CN1181182A - 用苯基酰胺作为船用防污剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通过向船结构上或船结构内施用苯基酰胺化合物从而阻止船结构上生长海洋有机体的方法。这些化合物可以在船结构加工过程中直接加入船结构中、直接涂覆到船结构上、或供助涂料涂覆到船结构上。

Description

用苯基酰胺作为船用防污剂
概括地讲，本发明涉及一种防止船结构上生长有机体的方法。具体地讲，本发明涉及用一定的苯基酰胺化合物作为船用防污剂的用途。
船用防污剂已被商业化地用于防止船结构上生长有机体。三丁基氧化锡及其它有机锡是使用了多年的主要船用防污剂。目前，锡对海洋环境的影响倍受关注。例如，港口处水中大量的锡已经结合到双壳贝类(如牡蛎)的外壳损伤处。
一些有机化合物被建议作为船用防污剂。例如，US5,071,479(Gruening)公开了用N-丁基氨基甲酸3-碘代炔丙酯作为船用防污剂。这类化合物在商业上不杰出，因为它们不能达到与锡类防污剂相同的性能要求。
某些苯基酰胺化合物是公知的杀菌剂。US5,212,193(Sherba)公开了作为杀菌剂的N-(3，4-二氯苯基)丙酰胺和N-(3，4-二氯苯基)丁酰胺。没有公开这些化合物可以作为船用防污剂。
杀菌材料在消灭非水介质中的真菌、细菌等方面的有效性，以及在消灭淡水中的真菌、粘菌和藻类方面有效的杀菌剂，均不能用来预测这些化合物在作为能承受海洋生物(如茗荷介、粘菌、螅体、草状褐色藻等)的海水及咸水中的船用防污剂时的有效性。
本发明提出的课题是提供具有提高的性能并且对海洋环境仅有很小有害影响或无有害影响的船用防污剂。
本发明提供了一种防止船结构上生长海洋有机体的方法，包括向船结构上或船结构内施用有效量的下式(I)的船用防污剂：
Figure A9712006000051
其中，X和Y独立地选自卤素、硝基、氢、羟基、氰基、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、C1-C4卤代烷基、三卤代甲基、C1-C4硫代烷氧基、C1-C4羟烷基、苯甲酰基、 SO2NC(CO2H)CH2CONH2或NR1COR，条件是X和Y不能都为NR1COR；
R是C1-C14烷基、C1-C14羟烷基、C1-C14烷氧基、C1-C14卤代烷基、C1-C14硫代烷氧基、C1-C14链烯基、C1-C14羟基链烯基、C1-C14链烯氧基、C1-C14卤代链烯基、C1-C14硫代链烯氧基、羧基C1-C14烷基、羧基C1-C14链烯基、C1-C6烷酯基C1-C14烷基、C1-C6烷酯基C1-C14链烯基、卤代苯基C1-C14烷基、卤代苯基C1-C14链烯基、苯基C1-C14烷基、苯基C1-C14链烯基、二苯基C1-C14烷基、二苯基C1-C14链烯基、苯甲酰基、酮C1-C14烷基、酮C1-C14链烯基、二酮C1-C14烷基、二酮C1-C14链烯基、杂环基C1-C14烷基、杂环基C1-C14链烯基、氰基C1-C14烷基、氰基C1-C14链烯基或苯基；
R和R1可以一起构成被C1-C4烷基取代的5-7元环，任选地可联合成苯环；
R1是氢、C1-C14烷基、C1-C14链烯基、苄基；以及
X和R1可以一起构成联合成苯环的6元环。
当用于本文时，“船用防污剂”包括杀藻剂和杀软体动物剂。“船用防污剂活性”是用来包括除去生长的海洋有机体以及抑制或防止海洋有机体生长这两者。被适用于本发明的船用防污剂所控制的海洋有机体包括硬的和软的污染有机体。一般说来，术语“软污染有机体”是指植物和无脊椎动物，如藻类、海草、软珊瑚、被囊类动物、螅体、海绵动物和海葵，术语“硬污染有机体”是指具有某种硬外壳的无脊椎动物，如茗荷介、管虫和软体动物。“杀菌剂”是指在其所在地能防止或控制微生物生长的化合物。术语“微生物”包括(但不限于)真菌、细菌和藻类。
当用于本说明书时，“烷基”是指直链的、支化的、环状的或它们的任意组合；“卤素”是指氟、氯、溴或碘；“杂环”是指带有一个或多个杂原子的任何5元或6元环。合适的杂环包括(但不限于)：吗啉、噻吩、哌啶、吡咯烷和呋喃。
当用于本说明书时，所有的量都是重量百分含量(％wt)，另作说明的除外。所有％wt范围都包括其端值。当用于本文时，采用以下缩写：mL＝毫升，μL＝微升，g＝克，μg/mL＝微克/毫升，ppm＝百万分率，mm＝毫米，nm＝纳米，μm＝微米，DMSO＝二甲基亚砜，DMF＝二甲基甲酰胺，ASTM＝美国材料试验学会，Abs＝吸光率。
本发明的船用防污剂是式(I)所示的那些。优选的化合物是其中X和Y独立地选自氢和卤素；R是C1-C14烷基、C1-C14卤代烷基、C1-C14链烯基、C1-C14卤代链烯基、苯基C1-C14烷基、苯基C1-C14链烯基、苯基；以及R1是氢、C1-C14烷基、C1-C14链烯基、苄基的那些。本发明的优选化合物包括列于下表中的那些。化合物编号          化合物名称
1      N-(3，4-二氯苯基)丙酰胺
2      3’，4’-二氯N-癸酰苯胺
3      3’，5’-二氯N-癸酰苯胺
4      3’，4’-二氯-3-氯代N-丙酰苯胺
5      N-(3，4-二氯苯基)庚酰胺
6      N-辛酰苯胺
7      N-(3，4-二氯苯基)丁酰胺
8      N-(3，4-二氯苯基)辛酰胺
9      N-(3，4-二氯苯基)己酰胺
10     2-氯-2’，6’-二乙基-N-(甲氧甲基)N-乙酰苯胺
本发明化合物的制备是文献中已知的。这些化合物中有许多是可从市场上购得的，例如从威斯康星州的密尔沃基市的Aldrich化学公司购买。
本发明的船用防污剂可以通过将有效量的一种或多种该船用防污剂施用到船结构上或船结构中而用来防止海洋有机体的生长。根据所保护的特定结构，本发明的船用防污剂可以直接结合入结构中、直接涂覆到结构上或者将其掺入一种涂料中然后将该涂料涂覆到结构上。
合适的结构包括(但不限于)：小船、大船、加油平台、码头、桩、船坞、弹性橡胶、和渔网。典型地，本发明的船用防污剂在制造诸如弹性橡胶或渔网纤维的结构的过程中直接掺入结构中。直接涂覆本发明化合物一般用在诸如渔网或木桩的结构上。本发明的化合物也可以被掺入诸如船用漆或船用清漆的船用涂料中。
通常，以所要保护结构的重量计或以待涂涂料的重量计，抑制或防止海洋有机体生长所需的船用防污剂的量为0.1-30％wt。当本发明的船用防污剂被直接掺入结构中或被直接涂覆到结构上时，以结构的重量计，适于抑制海洋有机体生长的防污剂量一般为0.1-30％wt。优选用量为0.5-20％wt，更优选为1-15％wt。当掺入涂料中时，以所述涂料的重量计，适于抑制海洋有机体生长的船用防污剂量一般为0.130％wt。船用防污剂的量优选为0.5-15％wt，更优选为1-10％wt。
如果一种本发明的船用防污剂与第二种船用防污剂结合，则第一船用防污剂与第二船用防污剂的比例为99∶1至1∶99，优选为75∶25至25∶75。以所要保护结构的重量计或以待涂的涂料重量计，抑制或防止海洋有机体生长所需的混合船用防污剂的总量为0.1-30％wt。
通常，本发明的船用防污剂被掺入一种载体中，该载体如水，诸如二甲苯、甲苯异丁酮和甲基异戊酮的有机溶剂，或是它们的混合物。
可以用任何常用方法进行本发明船用防污剂的直接涂覆，如浸涂法、喷涂法或覆盖法。例如，渔网可以通过将其浸入一种含有一或多种本发明化合物及载体的组合物中而被保护，或者通过用所述组合物喷涂渔网而被保护。
诸如木桩和渔网的结构可以通过将船用防污剂直接掺入结构中而被保护。例如，可以通过加压处理或真空注入将包含一或多种处于载体中的船用防污剂的组合物施用于制桩用的木材中。这些组合物也可以在制造渔网纤维过程中被掺入其中。
船用涂料含有粘合剂、溶剂和任选的其它成分。溶剂可以是有机溶剂或水。本发明的船用防污剂适于用在溶剂基和水基船用涂料二者中。溶剂基船用涂料是优选的。
任何常用粘合剂都可用于掺有一或多种本发明防污剂的船用防污涂料中。合适的粘合剂包括(但不限于)：溶剂基体系中的聚氯乙烯、溶剂基体系中的氯化橡胶、溶剂基体系或水体系中的丙烯酸树脂、作为水分散体或溶剂基体系的氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物体系、丁二烯-苯乙烯橡胶、丁二烯-丙烯腈橡胶、丁二烯-苯乙烯-丙烯腈橡胶、诸如亚麻子油的干性油、沥青、环氧化物、硅氧烷等。
本发明的船用涂料可以任选地含有一种或多种以下无机颜料、有机颜料或染料，以及诸如松香的受控释放材料。水基涂料也可以任选地含有聚结剂、分散剂、表面活性剂、流变改进剂或粘结增进剂。溶剂基涂料也可以任选地含有增量剂、增塑剂或流变改进剂。
典型的船用涂料含有2-20％wt的粘合剂，0-15％wt的松香/改性松香，0.5-5％wt的增塑剂，0.1-2％wt的防沉降剂，5-60％wt的溶剂/稀释剂，0-70％wt的氧化亚铜，0-30％wt的颜料(氧化亚铜除外)，以及0-15％wt的船用防污剂。
可以用若干常用方法中的任何方法将含有本发明船用防污剂的涂料涂覆到需要保护的结构上。合适的涂覆方法包括(但不限于)喷涂、辊涂、刷涂或浸涂。
船用防污剂的性能可通过与一种或多种其它船用防污剂结合而提高，这是本领域中公知的。因此，其它已知的船用防污剂可以有益地与本发明的船用防污剂结合。本发明的化合物可以与如锡类船用防污剂结合。这种结合具有降低锡用量并因此减少环境中锡含量的优点。可与本发明化合物结合的其它船用防污剂包括(但不限于)：氧化亚铜、铜金属、亚乙基双二硫代氨基甲酸锰、二甲基二硫代氨基甲酸锌、2-甲基-4-叔丁氨基-6-环丙基氨基-S-三嗪、2，4，5，6-四氯代间苯二氰、N，N-二甲基二氯苯基脲、亚乙基双二硫代氨基甲酸锌、硫代氰酸铜、4，5-二氯代-2-正辛基-3-异噻唑酮、N(氟代二氯甲基硫代)-邻苯二甲酰亚胺、N，N-二甲基-N’-苯基-N’-氟代二氯甲基硫代-硫酰胺、2-吡啶硫羟-1-氧化锌、二硫化四甲基秋兰姆、铜-10％镍合金固溶体、2，4，6-三氯苯基马来酰亚胺、2，3，5，6-四氯代-4-(甲基磺酰基)-吡啶、3-碘代-2-丙炔基丁基氨基甲酸酯、三碘代甲基对甲苯基砜、亚乙基双二硫代氨基甲酸双二甲基二硫代氨基甲酰基锌、苯基(双吡啶基)二氯化铋、2-(4-噻唑基)-苯并咪唑、吡啶三苯基甲硼烷、卤代炔丙基化合物、哒嗪酮化合物或2-卤代烷氧芳基-3-异噻唑酮。合适的2-卤代烷氧芳基-3-异噻唑酮包括(但不限于)：2-(4-三氟甲氧基苯基)-3-异噻唑酮、2-(4-三氟甲氧基苯基)-5-氯代-3-异噻唑酮和2-(4-三氟甲氧基苯基)-4，5-二氯代-3-异噻唑酮。
本发明的化合物也可在控制或抑制其所在地生长微生物(如细菌和真菌)方面作为杀菌剂。当作为杀菌剂时，可以直接将本发明化合物加到需保护的场所，或者作为含有一种或多种处于合适载液中的本发明化合物的组合物被施用。对杀菌应用有用的合适载液包括(但不限于)水，诸如乙二醇、二甘醇、丙二醇、二丙二醇、二甲苯、甲苯或酯的有机溶剂，或是它们的混合物。
本发明化合物适用于任何需要保护不受微生物侵害的场所。本发明化合物可应用场所的例子包括(但不限于)：冷却塔、空气洗涤器、纸浆和造纸液、粘合剂、嵌缝胶、腻子、密封剂、农业辅助防腐剂、结构制品、化妆品及化妆用具、洗发剂、消毒剂及防腐剂、乳液及分散体、按配方制造的工业品及消费品、衣物漂洗用水、皮革及皮革制品、润滑剂、液压流体、医疗器械、金属加工液、气味控制液、油漆、胶乳、涂料、石油加工液、燃料、油田液、照相用化学品、印刷液、清洁剂、肥皂、洗涤剂、纺织品、纺织制品和木材。
当作为杀菌剂时，控制或抑制微生物生长所需的本发明苯基酰胺化合物的量取决于所要保护的场所，但一般占所要保护场所的0.5-2000ppm。例如，诸如金属加工液的场所可能需要5-50ppm的本发明化合物以控制或抑制微生物生长，而诸如油漆的场所则可能需要1000-2000ppm。
通过与一种或多种其它杀菌剂结合可以提高杀菌剂性能，这点是本领域中公知的。因此，其它已知的杀菌剂可以有益地与本发明的杀菌剂结合。可用于与本发明杀菌剂结合的杀菌剂包括(但不限于)：5-氯代-2-甲基-3-异噻唑酮、2-甲基-3-异噻唑酮、2-正辛基-3-异噻唑酮、4，5-二氯代-2-正辛基-3-异噻唑酮、丁基氨基甲酸碘代炔丙酯、1，2-二溴代-2，4-二氰基丁烷、亚甲基-双-硫氰酸酯、2-硫氰基甲基硫代苯并噻唑、四氯代间苯二氰、5-溴代-5-硝基-1，3-二噁烷、2-溴代-2-硝基丙二醇、2，2-二溴代-3-次氮基丙酰胺、N，N’-二甲基羟基-5，5’-二甲基乙内酰脲、溴代氯代二甲基乙内酰脲、1，2-苯并异噻唑啉-3-酮、和4，5-三亚甲基-2-甲基-3-异噻唑酮。
提出以下实施例是为了进一步说明本发明的不同方面，而不是为了以任何形式限定本发明的范围。
                      实施例1
进行实验以测定本发明船用防污剂对双眉藻(Amphora)的毒性。双眉藻表现出软污染有机体的特征。
从天然生物膜上分离出Amphora coffeaeformis var.perpusilla并在Guillard’s F2培养基中进行无菌培养。用F2培养基稀释双眉藻的原木培养物，以得到0.25μg/mL的叶绿素a浓度。叶绿素a是通过将测定体积(FV)的细胞培养物穿过一个孔隙为3μm、直径为25mm的硝酸纤维素过滤器来测定。将过滤器与收集到的藻细胞一起移入一玻璃管中。将测定体积(SV)的DMSO溶剂加入该玻璃管中。将该管在暗处进行1.5小时的培育。培育后，在分光光度计上对照DMSO/过滤器空白试样于630及664nm读出样品的吸光率。叶绿素a的浓度可用以下方程计算：
叶绿素a(μg/mL)＝11.47×Abs664-0.4×Abs630×SV/FV
将10mL稀释的培养物用滴管移至玻璃管中。将10μL船用防污剂或在对比例中将10μLDMF加入每个玻璃管中。在测量每个管的叶绿素a浓度之前，将这些管在一个照亮的、20℃的轨道震荡器中培育96小时。每次处理重复三次。以对照样平均的抑制百分数来评价船用防污剂的效果。EC50是防止50％藻类生长的效果。EC100是防止100％藻类生长的效果。实验结果在以下列出。对双眉藻的活性(ppm)
化合物     EC50    EC100
  1        0.08      1.0
  2        ＞20.0    ＞20.0
  3        ＞20.0    ＞20.0
  4        0.18      10.0
  5        8.0       20.0
  6        10.0      ＞20.0
  7        0.42       5.0
  8        9.0       ＞20.0
  9        4.0       10.0
  10       4.5       20.0
化合物在低ppm范围内对双眉藻表现出活性被认为是对软污染有机体有活性。这些结果表明本发明的化合物在低浓度内对软污染有机体有效。
                   实施例2
进行实验以测定本发明船用防污剂对卤虫(Artemia)的毒性。卤虫表现出硬污染有机体的特征。
根据ASTM方法D1141-90制备代用海水。将该水穿过一0.22微米的醋酸纤维素薄膜过滤器而进行灭菌。从本地的水族馆供应商店购买San Francisco Bay BrandArtemia salina胞囊。在一个250mL锥形瓶中孵化这些胞囊。将0.2g卤虫胞囊称量入灭菌的瓶中。将100mL无菌ASTM海水加入该瓶中。将该瓶放置在设置为约150转/分及28℃的轨道震荡器上。24小时后，将瓶内物质倒入分液漏斗内。由于卵壳浮在顶部，因而卵壳与卤虫幼体(幼虫)分离。将该幼体返回瓶中，再震荡24小时。从最初将胞囊放入震荡器起48小时后，将幼体倒入结晶盘中，从而制成种菌。幼体聚集后，将其吸入一个血清移液管中并移入另一个结晶盘中。用磁性搅拌器搅拌该悬浮体至足以使幼体保持悬浮状态。将80mL无菌海水加入该悬浮液中。用一个装有宽孔径移液管头的八通道微升移液管将100μL上述悬浮液移入一个96井、平底组织培养盘的柱中。在显微镜下计算3-4个井中的幼体数目。将该数目平均，并通过进一步稀释将种菌调节至每100mL25-30个幼体。
以重量/体积比为基础制备待测化合物的储备溶液。以40倍于最高待测浓度的浓度制备储备溶液。根据待测化合物的溶解性选择溶剂。所用的溶剂是DMSO、丙酮或异丙醇。需对溶剂进行测试以确保其不会影响实验结果。
将96井、平底组织培养盘用于这些实验。将190μL无菌ASTM海水加入每个盘的柱1中。将100μL无菌ASTM海水加入其中12个这种盘的柱2中。将10μL的一种待测化合物储备溶液加入柱1的前三个井中。跳过其后的两个井作为未经处理的对比例。将10μL的第二种待测化合物的储备溶液加入柱1的最后三个井中。通过混合并将100μL从柱1移至柱2、然后从柱2移至柱3而进行连续稀释，继续该过程直至全部12个柱都被稀释。从柱12中排出100μL。将100μL搅拌的卤虫种菌加入盘的每个井中。用塑料的组织培养盘盖覆盖这些实验盘，并在25℃培育24小时。
在将幼体加入盘中24及48小时后，在低倍显微镜下观察这些盘。所有幼体死亡情况下的最高稀释度是LC100。如果在观察期间发现幼体有任何移动，则认为幼体是活的。该实验的结果在下面列出。
                卤虫LC100(ppm)化合物             24小时       48小时1                  20.0         20.02                  ＞20.0       5.03                  ＞20.0       10.04                  20.0         20.05                  2.5          2.56                  10.0         2.57                  20.0         10.08                  1.0          1.09                  2.5          2.510                 ＞20.0       ＞20.0
化合物在低ppm范围内对卤虫表现出活性被认为是对硬污染有机体有活性。这些结果表明本发明的化合物对硬污染有机体有效。

Claims (10)

1.一种阻止船结构上生长海洋有机体的方法，包括向船结构上或船结构内施用有效量的下式(I)的船用防污剂：其中，X和Y独立地选自卤素、硝基、氢、羟基、氰基、C1-C4烷基、C1-C4烷氧基、C1-C4卤代烷基、三卤代甲基、C1-C4硫代烷氧基、C1-C4羟烷基、苯甲酰基、SO2NC(CO2H)CH2CONH2、NR1COR，条件是X和Y不能都为NR1COR；
R是C1-C14烷基、C1-C14羟烷基、C1-C14烷氧基、C1C14卤代烷基、C1-C14硫代烷氧基、C1-C14链烯基、C1-C14羟基链烯基、C1-C14链烯氧基、C1-C14卤代链烯基、C1-C14硫代链烯氧基、羧基C1-C14烷基、羧基C1-C14链烯基、C1-C6碳烷氧基C1-C14烷基、C1-C6碳烷氧基C1-C14链烯基、卤代苯基C1-C14烷基、卤代苯基C1-C14链烯基、苯基C1-C14烷基、苯基C1-C14链烯基、二苯基C1-C14烷基、二苯基C1-C14链烯基、苯甲酰基、酮C1-C14烷基、酮C1-C14链烯基、二酮C1-C14烷基、二酮C1-C14链烯基、杂环基C1-C14烷基、杂环基C1-C14链烯基、氰基C1-C14烷基、氰基C1-C14链烯基或苯基；
R和R1可以一起构成被C1-C4烷基取代的5-7元环，任选地可联合成苯环；
R1是氢、C1-C14烷基、C1-C14链烯基、苄基；以及
X和R1可以一起构成联合成苯环的6元环。
2.权利要求1的方法，其中船用防污剂具有以下化学式
Figure A9712006000031
其中
X和Y独立地选自氢和卤素；
R是C1-C14烷基、C1-C14卤代烷基、C1-C14链烯基、C1-C14卤代链烯基、苯基C1-C14烷基、苯基C1-C14链烯基、苯基；以及
R1是氢、C1-C14烷基、C1-C14链烯基、苄基。
3.权利要求2的方法，其中船用防污剂选自N-(3，4-二氯苯基)丙酰胺、3’，4’-二氯N-癸酰苯胺、3’，5’-二氯N-癸酰苯胺、3’，4’-二氯-3-氯代N-丙酰苯胺、N-(3，4-二氯苯基)庚酰胺、N-辛酰苯胺、N-(3，4-二氯苯基)丁酰胺、N-(3，4-二氯苯基)辛酰胺、N-(3，4-二氯苯基)已酰胺、和2-氯-2’，6’-二乙基-N-(甲氧甲基)N-乙酰苯胺。
4.权利要求1的方法，其中船用防污剂被掺入载体中或涂料中。
5.权利要求4的方法，其中载体是水、有机溶剂或其混合物。
6.权利要求5的方法，其中载体中或涂料中船用防污剂的量以所要保护的结构的重量计或以所要涂覆的涂料重量计为0.1-30％wt。
7.权利要求5的方法，其中涂料中船用防污剂的量以所要涂覆的涂料重量计为0.5-15％wt。
8.权利要求5的方法，其中载体中船用防污剂的量以所要保护的结构的重量计为0.5-20％wt。
9.权利要求1的方法，其中船用防污剂是式I的船用防污剂与选自以下物质的第二种船用防污剂的结合物：锡类船用防污剂、氧化亚铜、铜金属、亚乙基双二硫代氨基甲酸锰、二甲基二硫代氨基甲酸锌、2-甲基-4-叔丁氨基-6-环丙基氨基-S-三嗪、2，4，5，6-四氯代间苯二氰、N，N-二甲基二氯苯基脲、亚乙基双二硫代氨基甲酸锌、硫代氰酸铜、4，5-二氯代-2-正辛基-3-异噻唑酮、N-(氟代二氯甲基硫代)-邻苯二甲酰亚胺、N，N-二甲基-N’-苯基-N’-氟代二氯甲基硫代-硫酰胺、2-吡啶硫羟-1-氧化锌、二硫化四甲基秋兰姆、铜-10％镍合金固溶体、2，4，6-三氯苯基马来酰亚胺、2，3，5，6-四氯代-4-(甲基磺酰基)-吡啶、3-碘代-2-丙炔基丁基氨基甲酸酯、二碘代甲基对甲苯基砜、亚乙基双二硫代氨基甲酸双二甲基二硫代氨基甲酰基锌、苯基(双吡啶基)二氯化铋、2-(4-噻唑基)-苯并咪唑、吡啶三苯基甲硼烷、或2-卤代烷氧芳基-3-异噻唑酮。
10.权利要求1的方法，其中船结构选自小船、大船、加油平台、码头、桩、船坞、弹性橡胶和渔网。
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