Verfahren zur Herstellung von neuen, amphoteren Verbindungen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von neuen, heterocyclischen Stick stoffverbindungen mit reinigend--n und amphoteren biociden Eigenschaften.
Es wurde gefunden, dass man wertvolle Reini gungsmittel mit Schutzwirkung gegen Bakterien und Pilze erhält, die der Formel I entsprechen,
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worin A einen zweiwertigen aliphatischen oder cyclo- aliphatischen Rest, welcher den stickstoffhaltigen Ring zu einem 5- bis 6gliedrigen Heterocyclus er gänzt, R1 einen lipophilen Kohlenwasserstoffrest, der aus einem Alkylrest von 10-16 Kohlenstoffatomen besteht oder einen solchen enthält, und R.,
einen Alkylenrest von 1-3 Kohlenstoffatomen bedeuten, wenn man eine Verbindung der Formel 1I,
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in a- oder f-Stellung in bezug auf die Carboxyl- gruppe ein Halogenatom aufweisende Verbindung der Formel Hal-R.- COOM (III) worin Hal Halogen, vorzugsweise Chlor oder Brom, und M Wasserstoff, das Äquivalent eines Kations, insbesondere ein Alkalimetallion, oder einen alipha- tischen Rest,
insbesondere einen niederen Alkylrest, wie z. B. die Methyl- oder die Äthylgruppe, bedeu ten, umsetzt, und falls das Reaktionsprodukt nicht eine freie Säure ist, dieses in die freie Säure über führt. Wenn M eine aliphatische Gruppe bedeutet, so kann die Estergruppe -COOM während oder nach der Kondensation verseift werden.
R2 kann gerade oder verzweigt, beispielsweise die Methylen-, die 1,1- oder 1,2 Äthylen- oder die 1,1-, 1,2- oder 2,2-Propylengruppe sein. Für den Rest R1 kommen vorzugsweise ein Dodecyl- oder ein Tetradecylrest in Frage. R1 kann aber beispielsweise auch einen Hexadecyl- oder einen Decylrest bedeu ten. Erfindungsgemäss herstellbare Verbindungen, welche die beiden erstgenannten Reste enthalten, sind insbesondere wirksame Biocide.
Für den Rest A in den Formeln I und II kom men beispielsweise folgende Peste in Frage: Alkylenreste, wie 1,2-Äthylen-, 1,2-Propylen-, 1,2- oder 2,3-Butylen-, 1,3-Propylen-, 2-Methyl-1,3- propylen- und Cycloalkylenreste, wie 1,2-Cyclopentylen- oder 1,2-Cyclohexylenreste und deren homologe Derivate.
Erfindungsgemäss verwendbare Verbindungen der Formel 1I erhält man z. B. aus N-Monoalkyl-1,2- oder -1,3-diamino-alkanen bzw. -1,2-diaminocyclo- alkanen durch Umsetzung mit Chlor- oder Brom- cyan, wobei der N-Monoalkylrest R1 entspricht.
Beispiele von erfindungsgemäss verwendbaren Verbindungen der Formel III sind die Ester und die Salze der Brom- oder Chloressigsäure, der a- oder (-Chlor- oder Brompropionsäure, und der a- oder ss-Chlor- oder Brombuttersäuren, wobei die Salze und Ester der Chloressigsäure bevorzugt sind.
Die erfindungsgemäss herstellbaren 2-Imino-1,3- di-N-heterocyclen sind farblose bis schwach gefärbte, wachsartige, lichtbeständige Substanzen, die sich in Form ihrer Salze mit Säuren oder Basen in Wasser sehr leicht lösen. Die Verbindungen sind wertvolle biocide Mittel, die sich durch ihre grosse Wirkungs breite, besonders gute bakterizide, aber auch durch fungizide bzw. fungistatische Wirkung, auszeichnen. Sie sind ebenfalls algizid gut wirksam. Dank ihrer oberflächenaktiven Eigenschaften sind sie auch wert volle Wasch- und Netzmittel.
Die Mittel können für sich allein, in Lösung oder in Mischung mit andern waschaktiven oder biociden Stoffen sowie mit inerten Träger- oder Füllstoffen, Salbengrundlagen, Cremen usw. gebraucht werden. Sie finden Verwendung in den verschiedensten Applikationsgebieten. So sind sie z. B. in der Human- und Veterinärmedizin gut brauchbare, desinfizierende und antiseptische Wasch mittel da sie gute bis sehr gute Wirksamkeit gegen Staphylokokken, Coli-, Typhus-, Paratyphus- und F_nteritisbazillen, sowie gegen pathogene Pilze, wie z.
B. Ctenomyces interdigitalis, zeigen. Dank der guten Wasserlöslichkeit ihrer Salze mit Säuren oder Basen können die neuen Verbindungen mit Vorteil auch zur desinfizierenden und antiseptischen Aus rüstung von Textilien, beispielsweise Wolldecken, Restaurations- und Hotelwäsche, und als Haar waschmittel (Shampoo) verwendet werden.
Textil- gewebe, welches mit einer 1- bis 2 % igen wässrigen Lösung von erfindungsgemäss hergestellten Verbin dungen behandelt wird, ist nach dem Trocknen nicht nur keimfrei, sondern es zeigt auch eine gewisse Dauerwirkung in bakteriostatischer und fungistati- scher Hinsicht.
So behandelte Textilien weisen nach längerer Lagerung oder Belichtung keine Vergil- bungserscheinungen auf. Die erfindungsgemäss her gestellten Kondensationsprodukte können auch in organischen Lösungsmitteln zur Trockenreinigung von Textilien verwendet werden. Ferner können die erfindungsgemäss herstellbaren Verbindungen zur Raumdesinfektion dienen, wobei man sie vorteilhaft in Form von Sprays und Aerosolen anwendet. Sie können auch zur Desinfektion von Geräten und Einrichtungsgegenständen im Haushalt oder in Le bensmittel- und Fermentationsbetrieben dienen. Schliesslich sei als weiteres Anwendungsgebiet die Kosmetik genannt, wo man die Mittel z.
B. in Salben und Cremen und insbesondere als Shampoos ver wendet.
In den folgenden Beispielen sind die Teile als Gewichtsteile verstanden, und die Temperaturen sind in Celsiusgraden ausgedrückt. Gewichtsteile verhalten sich zu Volumteilen wie Kilogramm zu Liter.
<I>Beispiel 1</I> 58 Teile 1-Dodecyl - 2 - iminoimidazolidin-chlor- hydrat und 21 Teile Chloressigsäure werden in 100 Teilen Wasser durch gelindes Erwärmen gelöst. Bei 30-35 lässt man unter gutem Rühren 91,8 Teile 18,3 /oige Natronlauge zulaufen. Die Mischung wird 14 Stunden bei Raumtemperatur und anschliessend zwei Stunden bei 90-95 gerührt. Danach wird die entstandene, klare, farblose Lösung am Vakuum bei 50-55 zur Trockne eingedampft.
Der Rückstand wird in Methylalkohol aufgelöst und in die Lösung so viel Chlorwasserstoff eingeleitet, dass eine mit Wasser verdünnte Probe Kongorotpapier eben blau färbt, wobei sich Natriumchlorid ausscheidet, das abfiltriert wird. Dann wird das Filtrat durch Va kuumdestillation vom Lösungsmittel befreit. Der schmierige Rückstand wird in heissem Essigester auf gelöst. Die heisse Lösung wird filtriert. Beim Ab kühlen des Filtrates auf -10 scheidet sich das Re aktionsprodukt zuerst ölig ab. Man dekantiert das Lösungsmittel und trocknet den Rückstand.
Die wachsartige Masse ist nach Analyse und Eigen schaften das Hydrochlorid der 3-Dodecyl-2-imino- imidazolidyl-l-essigsäure und entspricht der folgen den Formel.:
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Analyse:
<tb> gef. <SEP> C <SEP> 58,67% <SEP> H <SEP> 10,03% <SEP> N <SEP> <B>11,950/0</B>
<tb> ber. <SEP> <B>58,68,1/0</B> <SEP> 9,841/0 <SEP> <B>12,070/0</B>
<tb> ionog. <SEP> Cl <SEP> gef. <SEP> 10,410/0
<tb> ber. <SEP> 10,18% Für die meisten Verwendungszwecke ist es nicht notwendig, die reine Verbindung zu isolieren. Die wässrige Reaktionslösung kann beispielsweise direkt als biocides Reinigungsmittel für Müchkannen ver wendet werden.
<I>Beispiel 2</I> Zu einer Lösung von 13,5 Teilen f-Chlor-butter- säure und 29 Teilen 1-Dodecyl-2-imino-imidazolidin- chlorhydrat in 75 Teilen Wasser werden unter gutem Rühren 58,8 Teile 15o/oiger Natronlauge derart zugetropft, dass die Temperatur nicht über 35 steigt. Das Reaktionsgemisch wird daraufhin 14 Stunden bei Zimmertemperatur und anschliessend 2 Stunden bei 90-95 gerührt. Danach lässt man die Mischung so lange stehen, bis sich zwei Schichten gebildet haben, worauf man die wässrige Schicht abtrennt.
Die ölige Schicht kann direkt als biocides Reini gungsmittel verwendet werden.
Wird die Reaktionsmasse, wie in Beispiel 1 be schrieben, weiter gereinigt, so erhält man eine wachsartige Verbindung, deren Analyse und Eigen schaften der Formel
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entsprechen. Verwendet man an Stelle der 13,5 Teile ss-Chlor- buttersäure 12 Teile a-Chlor-propionsäure, dann wird als Reaktionsprodukt die Verbindung der folgenden Formel erhalten:
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<I>Beispiel 3</I> Einer Mischung von 10,5 Teilen Chloressigsäure, 22,5 Teilen 1-Decyl-2-imino-imidazolidin und 30 Teilen Wasser wird eine Lösung von 4,4 Teilen Ätz natron in 40 Teilen Wasser bei einer 35 nicht über steigenden Temperatur zugetropft. Das Reaktions gemisch wird 14 Stunden bei Zimmertemperatur und dann eine Stunde bei 90-95 gerührt. Die ent stehende klare Lösung kann direkt als biocides Rei nigungsmittel verwendet werden.
Sie enthält das Re aktionsprodukt folgender Konstitution:
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<I>Beispiel 4</I> 34 Teile 1-Dodecyl-2-imino-4,5-tetramethylen- imidazolidin-chlorhydrat und 10,5 Teile Chloressig säure werden in 95 Teilen Wasser und 25 Teilen Isopropylalkohol unter Erwärmen gelöst. In diese Lösung werden unter gutem Rühren bei 30-35 58,8 Teile 15d/aiger Natronlauge eingetropft.
Das Reaktionsgemisch wird 12 Stunden bei Raumtempe ratur und anschliessend zwei Stunden bei 90-95 gerührt. Die klare Lösung kann nach Verdünnung mit Wasser direkt als biocides Reinigungsmittel ver wendet werden.
Das Produkt entspricht der Formel
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<I>Beispiel 5</I> Einer Mischung von 63,5 Teilen Tetradecyl-2- imino-imidazolidinchlorhydrat, 21 Teilen Chloressig säure,<B>150</B> Teilen Wasser und 50 Teilen Isopropyl- alkohol werden unter Kühlung und Rühren 116,8 Teile 14,4a/oige Natronlauge derart zugetropft, dass die Temperatur nicht über 35 steigt. Das Reaktions gemisch wird daraufhin 16 Stunden bei Zimmer temperatur und anschliessend drei Stunden bei 80 bis 85 gerührt.
Die klare Lösung wird mit so viel Salzsäure versetzt, dass Kongorotpapier eben gebläut wird. Dann wird am Vakuum bei 50-55 zur Trockne eingedampft. Der Rückstand wird in heissem Essigester gelöst und von Natriumchlorid abfiltriert. Beim Abkühlen des Filtrats scheidet sich das Reak tionsprodukt schmierig ab. Der Essigester wird nun abdekantiert und das verbleibende Wachs im Va kuum bei 80-85 getrocknet.
Die Elementaranalyse stimmt für folgende Formel:
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Verwendet man anstelle von 21 Teilen Chlor essigsäure 27 Teile ss-Chlorbuttersäure bzw. 24 Teile ,B-Chlorpropionsäure und arbeitet nach der angege benen Vorschrift, dann werden Verbindungen mit ähnlichen Eigenschaften der folgenden Formeln er halten:
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Verwendet man anstelle von Tetradecyl-2-imino- imidazalidin Hexadecyl-2-imino-imidazolidin, so er hält man Produkte mit ähnlichen Eigenschaften.
<I>Beispiel 6</I> Einer Mischung von 30,5 Teilen Dodecyl-2- iminohexahydropyrimidinhydrochiorid, 10,5 Teilen Chloressigsäure und 75 Teilen Wasser wird eine Lö sung von 8,4 Teilen Ätznatron in 50 Teilen Wasser derart zugetropft, dass die Temperatur nicht über 35 steigt. Die Mischung wird 18 Stunden bei Zim mertemperatur und dann zwei Stunden bei 90-95 gerührt. Die entstandene zweiphasige Reaktions mischung lässt man absitzen und trennt die 60 Teile wässrige Phase noch heiss ab.
Die zurückbleibende, dickflüssige Schicht kann nach Verdünnen mit Wasser direkt als biocides Mittel verwendet werden. Das Reaktiionsprodukt entspricht der Formel
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<I>Beispiel 7</I> 47,1 Teile 1-Dodecylbenzyl-2-iminoimidazolidin- jodhydrat und 10,5 Teile Chloressigsäure werden in einem Gemisch von 75 Teilen Wasser und 50 Teilen Isopropylalkohol gelöst. Dieser Lösung werden 8,4 Teile in 50 Teilen Wasser gelöstes Ätznatron derart zugetropft, dass die Temperatur 35 nicht übersteigt.
Das Reaktionsgemisch wird 12 Stunden bei Zimmer temperatur und anschliessend drei Stunden bei 80 bis 85 gerührt. Die entstandene klare Lösung kann als solche als Desinfektionsmittel verwendet werden. Sie enthält in salzsaurer Lösung als wirksame Kom ponente die Verbindung der folgenden Konstitution:
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Process for the production of new, amphoteric compounds The present invention relates to a process for the production of new, heterocyclic nitrogen compounds with cleaning and amphoteric biocidal properties.
It has been found that valuable cleaning agents with a protective effect against bacteria and fungi that correspond to formula I are obtained,
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where A is a divalent aliphatic or cycloaliphatic radical which complements the nitrogen-containing ring to form a 5- to 6-membered heterocycle, R1 is a lipophilic hydrocarbon radical which consists of an alkyl radical of 10-16 carbon atoms or contains one, and R.,
mean an alkylene radical of 1-3 carbon atoms when using a compound of the formula 1I,
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A compound of the formula Hal-R.- COOM (III) which has a halogen atom in the a- or f-position with respect to the carboxyl group in which Hal is halogen, preferably chlorine or bromine, and M is hydrogen, the equivalent of a cation, in particular an alkali metal ion , or an aliphatic residue,
in particular a lower alkyl radical, such as. B. the methyl or ethyl group, mean th, converts, and if the reaction product is not a free acid, this leads to the free acid. If M is an aliphatic group, the ester group -COOM can be saponified during or after the condensation.
R2 can be straight or branched, for example the methylene, the 1,1- or 1,2-ethylene or the 1,1-, 1,2- or 2,2-propylene group. A dodecyl or a tetradecyl radical are preferably suitable for the radical R1. However, R1 can also mean, for example, a hexadecyl or a decyl radical. Compounds which can be prepared according to the invention and which contain the first two radicals mentioned are in particular effective biocides.
For the radical A in the formulas I and II, the following pests, for example, come into consideration: Alkylene radicals, such as 1,2-ethylene, 1,2-propylene, 1,2- or 2,3-butylene, 1,3 Propylene, 2-methyl-1,3-propylene and cycloalkylene radicals, such as 1,2-cyclopentylene or 1,2-cyclohexylene radicals and their homologous derivatives.
Compounds of the formula 1I which can be used according to the invention are obtained, for. B. from N-monoalkyl-1,2- or -1,3-diamino-alkanes or -1,2-diaminocycloalkanes by reaction with chlorine or bromine cyano, the N-monoalkyl radical corresponding to R1.
Examples of compounds of the formula III which can be used according to the invention are the esters and salts of bromo- or chloroacetic acid, α- or (-chloro or bromopropionic acid, and α- or β-chloro or bromobutyric acids, the salts and esters of chloroacetic acid are preferred.
The 2-imino-1,3-di-N-heterocycles which can be prepared according to the invention are colorless to slightly colored, waxy, light-stable substances which, in the form of their salts, dissolve very easily in water with acids or bases. The compounds are valuable biocidal agents, which are characterized by their wide range of action, particularly good bactericidal, but also by fungicidal or fungistatic effects. They are also very effective as algicides. Thanks to their surface-active properties, they are also valuable detergents and wetting agents.
The agents can be used on their own, in solution or in a mixture with other washing-active or biocidal substances and with inert carriers or fillers, ointment bases, creams, etc. They are used in a wide variety of application areas. So they are z. B. in human and veterinary medicine well usable, disinfecting and antiseptic detergents because they have good to very good effectiveness against staphylococci, coli, typhoid, paratyphoid and F_nteritisbazillen, and against pathogenic fungi, such.
B. Ctenomyces interdigitalis show. Thanks to the good solubility of their salts in water with acids or bases, the new compounds can also be used with advantage for disinfecting and antiseptic finishing of textiles, for example woolen blankets, restoration and hotel laundry, and as a shampoo.
Textile fabric which is treated with a 1 to 2% aqueous solution of compounds produced according to the invention is not only germ-free after drying, but it also shows a certain long-term effect in terms of bacteriostatic and fungistatic.
Textiles treated in this way show no signs of yellowing after prolonged storage or exposure. The condensation products produced according to the invention can also be used in organic solvents for dry cleaning of textiles. Furthermore, the compounds which can be prepared according to the invention can be used for disinfecting rooms, whereby they are advantageously used in the form of sprays and aerosols. They can also be used to disinfect appliances and furnishings in the household or in food and fermentation plants. Finally, cosmetics should be mentioned as a further area of application, where the means z.
B. used ver in ointments and creams and especially as shampoos.
In the following examples, parts are parts by weight and temperatures are expressed in degrees Celsius. Parts by weight relate to parts by volume as the kilogram is to the liter.
<I> Example 1 </I> 58 parts of 1-dodecyl - 2 - iminoimidazolidine chlorohydrate and 21 parts of chloroacetic acid are dissolved in 100 parts of water by gentle heating. At 30-35, 91.8 parts of 18.3% sodium hydroxide solution are run in, with thorough stirring. The mixture is stirred for 14 hours at room temperature and then for two hours at 90-95. The resulting, clear, colorless solution is then evaporated to dryness in a vacuum at 50-55.
The residue is dissolved in methyl alcohol and sufficient hydrogen chloride is passed into the solution that a sample of Congo red paper diluted with water turns blue, with sodium chloride separating out, which is filtered off. The filtrate is then freed from the solvent by vacuum distillation. The greasy residue is dissolved in hot ethyl acetate. The hot solution is filtered. When the filtrate cools to -10, the reaction product separates out first as an oily product. The solvent is decanted and the residue is dried.
According to analysis and properties, the waxy mass is the hydrochloride of 3-dodecyl-2-imino-imidazolidyl-l-acetic acid and corresponds to the following formula:
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Analysis:
<tb> found <SEP> C <SEP> 58.67% <SEP> H <SEP> 10.03% <SEP> N <SEP> <B> 11.950 / 0 </B>
<tb> ber. <SEP> <B> 58.68.1 / 0 </B> <SEP> 9.841 / 0 <SEP> <B> 12.070 / 0 </B>
<tb> ionog. <SEP> Cl <SEP> found <SEP> 10.410 / 0
<tb> ber. <SEP> 10.18% For most purposes it is not necessary to isolate the pure connection. The aqueous reaction solution can, for example, be used directly as a biocidal cleaning agent for mugs.
<I> Example 2 </I> To a solution of 13.5 parts of γ-chloro-butyric acid and 29 parts of 1-dodecyl-2-imino-imidazolidine chlorohydrate in 75 parts of water, 58.8 parts are added with thorough stirring 15% sodium hydroxide solution is added dropwise in such a way that the temperature does not rise above 35. The reaction mixture is then stirred for 14 hours at room temperature and then for 2 hours at 90-95. The mixture is then left to stand until two layers have formed, after which the aqueous layer is separated off.
The oily layer can be used directly as a biocidal cleaning agent.
If the reaction mass is further purified as described in Example 1, a waxy compound is obtained, the analysis of which and properties of the formula
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correspond. If 12 parts of α-chloro-propionic acid are used instead of the 13.5 parts of ß-chlorobutyric acid, the compound of the following formula is obtained as the reaction product:
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<I> Example 3 </I> A solution of 4.4 parts of caustic soda in 40 parts of water is added to a mixture of 10.5 parts of chloroacetic acid, 22.5 parts of 1-decyl-2-imino-imidazolidine and 30 parts of water a 35 was not added dropwise over increasing temperature. The reaction mixture is stirred for 14 hours at room temperature and then for one hour at 90-95. The resulting clear solution can be used directly as a biocidal cleaning agent.
It contains the reaction product of the following constitution:
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<I> Example 4 </I> 34 parts of 1-dodecyl-2-imino-4,5-tetramethylene-imidazolidine chlorohydrate and 10.5 parts of chloroacetic acid are dissolved in 95 parts of water and 25 parts of isopropyl alcohol with heating. 58.8 parts of 15 d / a sodium hydroxide solution are added dropwise to this solution at 30-35 with thorough stirring.
The reaction mixture is stirred for 12 hours at room temperature and then for two hours at 90-95. After dilution with water, the clear solution can be used directly as a biocidal cleaning agent.
The product conforms to the formula
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<I> Example 5 </I> A mixture of 63.5 parts of tetradecyl-2-imino-imidazolidine chlorohydrate, 21 parts of chloroacetic acid, 150 parts of water and 50 parts of isopropyl alcohol are mixed with cooling and stirring 116.8 parts of 14.4% sodium hydroxide solution are added dropwise in such a way that the temperature does not rise above 35. The reaction mixture is then stirred for 16 hours at room temperature and then for three hours at 80 to 85 hours.
So much hydrochloric acid is added to the clear solution that Congo red paper is just blued. Then it is evaporated to dryness in a vacuum at 50-55. The residue is dissolved in hot ethyl acetate and the sodium chloride is filtered off. When the filtrate cools, the reaction product separates out in a greasy manner. The ethyl acetate is now decanted and the remaining wax is dried in a vacuum at 80-85.
The elemental analysis is correct for the following formula:
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If, instead of 21 parts of chloroacetic acid, 27 parts of ß-chlorobutyric acid or 24 parts of B-chloropropionic acid are used and the specified procedure is followed, then compounds with similar properties of the following formulas will be obtained:
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If hexadecyl-2-imino-imidazolidine is used instead of tetradecyl-2-imino-imidazolidine, products with similar properties are obtained.
<I> Example 6 </I> A solution of 8.4 parts of caustic soda in 50 parts of water is added dropwise to a mixture of 30.5 parts of dodecyl-2-iminohexahydropyrimidine hydrochloride, 10.5 parts of chloroacetic acid and 75 parts of water in such a way that the Temperature does not rise above 35. The mixture is stirred for 18 hours at room temperature and then for two hours at 90-95. The resulting two-phase reaction mixture is allowed to settle and the 60 parts of the aqueous phase are separated off while still hot.
The thick layer that remains can be used directly as a biocidal agent after diluting with water. The reaction product corresponds to the formula
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<I> Example 7 </I> 47.1 parts of 1-dodecylbenzyl-2-iminoimidazolidine iodohydrate and 10.5 parts of chloroacetic acid are dissolved in a mixture of 75 parts of water and 50 parts of isopropyl alcohol. 8.4 parts of caustic soda dissolved in 50 parts of water are added dropwise to this solution in such a way that the temperature does not exceed 35.
The reaction mixture is stirred at room temperature for 12 hours and then at 80 to 85 hours for three hours. The resulting clear solution can be used as such as a disinfectant. In a hydrochloric acid solution it contains the compound of the following constitution as an effective component:
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