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PATENTANSPRÜCHE
1. Wasserlösliche Phthalocyanine der Formel Me(PC)-(R)s, worin PC für das Phthalocyaninringsystem steht, v einen beliebigen Wert zwischen 1 und 4 hat, Me Na, K, Ag, Ca, Mg oder Al(X), wobei X ein Anion bedeutet, und R eine Gruppe der Formel
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darstellen, worin Y Wasserstoff, ein Alkali-, Ammoniumoder Aminion, Xl Sauerstoff oder die NH-Gruppe, n eine Zahl von 1 bis 12, Rund unabhängig voneinander Was- serstoff, die Sulfogruppe und deren Salze, die Carboxylgruppe und deren Salze oder die Hydroxylgruppe, wobei mindestens einer der Reste Rl und R2 eine Sulfo- oder Carboxylgruppe oder deren Salz bedeutet und R3 und R4 unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl, Hydroxyalkyl,
Cyanoalkyl oder Halogenalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeuten oder R3 und R4 zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, einen gesättigten, 5- oder 6gliedrigen heterocyclischen Ring bilden, der zusätzlich noch ein Stickstoff- oder Sauerstoffatom als Ringglied enthalten kann, wobei, wenn mehrere Reste R im Molekül vorhanden sind, diese gleich oder verschieden sein können und wobei alle Reste R an die Phenylkerne des Phthalocyaninringsystems gebunden sind.
2. Phthalocyanine gemäss Anspruch 1 der Formel Me(PC)-(SO3Y)v worin Me, PC und Y die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung haben und v' einen beliebigen Wert zwischen 1,5 und 4 hat.
3. Phthalocyanine gemäss Anspruch 2, der Formel Al(X' )(PC)-(SO3Y)V', worin PC, Y und v' die in Anspruch 2 angegebene Bedeutung haben und X' ein Anion aus der Gruppe OH-, S042-, C1-, Br und CHCOO-bedeutet.
4. Verfahren zur Herstellung von Phthalocyaninen der Formel Me(PC)-(R)v, worin Me, PC, R und v wie in Anspruch 1 definiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass man ein metallfreies Phthalocyanin der Formel (PC)-(R)V, worin PC, Rund v wie oben definiert sind, mit einem Salz des Metalls Me umsetzt.
5. Verfahren zur Herstellung von Phthalocyaninen der Formel Me(PC)-(SO3Y)v^, worin Me, PC, Y und v' wie in Anspruch 2 definiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Metallphthalocyanin der Formel Me(PC), worin Me und PC die obige Bedeutung haben, mit Oleum sulfoniert und gegebenenfalls die erhaltene Sulfonsäure in das Salz überführt
6. Verwendung der in den Ansprüchen 1 bis 3 definierten Verbindungen als Mikrobizide ausserhalb der Textilindustrie.
Die vorliegende Erfindung betrifft wasserlösliche Phthalocyaninverbindungen, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung als Mikrobizide.
Es ist bekannt, dass gewisse Farbstoffe, z.B. Eosin, Bengalrosa, Methylenblau u.a. eine sogenannte photodynamische Wirkung haben, das heisst dass sie unter Bestrahlung mit Licht als Katalysatoren für die Oxidation verschiedener Substrate mit Sauerstoff wirken [siehe z.B. G.O. Schenck, Angew.
Chem. 69, 579 (1957)1. Aufgrund dieser Eigenschaft zeigen die genannten Farbstoffe auch eine gewisse mikrobizide Wirkung [siehe z.B. Venkataraman, The Chemistry of Synthetic Dyes, Volume 4 (1971) pp. 502-505, C. Wallis, J.L. Melnick, J. Bacteriol. 89,41 (1965)].
Es wurde gefunden, dass eine bestimmte Gruppe von Verbindungen, nämlich wasserlösliche Phthalocyaninverbindungen, von denen etliche als Farbstoffe bekannt sind, in Gegenwart von Sauerstoff und Wasser und bei Bestrahlung mit Licht besonders gute mikrobizide Eigenschaften aufweist. Von den bekannten Verbindungen dieser Gruppe sind vor allem die Kupfer-, Nickel- und Cobaltkomplexe des sulfonierten Phthalocyanins, aber auch metallfreies sulfoniertes Phthalocyanin, als Farbstoffe gut bekannt. Die neuen Phthalocyaninverbindungen, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung als Mikrobizide bilden den Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Die erfindungsgemässen Phthalocyanine entsprechen der Formel Me(PC)-(R)v (1), worin PC für das Phthalocyaninringsystem steht, v einen beliebigen Wert zwischen 1 und 4 hat, Me Na, K, Ag, Ca, Mg oder A1(X), wobei X ein Anion bedeutet, und Reine Gruppe der Formel
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darstellen, worin Y Wasserstoff, ein Alkali-, Ammoniumoder Aminion, Xl Sauerstoff oder die NH-Gruppe, n eine Zahl von 1 bis 12, Rl und R2 unabhängig voneinander Wasserstoff, die Sulfogruppe und deren Salze, die Carboxylgruppe und deren Salze oder die Hydroxylgruppe, wobei mindestens einer der Reste Rl und R2 eine Sulfo- oder Carboxylgruppe oder deren Salz bedeutet und R3 und R4 unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl, Hydroxyalkyl, Cyanoalkyl oder Halogenalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeuten oder R3 und R4 zusammen mit dem Stickstoffatom, an das sie gebunden sind, einen gesättigten, 5- oder 6gliedrigen heterocyclischen Ring bilden, der zusätzlich noch ein Stickstoff- oder Sauerstoffatom als Ringglied enthalten kann, wobei,
wenn mehrere Reste R im Molekül vorhanden sind, diese gleich oder verschieden sein können und wobei alle Reste R an die Phenylkerne des Phthalocyaninringsystems gebunden sind.
Ein Phthalocyaninmolekül ist mit 1 bis 4 Gruppen R substituiert, wobei die Gruppen gleich oder verschieden sein können. Es müssen mindestens so viele dieser Substituenten vorhanden sein, dass das Gesamtmolekül eine ausreichende Wasserlöslichkeit aufweist. Obiges gilt sowohl für saure als auch für basische Gruppen-R. Auch geeignete Mischsubstitution von sauren und basischen Gruppen ist möglich.
Ausreichend ist die Wasserlöslichkeit der jeweiligen Phthalocyaninverbindung dann, wenn deren Konzentration in einer wässrigen Lösung geeignet ist, eine befriedigende mikrobizide Wirkung zu erzielen. Es kann bereits eine Mindestlöslichkeit von 0,01 g/l ausreichend sein, im allgemeinen ist eine solche von 0,1 bis 20 g/l zweckmässig.
Die erfindungsgemässen Phthalocyanine der Formel (1) sind Metallkomplexe des Aluminiums, Calciums, Magnesiums, Kaliums, Natriums oder Silbers, besonders aber des Aluminiums, Calciums und Magnesiums, vor allem des Aluminiums.
Hervorzuheben sind im Rahmen der Verbindungen der Formel (1) jene der Formel Me(PC)-(SO3Y)vf (2), worin Me, PC und Y die obige Bedeutung haben und v' einen beliebigen Wert zwischen 1,5 und 4 hat.
Von besonderem Interesse sind dabei die Verbindungen der Formel Al(X')(PC)-(SO1V)V' (3), worin PC, Y und v die in Formel (2) angegebene Bedeutung haben und X' ein Anion aus der Gruppe OH-, SO42-, Cl-, Brund CH3COO- bedeutet.
Besonders bevorzugt sind dabei die Aluminiumphthalocyaninsulfonsäuren und deren Alkali-, Ammonium- oder Aminsalze. Die Anzahl der im Phthalocyaninmolekül vorhandenen Sulfogruppen kann zwischen 1 und 4, besonders zwischen 1,5 und 4 liegen. Bei der Sulfonierung von Phthalocyaninen (siehe Herstellung) werden in der Regel Gemische erhalten, so dass die Anzahl der Sulfogruppen einen Durchschnittswert darstellt und nicht ganzzahlig sein muss (Sulfonierungsgrad). Ein Sulfonierungsgrad um 2 ist besonders zweckmässig. Bevorzugt einzusetzende Phthalocyanine sind daher solche der Formel AlClPC(SOIH)2-xs (4) (PC = Phthalocyanin) und deren Alkali-, Ammonium- und Aminsalze.
Sehr gute Wirkung zeigen auch die unter Formel (1) fal- lenden basisch substituierten Phthalocyanine. Von diesen Gruppen sind im Gesamtmolekül vorteilhaft 2 bis 4, vorzugsweise 3 bis 4 enthalten. Bevorzugt werden solche Gruppen, in denen n 1 bis 6 und R3 und R4 Wasserstoff oder niederes Alkyl (1 bis 4 Kohlenstoffatome) oder zusammen einen Piperidin- oder Morpholinring bedeuten. Bevorzugt sind auch hier die Aluminiumkomplexe.
Die vorstehend beschriebenen erfindungsgemässen Phthalocyaninverbindungen können nach an sich bekannten Verfahren hergestellt werden.
Zur Einführung von wasserlöslich machenden Substituenten kann vom unsubstituierten Phthalocyanin oder dessen Metallkomplexen ausgegangen werden. Erfindungsgemäss führt die Sulfonierung mit Oleum (z.B. mit 26% Oleum) zu den entsprechenden Sulfonsäuren, wobei je nach Sulfonierungsdauer und Temperatur Produkte von verschiedenem Sulfonierungsgrad entstehen. Sulfonierung des unsubstituierten Phthalocyanins liefert z.B. bei 45 bis 60"C Disulfonsäure. Die Überführung in die Salze kann in bekannter Weise erfolgen.
Umsetzung von unsubstituierten metallfreien oder metallisierten Phthalocyaninen mit Chlorsulfonsäure ergibt die entsprechenden Sulfochloridverbindungen. Umsetzung der erhaltenen Sulfochlorid-Phthalocyanine mit entsprechend substituierten aliphatischen oder aromatischen Aminen bzw.
Alkoholen oder Phenolen ergibt die mit Sulfonamid- bzw.
Sulfonsäureestergruppen substituierten Phthalocyanine der Formel (1). Verseifung der Sulfochloridverbindungen führt zu den entsprechenden Sulfonsäuren.
Die Metallkomplexe von substituierten Phthalocyaninen werden erfindungsgemäss beispielsweise durch nachträgliche Metallisierung von entsprechend substituierten metallfreien Verbindungen erhalten. In diesem Fall kann man zuerst die entsprechend substituierten metallfreien Verbindungen herstellen und diese anschliessend mit einem Metallsalz in einem Lösungsmittel umsetzen. Als Lösungsmittel kommen z.B.
Gemische aus Wasser und organischen Lösungsmitteln, insbesondere auch tertiäre Amine in Betracht. Diese Art der Herstellungsweise wird vor allem für leichter hydrolysierbare Komplexe gewählt, z.B. jene der Alkali- und Erdalkalimetalle und des Silbers. Metallkomplexe können selbstverständlich auch in andere Metallkomplexe übergeführt werden.
Die Herstellung der unsubstituierten Phthalocyanine (Ausgangsprodukte) kann nach den üblichen in der Phthalocyanin-Chemie üblichen Methoden erfolgen, beispielsweise ausgehend von Phthalsäureanhydrid (z.B. Cyclisierung in Gegenwart von Harnstoff und gegebenenfalls eines Katalysators wie Borsäure oder Ammoniummolybdat) oder ausgehend von Phthalodinitril.
Zur Entfaltung ihrer mikrobiziden Aktivität benötigen die erfindungsgemässen Phthalocyaninverbindungen die Gegenwart von Sauerstoff und Wasser sowie eine Bestrahlung durch sichtbares oder infrarotes Licht. Man arbeitet daher im allgemeinen in wässrigen Lösungen oder auf feuchten Substraten, als Sauerstoffquelle dient der Luftsauerstoff der Umgebung oder der im wässrigen Medium gelöste Sauerstoff. Bei Anwesenheit von Reduktionsmitteln verlieren die Aktivsubstanzen ihre mikrobizide Wirkung.
Die Beleuchtung kann mit einer künstlichen Lichtquelle, die Licht im infraroten und/oder sichtbaren Bereich liefert, oder aber auch durch Sonnenlicht erfolgen. Gute Wirkung wird z.B. durch Licht im Bereich zwischen etwa 600 und 2500 nm erzielt. So kann beispielsweise mit einer handelsüblichen Glühlampe oder auch mit einer Infrarotlampe mit einer maximalen Intensität bei etwa 1200 bis 1600 nm bestrahlt werden. Die Beleuchtungsintensität kann zwischen weiten Grenzen schwanken. Sie richtet sich nach der Konzentration an Wirkstoff, nach der Beschaffenheit des Substrates bzw. den zusätzlich vorhandenen Stoffen, durch die die Lichtausbeute beeinflusst wird. Als weiterer Parameter kann die Belichtungszeit variiert werden, das heisst bei geringer Lichtintensität muss für die gleiche Wirkung länger belichtet werden als bei grösserer Intensität.
Im allgemeinen sind, je nach Anwendungsgebiet, Belichtungszeiten von einigen Minuten bis zu einigen Stunden möglich.
Bereits mit sehr geringen Konzentrationen an Wirksubstanz, z.B. mit 0,001 ppm, können gute mikrobizide Effekte erzielt werden. Bevorzugt ist, je nach Anwendungsgebiet und je nach eingesetztem Phthalocyanin, eine Konzentration zwischen 0,05 und 100 ppm. Da die Wirksubstanzen Farbstoffe sind, ist die obere Konzentrationsgrenze dadurch gegeben, dass bei deren Überschreitung einerseits eine unerwünschte Anfärbung der Substrate und andererseits ein Nachlassen der Wirkung zu beobachten wäre. Die schlechtere Wirkung kommt dabei durch die zunehmende Absorption des Lichtes in den gefärbten Applikationslösungen und die daraus resultierende zu geringe Lichtintensität für die photodynamische Oxidation zustande. Die obere Konzentrationsgrenze ist also durch die Stärke der Eigenfarbe der eingesetzten Mittel begrenzt, kann aber 1000 ppm und mehr betragen.
Die erfindungsgemässen Phthalocyaninverbindungen weisen ein ausserordentlich breites Spektrum von mikrobizider Wirksamkeit auf. So können grampositive und gramnegative Bakterien, Pilze, Viren, Algen und Protozoen bekämpft werden bzw. verschiedene Substrate vor dem Befall durch solche Organismen geschützt werden.
Die Wirksamkeit der erfindungsgemässen Phthalocyaninverbindungen gegen grampositive Bakterien ist besser als gegen gramnegative. Daher ist es oft zweckmässig, zusätzlich wirkungssteigernde Substanzen zu verwenden. Als solche eignen sich unter anderem Elektrolyte, z.B. anorganische Salze, etwa Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Natriumsulfat, Kaliumsulfat, Natriumacetat, Ammoniumacetat, Alkalimetallphosphate, Alkalimetalltripolyphosphate, insbesondere Natriumchlorid. Diese Salze können den die Phthalocyaninverbindung enthaltenden Mitteln oder direkt beim Applikationsverfahren zugesetzt werden, so dass sie in einer Konzentration von vorzugsweise 0,1 bis 10% in der Applikationslösung vorhanden sind.
Aufgrund des erwähnten breiten mikrobiziden Wirkungsspektrums können die erfindungsgemässen Verbindungen in einer Reihe von Anwendungsgebieten eingesetzt werden, die nachstehend beispielsweise angeführt sind.
Als wichtige Applikation sei die Desinfektion von Textilien synthetischer oder natürlicher Herkunft erwähnt. So kann Waschgut mit Hilfe der erfindungsgemässen Verbindungen desinfiziert werden. Das Waschgut kann dazu mit wässrigen Lösungen der Phthalocyanine unter Bestrahlung mit Licht behandelt werden. Die Desinfektion kann mit Vorteil auch zusammen mit dem Waschvorgang durchgeführt werden. Zu diesem Zweck wird das Waschgut mit einer Waschflotte behandelt, die übliche Waschaktivsubstanzen, ein oder mehrere erfindungsgemässe wasserlösliche Phthalocyanine und gegebenenfalls anorganische Salze und/oder weitere antimikrobiell wirksame Substanzen enthält. Der Waschvorgang kann dabei manuell, z.B. in einem Bottich oder auch in einer Waschmaschine, durchgeführt werden.
Die nötige Bestrahlung kann während des Waschvorganges durch geeignete Lichtquellen erfolgen, oder das feuchte Waschgut kann auch nachträglich, z.B. während des Trocknens, entweder mit einer geeigneten künstlichen Lichtquelle bestrahlt oder auch einfach dem Sonnenlicht ausgesetzt werden.
Die neuen Phthalocyaninverbindungen können der Desinfektions- bzw. Waschflotte direkt zugesetzt werden. Sie können aber auch in Seifen oder Waschpulver eingearbeitet werden, die bekannte Mischungen von Waschaktivsubstanzen, wie beispielsweise Seife in Form von Schnitzeln und Pulver, Synthetika, lösliche Salze von Schwefelsäurehalbestern höherer Fettalkohole, höher und/oder mehrfach alkylsubstituierten Arylsulfonsäuren, Sulfocarbonsäureester mittlerer bis höherer Alkohole, Fettsäureacylaminoalkyl- oder -aminoarylglycerinsulfate, Phosphorsäureester von Fettalkoholen usw., Aufbaustoffe, sogenannte Builders , z.B.
Alkalipoly- und -polymetaphosphate, Alkalipyrophosphate, Alkalisalze der Carboxymethylcellulose und andere Soilredepositionsinhibitoren , ferner Alkalisilikate, Nitrilotriessigsäure, Äthylendiaminotetraessigsäure, Schaumstabilisatoren wie Alkanolamide höherer Fettsäuren sowie gegebenenfalls antistatische Mittel, rückfettende Hautschutzmittel wie Lanolin, Enzyme, Parfüme und Farbstoffe, weitere anorganische Salze und/oder weitere antimikrobielle Wirkstoffe enthalten.
Es muss darauf geachtet werden, dass die Waschflotten bzw. Waschmittel keine Reduktionsmittel enthalten, da sonst der für die mikrobizide Wirksamkeit der Phthalocyanine notwendige Sauerstoff nicht zur Verfügung steht.
Die erfindungsgemässen Verbindungen können auch zur antimikrobiellen Ausrüstung von Textilien verwendet werden, da die Phthalocyanine gut auf die Faser aufziehen und somit einen lang anhaltenden Effekt gewährleisten.
Ein weiteres Anwendungsgebiet der erfindungsgemässen Verbindungen ist die Desinfektion von Spitalwäsche, medizinischen Gebrauchs- und Ausrüstungsgegenständen sowie von Böden, Wänden und Mobiliar in Spitälern. Die Desinfektion von Spitalwäsche kann in der für allgemeines Waschgut oben beschriebenen Weise erfolgen. Die übrigen Gegenstände sowie Boden- und Wandflächen können mit wässrigen Lösungen, die wasserlösliche Phthalocyaninver- bindungen enthalten, behandelt werden und dabei oder nachträglich mit geeigneten Lichtquellen bestrahlt werden.
Die Desinfektionslösungen können zusätzlich noch waschaktive Substanzen, andere mikrobizid wirksame Verbindungen und/oder anorganische Salze enthalten.
Als weitere Anwendungsgebiete für die erfindungsgemässen Verbindungen seien beispielsweise noch erwähnt: - Desinfektion von Schwimmbädern. Die erforderliche Belichtung kann dabei mit eingebauten Lampen oder einfach durch das Sonnenlicht erfolgen. Wegen der geringen Toxizität der Phthalocyanine und wegen der geringen Mengen, die für wirksame Desinfektion des Wassers und Befreiung des Beckens von Algen notwendig ist (z.B. 0,1 bis 1 ppm), eignen sich die erfindungsgemässen Phthalocyanine für diesen Einsatz ausgezeichnet.
- Desinfektion des Effluenten aus Kläranlagen.
- Befreiung von Seen und Flüssen von übermässigem Algenbewuchs.
- Desinfektion von Sümpfen und Seen, die durch pathogene Parasiten (Protozoen) kontaminiert sind.
Für die beiden letztgenannten Anwendungen genügt die Einbringung von kleinen Mengen an wasserlöslichen Phthalocyaninverbindungen (z.B. ca. 0,01 bis 1 ppm) in die entsprechenden Gewässer, um einen günstigen desinfizierenden und reinigenden Effekt zu erzielen. Die nötige Belichtung wird dabei durch das Sonnenlicht gewährleistet.
Die vorerwähnten Anwendungsmöglichkeiten stellen nur eine beispielhafte Aufzählung für die sehr breite Anwendbarkeit des erfindungsgemässen Verfahrens dar.
Im folgenden soll die Herstellung der erfindungsgemässen Verbindungen, die Prüfung ihrer antimikrobiellen Eigenschaften sowie die Anwendung der erfindungsgemässen Verbindungen anhand von Beispielen erläutert werden.
Beispiel 1
0,67 g metallfreie Phthalocyanindisulfonsäure werden in 100 ml einer Mischung Pyridin/Wasser (1:1) gelöst und 0,27 1 Aluminiumchlorid hinzugegeben. Die Lösung wird 2 Stunden unter Rückfluss gekocht und am Rotationsverdampfer eingedampft. Der Rückstand wird mit 75 ml Wasser aufgenommen und mit 1 n Ammoniak neutralisiert und erneut eingedampft, wobei die Aluminiumphthalocyanindisulfonsäure zurückbleibt.
Beispiel la
2,66 g Aluminiumchlorid werden einer Lösung von 6,76 g Phthalocyanindisulfonsäure mit einem Absorptionsmaximum von 612 nm in Pufferlösung von pH 7 (0,01 Mol/l Natriumhydrogenphosphat/0,007 Mol/l Kaliumdihydrogenphosphat) in 500 ml eines Pyridin/Wasser-Gemisches 1:1 zugegeben. Die Lösung wird 2 Stunden am Rückfluss erhitzt und anschliessend am Rotationsverdampfer eingedampft.
Der Rückstand wird mit 75 ml Wasser aufgenommen und mit Ammoniak neutralisiert. Man erhält das disulfonierte Aluminiumphthalocyanin mit einem Absorptionsmaximum von 675 nm (Pufferlösung von pH 7).
Beispiel 2
Nachdem im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren werden durch Umsetzung der freien Phthalocyaninsulfonsäuren mit der äquivalenten Menge an MgCl2, Ca12, NaOCH3 bzw.
KOCH3 die folgenden Metallphthalocyanindisulfonsäurekomplexe erhalten (S = Sulfonsäuregruppe):
MgPCS2, MgPCS3-4, CaPCS2, CaPCS3-4, Natriumphthalocyanindisulfonsäure, Kaliumphthalocyanindisulfonsäure.
Beispiel 2a
Verfährt man wie im Beispiel 1 a angegeben, verwendet aber Salze von Mg oder Ca, so erhält man die entsprechenden in nachstehender Tabelle 1 aufgeführten Phthalocyanine.
Tabelle I Metallsalz Phthalocyaninderivat A max. in H20, pH 9 (nm) Mg C12 Mg (PC)(SO3H)2 669 Ca C12 Ca (PC)(SO3H)2 653
Beispiel 3 a) 52,5 g Phthalsäureanhydrid, 64 g Harnstoff, 1 g Ammoniummolybdat und 27 g m-Xylolsulfonsaures Natrium werden in 175 g Trichlorbenzol angerührt und mit einer Suspension von 15 g wasserfreiem Aluminiumchlorid in 25 g Trichlorbenzol vermischt. Nach 6 Stunden Rührzeit bei 200 bis 205"C werden 27 g Harnstoff und 50 Trichlorbenzol zugegeben und weitere 5 Stunden bei 200 bis 205"C gerührt.
Die Suspension wird kalt abfiltriert, der Rückstand mit Chlorbenzol und Methanol gewaschen, dann durch Auskochen in verdünnter Salzsäure, verdünnter Natronlauge und zum Schluss nochmals in verdünnter Salzsäure gereinigt.
Nach Trocknung isoliert man 34 g eines Aluminiumphthalocyanins, dessen Analyse der Formel C32HI6NsAlCl - 2 H20 entspricht.
b) 20 g dieses Aluminiumphthalocyanins werden in 220 ml Oleum 30% während 8 Stunden bei 73 bis 75"C gerührt, die entstandene Lösung wird nach Abkühlung auf Raumtemperatur auf Eis und 10% Kochsalzlösung gegossen, die Suspension abfiltriert, der Rückstand mit 1 0%Der Kochsalzlösung, dann mit 1 n Salzsäure gewaschen und bei 90"C im Vakuum getrocknet. Ausbeute: 22 g. Das Produkt entspricht der Formel (301) Al C1 (PC)-(SO3H)2 Smax. = 671 nm (in H20, pH 9).
In Schritt a) kann statt Aluminiumchlorid auch ein beliebiges anderes Aluminiumsalz eingesetzt werden. Je nach der Natur des Anions erhält man auf diese Weise in diesem und in den folgenden Beispielen Aluminiumphthalocyaninderivate, in denen die dritte Valenz des Aluminiums anstatt mit Chlor mit einem beliebigen anderen Anion abgesättigt ist (z.B. Sulfat, Acetat, Hydroxyl usw.).
Beispiel 4 a) 20 g des gemäss Beispiel 3a) hergestellten Aluminiumphthalocyanins werden bei 20 bis 25"C in 140 ml Chlorsulfonsäure eingetragen und während 30 Minuten gerührt.
Dann wird die Temperatur innerhalb 2 Stunden auf 135 bis 140"C erhöht. Nach 4stündigem Rühren wird das Reaktionsgemisch auf Raumtemperatur abgekühlt und auf Eis ausgetragen. Die Suspension wird abfiltriert und mit Eiswasser säurefrei gewaschen.
b) Der feuchte Nutschkuchen wird in 50 ml Eiswasser angerührt, mit 4 g H2NCH2CH2N(CH3)2 versetzt und unter Rühren durch Zugabe von 1 0%Der Natronlauge bei pH 8 bis 9 gehalten. Nach 2stündigem Rühren bei 0 bis 25"C wird die Temperatur auf 60 bis 70"C erhöht und während 5 Stunden gehalten. Das Produkt wird durch Zugabe von Natriumchlorid ganz ausgefällt, abfiltriert und bei 70 bis 80"C im Vakuum getrocknet. Die so erhaltene Verbindung entspricht der Formel
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Wird das gemäss Beispiel 4a) erhaltene Aluminiumphtha locyanintetrasulfochlorid in analoger Weise mit anderen
Aminen umgesetzt, so erhält man die in der nachfolgenden
Tabelle 2 aufgeführten Verbindungen der allgemeinen
Formel I
EMI4.2
Tabelle 2
EMI5.1
<tb> Formel <SEP> Nr.
<SEP> R <SEP> x <SEP> verwendetes <SEP> Amin
<tb> 403 <SEP> -NHCH2CH2CH2N(CH3)2 <SEP> 4 <SEP> H2NCH2CH2CH2N(CHs)2
<tb> 404 <SEP> -NH- <SEP> -4 <SEP> < - <SEP> -COOH <SEP> 1,5 <SEP> 11 <SEP> .-COOfl
<tb> <SEP> \ <SEP> / <SEP> 2 <SEP> 1,5
<tb> 405 <SEP> -NH <SEP> ¯¯¯ <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> N2 <SEP> N- <SEP> //
<tb> <SEP> \SO3H <SEP> \SO3H
<tb> <SEP> 3
<tb>
Beispiel 5
20 g des gemäss Beispiel 4a) hergestellten Aluminiumphthalocyanin-tetrasulfochlorids werden in 500 ml Wasser eingetragen und durch Zugabe von Natronlauge bei 60 bis 70"C hydrolysiert und anschliessend zur Trockne eingedampft. Man erhält 25 g Aluminiumphthalocyanin-tetrasulfonsäure (Na-Salz) der Formel (501) Al C1 (PC)-(SO3Na)4 Ämax. = 672,75 nm (in H20, pH9).
Dieselbe Verbindung ist auch durch Sulfonierung des unsubstituierten Aluminiuimphthalocyanins (erhältlich gemäss Beispiel 3a) mit 60%dem Oleum bei 70 bis 75"C erhältlich.
Beispiel 6 a) 20 g des gemäss Beispiel 3a) hergestellten Aluminiumphthalocyanins werden bei 25"C in 150 ml Chlorsulfonsäure eingetragen und 30 Minuten gerührt. Das Reaktionsgemisch wird dann auf 65 bis 70"C erwärmt und innerhalb 20 Minuten werden 32 ml Thionylchlorid zugetropft. Die Temperatur wird anschliessend innerhalb 2 Stunden auf 110 bis 11 50C erhöht und während 6 Stunden gehalten. Nach dem Abkühlen auf 25"C wird die Reaktionsmasse auf Eis ausgetragen, so dass dabei die Temperatur nicht über 0 C steigt.
Die Suspension wird abfiltriert und mit Eiswasser säurefrei gewaschen.
b) Der feuchte Filterkuchen, bestehend aus Aluminiumphthalocyanin-trisulfochlorid, wird in 500 ml Eiswasser angerührt und mit 32 g 1-Amino-3-dimethylamino-propan versetzt. Nach 15stündigem Rühren bei 20 bis 30"C wird die Temperatur für weitere 4 Stunden auf 60 bis 70"C erhöht. Die Suspension wird filtriert, der Rückstand mit 500 ml warmem Wasser gewaschen und im Vakuum bei 70 bis 80"C getrocknet. Man erhält so die Verbindung der Formel (601) Al C1 (PC)-[SO2NHCH2CH2CH2N(CH3)2]3 Xmax. = 675,5 nm (in H2O, pH 7).
In analoger Weise können die in der nachfolgenden Tabelle 3 aufgeführten Verbindungen der Formel (602) Al Cl (PC)-[SO2-R]3 durch Umsetzung von Aluminiumphthalocyanin-trisulfo- chlorid, erhalten gemäss Beispiel 6a), mit einem entsprechenden Amin erhalten werden.
Tabelle 3
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<tb> Formel <SEP> R <SEP> verwendete <SEP> AusgangsverbindungHR
<tb> 603 <SEP> -NH-CH2CH2-N(CH3)2 <SEP> H2N-CH2CH2-N(CH3)2
<tb> 604 <SEP> NH <SEP> v <SEP> +--N <SEP> (CH <SEP> ) <SEP> 2 <SEP> \ <SEP> ¯ <SEP> / <SEP> 3 <SEP> 2
<tb> <SEP> 2
<tb>
Beispiel 7
In 240 ml Oleum 33%ig werden 20 g des gemäss Beispiel 3a) erhaltenen Aluminiumphthalocyanins während 7 Stunden bei 73 bis 75"C gerührt. Das auf 25"C abgekühlte Reaktionsgemisch trägt man auf ein Gemisch von 100 g Eis und 200 g Natriumchlorid aus. Die Temperatur wird durch weitere Zugabe von Eis bei 0 bis 20"C gehalten. Die Suspension wird filtriert und der Filterrückstand mit einer 10%igen Kochsalzlösung neutral gewaschen. Anschliessend wäscht man noch mit 300 ml Salzsäure 10%mg nach.
Das Produkt wird bei 80"C im Vakuum getrocknet. Das auf diese Weise erhaltene Produkt entspricht der Formel (801) Al Cl (PC)-(SO3H)3 Xmax. = 671 nm (in H20, pH 9).
Wird die oben beschriebene Sulfonierung mit 40%igem Oleum ausgeführt, erhält man ein Produkt der Formel (802) Al C1 (PC)-(SO3H) < 4 Xmax. = 671,75 (in H20, pH 9).
Beispiel8
Prüfung der Aktivität gegen Bakterien
Methode:
Einer wässrigen Lösung, die die zu prüfende Phthalocyaninverbindung in einer bestimmten Konzentration enthält, wird eine Keimsuspension einer bestimmten Bakterienart zugegeben, wobei die Keimeinsaat etwa 106 Keime/ml beträgt. Diese Testsuspension befindet sich in einem Becherglas unter einer wassergekühlten Glasplatte, um Erwärmung durch die nachfolgende Belichtung zu vermeiden. Es wird nun mit einer Glühlampe oder einer Infrarotlampe*, die sich in einem Abstand von 20 cm über der Suspensionsoberfläche befindet, eine Stunde lang bestrahlt.
Danach werden jeweils 2mal 0,1 ml der Suspension oberflächlich auf Nähragarplatten abgeimpft und die Zahl der verbleibenden Keime bestimmt. Aus der Reduktion der Keimzahl wird auf die Wirksamkeit der zu prüfenden Phthalocyaninverbindungen geschlossen.
* Als Lichtquellen können z.B. folgende Lampen verwendet werden: A) Glühlampe Gloria 200W, 280 Im B) Infrarotlampe ( Rot ) Philips IR, 250W, Typ 13372 E/479 C) Infrarotlampe ( Weiss ) Philips IR, 250W, Typ 13372
E/06
Ergebnisse:
Geprüft werden folgende Phthalocyanine: (PC = Phthalo cyanin) a) AlClPC(SO3H)2 b) CaPC(SO3NH4)2undCaPC(SO3H)3-4 c) MgPC(SO3NH4)2undMgPC(SO3H)3-4
Die Verbindungen a bis c werden in einem Konzentra tionsbereich zwischen 0,005 bis 100 ppm eingesetzt.
Verwendete Testkeime: Staph. aureus SG 511 Staph. aureus ATCC 6538 Strept. faecalis var. zymogenes NCTC 5957
Die Zahl der Testkeime wird durch die Verbindungen a bis c bei sehr kleinen Konzentrationen um bis zu 4 Zehnerpotenzen reduziert, bei höheren Konzentrationen um 6 Zehnerpotenzen.
Beispiel 9
Es wird nach der im Beispiel 8 beschriebenen Methode vorgegangen und die wasserlöslichen Phthalocyaninverbindungen der Formeln (401), (501), (601), (801) und (802) auf ihre bakterizide Wirkung hin untersucht. Die genannten Verbindungen bewirken je nach eingesetzter Konzentration eine starke Reduktion der eingesetzten Testkeime.
Ähnlich gute Ergebnisse werden mit den Verbindungen der Formeln (403) bis (405), (603) und (604) und mit den restlichen in Beispiel 2 genannten Phthalocyaninsulfonsäurekomplexen erhalten.
Beispiel 10
Ein Stück Baumwollgewebe wird bei 80"C in einer Flotte (Flottenverhältnis 1:20), die 0,1 bis 10 ppm der Verbindung der Formel (301) enthält, unter 4maliger Zugabe von NaCl (2,5%) in Abständen von jeweils 10 Minuten behandelt.
Anschliessend wird das Gewebe 2 Minuten in fliessendem kaltem Wasser gespült und 1 Stunde bei 80"C getrocknet.
Das so ausgerüstete Baumwollgewebe wird nun mit jeweils einer Keimsuspension (Staph. aureus ATCC 6538 und Strept.
faecalis ATCC 5957) beimpft, auf einem Metallrechen aufgespannt und unter folgenden Bedingungen belichtet:
Als Belichtungslampe wird die in Beispiel 8 beschriebene Lampe C verwendet. Entfernung der Lampe vom Gewebe: 20 cm. Belichtungszeit 1 Stunde. Der Metallrechen, auf dem das Gewebe aufgespannt ist, wird durch einen mit ihm verbundenen Motor gedreht (32 Umdrehungen pro Minute).
Der Metallrechen ist unter einer wassergekühlten Glasplatte angebracht. Unter dem Metallrechen ist ein Wasserbad angebracht, das auf ca. 50"C temperiert ist und das die Austrocknung der Bakteriensuspension verhindern soll. Die wassergekühlte Glasplatte zwischen dem Metallrechen und der Lampe verhindert eine Erwärmung des Gewebes durch die Belichtung.
Nach der Belichtung wird in üblicher Weise die Keimzahl durch Parallelzählungen bestimmt. Es wird jeweils ein beimpftes, aber nicht ausgerüstetes Gewebestück zur Kontrolle mitbelichtet. In Tabelle 4 sind die Ergebnisse zusammengefasst. Die Zahlenwerte x stellen die jeweiligen Keimreduktion in Zehnerpotenzen nach der Formel -loglo NNoo wobei No die Keimeinsaat und N die Zahl der überlebenden Keime ist, dar (Mittelwerte aus 5-10 Parallelzählungen).
Tabelle 4
Konzentration an Verbindung (301) in der Flotte
0 0,1 1 2 3 4 5 10 Staph.aureusATCC6538 x 0 0 2,3 3,2 3,3 3,3 > 4'3 3,7 > 4,5 Strept. faecalis ATCC 5957 x 0 0,2 2,7 4,1 > 4,3 > 4,3 > 4,3 > 4,3
Ersetzt man die Verbindungen der Formel (301) durch die übrigen im Beispiel 8 im Suspensionsversuch getesteten wasserlöslichen Phthalocyaninderivate und behandelt Gewebe in der eben beschriebenen Weise, so erhält man ähnlich gut antibakteriell ausgerüstetes Gewebe.