BRPI1007563B1

BRPI1007563B1 - método para controlar micro-organismos em um sistema aquoso e composto

Info

Publication number: BRPI1007563B1
Application number: BRPI1007563A
Authority: BR
Inventors: yin Bei; D Gartner Charles; L Singleton Freddie; S Rajan Janardhanan; Ganguly Sangeeta; D Jons Steven; Rosenburg Steven
Original assignee: Dow Global Technologies Llc
Priority date: 2009-05-18
Filing date: 2010-05-14
Publication date: 2019-10-22
Also published as: RU2543373C2; JP5873011B2; RU2011151713A; EP2432740A1; EP2432740B1; US20100314318A1; CN102428037A; MX2011012348A; JP2012527350A; CN102428037B; WO2010135192A1

Abstract

método para controlar micro-organismos em um sistema aquoso e composto um método para controlar micro-organismos em um sistema aquoso, o método compreendendo tratar o sistema aquoso com uma quantidade eficaz de um composto da fórmula (i): onde x é halogênio; e r e r1 são, respectivamente, hidroxialquila e um radical ciano (-c=n), ou r e r1 são, respectivamente, hidrogênio e um radical amido da fórmula, onde o sistema aquoso tem um ph de 5 ou mais.

Description

Campo da invenção [0001] A invenção refere-se a compostos biocidas e métodos de utilização para controle dos micro-organismos em sistemas aquosos que têm um pH de 5 ou maior.

Antecedentes da invenção [0002] Os sistemas aquosos provêem uma base de produção fértil para algas, bactérias, vírus, fungos, e outros patógenos. A contaminação microbiana pode criar uma variedade de problemas, incluindo uma estética desagradável (“unpleasantries) tal como água verde lodosa, riscos sérios à saúde, tais como, infecções fúngicas, infecções bacterianas, ou infecções virais, e corrosão ou entupimento de equipamentos.

[0003] A bio-incrustação de sistemas aquosos suscetíveis a contaminação de micro-organismos é tipicamente controlada através do uso de agentes biocidas. Por exemplo, 2,2-dibromo3-nitrilopropionamida (“DBNPA) é um biocida comercialmente disponível que é particularmente desejável, porque ele é de ação rápida, é um material de baixo custo que apresenta eficácia contra um amplo espectro de micro-organismos.

[0004] É conhecido, entretanto, que várias condições físicas e/ou químicas no sistema aquoso podem resultar na desativação prematura do biocida, resultando assim, em um biocida essencialmente ineficaz antes de o controle microbiano desejado ter sido alcançado. Como um exemplo, enquanto DBNPA é estável sob condições ácidas, ele passa a uma degradação hidrolítica rápida em uma solução neutra para básica. Sua taxa de desaparecimento aumenta através de um

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2/25 fator de cerca de 450 no curso do pH 6, essencialmente neutro, para pH 8,9, levemente básico.

[0005] Ver, Exner et al., J. Agr. Food. Chem., (1973), 21(5), 838-842 (Exner). Em um pH 8, a meia vida de DBNPA é de 2 horas. (Exner, Tabela 1) . No pH 11,3, sua meia vida é apenas de 25 segundos, uma degradação essencialmente instantânea. (Exner, página 839, coluna da esquerda). DBNPA, não é, portanto, um biocida atrativo para utilização em sistema aquoso não-ácido.

[0006] Seria um avanço significante no estado da técnica prover biocidas, para tratamento de sistemas aquosos, que são de ação rápida, de longa duração, e que são estáveis quando submetidos a condições de desativação no sistema aquoso, tal como pH aumentado.

Breve sumário da invenção [0007] Em um aspecto, a invenção provê um método para controlar micro-organismos em um sistema aquoso tendo um pH de 5 ou maior. O método compreende o tratamento do sistema aquoso com uma quantidade eficaz de um composto da fórmula (I) :

Br O H i li l R^{* 1}-C-C-N-R

I

X (I) onde X, R e R¹ são como definidos aqui.

[0008] Em um outro aspecto, a invenção provê compostos biocidas. Os compostos são da fórmula (II):

Br O H

I II I

NC-C-C-N-R²

I

X (II)

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3/25 sendo que X e R² são como definido aqui.

Breve descrição dos desenhos:

[0009]	A	figura	1	ilustra a atividade biocida	de um
composto	da	invenção	em	uma emulsão de polímero acrílica;
[0010]	A	figura	2	compara a atividade biocida	de um
composto	da	invenção	com um composto comercial em uma	emulsão
de polímero	acrílica	;

[0011]	As	figuras	3 e	4 ilustram	a atividade	biocida	de	um
composto	da	invenção	em	Caolin;
[0012]	A	figura	5 ilustra a	atividade biocida	de	um
composto	da	invenção	em	um mosto de	carbonato de cálcio	; e
[0013]	As	figuras	6 e	7 comparam	a atividade	biocida	de	um
composto	da	invenção	em	relação ao	s compostos	comerciais	em
um mosto	de	carbonato de	cálcio.

Descrição detalhada da invenção [0014] Como observado acima, em um aspecto, a invenção refere-se aos métodos para controlar micro-organismos em sistemas aquosos tendo pH de 5 ou maior. O método compreende o tratamento do referido sistema aquoso com uma quantidade eficaz de um composto da fórmula (I). Os inventores descobriram surpreendentemente que os compostos da fórmula (I) são mais resistentes à hidrólise em um pH próximo ao neutro-alcalino do que outros biocidas, incluindo o composto comercial DBNPA. Por exemplo, os exemplos abaixo demonstram que em pH 6,9 (e em uma temperatura de 30°C), 2,2dibromomalonamida (DBMAL), um composto exemplificativo da invenção é notavelmente mais estável do que DBNPA (um biocida comparativo). Nenhuma perda de DBMAL foi detectada durante 96 horas, enquanto 84% de DBNPA foram perdidas neste mesmo período de tempo em condições idênticas.

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4/25 [0015] Os compostos da fórmula (I) têm a estrutura química a seguir:

Br O H „ I II I

R¹-C-C-N-R

I

X (I) sendo que X é halogênio; e R e R¹ são, respectivamente, hidroxialquila e um radical ciano (-C=N) , ou R e R¹ são, respectivamente, hidrogênio e um radial amido da fórmula:

Η O

I II

H-N-C —.

[0016] Preferivelmente, X nos compostos da fórmula (I) é bromo, cloro, ou iodo, mais preferivelmente, ele é bromo.

[0017] Um composto preferido da fórmula (I) é 2,2-dibromo2-ciano-N-(3-hidroxipropil)acetamida.

O O

Η₂Ν^χΛ\ς^ΧΝΗ₂

Br Br [0018] Um composto ainda preferido da fórmula (I) é 2,2dibromomalonamida. O termo 2,2-dibromomalonamida significa um composto da fórmula:

[0019] Os compostos da fórmula (I) podem ser preparados pelos técnicos no assunto utilizando técnicas bem conhecidas da literatura.

[0020] Os compostos da fórmula (I) são úteis para o controle de micro-organismos em sistemas aquosos tendo um pH de 5 ou maior. O referido sistema aquoso inclui, mas não está limitado a, água de resfriamento de torre, fluidos de trabalho de metal, injeção em campo de óleo e gás, ou fluidos ou água produzida ou fratura, fluidos com base aquosa de

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5/25 campos de óleo e gás, água de processo de moagem de papel e polpa, sistema operacional de campo de óleo e gás, sistema de transporte em campos de óleo e gás, sistemas de separação e armazenamento de campos de óleo e gás, lavadoras a ar, água em ebulição, água residual, água de balastro, sistemas de filtragem, tintas, emulsões poliméricas, revestimentos, mostos com base aquosa e pigmentos dispersos, adesivos, corantes, compostos de fita de ligação, aparelhos domésticos e de cuidados pessoais, ou fluidos com base aquosa utilizados em aplicações de tratamento do couro.

[0021] Os sistemas aquosos preferidos são fluidos de trabalho com metal, água de resfriamento de torre, água de processamento de moinhos de papel ou polpa, sistemas de filtragem com base em membranas, emulsões poliméricas e mostos minerais com base aquosa, tais como Caolin, e mosto de carbonato de cálcio.

[0022] Sistemas de filtragem com base em membrana representativos incluem aqueles compreendendo um ou mais membranas semipermeáveis, incluindo, mas não limitados a: membrana de micro-filtragem, membrana de ultra-filtragem, membrana de nano-filtragem, membrana de osmose reversa e membrana de troca iônica. Os sistemas aplicáveis incluem aqueles compreendendo um tipo único de membrana (por exemplo, micro-filtragem) e aqueles compreendendo tipos múltiplos de membranas (por exemplo, osmose reversa e ultra-filtragem). Por exemplo, um sistema de filtragem com base em membrana pode compreender uma membrana de micro-filtragem a montante ou uma membrana de ultra-filtragem e uma membrana de nanofiltragem ou membrana de osmose reversa a jusante.

[0023] Os compostos biocidas objeto da invenção podem ser

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6/25 adicionados em uma solução de alimentação antes da filtragem, (por exemplo, adicionado a um tanque de armazenamento ou lagos contendo solução de alimentação a ser tratada) ou durante a filtragem (por exemplo, dosado em uma solução de alimentação pressurizada durante a filtragem). Além disso, os compostos biocidas da invenção podem ser adicionados a soluções de purificação ou armazenamento que contatam a membrana. Para os propósitos desta descrição, qualquer solução aquosa (por exemplo, água de alimentação bruta, solução de purificação, solução de armazenamento em membrana, etc.), contatando com uma membrana de um sistema que é referido como uma “solução de alimentação.

[0024] Quando utilizado dentro de um sistema tendo ambas, membrana micro- ou ultra-filtragem e membrana nano-filtragem ou membrana de osmose reversa, os compostos biocidas objeto da invenção provêem efeito biocida para cada uma das membranas (por exemplo, ambas as membranas a montante e a jusante). As membranas e as condições de operação podem ser escolhidas para permitir que a maioria dos compostos biocidas da invenção, em uma solução de alimentação, permeie (ou seja, passe através) das membranas de micro-filtragem e ultrafiltragem e sejam rejeitados, (ou seja, concentrados) através das membranas de nano-filtragem e membrana de osmose reversa. [0025] Em algumas aplicações, tais como quando do preparo de água de bebida, pode ser vantajoso para que membranas e condições de operação sejam selecionadas para passar menos que 5% e, mais preferivelmente, menos que 1%, dos compostos biocidas objeto da invenção dentro da solução de permeação.

[0026] A porção do composto biocida rejeitado pela membrana(s) pode ser recuperada a partir da corrente

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7/25 concentrada e reciclada para uso em tratamentos subseqüentes, (por exemplo, retornando direto a um tanque de armazenamento ou dosada dentro da alimentação de entrada). A reciclagem dos compostos biocidas pode ser parte de um processo intermitente ou de um processo contínuo. Quando os compostos biocidas da invenção são adicionados a uma solução de purificação, as membranas dentro do sistema podem ser enxaguadas estaticamente na solução ou a solução pode fluir através da membrana. No último caso, a solução é preferivelmente reciclada em um tanque de armazenamento. Em qualquer caso, a operação de purificação intermitente permanece, preferivelmente, em menos que 24 horas.

[0027] Em muitos sistemas de filtragem com base na membrana, o pH da solução de alimentação é pelo menos 7, frequentemente, pelo menos 8 e, em algumas concretizações, o pH da solução de alimentação é aumentada em pelo menos 9 e, em outras concretizações, pelo menos 10. Exemplos dos referidos sistemas com base na membrana são descritos nas patentes norte-americanas Nos.: US 6,537,456 e US 7,442,309. Além disso, as membranas de muitos sistemas são purificadas ou armazenadas comumente com as soluções de alimentação tendo valores de pH que foram aumentados em pelo menos 11 e em algumas concretizações de pelo menos 12. Diferente do DBNPA (como descrito na publicação internacional WO 2008/091453), os compostos biocidas da presente invenção permanecem eficazes sob as referidas condições neutras e alcalinas. Como consequência, os compostos biocidas da invenção podem ser adicionados em uma forma mais restrita (“wider breath) nas soluções de alimentação (por exemplo, alimentações aquosas de pH ajustado, soluções de purificação aquosas, soluções de

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8/25 armazenamento aquoso) utilizadas em conjunto com os sistemas de filtragem a base de membrana.

[0028] Módulos contendo uma membrana semi-permeável podem também ser armazenados por mais do que uma semana na presença de uma solução aquosa compreendendo um dos compostos biocidas da invenção. Os módulos e a solução biocida podem ser contidos em bolsas ou tanques. Alternativamente, durante os períodos em que o sistema de filtragem não é utilizado, os módulos podem ser armazenados dentro do sistema de filtragem, em contato com os compostos biocidas objeto da invenção.

[0029] O tipo de membranas utilizadas nos referidos sistemas não são particularmente limitados e incluem folhas planas, fibras tubulares e ocas. Uma classe preferida de membranas incluem membranas de poliamida composta de película magnética (thin-film) comumente utilizada em aplicações de nano-filtragem e osmose reversa, tal como genericamente descrita nas patentes e pedidos de patente norte-americanos Nos.: US 4,277,344; US 2007/0251883; e US 2008/0185332. As referidas membranas de nano-filtragem e/ou membrana de osmose reversa são comumente providas como folhas planas dentro de uma configuração espiral. Exemplos não limitativos das membranas de micro-filtragem e ultra-filtragem incluem membranas porosas feitas a partir de uma variedade de materiais incluindo polissulfonas, polieterssulfonas, poliamidas, polipropileno, e fluoreto de polivinilideno. As referidas membranas micro- e ultra-filtragem são comumente providas como fibras ocas.

[0030] Como observado, o pH de sistemas aquosos nos quais os compostos da invenção são utilizados tem um pH de 5 ou maior. Em algumas concretizações, o pH é 6 ou maior. Em

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9/25 algumas concretizações, o pH é 7 ou maior. Ainda em outras concretizações, o pH é 8 ou maior.

[0031] Um técnico no assunto pode determinar, facilmente, sem experimentação indevida, a quantidade eficaz dos compostos da fórmula (I) que poderiam ser utilizadas em qualquer aplicação particular. Por exemplo, uma quantidade entre 1 e 1000 ppm, ou 5 ppm e 500 ppm, ou 5 e 100 ppm em peso, é geralmente adequada. Através de ilustrações adicionais, para água de resfriamento de torre, uma dosagem ativa típica do composto biocida é de 5 ppm a 50 ppm, ou 10 ppm a 25 ppm, duas vezes por semana, ou quando necessário, dependendo, por exemplo, das condições da água, incluindo contaminação biológica, aditivos químicos da água, pH, temperatura, salinidade, e do gênero. Através das ilustrações adicionais, para fluidos de trabalho de metal, uma dosagem ativa típica para o composto biocida está entre 20 ppm e 100 ppm, ou entre 30 ppm e 50 ppm e uma frequência de duas vezes por semana ou quando necessário, dependendo do grau de contaminação biológica.

[0032] Os compostos da fórmula (I) podem ser utilizados no sistema aquoso com outros aditivos tais como, mas não limitados a, surfactantes, polímeros iônicos/não-iônicos e inibidores de parâmetros e corrosão, decompositores (scavengers) de oxigênio, e/ou biocidas adicionais.

[0033] Os compostos da fórmula (I) são úteis para controle de uma ampla variedade de micro-organismos. Em uma concretização, os micro-organismos são da espécie Legionella de bactéria, incluindo a Legionella permanecendo dentro da ameba. Um biocida preferido para esta concretização de Legionella é 2,2-dibromomalonamida.

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10/25 [0034] Legionella foi implicada como a cauda da doença legionária e febre Pontiac, coletivamente conhecidas como legionelose. Muitos ataques da legionelose foram atribuídos aos sistemas de resfriamento evaporativo provendo doses infecciosas. Legionella apresenta a capacidade de sobrevivência relativamente única de infectar o parasita e permanecer dentro da ameba, eventualmente quebrando suas células hospedeiras para emergir como forma infecciosa madura. Este mecanismo foi sugerido como o maior meio de amplificação do número de Legionella nos sistemas naturais e nos sistemas aquosos feitos pelo homem e sua virulência é aumentada. Um biocida que pode efetivamente controlar a Legionella, incluindo as formas das espécies de Legionella resultando em mais virulência através da passagem através da ameba, é altamente desejável. Como demonstrado pelos exemplos, os compostos da fórmula (I), tais como 2,2dibromomalonamida, são eficazes para o referido controle bacteriano.

[0035] Em um segundo aspecto, a invenção provê novos compostos que são úteis como biocidas para o controle de micro-organismos. Os compostos são da fórmula (II):

Br O H

NC-C-C-N-R²

I

X (II)

Z Z\ 2 Z sendo que X e halogenio e R e hidroxialquila.

[0036] Em uma concretização, X no composto da fórmula (II) é bromo.

[0037] Em uma concretização, R² é hidroxipropila.

[0038] Em uma concretização, o composto é 2,2-dibromo-2Petição 870190021951, de 07/03/2019, pág. 18/40

11/25 ciano-N-(3-hidroxipropil)acetamida.

[0039] Os compostos descritos aqui foram surpreendentemente mais resistentes à hidrólise em pH próximo a neutro-alcalino do que outros biocidas, incluindo o composto comercial DBNPA. Os compostos são consequentemente, úteis para o controle de micro-organismos em uma faixa mais ampla de sistemas aquosos do que os biocidas atualmente conhecidos e, portanto, representam um avanço significante na indústria.

[0040] Para os propósitos deste pedido de patente, o micro-organismo significa bactéria, alga e vírus. As palavras controle e controlar devem ser amplamente entendidos como estando incluídas dentro de seu significado, e sem estar limitada a, inibição de crescimento ou propagação de micro-organismos, morte dos micro-organismos, desinfecção e/ou preservação.

[0041] Por hidroxialquila entende-se um gruo alquila (ou seja, um grupo alifático de cadeia linear e ramificada) que contém de 1 a 6 átomos de carbono e é substituído com um grupo hidroxila. Exemplos incluem, mas não estão limitados a, hidroximetila, hidroxietila, 2-hidroxipropila, 3hidroxipropila, e do gênero.

[0042] Halogênio refere-se a flúor, cloro, bromo ou iodo.

[0043] A menos que de outro modo indicado, as proporções, porcentagens, partes, e do gênero, utilizadas aqui são em peso.

[0044] Os exemplos a seguir são ilustrativos da presente invenção, mas não pretendem limitar seu escopo de proteção. EXEMPLOS

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12/25 [0045] As composições a seguir descritas foram avaliadas nos exemplos.

[0046] 2,2-dibromo-3-nitrilopropionamida (DBNPA) foi obtido da The Dow Chemical Company.

[0047] 2,2-dibromomalonamida (DBMAL) foi obtido da

Johnson Mathey.

[0048] 2,2-dibromo-2-ciano-N-(3hidroxipropil)acetamida(DBCHA) foi preparado como mostrado no Exemplo 1.

[0049] CMIT/MIT (5-cloro-2-metil-4-isotiazoli-3-ona e 2metil-4-isotiazolin-3-ona) foi obtido a partir da The Dow Chemical Company.

[0050] Glutaraldeído foi obtido da The Dow Chemical Company.

[0051] Cloreto de amônio de dimetil-dioctil e cloreto de amônio de dimetil-didecil foram obtidos da Lonza Inc.

[0052] 1-bromo-3-cloro-5,5-dimetilhidantoina (BCDMH) foi obtido da Clariant Corporation.

[0053] Triazina (1,3,5-trietilhexahidro-1,3,5-triazina) foi obtida a partir de Clariant Corporation.

EXEMPLO 1

Preparação____________de____________2,2-dibromo-2-ciano-N- (3hidroxipropil)acetamida (DBCHA):

[0054] 0,1 mol de 3-amino-1-propanol (7,51 gramas) foi adicionado a uma solução de 0,1 mol de cianoacetato de metila (10,1 gramas) em metanol (40 gramas). A mistura foi agitada e aquecida 60°C durante 30 minutos. O solvente metanol foi exaurido sob vácuo a partir do produto de reação. O produto de reação, sem qualquer purificação adicional necessária, foi dissolvido em água e reagido com 0,1 mol de bromo (16,0

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13/25 gramas) e 0,03 mol de bromato de sódio (5,0 gramas) . A temperatura de reação foi mantida abaixo de 30°C. Após a adição de bromo e bromato de sódio ter sido completada, a mistura de reação foi deixada em agitação durante 30 minutos, antes da neutralização do pH em 3 a 4, com diluição de hidróxido de sódio. O rendimento foi de 0,09 mol de 2,2dibromo-2-ciano-N-(3-hidroxipropil)acetamida (28 gramas).

EXEMPLO 2:

Estabilidade contra hidrólise - Comparação de DBMAL e DBNPA: [0055] As soluções diluídas (menos que 0,5% em peso) de DBMAL e DBNPA são preparadas em três pHs diferentes. O pH é fixado e mantido, através do uso de soluções tampão padrão, em pH 6,9, 8,0 e 9,0. Estas soluções são então deixadas em temperatura constante tanto a -1°C quanto a 30°C. Periodicamente, alíquotas são analisadas por HPCL para determinar o nível de DBMAL ou DBNPA remanescente. Os resultados estão ilustrados na Tabela 1.

TABELA 1

Horas	Três amostras de DBNPA	Três amostras de DBMAL
pH 9, T =1°C	pH 8, T = 1°C	pH 6,9; T =30°C	pH 9, T = 1°C	pH 8, T = 1°C	pH 6,9; T =30°C
0	3842	4068	3991	4576	3866	3746
2	2818	3998	4155	4022	4031	4612
24	1256	3506	2557	3891	4191	3857
48	659	3578	1361	3603	4187	3935
72	363	3149	918	4018	4290	3966
96	239	3070	658	3456	3883	4212
horas	Redução percentual calculada do ingrediente ativo em vários períodos
48	83	12	66	21	0	0
72	91	23	77	12	0	0
96	94	25	84	24	0	0

[0056] A tabela 1 demonstra que mesmo em uma condição próxima ao neutro (pH = 6,9) e em uma temperatura de 30°C, o DBMAL, é notavelmente mais estável do que o DBNPA (um biocida

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14/25 comparativo). Nenhuma perda de DBMAL foi detectada durante 96 horas, enquanto 84% de DBNPA foi perda neste mesmo período em condições idênticas.

EXEMPLO 3:

Eficácia na torre de resfriamento de água: Comparação de DBMAL e DBNPA:

[0057] O DBMAL e DBNPA são adicionados a 50 ml de uma amostra de água de torre de resfriamento (em um pH de cerca de 8,3) em um frasco de 125 ml contendo cerca de 10⁷CFU/mL, da bactéria, em uma concentração ativa final de 50 ppm, 25 ppm e 12,5 ppm. A mesma amostra de água da torre de resfriamento contaminada sem biocida foi utilizada como controle. As misturas foram incubadas a 30°C com agitação (175 rpm) durante 96 horas. Nos períodos de 1 hora, 3 horas, 24 horas, 72 horas e 96 horas após a adição do biocida, as bactérias viáveis na mistura foram enumeradas, utilizando um método de diluição em série. Agitação e 24 horas após a amostragem, as misturas foram re-inoculadas com cerca de 106 CFU/ml de bactéria isolada a partir da amostra de água de resfriamento. A tabela 2 mostra a eficácia de DBMAL e DBNPA em diferentes períodos de tempo, sendo expressa como reduções no número de bactérias. Os números apresentados são transformações logarítmicas (base 10) da contagem bacteriana.

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TABELA 2

Comparação da eficácia biocida de DBMAL e DBNPA contra bactéria em água da torre de resfriamento

Biocida	Redução bacteriana em log₁₀, após o tratamento do biocida em diferentes
Concentração ativa	Químico	1 hora	3 hora	24 horas	48 horas	72 horas	96 horas
50 ppm	DBMAL	>=5, 3	5, 5	>=6, 3	>=6, 3	3, 8	4,2
DBNPA*	>=5, 3	>=5, 7	>=6, 3	6, 1	1, 0	0, 8
2 5 ppm	DBMAL	4,3	>=5, 7	>=6, 3	6, 0	3, 0	3, 2
DBNPA*	5, 2	>=5, 7	>=6, 3	4,2	1, 0	0, 7
12,5 ppm	DBMAL	1, 2	5, 5	>=6, 3	5, 2	1, 2	0, 8
DBNPA*	5, 3	>=5, 7	>=6, 3	1, 5	0, 7	0, 3

Exemplo comparativo.

[0058] Como indicado na Tabela 2, DBMAL apresenta uma ação de morte relativamente menor em relação ao composto comparativo DBNPA, entretanto, a eficácia de DBMAL (morte em >3 Log₁₀) permanece ativo por dois dias além daqueles de DBNPA na mesma concentração ativa de 50 ppm e 25 ppm, e permanece por um dia a mais do que DBNPA na mesma concentração ativa de 12,5 ppm.

EXEMPLO 4:

Eficácia na água da torre de resfriamento Comparação de DBMAL e outros biocidas:

[0059] Água de torre de resfriamento artificial estéril (0, 2203 g de CaCl₂, 0, 1847 g de MgSO4, e 0, 2033 g de NaHCO3, em 1L de água, aproximadamente em pH 8,5), foi contaminada com bactéria isolada cultivada em uma concentração de aproximadamente 10⁷ CFU/mL. As alíquotas desta água contaminada foram então tratadas com oito níveis de dosagem de DBMAL e cinco outros biocidas comumente utilizados na aplicação de água de resfriamento. As mesmas alíquotas da água contaminada sem biocida foram utilizadas como controle.

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Após incubação a 30°C durante 1 hora, 3 horas, 24 horas, 48 horas, 72 horas e 96 horas, a bactéria válida nas alíquotas foi enumerada utilizando um método de diluição em série. A agitação de 24 horas após a amostragem, todas as amostras de água são re-inoculadas com cerca de 10⁶ CFU/mL, de bactéria. A tabela 3 compara a eficácia de seis biocidas em diferentes períodos de tempo, expressos pela redução do log10 bacteriano. DBMAL demonstra alta e duradoura eficácia neste estudo comparativo.

TABELA 3

Comparação da eficácia biocida de seis biocidas contra a bactéria isolada a partir da água de torre de resfriamento.

Biocidas	Dosagem mínima (ppm, uma redução bacteriana	ativo) necessário para 1 de pelo menos 3 log₁₀
1 hora	3 horas	24 horas	48 horas	72 horas	96 horas
CMIT/MIT*	7	5, 0	3, 0	2,0	2,0	2,0
Glutaraldeído*	36, 0	26, 0	26, 0	51, 0	51, 0	71, 0
Cloreto de amônio dioctil-dimetil	29, 0	29, 0	56, 0	56, 0	79, 0	>79, 0
BCDMH (1-bromo-3cloro-5,5dimetilhidantoin, ppm ativo é medido através de bromo disponível & cloro)*	7,0	26,0	>70,0	>70,0	>70,0	>70,0
DBNPA*	8, 0	8, 0	11, 0	15, 0	15, 0	21, 0
DBMAL	15, 0	11, 0	5, 0	5, 0	5, 0	15, 0

*Exemplo comparativo

EXEMPLO 5:

Eficácia em um fluido de trabalho de metal: Comparação de

DBMAL e outros Biocidas:

[0060] Um fluido de trabalho de metal semi-sintético (MWF) (55,35%) de água deionizada, 20,00% de óleo, 15% de sulfonato de sódio, 4% de ALKATERGE^TM T-IV (surfactante), 3% de ácido

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17/25 oléico, 2% de glicol éter, 0,65% de AMPTM-95 (amina neutralizante) foi contaminado com bactéria isolada cultivada em uma concentração de cerca de 10⁶ CFU/mL. As alíquotas desta MWF contaminada foram tratadas com quatro biocidas em níveis de dosagens 8. A mesma amostra MWF contaminada sem biocida foi utilizada como controle. Após incubação a temperatura ambiente por 2 horas, 4 horas, 24 horas, 48 horas, 72 horas e 96 horas, a bactéria viável nas alíquotas foram enumeradas utilizando um método de diluição em série. A tabela 4 demonstra a eficácia de DBMAL e três outros biocidas contra bactéria em MWF. Novamente, DBMAL demonstra uma alta e longa eficácia de permanência neste estudo. Nenhuma reinoculação dos isolados cultivados foi realizado neste exemplo.

TABELA 4

Biocidas	Dosagem mínima (ppm, ativo) requerido para pelo menos
2 horas	4 horas	24 horas	48 horas	72 horas	96 horas
CMIT/MIT*	19	14	14	11	11	8
Triazina*	1934	1487	1144	1144	1144	1144
DBNPA*	42	32	42	55	55	55
DBMAL	57	44	44	34	26	34

* Exemplo Comparativo

EXEMPLO 6:

Eficácia bacteriana: DBMAL e DBCHA comparado com DBNPA:

[0061] Uma água salina estéril sintética foi preparada e inoculada com uma cepa de Pseudomonas aeruginosa ATCC 10145 em cerca de 10⁷ CFU/mL. A água sintética foi preparada para conter (em 1 litro de água deionizada) a seguir: CaCl2, 0,2203 g; MgSO4, 0,1847 g; e NaHCO3, 0,2033 g. O pH final da água de resfriamento sintética foi ajustado para 8,5. Alíquotas da suspensão celular foram então tratadas com

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18/25 biocidas em níveis de dosagens selecionados. A mesma amostra

de água	contaminada	sem	biocida foi	usada como	controle. Após
incubação	em 37°C	por	diferentes	intervalos	de	tempo, um
número	de	bactéria	sobrevivente foi enumerado	uti	lizando um
método	de	diluição	em	série. Após	incubação	por	24 horas,
todas	as	suspensões	de célula	foram re-inoculadas com

Pseudomonas aeruginosa ATCC 10145 em ~106 CFU/mL.

[0062] Os resultados da eficácia para DBMAL (invenção), DBCHA (invenção) e DBNPA (comparativo) são mostrados na Tabela 5. Os dados são expressos como a dosagem requerida para se conseguir uma redução bacteriana de 3log₁₀ em amostras de água após cada um dos períodos de incubação.

TABELA 5

Eficácia bactericida dos derivados do grupo 3 DBMAL contra P. aeruginosa ATCC 10145 em diferentes intervalos de tempo de contato

Biocidas	Dosagem requerida para redução bacteriana em 3 log₁₀ (ppm, ativo)
1 hora	3	horas	24 horas	48 horas
DBMAL	14,8	6, 6	6, 6	6, 6
DBCHA	4,4	4,4	9, 9	33, 3
DBNPA*	2, 9	2, 9	4,4	50, 0

*Exemplo comparativo [0063] A eficácia bactericida de DBMAL inicial levemente depois da de DBNPA, entretanto, sua eficácia aumenta com o tempo e é melhor do que DBNPA após 48 horas de incubação e quando recarregada com células de P. aeruginosa. DBCHA também demonstra um tempo mais longo de eficácia do que DBNPA.

EXEMPLO 7:

Controle da Legionella amplificada em ameba:

[0064] Uma vez que a Legionella são amplificadas em natura e em sistemas feitos pelo homem, tal como torres de

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19/25 resfriamento, através da passagem pela ameba, erradicação da referida Legionella alimentada pela ameba, é mais importante e relevante. Este exemplo utiliza ameba (Acanthamoeba polypohaga) Legionella pneumophila alimentada (AfLp) na avaliação de biocidas apropriados.

[0065] A Legionella são deixadas para infectar e crescer dentro da ameba iniciando com uma baixa multiplicidade da infecção (1 Legionella para 100 células de ameba). A referida passagem é repetida uma vez mais deixando para estabelecimento da forma mais virulenta como sua fisiologia dominante, antes da exposição em várias concentrações de biocidas. A avaliação é conduzida após duas e vinte e quatro horas de exposição. Uma neutralização apropriada dos biocidas foi realizada antes para enumeração de sobreviventes. A tabela 6 abaixo compara a eficácia de vários biocidas contra ambos AfLp e crescimento normalmente livre das células Legionella.

TABELA 6

Biocidas	Concentração de ativo (ppm) requerida para
morte	completa (redução de	6 log)
2 horas	24 horas	2 horas	24 horas
DBNPA	12,5	3, 12	50	25
DBMAL	6, 25	1, 56	12,5	3, 12
CMIT	16	1	>64	16
Glutaraldeído	10	5	20	15
Glutaraldeído + DDAC	2,5	1, 25	20	10
DDAC	20	15	60	40

DDAC = Cloreto de amônio didecil-dimetil [0066] Os dados demonstram que para cada biocida testado a quantidade necessária para matar AfLp é maior do que a quantidade necessária para matar a Legionella livre. Entretanto, as quantidades de DBMAL requerida para o controle

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20/25 de Legionella é muito menor do que aquela necessária para outros biocidas testados, incluindo DBNPA. Esta é uma descoberta inesperada e surpreendente. Os níveis de DBMAL necessários para prover 6log e matar são apenas de cerca de duas vezes aquela necessária para controlar as células livres nos períodos de tempo correspondentes. O DBMAL provê um meio de controlar a forma mais virulenta de AfLp em dosagens baixas quando comparado a outros biocidas comumente utilizados.

EXEMPLO 8:

Conservação das emulsões poliméricas:

[0067] As amostras de uma emulsão polimérica acrílica genérica (49,9% [p/v] de sólidos, pH 8,2) são inoculados com aproximadamente números iguais (ca. 1 x 10⁶ por ml) de células de Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae, Bacillus subtilis, e Staphylococcus aureus. O inoculo celular são eventualmente dispersos nas amostras de emulsão através de agitação vigorosa. As amostras são então amostradas para medir o tamanho do inoculo inicial. As emulsões poliméricas acrílicas são então modificadas com concentrações selecionadas de DBMAL (de 2,5 a 500 ppm [ou mg/l]). As emulsões tratadas com biocidas são incubadas a temperatura ambiente (ca. 23°C) sobre uma plataforma oscilante (rocker) para prover agitação gentil. As amostras para enumeração das bactérias sobreviventes são colhidas após 2 horas, 24 horas, e 48 horas de incubação, diluídas serialmente em salina tampão-fosfato, e plaqueadas em placas com Agar Tryptic Soy (TSA).

Experimento 1:

Resultados:

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21/25 [0068] Como ilustrado na figura 1, as amostras colhidas após 2 horas no tempo de contato, demonstraram uma contagem de bactéria relativamente imutável na presença de todos, menos 500 ppm de DBMAL. A contagem das placas obtidas após 24 horas do tempo de contato demonstrou uma relação doseresposta clara. As amostras com um tempo de contato de 48 horas ilustraram que o biocida continuou a inibir os organismos de teste durante todo o estudo. Quase todos diminuem linearmente em número de bactérias sobreviventes nas amostras tratadas com até 200 ppm indicou que DBMAL foi estável na emulsão.

Experimento 2:

[0069] Neste estudo, uma série de amostras da emulsão polimérica acrílica foi preparada como descrito acima e tratada com DBMAL (0 a 50 ppm) e uma segunda série tratada com DBNPA (0 a 50 ppm). Após um tempo de contato de 48 horas, as amostras são colhidas para contagem da placa.

Resultados:

[0070] Como ilustrado na figura 2, ambos os tratamentos DBMAL e DBNPA induzem redução na contagem bacteriana; a diminuição na contagem das placas está positivamente correlacionada com a concentração do biocida adicionado. Em todas as concentrações testadas, DBMAL é mais eficaz do que o DBNPA.

EXEMPLO 9:

Conservação do mosto mineral - Experimento 1:

Eficácia de DBMAL em Caolin:

[0071] Duas amostras de mosto de Caolin (Kaolux HS [tamanho de partícula mais fino do que 2 micra, 83,4%; 64,9% sólidos; pH 6,6] e Kaogloss [tamanho de partícula menor que 2

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22/25 micra, 90,7%; 70,1% de sólidos; pH 6,3]), são obtidos na “Thiele Kaolin Company, Sandersville, Georgia. As amostras dos dois mostos são inoculadas com quatro espécies de bactérias (descritas no Exemplo 8), amostradas para confirmar o tamanho inicial da comunidade bacteriana, e tratadas com concentrações selecionadas de DBMAL. As amostras para enumeração bacteriana são colhidas após períodos de 24 horas e 48 horas.

Resultados:

[0072] As bactérias inoculadas dentro as amostras Kaolux tratadas com DBMAL são sensíveis à presença do biocida ativo e a resposta é dependente da concentração. Por exemplo, como ilustrado na figura 3, na ausência de DBMAL, existe um aumento na ordem de aproximadamente um de magnitude durante as 48 horas de estudo. Entretanto, no mosto tratado com 100 ppm a 150 ppm, o número de bactérias viáveis diminui levemente após um tempo de contato de 48 horas. Uma concentração de 175 ppm de DBMAL induz uma diminuição de aproximadamente na ordem de uma magnitude. Concentrações elevadas de DBMAL induzem reduções de pelo menos cinco ordens de magnitude.

[0073] Kaogloss. As amostras de Kaogloss são tratadas como descrito acima com DBMAL e amostradas após um período de contato de 24 horas e 48 horas. Os resultados (ver figura 4) são similares àqueles obtidos com Kaolux exceto pelo impacto do biocida no tamanho da população de bactéria após um período de contato de 24 horas é menor.

Conservação do mosto no carbonato de cálcio:

Experimento 1 - 10% de CaCO₃:

[0074] As suspensões de carbonato de cálcio em grau

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23/25 analítico (Sigma-Aldrich) são preparadas utilizando água deionizada. O pH da suspensão são ajustados a 7,0; 8,0; e 9,0 com soluções de HCl ou NaOH, quando apropriado, imediatamente antes da mistura do consórcio de espécies ser adicionado (ver acima para detalhes). Cada suspensão é vigorosamente agitada e amostrada para determinar o número inicial de bactéria. Após a amostragem para enumeração bacteriana, as suspensões são tratadas com 10 ppm de DBMAL, agitada para garantir a mistura apropriada do biocida e colocada sobre uma plataforma oscilante para prover agitação constante. As amostras para enumeração bacteriana (via contagem de placas) são colhidas após períodos de contatos de 2 horas e 24 horas.

Resultados:

[0075] Como ilustrado na figura 5, a contagem bacteriana de 2 horas demonstra inibição aumentada da bactéria em pH 9,0 versus pH 7,0 e 8,0. Após 24 horas de contato, todas as contagens bacterianas estão no limite de detecção (por exemplo, valor de 10 log_i0) .

Experimento 2 - Hydrocarb 90 - 76,6% de sólidos, pH 8,7: [0076] Alíquotas de uma amostra do mosto de carbonato de cálcio comercialmente disponível, Hydrocarb 90 (Omya), são inoculadas com o consórcio bacteriano como previamente descrito. Após a agitação dispersar o inóculo, as amostras são modificadas com 5 ppm e 10 ppm de DBNPA ou DBMAL. As amostras são incubadas em uma plataforma oscilatória para prover agitação constante e amostradas após 24 horas para determinar o número de bactéria. As concentrações iniciais de bactérias são maiores do que nos exemplos prévios devido a quantidade da presença de bactéria na amostra antes do consórcio das espécies misturadas ser adicionada.

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24/25

Resultados :

[0077] As populações de bactérias nas amostras tratadas com 5 ppm de DBNPA ou DBMAL diminui relativamente pouco durante o contato de 24 horas (A figura 6) . Entretanto, os números de bactérias nas amostras tratadas com 10 ppm DBMAL diminui por mais do que 2,5 ordens de magnitude enquanto aqueles em 10 ppm do mosto tratado com DBNPA diminui em uma ordem de aproximadamente 0,5 de magnitude. Assim, DBMAL é significativamente mais eficaz do que DBNPA.

Experimento 3:

[0078] Este estudo é realizado como previamente descrito exceto que a eficácia de DBMAL é comparada aquela de DBNPA e CMIT/MIT. Para este estudo, a eficácia dos ativos são comparados utilizando doses únicas que são tipicamente tratamentos de dose única, para produtos sob as condições de campo.

Resultados:

[0079] Os resultados (Figura 7) demonstram que, após um tempo de contato de 24 horas, uma dose única de 20 ppm de DBMAL é como eficaz como 50 ppm de DBNPA ou 16 ppm de CMIT. A diferença de números de bactérias em 20 ppm de DBMAL é aproximadamente um quarto de ordem de magnitude maior do que os das amostras que receberam duas vezes mais DBNPA. Uma diferença similar é detectada entre as amostras tratadas com DBMAL e aqueles que receberam 16 ppm de CMIT.

[0080] Apesar de a invenção ter sido descrita acima de acordo com suas concretizações preferidas, ela pode ser modificada dentro do espírito e do escopo desta descrição. Este pedido pretende, portanto, cobrir quaisquer variações, usos, ou adaptações da invenção utilizando os princípios

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25/25 gerais descritos aqui. Adicionalmente, o pedido pretende cobrir os referidos princípios obtidos da presente invenção quando dentro dos conhecimentos ou práticas costumeiras na técnica a qual esta invenção pertence e que está dentro dos limites das reivindicações a seguir.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para controlar micro-organismos em um sistema aquoso, caracterizado pelo fato de compreender adicionar entre 1 ppm e 1000 ppm em peso de 2,2-dibromo-2-ciano-N-(3hidroxipropil)acetamida ou 2,2,-dibromomalonamida ao sistema aquoso, onde o sistema aquoso tem um pH de 6 ou maior.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o sistema aquoso ter um pH 7 ou maior.
3. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de o sistema aquoso ser: resfriado em uma coluna de água; fluidos de trabalho em metal, injeção de campos de óleo e gás, ou água ou fluidos produzidos ou de fratura, fluidos com base aquosa de campos de óleo ou de gás, água de processamento em moinhos de papel e polpa, sistema de operação em campo de óleo e gás, sistema de transporte de campos de óleo e gás, separação de campos de óleo e gás, e sistemas de armazenamento, máquinas de lavar a ar, água em ebulição, água residual, água de balastro, sistemas de filtragem, tintas, emulsão polimérica, revestimentos, mosto com base aquosa e pigmentos dispersos, adesivos, corantes, compostos de fita de ligação, aparelhos domésticos e de cuidados pessoais, ou fluidos com base aquosa utilizados em aplicações de tratamento do couro.
4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de o sistema aquoso compreender um sistema de filtragem com base em membrana compreendendo pelo menos uma membrana semi-permeável selecionada de pelo menos um de: micro-filtragem, ultra-filtragem, nanofiltragem, osmose reversa e membranas de troca iônica, onde o método compreende a adição de 2,2-dibromo-2-ciano-N-(3

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2/2 hidroxipropil)acetamida; 2,2,-dibromomalonamida ou misturas dos mesmos para uma solução de alimentação seguida pelo contato da solução de alimentação com a membrana semipermeável.
5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de o sistema de filtragem com base em membrana compreender pelo menos: (i) uma membrana de micro-filtragem ou membrana de ultra-filtragem; e (ii) pelo menos uma membrana de nano-filtragem ou membrana de osmose reversa.
6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 ou 5, caracterizado pelo fato de a solução de alimentação ter um pH de pelo menos 9.
7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 4 a 6, caracterizado pelo fato de a solução de alimentação ter um pH de pelo menos 11.
8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizado pelo fato de a bactéria ser uma espécie do tipo Legionella.
9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, caracterizado pelo fato de a bactéria ser uma espécie Legionella que foi reproduzida dentro de ameba viva.
10. Composto, caracterizado pelo fato de ser 2,2-dibromo-2ciano-N-(3-hidroxipropil)acetamida.