CN1056839C - 不含硝酸盐的3－异噻唑酮的溴酸盐稳定化 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了通过将溶液的pH值缓冲在4至5.1的范围内使用溴酸盐化合物稳定3-异噻唑酮溶液的改进方法，以及组合物，该组合物包括3-异噻唑酮化合物、溴酸盐化合物稳定剂和足以将pH值维持在所述范围的缓冲剂。

Description

不含硝酸盐的3-异噻唑酮的溴酸盐稳定化
本发明涉及的是3-异噻唑酮(isothiazolone)的稳定化。
1992年9月8日的U.S.专利5,145,501公开了在不含金属硝酸盐的水溶液中应用溴酸盐使有生物杀灭活性的3-异噻唑酮化合物稳定不分解。这种组合物还未获商业上的成功，因为构成流行的商业产品的3-异噻唑酮已被溴化。对于这一问题我们发现了解决方案，所提供的在不合硝酸盐和亚硝酸盐稳定剂化合物的水溶液中稳定3-异噻唑酮化合物的方法包括A)引入足够的溴酸盐化合物来稳定所述的3-异噻唑酮，和B)将所述溶液的pH值缓冲在4至5.1的范围内。
本发明最适用的3-异噻唑酮是5-氯-2-甲基-3-异噻唑酮、2-甲基-3-异噻唑酮、和2-正辛基-3-异噻唑酮。
本发明特别适用于单独或混合的5-氯-2-甲基-3-异噻唑酮和2-甲基-3-异噻唑酮。当混合使用时，氯化与未氯化3-异噻唑酮的优选比例为约90∶10至2∶98，特别优选的比例是3∶1至4∶1。在某些场合，例如胶乳或颜料，本发明特别适用的另外一种混合物包含2-甲基-3-异噻唑酮和2-正辛基-3-异噻唑酮。
本发明的组合物适于用做生物杀伤剂，它包含3-异噻唑酮化合物、数量足以稳定所述3-异噻唑酮不分解的溴酸盐化合物、溶剂、和足够量的缓冲剂以将所述组合物的pH维持在4至5.1的范围内。
优选的组合物包含约0.5至约25％(重量)的一种或多种异噻唑酮和稳定量的金属溴酸盐，后者的含量为约0.1至约15％(重量)。
用于溶解异噻唑酮的溶剂可为水或水与能与水混溶的有机溶剂的混合物，所述的有机溶剂能溶解异噻唑酮，与设计的最终使用相容，不会使3-异噻唑酮不稳定，能溶解金属溴酸盐且不与金属溴酸盐反应而降低其稳定作用。适用的能与水混溶的有机溶剂是二元醇，例如乙二醇、丙二醇、二甘醇、二丙二醇。水是优选的溶剂。
任何金属溴酸盐都可以使用。本发明中优选的金属溴酸盐是溴酸锂、溴酸钠、溴酸钾、溴酸镁、溴酸钙、溴酸锶、溴酸钴、和溴酸锌。本发明中特别优选使用的是溴酸锂、溴酸镁、溴酸钾、和溴酸钠。金属溴酸盐的用量取决于3-异噻唑酮的浓度。约5-15％的金属溴酸盐用来稳定5.1-25％浓度的3-异噻唑酮、约0.1-5％用来稳定0.5-5％的浓度。
维持所需pH的任何缓冲剂都是适用的。优选的缓冲剂是乙酸盐/乙酸，柠檬酸盐/柠檬酸，甲酸盐/甲酸，丁酸盐/丁酸。特别优选的是乙酸盐/乙酸。
通过以任何次序混合异噻唑酮、溴酸盐、溶剂、和缓冲剂来制备本发明的组合物。
术语杀微生物剂包括杀菌剂、杀真菌剂、和杀藻剂。微生物杀灭活性或生物杀灭活性意欲包括消除或抑制微生物如细菌、真菌、和水藻的生长。
稳定化的杀微生物剂一般应用于被细菌、真菌、酵母或水藻污染的任何场合。典型地，应用的场合是含水系统如冷却水系统、洗涤漂洗水，油系统如切削油、润滑剂、油田及类似处，其中需要杀灭微生物或者控制它们的生长。但是，这些稳定化的杀微生物剂还可以在公知的杀微生物组合物有效的应用中使用；本发明组合物的优选的用途是防护木料、胶乳、粘合剂、胶水、纸、纺织品、皮革、塑料、卡片纸、化妆品、填料、及饲料。
因为异噻唑酮做为杀微生物剂是如此活泼而且仅需要少量的金属溴酸盐来达到稳定化，在被处理的体系中金属溴酸盐的量很少，因而不易对需要防护的体系中的其它组分或应用已防护的体系的体系产生干扰。
本领域公知通过与一种或多种其它杀微生物剂混用可强化杀微生物剂的性能。因而，本发明的组合物与其它公知的杀微生物剂混合使用是有利的。
在以下的实施例中，55℃下贮存4周后混合物中的5-氯-2-甲基-3-异噻唑酮和2-甲基-3-异噻唑酮至少各残留75％时则认为试样合格。
                    实施例1
按如下方式制备以下实施例中使用的缓冲剂。
使用氢氧化钠和/或乙酸调整pH值。
用于pH3的缓冲剂的制备方法是，在30ml螺旋盖小玻璃瓶中添加0.05g甲酸和9.95g去离子(“DI”)水，将pH值调整至3。用于pH4.5的缓冲剂的制备方法是，在30ml螺旋盖小玻璃瓶中添加0.07g乙酸和9.93g DI水，将pH值调整至4.5。用于PH6的缓冲剂的制备方法是，在30ml螺旋盖小玻璃瓶中添加0.15g磷酸二氢钾和9.85g DI水，并将pH调整至6。
                    实施例2
通过混合0.025g(0.25％)溴酸钠、9.815g实施例1的缓冲剂、和0.16g(1.5％)重量比为3∶1的5-氯-2-甲基-3-异噻唑酮(CMI)和2-甲基-3-异噻唑酮(MI)各在30ml的螺旋盖小玻璃瓶中制备4种试样。试样2-1缓冲在PH3，试样2-2在PH4.5，试样2-3在PH6。一种试样不接受任何缓冲剂。这些试样贮存在55℃的烘箱中，并以UV检测通过HPLC分析异噻唑酮。结果如下。
              残留％MI/％CMI试样        1周      2周      3周      4周未缓冲*    85/99    70/95    61/95    48/912-1*       65/84    53/86    NA       NA2-2        100/98   97/94    NA       97/782-3*       97/83    78/82    NA       53/78
                NA＝未分析
                *＝比较性的
这些数据表明只有初始pH为4.5的试样在4周后合格。
                   实施例3
通过在一个30ml的螺旋盖小玻璃瓶中混合0.10g溴酸钠、19.59g DI水、和0.31g比例为3∶1的CMI和MI制备未缓冲的试样(3-2)。通过混合0.05g溴酸钠、9.79g按实施例1制备的pH4.5的缓冲剂和0.16g比例为3∶1的CMI和MI制备pH缓冲试样(pH4.5)。两种试样均含有0.5％的溴酸钠和1.5％的3-异噻唑酮。将两种试样在55℃下贮存并在贮存1、2、3和4周后以UV检测通过HPLC分析。结果如下。
               残留％MI/％CMI试样     1周      2周      3周      4周3-1     97/98    88/95    78/91    75/903-2*    82/98    62/93    47/92    29/87
             *＝比较性的
从这些数据可看出，两周后未缓冲的试样失效，而pH缓冲的试样在4周后仍稳定。
                    实施例4
通过添加0.21g乙酸和29.79g DI水在60ml的螺旋盖小玻璃瓶中制备缓冲剂。摇动该溶液并各在30ml的螺旋盖小玻璃瓶中分成三份10g的试样。使用氢氧化钠和乙酸将试样的pH值调整至4.0、4.5和5.0。通过添加0.14g乙酸和19.86g DI水并用氢氧化钠将pH调整至5.5来制备pH为5.5的缓冲液。
在本实施例中使用的异噻唑酮是比例为3∶1的CMI和MI。按如下所述在1盎司(oz.)的小玻璃瓶中制备试样：4-1.0.05g溴酸钠、9.79gpH4.0的缓冲液、0.16g异噻唑酮。4-2.0.05g溴酸钠、9.79gpH4.5的缓冲液、0.16g异噻唑酮。4-3.0.05g溴酸钠、9.79gpH5.0的缓冲液、0.16g异噻唑酮。4-4.0.05g溴酸钠、9.79gpH5.5的缓冲液、6.1g异噻唑酮。4-5.(比较性的)0.05g溴酸钠、9.79g DI水、0.16g异噻唑酮。
所有的试样均含有0.5％的溴酸钠和1.5％的异噻唑酮。试样4-5(比较性的)不合缓冲液。将试样盖上盖、摇动、测量pH值并在55℃下贮存。在贮存1、2、3和4周后以UV检测通过HPLC进行试样的分析。在每个采样点的pH值也进行测量。结果如下所示。
                残留％MI/％CMI试样(pH)       1周(pH)        2周(pH)        3周(pH)        4周(pH)4-1(4.04)    91/96(3.88)    79/96(3.83)    67/91(3.71)    55/89(4.01)4-2(4.50)    94/97(4.41)    91/96(4.33)    91/93(4.33)    76/88(4.40)4-3(5.10)    97/93(4.91)    97/89(4.74)    94/83(4.53)    94/82(4.74)4-4(5.50)    100/65(4.26)   97/63(4.26)    NA             NA4-5(3.68)*   81/98(2.77)    63/96(2.70)    44/95(2.57)    28/91
                  NA＝未分析
                  *＝比较性的
这些数据表明，为了保持异噻唑酮的稳定性，在4周的期间内试样的pH值必须至少为4。
                  实施例5
对实施例4的试样4-1、4-2、4-3和4-5在4周后监测溴化异噻唑酮的形成。结果以对应于溴化异噻唑酮的色谱峰的峰面积表示。这些数字不是定量的，但因为每种试样的分析量及随后的所有稀释度均相同，则峰面积是所产生的溴化异噻唑酮数量的一种相对测量值。
                           溴化异噻唑
试样(pH)                   酮的峰面积
4-1(4.04)                  52,114
4-2(4.50)                  15,818
4-3(5.10)                  0
4-5(3.68)*                 94,965
              *＝比较性的
这些数据表明将试样缓冲在PH4至5.1之间大大减少了形成的溴化异噻唑酮的数量。
                     实施例6
缓冲对各种浓度下溴酸盐的稳定能力的影响进行了确定。在本实施例中使用的异噻唑酮是比例为3∶1的CMI和MI。按如下所述在1oz.小玻璃瓶中制备试样：
6-1.0.20g溴酸钠，19.49g DI水，0.31g异噻唑酮。
6-2.0.10g溴酸钠，19.59g DI水，0.31g异噻唑酮。
6-3.0.05g溴酸钠，19.64g DI水，0.31g异噻唑酮。
6-4.0.20g溴酸钠，19.49g pH4.5缓冲液，0.31g异噻唑酮
6-5.0.10g溴酸钠，19.59g pH4.5缓冲液，0.31g异噻唑酮
所有试样均含有1.5％异噻唑酮和1％、0.5％或0.25％溴酸钠。试样6-1、6-2和6-3是未缓冲的(比较性的)。将试样盖上盖、摇动、并在55℃下贮存4周。贮存后，以UV检测通过HPLC分析试样残留异噻唑酮百分率及形成的溴化异噻唑酮。如实施例5所述，溴化异噻唑酮的数量以峰面积表示。结果如下所述。
                   残留       溴化异噻唑酮试样    ％溴酸盐   ％MI/％CMI        峰面积6-1*    1.0          9/79           137,7066-2*    0.5          29/87          104,0876-3*    0.25         48/91          68,4786-4     1.0          52/87          70,6356-5     0.5          75/90          30,873
              *＝比较性的
这些数据表明，缓冲试样在各种溴酸盐稳定剂浓度下能有效地减少溴化异噻唑酮的形成。

Claims (10)

1.稳定在不含硝酸盐和亚硝酸盐化合物稳定剂的3-异噻唑酮化合物的水溶液的方法，包括A)引入足够的溴酸盐化合物以稳定所述的3-异噻唑酮，和B)将所述溶液的pH值缓冲在4至5.1的范围内。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述溴酸盐化合物选自溴酸钠、溴酸锂、溴酸钾、溴酸镁、溴酸钙、溴酸锶、溴酸钴、和溴酸锌组成的组。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述缓冲液选自乙酸盐/乙酸、柠檬酸盐/柠檬酸、甲酸盐/甲酸、丁酸盐/丁酸组成的组。
4.适于用做生物杀伤剂的组合物，包括3-异噻唑酮化合物、数量足以稳定所述3-异噻唑酮不分解的溴酸盐化合物、溶剂、和足以保持所述组合物的PH值在4至5.1的范围内的缓冲剂。
5.如权利要求4所述的组合物，其中所述溴酸盐化合物选自溴酸钠、溴酸锂、溴酸钾、溴酸镁、溴酸钙、溴酸锶、溴酸钴、和溴酸锌组成的组。
6.如权利要求4所述的组合物，其中所述3-异噻唑酮是一种或多种5-氯-2-甲基-3-异噻唑酮和2-甲基-3-异噻唑酮。
7.如权利要求4所述的组合物，其中以所述溶液的重量计所述3-异噻唑酮化合物的浓度为0.5至5％。
8.如权利要求4所述的组合物，其中所述3-异噻唑酮是重量比为3∶1至4∶1的5-氯-2-甲基-3-异噻唑酮和2-甲基-3-异噻唑酮的混合物，所述溴酸盐是溴酸钠，所述缓冲剂是乙酸盐/乙酸，所述溶剂是水，在所述溶液中所述3-异噻唑酮的重量百分比是0.5至5％，所述pH为4至5.1。
9.在经受细菌、真菌、酵母或水藻污染的场合下抑制细菌、真菌、酵母或水藻生长的方法，包括在所述场合中或其上掺入如权利要求4所述的组合物，其量能有效地对细菌、真菌、酵母或水藻的生长产生不良影响。
10.如权利要求9的方法，其中所述场合是化妆品或胶乳。
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