BRPI9908371B1 - formulação preservante líquida de amplo espectro, método para sua preparação e processo para eliminar ou retardar o crescimento de micróbios - Google Patents

Abstract

"formulação preservante líquida de amplo espectro, método para sua preparação, solução de iodopropanila estabilizada e processo para eliminar ou retardar o crescimento de micróbios". a presente invenção compreende uma formulação líquida altamente estável tendo propriedades preservantes de amplo espectro que constitui uma mistura de uma dmh substituída com dialcanol, um composto de iodopropinila, um estabilizante de uma hidantoína, uréia ou derivados desta, e um solvente hidroxílico. preferivelmente os constituintes são dimetilhidantoína, carbamato de 3-iodo-2-propinilbutila, dimetilhidantoína, e um solvente glicólico. o preservante preferivelmente tem um teor total de formaldeído de 5% e menos que 0,2% de formaldeído livre. a composição é preparada sucessivamente misturando a dimetihidantoína substituícla com dialcanol e o estabilizante, o solvente hidroxílico, e o composto de iodopropinila. também e descrito um composto de iodopropinila estabilizado preferivelmente contendo dimetilhidantoína como o estabilizante.

Description

"FORMULAÇÃO PRESERVATIVA LÍQUIDA DE AMPLO ESPECTRO, MÉTODO PARA SUA PREPARAÇÃO E PROCESSO PARA ELIMINAR OU RETARDAR O CRESCIMENTO DE MICRÓBIOS".

Campo da Invenção [001] A necessidade por composições preservantes é bem conhecida. Há uma ampla variedade de aplicações onde é necessário inibir o crescimento de microorganismos, tal como, por exemplo, em produtos para cuidado pessoal tais como xampus, cremes, loções, cosméticos, sabonetes e produtos tais como detergentes de lavanderia, produtos de limpeza para superfícies duras, e amaciantes para tecidos. 0 tempo de armazenamento dessas preparações dependerá da resistência à decomposição microbiana.

[002] Ademais, em muitas aplicações industriais, agentes antiraicrobianos são usados em tintas, madeiras, têxteis, adesivos, vedantes, couro, cordas, polpas de papel, plásticos, combustíveis, óleo, e borracha e fluidos para usinagera. Q controle de bactérias e fungos produtores de Iodos em plantas de polpa e papel e torres de resfriamento é um assunto de importância comercial.

[003] Para as aplicações acima tem aumentado a demanda por preservantes de amplo espectro estáveis. Em anos recentes, essas necessidades têm sido atendidas com formulações sólidas. Por exemplo, combinações de doadores de formaIdeído (p.e., dimetiloldimeti1bidantoína (DMDMH)} e compostos de halopropinila (p.e., carbamato de 3-iodo-2-propinilbutila (IPBC)) alcançaram considerável sucesso comercial. Tais combinações sinérgicas foram descritas na patente U.S. 4.844.891.

[004] Ademais, devido a exigências de legislações governamentais, são necessários produtos de baixo teor de formaldeído livre. Pesquisas nesta área, no caso da DMDMH, formulação e processamento melhorados resultaram em composições que contêm menos que 0,1% de formaldeído livre. (Vide patente U.S. 5.405.862). Por outro lado, formulações anteriores de DMDMH tinham acima de 1% de formaldeído livre. (Vide patente U.S. 3.987.184).

[005] Atualmente, além de alcançar os critérios acima, a indústria está exigindo formas líquidas de preservantes à medida em que o uso de sistemas de misturas automáticos se tornam populares. Infelizmente, preservantes que estão em forma líquida, altamente estáveis, de amplo espectro, e baixo teor de formaldeído livre têm frustrado os formuladores. Sumário da Invenção [006] Foi descoberto agora que formulações de preservantes líquidas de amplo espectro, altamente estáveis podem ser preparadas misturando dimietihidantoínas substituídas com alcanóis, compostos de iodopropinila, estabilizantes e solvente. Esta invenção é baseada, em parte, na descoberta inesperada de que compostos de iodopropinila podem ser estabilizados a altas temperaturas pela adição de estabilizantes tipo hidantoína tais como dimetilhidantoína. Ademais, as composições da invenção têm estabilidade física surpreendentemente boa a baixas temperaturas e solubilidade aumentada permitindo a fácil preparação dessas misturas altamente concentradas. Não se conseguia preparar tais preservantes altamente concentrados úteis em sistemas de dosagem líquida automática anteriormente.

Breve Descrição das Figuras [007] A figura 1 ilustra os resultados de um teste de concentração iníbitória mínima de *38 horas contra 8 organismos bacterianos da formulação liquida da invenção e de uma formulação sólida de DMDMH e IPBC; e [008] A figura 2 ilustra os resultados de um teste de concentração iníbitória mínima de 72 horas contra 4 organismos fúngicos da formulação líquida da invenção e de uma formulação sólida de DMDMH e IPBC.

Descrição Detalhada da Invenção [009] A razão do estabilizante para o composto de iodopropinila pode ser amplamente de cerca de 150:1 a 0,05:1, preferivelmente de 20:1 a 1:1, mais desejavelmente de 10:1 a 2:1 .

[0010] Os compostos de DMH substituídos com alcanol usados na invenção são bem conhecidos e incluem, aqueles definidos nas patentes U.S. nos 3.987.184 e 4.172.140, o conteúdo das quais é aqui integralmente incorporado por referência. Esses são· produtos de condensação de 5,5-dimetilhidantoína com 1, 2 ou mais moles de formaldeído (p.e., 1,3-dimetilol-5,5- dimetilhidantoína, l-metilol-5,5-dimetiIhidantoína, ou 3 - metilol -5,5- dimetiIhidantoína , 1 - metilol - 3 metiloximetileno - 5,5 - dimetiIhidantoína e 1,3 dimetiloloximetileno - 5,5 - dimetilhidantoína, e misturas destes.

[0011] Exemplos de compostos que podem ser usados como o componente iodopropinila da invenção são os derivados fungicidamente ativos da iodopropinila. Estes incluem compostos derivados de álcoois propinilicos ou iodopropinilicos tais como os ésteres, acetais, carbamatos e carbonatos e os iodsopropinil derivados de pirimidinas, triazolinonas, tetrazóis, triazinonas, sulfamidas, benzotiazóis, sais de amônio, carboxamidas, hidroxamatos, e uréias. Preferidos dentre estes compostos é o 3-iodo-2-propinilbutil carbamato, IPBC. Estes compostos estão incluídos entre a classe amplamente útil dos compostos tendo as fórmulas genéricas tais como I e II mostradas abaixo: onde: R é selecionado do grupo consistindo de grupos alquila, arila e aralquila tendo de 1 a 20 átomos de carbono: e m e n são números inteiros independentes de 1 a 3. (II) onde: Ri e R2 são definidos conforme R3 e R4 abaixo ou são juntados para formar um anel de cicloalquila, cicloalquenila ou aromático ou um anel heterocíclico contendo átomo de oxigênio, nitrogênio ou enxofre ou um derivado alcoxi, amino, carbonil, carboxi halo, hidroxil, ceto ou tiocarboxil substituído dos mesmos. R3, R4 e R5 são independentemente selecionados dentre (A) hidrogênio, alquila, cicloalquila, alquenila, cicloalquenila, arila, um anel heterocíclico contendo um átomo de oxigênio, nitrogênio ou enxofre, alcóxi, amino, carbonila, carboxila, halo, hidroxila, ceto, ou uma tiocarboxila, e (B) derivados substituídos de cicloalquila, alquenila, cicloalquenila, arila e o anel heterocíclico onde as substituições são alquila, cicloalquila, alquenila, cicloalquenila, arila, alcóxi, amino, carboxila, halo, hidroxila, ceto, ou uma tiocarboxila; A é de 0 a 16; W pode ser uma ligação simples, oxigênio, NR6, ou (CR7R8)m onde R6 é hidrogênio, alquila, cicloalquila, alquenila, cicloalquenila, arila ou um anel heterocíclico contendo um átomo de oxigênio, nitrogênio, ou enxofre ou um derivado substituído de grupos alquila, cicloalquila, alquenila, cicloalquenila ou arila, onde as substituições são alquila, cicloalquila, alquenila, cicloalquenila, arila, alcóxi, amino, carboxila, halo, hidroxila, ceto, ou uma tiocarboxila onde R6, R7 e R8 são definidos como R3 e R4 acima e m é um número inteiro de 1 a 12 . A definição acima para R6 inclui, dentre outros, um grupo aminoalquila.

[0012] Os anéis heterocíclicos referidos acima podem conter de 5 a 8 membros, os grupos alquila ou cicloalquila 1 a 18 átomos, os grupos alquenila ou cicloalquenila de 2 a 18 átomos de carbono, e os grupos arila de 6 a 10 membros.

[0013] Na fórmula II, quando Rl e R2 forem hidrogênio, R3 e R4 forem carbonila, R5 for —CH=CH-C02H; a for igual a 0; e w for oxigênio, o composto é maleato de iodopropinila, [0014] Outros compostos incluem os monoiodopropinil ésteres de anidridos tais como succínico e ftálico bem como os seguintes anidridos: dianidrido etilenodiamino tetraacético, anidrido 3,3,-dimetilglutárico, anidrido S- acetilmercaptosuccínico, anidrido dicloromaleico, anidrido 2-dodecen-l-il succínico, e anidrido cis-5-norborneno-endo-2,3-dicarboxílico. Quando for desejada hidrofilicidade, os sais sódicos podem ser usados devido à sua solubilidade extremamente alta em água. Anidridos de ácidos carboxilicos preferidos incluem anidridos succínico, itacônico, ftálico, tetracloroftálico, e diglicólico. Tais compostos são definidos nas patentes U.S. 4.844.891 e 5.073.570.

[0015] Os estabilizantes usados na invenção são hidantoína e uréia e seus derivados, mais preferivelmente 5,5-dimetilhidantoína.

[0016] Hidantoínas e seus derivados podem ser representados pelas fórmulas III, IV e V: (III) onde Ri a R4 são independentemente selecionados dentre H, Cl a C22- N,N"-metilenobis[N'-2,5-dioxo-4-imidazolinil]uréia e seus derivados: (IV) onde: Ri e R2 são independentemente selecionados dentre H, Cl a C22- 2,5-dioxo-4-imidazolinil uréia (5-ureidohidantoina)e seus derivados: (V) onde Ri a R7 são independentemente selecionados dentre H, C2H5 ou C3H7.

[0017] Uréia e seus derivados representados pela fórmula VI : (VI) onde: Ri a R4 são independentemente selecionados dentre H, Cl a C12- Onde todos os grupos R forem Η, o composto é uréia.

[0018] Os solventes que podem ser usados na invenção incluem álcoois mono-, di- e polihidroxílicos. Por exemplo, álcoois monohidroxilicos tendo de cerca de 1 a cerca de 5 átomos de carbono, mais preferivelmente etanol e propanol, podem ser usados. Dihidroxil álcoois (p.e., glicóis) tais como dióis de C2 a C8 tais como propileno glicol e butileno glicol são vantajosos. 1,3 Butileno glicol é particularmente preferido. Outros compostos que podem ser usados incluem: dipropileno glicol, glicerina, diglicerina, PPG-9, PPG-2-butét-2, butoxipropanol, butoxidiglicol, PPG-2 butil éter, glicerét-7, sorbitol, isopentildiol, miristato de miristila, e fenoxi etanol.

[0019] As formulações de preservantes da presente invenção podem ser prontamente preparadas de acordo com procedimentos bem conhecidos daqueles versados na técnica. O procedimento preferido é primeiro misturar o estabilizante a temperaturas variando de 30°C a 50°C com a dimetilhidantoina substituída com alcanol.

[0020] A mistura é aquecida durante 5 minutos a 30°C. Ela pode ser aquecida até 50 °C para aumentar a taxa de dissolução. Em seguida o solvente hidroxílico é adicionado e a mistura inteira é mexida durante um período de 5 minutos. Finalmente o composto de iodopropinila é adicionado e misturado por mais 15 minutos para formar uma solução homogênea. O tempo de misturação total é de aproximadamente 30 minutos.

[0021] A composição preservante líquida da invenção tem uma concentração de formaldeído livre de menos que 1% p/p, preferivelmente menos que 0,2% p/p. A concentração total de formaldeído é de 5 p/p a 25% p/p, e preferivelmente de 12% p/p a 14% ρ/ρ.

[0022] Os preservantes da invenção podem ser usados como compostos ativos para combater microorganismos,, em particular para a preservação de cosméticos, produtos para cuidados pessoais, produtos domésticos, e materiais industriais tais como adesivos, colas, papel e cartonagem, têxteis, couros, madeiras, tintas, e artigos feitos de plástico, lubrificantes refrigerantes e outros materiais que podem ser atacados ou decompostos por microorganismos. Componentes de plantas de produção, por exemplo, águas de resfriamento, que podem ser prejudicados por multiplicação de microorganismos, podem ser tratados beneficamente. Também, a integridade de outros sistemas contendo água, tais como piscinas e spas, podem ser mantidos com os preservantes da invenção. Ademais, eles podem ser usados para controlar e eliminar microorganismos por desinfecção e sanitização de superfícies tais como aquelas encontradas em residências, instituições e hospitais.

[0023] Exemplos de microorganismos que podem efetuar contaminação, degradação, ou uma troca nos ambientes e materiais industriais são bactérias, levedos, fungos, algas, e organismos de lodo. Os compostos ativos da invenção atuam contra fungos, em particular contra fungos de bolor, fungos que descoram e destroem madeiras (Basidiomicetes), e contra organismos de lodo e algas.

[0024] Microorganismos dos seguintes gêneros são exemplos: Alternaria, tal como Alternaria tenuls, Aspergillus, tal como Aspergillus niger, Chaetomium, tal como Chaetomium globosum, Candida, tal como Candlda alblcans, Lentinus, tal como Lentinus tlgrinus, Penicillium, tal como Penicillium glaucum, Tricophyton, tal como Trycophyton mentagrophytes, Auerobasidium, tal como Aureobasldium pullulans, Enterobacter, tal como Enterobacter gergoviae, Trichoderma, tal como Trichoderma viride, Escherichia, tal como Escherichia coli, Pseudomonas, tal como Pseudomonas aeruginosa e Pseudomonas cepacia, e Staphylococcus, tal como Staphylococcus aureus e Staphylococcus epidermidas.

[0025] As concentrações de uso dos compostos ativos de acordo com a invenção dependem da natureza e da ocorrência dos microorganismos a serem combatidos, e da composição do material a ser preservado. A quantidade ótima a ser empregada pode ser determinada por uma série de testes. As concentrações de uso a serem empregados são em geral na faixa de 0,00005 (0,5 ppm) a 5% em peso, preferivelmente de 0,0001 a 1%, relativamente ao material a ser preservado.

[0026] As composições liquidas desta invenção são usados diretamente à medida em que são manufaturados sem diluição. Elas podem ser despejadas em pequenas bateladas (de uma a milhares de libras) do produto em qualquer ponto da sua manufatura. Também, as composições liquidas podem ser bombeadas em bateladas de tamanho médio (de milhares a dezenas de milhares de libras) de uma balança.

[0027] O preservante da invenção também pode ser dosado continuamente do tanque de armazenagem para grandes bateladas de produção (de dezenas de milhares a milhões de libras) em sistemas projetados especificamente para misturar continuamente todos os componentes do produto acabado a aproximadamente a mesma taxa em que é alimentada à sua embalagem final. Os elementos misturadores de misturadores contínuos são em grande parte conformados na forma de espirais ou roscas, efetuando durante o movimento tanto a misturação quanto o transporte da composição de produto.

[0028] Devido à partida ser muito intensiva em mão-de-obra, para assegurar que o equipamento de medição esteja corretamente calibrado, esses sistemas são geralmente usados apenas para partidas de produções de volume muito alto, longas e continuas.

[0029] De maneira a ilustrar mais claramente a invenção, a atenção é direcionada aos seguintes exemplos: Exemplo 1 [0030] Um preservante da presente invenção contendo 81 partes de Glydant II (uma designação comercial da Lonza, Inc.), 12 partes de dimetilhidantoina, 4,5 partes de butileno glicol, e 2,5 partes de iodopropinil butil carbamato é descrito neste exemplo. Glydant II é uma solução aquosa contendo sólidos compreendendo 65% DMDMH, 30% MMDMH, e 5% de DMH. Ele tem um teor de formaldeido total de 17%.

[0031] Inicialmente o DMH e o Glydant II são misturados a 30°C. A misturação continua por 5 minutos durante os quais a temperatura é aumentada para 50°C. Em seguida o butileno glicol é adicionado e o meximento prossegue durante 10 minutos. Finalmente, o IPBC é adicionado e misturado com os outros constituintes durante 15 minutos para formar a solução final. Após a mistura ter resfriado até a temperatura ambiente, é obtida uma solução homogênea liquida. A solução tem um teor total de formaldeido de 14% p/p, um teor de formaldeido livre de 0,05% p/p, e um teor de IPBC de 2,3%. Após armazenamento durante um mês a 50°C, a mistura permanece um liquido límpido, incolor com 92% de recuperação do teor de formaldeido total e >99% de recuperação de IPBC sendo obtidos.

[0032] Esta solução permanece límpida e incolor mesmo após dois meses armazenada à temperatura ambiente exposta à luz do sol. Significativamente, a recuperação quantitativa total de formaldeído e IPBC também, é obtida. O teor de forma Ide ido livre é de 0,006%.

Exemplo 2 [0033] Para ilustrar a adequabilidade do preservante liquido da invenção para uso em sistemas de misturaçâo líquida automáticos, sâo determinadas a viscosidade e a densidade da formulação descrita no exemplo 1. Um viscosímetro Borokfield Modelo· RVT, fuso n.3, a 50 rpm é usado para determinar a viscosidade. Os seguintes resultados são· obtidos: Tabela 1 [0034] Os valores de viscosidade e as medidas de densidade apresentadas na tabela 1 para o preservante liquido desta invenção são típicos de líquidos usados em sistemas de misturaçâo automatizados. Estes parâmetros ideais são dependentes do sistema em particular empregado.

Exemplo 3 [0035] Para demonstrar a atividade do preservante líquido descrito no exemplo I, testes de concentração inibitória mínima de 48 horas foram realizados em oito organismos bacterianos. Esses testes compararam o preservante liquido da invenção com um preservante sólido em uma base de 100% de substância ativa, A composição do preservante sólido era 95% DMDMH e 5% IPBC.

[0036] Os resultados obtidos para os testes acima são mostrados na figura 1.

[0037] Será observado que os resultados obtidos para a formulação líquida da invenção, comparativamente com a formulação sólida, sao substancialmente comparáveis. Em certos casos a formulação liquida é superior, como o é no caso do A. haumanii, do S. epidermidis, e do E. coli. Estes dados mostram que as formulações liquidas da invenção têm uma atividade de amplo espectro contra uma ampla variedade de bactérias.

Exemplo 4 [0038] Testes de concentração inibitória mínima (12 horas) para o preservante liquido descrito no exemplo 3 e o preservante sólido definido rso exemplo 2 foram realizados com relação a quatro organismos fúngicos. A comparação foi feita em uma base de 100% de substancia ativa.

[0039] A figura 2 ilustra que o preservante liquido da invenção é tão eficaz quanto· o sólido em todos os testes realizados e que estes materiais têm atividade de amplo espectro contra uma variedade de fungos.

Exemplo 5 [0040] Uma série de formulações foi preparada para determinar a solubilidade, a concentração de formaldeído livre, e a estabilidade das composições da invenção comparativamente com composições livres de dimetilhidantoína. As formulações são mostradas na tabela 2.

[0041] Os dados acima mostram que as composições líquidas da invenção, a saber, formulações 90-1, 111-1, e 111-2, tinham alta solubi1 idade, boa estabilidade física, e teor de formaldeido livre extreraamente baixo conforme comparado às formulações livres de DMH, a saber, formulações 84-1, 84-2, 115-1, e 115-2. As formulações 111-1 e 111-2 sâo preferidas devido à concentração de formaldeido total mais alta.

Exemplo 5 [0042] Usando as formulações mostradas na tabela 3, preservantes da invenção foram testados para determinar o formaldeido livre, o formaldeido total, e o porcentual de IPBC após testes de estabilidade de um mês a 40°C e 50°C, respectivamente. Conforme será notado, as formulações continham 10, 12 e 15 partes dse dimetiIhidantoína. Os resultados sâo mostrados na seguinte tabela: Tabela 3 Resultados de Estabilidade Química dos Sistemas Líquidos Preferidos da Invenção [0043] Os dados acima mostram que, após um mês de armazenamento, as composições estabilizadas todas tinham estabilidades acima de 90%. Os dados ilustram que butileno glicol é o solvente preferido.

[0044] Comparativamente com um sistema preservante liquido, sem a adição do estabilizante, a recuperação do 1PBC após quatro semanas de armazenamento a 45DC foi de apenas 60% e não encontra os critérios das indústrias para uso· preservante nos seus produtos.

Exemplo 6 [0045] A composição da invenção descrita no exemplo 1 foi testada para estabilidade química a temperaturas elevadas e à luz do sol em recipientes de vidro e de polietileno de alta densidade. As composições foram analisadas para percentual total de formaldeido, porcentual de íormaldeído livre, e percentual de IPBC após um, dois, e três meses.

[0046] Os resultados sao mostrados na seguinte tabela: Tabela 4 [0047] Os dados acima mostram claramente que a composicâo permanece estável sob todas as condições, i* é, à temperatura ambiente, 40°C, e 50°C e na presença de iluminação solar e de laboratório.

Claims (7)

1. Formulação preservativa liquida de amplo espectro contendo 5,5 dimetilhidantoina substituída com alcanol e um composto de iodopropinila, caracterizada pelo fato de compreender de 75 a 85% em peso de uma 5,5 dimetihidantoina substituída com alcanol, de 1 a 5% em peso de um composto de iodopropinila, de 15 a 20% em peso de um estabilizante para o composto de iodopropinila, o dito estabilizante sendo dimetilhidantoina; e 2 a 10% em peso de um solvente hidroxílico selecionado de propileno glicol e butileno glicol e de a concentração de formaldeído livre ser menor que 1% e a concentração de formaldeído total ser de pelo menos 2%.

2. Formulação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a dimetilhidantoina substituída com alcanol ser 1.3- dimetilol-5,5-dimetilhidantoína, l-metilol-5,5- dimetilolhidantoína, 3-metilol-5,5-dimetilhidantoína, 1,3-dimetilol-oximetileno-5,5-dimetilhidantoína, l-metilol-3- metiloximetileno-5,5-dimetilhidantoína e 1,3- dimetiloloximetileno-5,5-dimetilhidantoína, e misturas destes.

3. Formulação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a dimetilhidantoina substituída com alcanol ser 1.3- dimetilol-5,5-dimetilhidantoína.

4. Formulação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o composto de iodopropinila ser carbamato de 3-iodo-2-propinilbutila.

5. Método para preparar uma formulação preservante líquida de amplo espectro, definida na reivindicação 1, contendo 5,5 dimetilhidantoina substituída com alcanol e um composto de iodopropinila, caracterizado pelo fato de compreender misturar de 75 a 85 partes de uma dimetilhidantoina disubstituida com alcanol e 15 a 20 partes de um estabilizante sendo dimetilhidantoina para formar uma mistura homogênea, misturar um solvente hidroxilico e de 1 a 5 partes de um composto de iodopropinila com a mistura acima para obter uma solução homogênea contendo um teor total de formaldeido de pelo menos 2% e menos que 0,2% de formaldeido livre.

6. Processo para eliminar ou retardar o crescimento de micróbios, caracterizado pelo fato de compreender misturar a composição definida na reivindicação 1 em uma solução sujeita ao crescimento de micróbios.

7. Processo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de a composição definida na reivindicação 1 conter uma dimetilhidantoina disubstituida com alcanol, um estabilizante de hidantoina, uréia ou um derivado destas, um solvente hidroxilico, e um composto de iodopropinila.