gew.% Dimethylaminomethan-

diphosphonsäure 11 12 14 18 24 35

Die Messergebnisse zeigen deutlich, dass lediglich die Vergleichs-1-Hydroxyäthan-1,1-diphosphonsäure (HEDP) einen vergleichbar guten Inhibierungseffekt wie die erfindungsgemäss verwendete Verbindung erzielt, jedoch erst unter Einsatz der mehr als dreifachen Menge an HEDP.

Beispiel 2

Wie in Beispiel 1 wurden Calcium-hydrogenphosphat-di-hydrate hergestellt, die mit folgenden Mengen Inhibitor behandelt waren:

35

40

0,037 Gew.% Azacycloheptan-2,2-diphosphonsäure 0,24 Gew.% l-Hydroxyäthan-l,l-diphosphonsäure 0,24 Gew.% 2-Phosphonopropan-l,2-dicarbonsäure 0,24 Gew.% Dimethylaminomethandiphosphonsäure.

Die Messung der Hydrolysezeiten entsprechend Beispiel 1 erbrachte die in Tabelle 2 aufgeführten Ergebnisse.

Tabelle 2

Inhibitor

Zeitdauer für x % Hydrolyse (Minuten) 10% 20% 40% 60%

80%

100%

0,037 Gew.%

Azacycloheptan-2,2-diphosphon-säure

62

64

67

69

72

90

0,24 Gew.%

1-Hydroxyäthan-1,1 -diphosphonsäure

28

31

34

37

39

43

0,24 Gew. %

2-Phosphonopropan-l, 1 -dicarbon-säure

10

13

15

19

26

40

0,24 Gew. %

Dimethylaminomethandiphosphon-säure

14

15

17

22

28

40

Im Vergleich zu Beispiel 1 zeigt diese Messreihe, dass trotz weiterer beträchtlicher Erhöhung der Einsatzkonzentration der zum Vergleich herangezogenen Phosphonsäuren diese keine wesentlich stärkere Wirkung entfalten, im Gegenteil, bei der 1-Hydroxyäthan-1,1-diphosphonsäure ein Rückgang festzustellen ist.

Beispiel 3

0,037 Gew. % Azacycloheptan-2,2-diphosphonsäure 60 0,6 Gew.% l-Hydroxyäthan-l,l-diphosphonsäure 0,6 Gew. % N-Methylaminomethandiphosphonsäure 0,6 Gew. % 2-Phosphonopropan-1,2-dicarbonsäure 0,6 Gew. % Dimethylaminomethandiphosphonsäure.

65 Die Messung der Hydrolysezeiten entsprechend Beispiel 1 ergab die in nachstehender Tabelle aufgeführten Werte.

617 158

6

Tabelle 3

Inhibitor

Zeitdauer für x % Hydrolyse (Minuten) 10% 20% 40% 60%

80%

100%

0,037 Gew.%

Azacycloheptan-2,2-diphosphon-säure

62

64

6.7

69

72

90

0,6 Gew. %

1-Hydroxy-äthan-1,1 -diphosphonsäure

27

28

31

34

38

56

0,6 Gew.%

N-Methylaminomethandiphosphon-säure

38

40

42

44

46

53

0,6 Gew. %

2-Phosphonopropan-l,2-dicarbon-säure

9

11

13

18

24

35

0,6 Gew.%

Dimethylaminomethan-diphosphonsäure

9

10

13

18

24

30

Auch mit der weit über zehnfachen Menge der anderen Vergleichssubstanzen wird die Inhibierungswirkung der erfindungsgemäss verwendeten Phosphonsäure nicht erreicht.

Beispiel 4

Entsprechend Beispiel 1 wurden Calcium-hydrogenphos- handelt waren. Sie wurden, wie in Beispiel 1 beschrieben, un-phat-dihydrate hergestellt, die mit den in der Tabelle angege- tersucht. Die Ergebnisse der Messungen sind in der nachste-benen Gew. %-Sätzen an verschiedenen Phosphonsäuren be- henden Tabelle 4 wiedergegeben.

Tabelle 4

Inhibitor

Zeitdauer für x % Hydrolyse (Minuten)

10%

20%

40%

60%

80%

100%

0,3 Gew.% Azacycloheptan-2,2-diphosphon-

säure

105

435

750

755

765

775

0,3 Gew.% N-Methylpyrrolidon-5,5-di-

phosphonsäure

16

17

20

24

30

45

0,3 Gew.% l-Methyl-2-hydroxy-2-oxo-3-methyl-

amino-3 -phosphono-6-oxo-

1,2-azaphosphacyclohexan

10

11

14

18

22

32

0,3 Gew.% 2-Phosphonobutan-l,2,4-tricarbon-

säure

14

15

18

23

31

40

0,3 Gew.% Pyrrolidon-5,5-diphosphonsäure

11

12

14

18

23

33

In diesem Versuch dokumentiert sich die deutliche Überle der Inhibierungswirkung bei gleichem prozentualem genheit der Azacycloheptan-2,2-diphosphonsäure bezüglich im Vergleich zu anderen Phosphonsäuren.

Beispiel 5

Entsprechend Beispiel 1 wurden Ca-Hydrogenphosphat-

in

Beispiel 1 beschrieben untersucht. Die Ergebnisse

Dihydrate hergestellt, die mit den in der Tabelle angegebenen sungen sind in nachstehender Tabelle 5 aufgeführt.

Prozentsätzen an Inhibitor behandelt waren. Sie wurden wie

Tabelle 5

Inhibitor

Zeitdauer für x % Hydrolyse (Minuten)

10%

20%

40%

60%

80%

100%

0,75 Gew.% Azacycloheptan-2,2-diphosphon-

säure

100

315

1040

1110

1115

1130

0,75 Gew.% l-Hydroxyäthan-l,l-diphosphon-

säure

26

28

30

34

38

56

0,75 Gew. % N-Methylpyrrolidon-5,5-di-

phosphonsäure

11

12

14

18

24

40

0,75 Gew. % Amino-tri-(methylenphosphon-

säure

15

17

20

24

28

35

0,75 Gew.% Äthylendiamin-tetra-(methylen-

phosphonsäure)

56

60

65

68

72

80

0,75 Gew.% N-Methylenaminomethan-

diphosphonsäure

36

38

41

43

46

50

0,75 Gew. % Pyrrolidon-5,5-diphosphonsäure

10

11

13

17

22

30

7

617 158

In dieser Versuchsreihe zeigt sich die ausserordentliche Überlegenheit der erfindungsgemäss verwendeten Substanz noch deutlicher als in Beispiel 4.

Beispiel 6

Ein bereits mit bekannten Mitteln stabilisierter handelsüblicher CaHP04 • 2 H20-Putzkörper wurde nach dem im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren mit 0,75 Gew. % der erfindungsgemäss zu verwendenden Phosphonsäure zusätzlich behandelt und gemessen. Die sich daraus ergebende zusätzliche Hydrolysestabilisierung wurde mit einer nicht zusätzlich behandelten Probe und mit einer Probe, die mit einer für diesen Zweck bereits bekanntgewordenen Phosphonsäure behandelt war, verglichen. Es zeigte sich, dass die beschriebenen Verbindungen eine deutliche zusätzliche Inhibierung ergeben, die derjenigen bereits bekannter Verbindungen weit überlegen ist. Die bei den Messungen erhaltenen Werte finden sich in nachstehend aufgeführter Tabelle 6.

Tabelle 6

Zusätzlicher Inhibitor Zeit für

100% Hydrolyse (Minuten)

ohne 140

0,75 Gew.% Amino-tris-(methylen-

phosphonsäure) 185

0,75 Gew.% Azacycloheptan-2,2-di-

phosphonsäure 635

0,75 Gew.% Azacyclopentan-2,2-di-

phosphonsäure 1095

In den nachfolgenden Beispielen werden Rezepturen von Zahnputzmitteln angegeben, die erfindungsgemäss stabilisiertes Calcium-hydrogenphosphat-dihydrat als Putzkörper enthalten.

Beispiel 7 Zusammensetzung einer Zahnpasta:

Gewichtsteile

Clycerin 30,0

5 Wasser 18,0

N atriumcarboxymethylcellulose 1,0 Calcium-hydrogenphosphat-dihydrat behandelt mit 1 Gew. % Azacycloheptan-

2,2-diphosphonsäure 36,0

io unlösliches Natriummetaphosphat 10,0

Natriumlaurylsulfat 1,0

pyrogene Kieselsäure 1,5

Natriummonofluorphosphat 0,5

ätherische Öle 1,5

15 Süssstoff Saccharin 0,5

An die Stelle des in vorgenannter Rezeptur zur Stabilisierung des Calcium-hydrogenphosphat-dihydrats eingesetzten Stabilisierungsmittels C können mit gleich gutem Erfolg die Stabilisierungsmittel A und B treten.

Beispiel 8 Zusammensetzung eines Zahnpulvers:

Gewichtsteile

Calcium-hydrogenphosphat-dihydrat 25 behandelt mit 1 Gew. % Azacycloheptan-

2,2-diphosphonsäure 50,0

gefällte Kreide 30,0

feinteilige Kieselsäure 10,0

Milchzucker 4,0

30

gefälltes Magnesiumcarbonat 4,0

Titandioxid 1,0

Tannin 1,0

An die Stelle des in vorgenannter Rezeptur zur Stabilisie-35 rung des Calcium-hydrogenphosphat-dihydrats verwendeten Stabilisierungsmittels C können mit gleich gutem Erfolg die Stabilisierungsmittel A und B treten.

s

Claims

617 158

1. Verfahren zum Stabilisieren von Calcium-hydrogenphos-phat-dihydrat gegen Hydrolyse, dadurch gekennzeichnet, dass man dieses in wässriger Dispersion mit 0,05—5 Gew. %, bezogen auf das Gewicht des Calcium-hydrogenphosphat-dihy-drats, einer Azacycloalkan-2,2-diphosphonsäure der Formel

(CH_) PO (OH)0

Z n-v ^— Z

^C

PO (OH)2

worin n eine ganze Zahl von 3-5 darstellt, oder einem wasserlöslichen Salz davon, in Form einer wässrigen Lösung mit einem pH-Wert von 5-10 behandelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als wasserlösliches Salz ein Alkalisalz, insbesondere das Natriumsalz, einsetzt.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Behandlung mit einer wässrigen Lösung mit einem pH-Wert von 6-8 ausführt und dass der Mengenanteil der Diphosphonsäure vorzugsweise 0,03-2 Gew. % beträgt.

4. Nach dem Verfahren nach Anspruch 1 gegen Hydrolyse stabilisiertes Calcium-hydrogenphosphat-dihydrat.

5. Verwendung von gegen Hydrolyse stabilisiertem Cal-cium-hydrogenphosphat-dihydrat nach Anspruch 4 als Putzkörper in Zahnputzmitteln.