CN1222053A - 低ph的酸性组合物 - Google Patents

Abstract

用于化工、制药和化妆品的低pH酸性组合物在溶液中包含两相。相Ⅰ含约2至98%(重量)几种化学、制药和化妆的物质。相Ⅱ含约2—98%(重量)pH低于约1的活性的含水酸性组分。该相Ⅱ的含水酸性组分是这样制备的:(a)将5—20%(重量)具有高解离度的强酸与5—20%(重量)具有较低解离度的另一种强酸混合到有效时间,以得到基本均匀的酸性混合物;和(b)将1—5%(重量)选自羟羧酸或α－羟酸的低离解度的弱酸和约1—5%(重量)二羧酸,与在有效量水中的含水酸性混合物混合得到含水的酸性混合物。

Description

低pH的酸性组合物

发明背景

本发明涉及将含水酸性组合物用作许多组合物的主要成分或核心成分，该组合物包括，但不限于金属清洁剂、抗氧化剂和脱脂剂、玻璃、瓷器和其他陶瓷的清洁剂、金属电镀浴、用于液体的杀菌抑菌剂，其中包括水处理剂、化妆品、皂类和洗涤剂、局部抗菌剂、眼耳滴剂和药剂，以及这些组合物的应用。更具体地，本发明涉及改进的四种酸的核心组分，它与其他活性组分的制剂以及达到这些各种各样目的的应用。

目前尽管在专利文献中已熟知低pH的非毒性含水组合物，但仍有大量专利文献阐述有关低pH的非毒性含水组合物发挥其所预料的结果，而不产生由强酸造成的灼烧和其他损害的方法。至今已知专利文献中第一次公开这样一些组合物是美国专利4 459 202(Garcia)，该专利使用了包含两种强酸和两种弱酸的酸性溶剂组合物用于从焦油砂中回收沥青产物。该专利说明书指出该组合物是非腐蚀性的，也不损害健康。该专利公开不久，美国专利4 477 364和4 483 887(发明人还是Garcia)公开描述了同样的四种酸组合物分别作为玻璃清洁剂和金属电镀基质的组分，还说明其中每一种对人的皮肤基本无毒性，是隋性的。

自从1984年的专利起，几份其他的专利公开描述了使用这四种酸组合物作为其他组合物的一个核心组分，其中包括美国4 675120(Martucci)、4 970 014(Garcia)、4 970 015(Garcia)和5 019288(Garcia)应用于酸化、三级油回收、金属除锈、铝清洗、散热器清洁、锅炉和热交换器清洁和铜器清洁。加拿大专利1 231 053(Garcia)和墨西哥专利(158149(Garcia))也公开了(分别于1988和1989)，它们都是针对这四种酸组合物。

就理解这四种酸核心组分的功能来说，这种功能在这些公开的专利中已描述过，其中每份专利以其全文作为这种特定参考文献列于本文中。简而言之，第一种和第二种强酸与第三种和第四种弱酸的组合具有迫使弱酸作为强酸的共轭碱起作用，以接受(按布朗斯台德-路易斯理论有关描述酸碱在水溶液中的行为的术语)来自强酸的氢离子(当在水溶液中时，实际上是水合氢离子，H30+)。照这样，可得到含有大量游离氢离子的极低pH值的酸性溶液。这些溶液对金属无腐蚀性，不损害皮肤，并能够提供大量的氢离子，当氢离子与其他酸结合时，由于生成一种不允许任何种类的微生物在如此低的pH环境中存活的保护层，为有效实施抑菌和清洁、灭菌和准备各种表面提供了良好的环境。

尽管在上述专利中所公开的这四种酸核心组分在水中有相当显著的作用和能被许多应用所采纳，但在某些应用场合使用时，它们有几个缺点。例如，在由四种组分组合物配制的杀菌剂用于皮肤局部涂敷所进行的研究中，该杀菌剂在确保充分杀菌的高浓度时，该杀菌剂引起皮肤红肿和烧灼感。另外，当如上述专利所考虑的那样配制成电镀和清洗溶液等时，结果是电镀或清洗溶液在与皮肤接触时有相似的效果，以致希望以不减低其效果但对使用溶液的人操作起来更安全的方式重新配制这些溶液。

因此，本发明的主要目的是提供一种能够配制成各种不同溶液的核心组合物，这些溶液用于水处理剂、清洁剂、电镀和/或重新抛光金属、灭菌、制药和化妆品。

本发明另一个目的是提供用本发明核心组合物配制的不同溶液的使用方法。

通过下面优选实施方案的描述可使本发明的这些目的和其他目的变得更清楚。

发明概述

通过提供具有低pH的组合物达到这些目的，该组合物包括第一种和第二种强酸与第三种和第四种酸的混合物，第一种酸是在水中基本完全解离的无机酸，第二种酸也是无机酸，但不如第一种强，优选地解离常数低于约10-1，第三种酸和第四种酸均为有机酸，第三种酸的解离常数约10-1至约10-5，第四种酸的解离常数约10-4或10^-4以下。此四种酸的组合物作为核心组分用于为各种各样目的所使用的一些水溶液，其中包括水处理剂、保鲜剂、药剂、清洁剂、灭菌剂、金属清洁剂、光亮剂和电镀剂、电池用的酸流体、化妆品，尤其与药剂有关，但非限定于抗微生物剂、杀菌剂、杀真菌剂、杀孢子剂和杀病毒剂。

优选实施方案详述

本发明涉及一具有极低pH的四种酸的核心组合物，以及将该核心组合物配制到低pH的酸性组合物中的制剂。该核心组合物含有的四种酸包括第一种和第二种无机酸与第三种和第四种有机酸，每一种以酸-碱共轭对相互混合之后，它们再相互混合形成四种酸的核心组合物。

第一种酸是无机酸，它在水中基本上完全解离，即是一种强酸。优先的低pH组合物，如在上述几篇专利中所述的那些组合物，将盐酸作为第一种酸，但其他无机强酸对本发明有利同样可以使用，其中包括氢溴酸、硫酸、硝酸、氯酸、高氯酸、高锰酸和氢碘酸。在本发明特别优选的实施方案中，这第一种酸是氢溴酸。第一种酸是四种酸的核心组合物最终浓度的约5-20％(重量)，优选约5-12％(重量)。

第一种酸与第二种酸混合，第二种酸也是无机酸，得到共轭酸-碱对，其中第二种酸，一种较弱的酸，有效地作为碱接受来自第一种酸的氢离子(H+)。第二种酸选自解离常数小于约10-1的无机酸，其中包括(但不限定于)亚氯酸、叠氮酸、氢氟酸、氢硫酸、连二亚硫酸、次溴酸、次氯酸、次磷酸、碘酸、亚硝酸、高碘酸、磷酸、亚磷酸、焦磷酸与亚硫酸。在特别优选的实施方案中，第二种酸是磷酸，是四种酸核心组合物的约5-20％(重量)，优选约5-12％(重量)。

第三种酸是有机酸，选自解离常数约10-1至约10-5的有机酸，第四种酸也是有机酸，但选自解离常数低于10-4的有机酸。优选的第三种酸和第四种酸是羟基-和α-羟基羧酸和二羧酸，成对选择，使得其用作酸-碱共轭物，以至较弱的酸有效地作为共轭对的碱，它们既可以是脂族酸也可以是芳族酸。合适的第三种酸包括(但不限定于)富马酸、马来酸、丙二酸、草酸、苯二甲酸、水杨酸与酒石酸。对本发明组合物有利的还可以使用的第四种酸包括(但不限定于)乙酸、丙烯酸、己二酸、苯甲酸、丁酸、碳酸、柠檬酸、二乙基丙二酸、二-正-丙基丙二酸、戊二酸、乙醇酸、羟苯甲酸、羟基丁酸、羟甲基取代和其他取代的苯甲酸、异丁酸、异柠檬酸、异戊酸、乳酸、苹果酸、扁桃酸、甲乙基丙二酸、甲基丙二酸、苯乙酸、庚二酸、丙酸、焦酒石酸、辛二酸、琥珀酸和戊酸。本技术领域的技术人员将从这种公开中认识到，也可能有利地使用其他较长链的脂族和芳族羧酸、二羧酸、羟基羧酸和取代的羧酸，以致使得这里所述的羧酸并未包括适于本发明组合物使用的所有那些第三种酸和第四种酸。得益于本发明公开内容的本领域技术人员还应认识到，归入第三种酸和第四种酸的这些有机酸不是必需穷举作为第三种第四种酸的酸对。例如，可通过选择如柠檬酸或苹果酸(其解离常数约10-4)之类的有机酸，与如琥珀酸或戊二酸(其解离常数约10-5)之类的较弱的酸组合使用，可得到满意的结果。尤其是曾发现，羟基羧酸(特别是α-羟基羧酸)和二羧酸的组合能得到满意的结果，得益于本发明公开内容的本领域的技术人员应认识到，羟基羧酸和二羧酸可以包括在上面提出的一组或两组有机酸中。但是，一般来说，可取的是使用第三种酸与四种酸的组合，其中第三种酸的解离常数约10-1-10-3，而第四种酸的解离常数低于10-4的，因此归入如前面提出的酸。

四种酸的核心组合物是由在第一种个容器中混合第一种酸和第二种酸，而在第二个分开的容器中，在水中混合第三种酸和第四种酸制备得到的。然后两种酸性混合物作为贮备溶液使用，彼此相互混合形成四种酸的含水核心组合物，优选地，该组合物的pH小于1。然后，得到的含水核心组合物作为一种组分用于达到上述各种目的的一些含水制剂中，而每一种这样制剂的特定组分是由所设想的特殊用途决定的。

例如，低pH酸性药剂由这四种酸核心组合物制备，它可用于局部治疗由细菌、病毒和真菌剂引起的感染，用作个人、商业和家畜清洗溶液中的感冒杀菌剂或活性消毒组分，也用于化妆品组合物以帮助减轻各种皮肤不适。这些药剂、杀菌剂、消毒剂和化妆品在两个基本相中混合，第一种相包括对组织和膜提供额外保护，用作载带活性组分的载体，将组织提供给所得到最终溶液的那些试剂，其中某些试剂在其特殊用途自身权利中也是活性组分。这些药剂通常含有再溶解最终溶液的约1-99％(重量)。这些组分的百分数根据最终溶液的目的而变化。所述的物质如(但不限定于)增湿剂、表面活性剂、软化剂、湿润剂、鲸蜡醇、十八烷醇、金缕梅、皮肤增白剂、洗涤剂和皂类、玫瑰水、柠檬汁、水基scencs和染料、局部麻醉剂、皮质甾基霜、十一硫烯酸、丙二醇、透明质酸、甘油、硼酸、水杨酸、次氯酸钠、山梨酸、硅氧烷、维生素E乙酸酯、Pramoxine HCL、异构化棕榈酸维生素A(Hoffman-LaRoche公司)、Dermabase(Borden公司)、乳化剂和湿润剂，如商标BRIJ(ICIU.S.Inc.)的产品、尿囊素、芦芸。第二种相是含水酸性组合物，它是得到最终溶液的活性成分，它是最终溶液的约1-99％(重量)。

这些低pH药剂对局部治疗人和动物组织的感染有广泛的应用，不管是由细菌、病菌或真菌引起的。这些低pH的制剂也可以包括α-羟酸(水果酸)，它用于如疹、皱纹、干性皮肤、痤疮、老年斑和鱼鳞病之类不严重皮肤病的治疗，甚至用于治疗某些皮肤癌。

这些低pH药剂可造成一种低pH环境，并维持低pH环境达到足够长的时间，以破坏细胞壁(在细菌剂和真菌剂的情况下)或打碎包封结构(在病毒的情况下)或使得这些传染因子不再繁殖/复制，因此减少了它们的数量，并使得身体的免疫系统治愈身体。免疫系统与本发明组合物性能结合以降低免疫微生物因子数量的这种情况，提示人们配制有各种肽的组合物以治疗感染，其肽如蛋白质A、干扰素、白细胞间素和其他这种免疫刺激剂和/或免疫系统功能修饰剂。在这样一些制剂中，还取决于所使用的特定肽，可能有必要提供一种保护肽免受核心组合物的低pH作用的药理学碱，减缓这种组合以防止这种作用，或例如采用如现有技术中所有已知的微胶囊保护肽。这种组合同样可以包括在该领域中几种已知添加剂中的任何一种。

没有药理学碱时，这些低pH溶液可能在组织中不会有足够长的时间对这些感染因子发挥有效的作用。正是为了延长保留时间，赋予溶液更舒适的质地和颜色，掩蔽所使用这些附加组分的任何伴随的气味。

在四种酸核心组合物的第二种应用中，配制核心组合物用于含有痕量矿物质和如铜之类金属的水处理，其痕量矿物质和金属使制剂在大水体中均匀分散，水体的表面浓度等于底部浓度。过去，使用如硫酸铜五水合物之类的产品处理将直接扩散到大小水体、运河和溪流的表面上，在表面得到的浓度较低，而在底部达到毒性水平。将本发明的核心组合物加入包括硫酸铜、痕量矿物质和/或金属盐的制剂中，为更可预测的处理水平和较低的总处理浓度创造条件，其结果是一种在生态学上对鱼和有益水产生物更安全的水处理。在这样的制剂中，通常可取的是四种酸的核心组合物是制剂的约70-95％(重量)，其余为可溶形式的金属，即硫酸铜五水化物。制剂既用于饮用自来水的处理，也用于污水和/或流出液的处理，该制剂还可能包括氯气、氟化物、絮凝剂，以及在水处理技术中已知的这样的其他组分。

在核心组合物的其他应用中，加入如硫酸、氢氟酸、磷酸、盐酸和/或氢溴酸，或这些酸的混合物之类的强酸以制备用于下述方面的水溶液：清洗、除氧化物、去碳酸盐，增亮，以及玻璃、铝、铜和其他金属以及陶瓷的酸洗。例如，按照1至2份(重量或体积)核心组合物与1至40份氢氟酸的比例加入氢氟酸得到一种组合物，该组合物用于清洗陶器和玻璃、清洗和除去铝上的氧化物。例如，向类似量的核心组合物加入其比例为20-40∶5-15∶5-15∶20-30份(以重量或体积计)的盐酸、氢氟酸、磷酸和硫酸的混合物，得到一种用于清洗和酸洗金属的组合物。含有约3-7份盐酸与约7-3份(以重量或体积计)核心组合物的水溶液用于除去冷却塔、蒸发器、冷凝器、冰箱和空调仪器、散热器和热交换器的金属表面氧化物和碳酸盐沉积物。

当将约1-5份核心组合物与约0.5-7.5份(以重量或体积计)如硫酸之类的酸合并时，得到的水溶液有利地用于电池中的酸。根据电池类型，除硫酸以外的酸也可用于相同目的。

通过参看四种酸的核心组合物，以及包括用于不同目的的核心组合物的几种制剂的优选实施方案中的下述实施例，可以更好地理解本发明。本领域的技术人员应认识到这些实施例是说明本发明的，为的是符合专利法律的要求，并不表示穷举出本发明组合物所有应用和可能的组合物制剂。

实施例Ⅰ含水四种酸的核心组合物的制备

将3.57磅盐酸和2.08磅磷酸加入容器，将这些酸搅拌得到一种基本均匀的酸性混合物。混合盐酸与磷酸时产生烟。因此在通风处进行混合。将16.6磅水加入第二个容器，5.64磅盐酸-磷酸混合物加入第二个容器中的水中。得到含水酸性溶液充分混合。之后，将1.08磅粉末状柠檬酸和0.75磅草酸粉末混合到含水酸性混合物，得到含水的酸性组合物。

将24.07磅含水酸性组合物与第三个容器中的16.6磅水混合稀释含水酸性组合物。含水酸性组合物和水充分搅拌，得到约4.85加仑(40.7磅)含水酸性组分，其pH值约0.49。

所用的混合容器与贮备容器基本上都是由抗酸物质制成的。而且，为了安全起见，盖上所有的容器，防止外界物质进入含水酸性组分。

实施例Ⅱ四种酸的核心组合物的制备

遵循实施例Ⅰ所述的相同方法完成四种酸含水核心组合物的第二个实施方案，但用氢溴酸代替盐酸，用戊二酸代替草酸，

实施例Ⅲ药剂的制备

为了制备100千克药剂，这种药剂用作根据本发明配制的滴耳剂，将50千克丙二醇、USP与47千克甘油、99.5％USP和100克山梨酸FCC混合在一起，该溶液在足够的大容器中混合直到丙二醇、甘油和山梨酸完全混合。在搅拌下，将实施例Ⅱ混合的2.9千克含水酸性核心混合物加入到该混合物，直到所有混合物完全混合，但不低于约10分钟。

实施例Ⅳ马来酸核心组合物的制备

以实施例Ⅱ相同的方式混合这种酸性组分，但使用马来酸代替戊二酸。

实施例Ⅴ药剂的制备

为了制备100千克含芦芸基酸性膏，该膏用于治疗太阳灼伤、其他不严重烧伤、小切口和咬伤，以及开放性溃疡，如褥疮溃疡、病毒损伤和感染，采用三个不同的步骤制备。第一步，在合适的夹套容器中，将3.7千克BRIJ 721与9.3千克鲸蜡醇，7.6千克维生素E乙酸酯和0.02千克异构化棕榈酸维生素A混合。该混合物充分混合，并加热至65℃。第二步，在第二个夹套容器中，75.88千克芦芸凝胶与0.50千克pramoxine HCl混合，充分混合，并加热到65℃。在快速搅拌下，上述两种混合物混和10至15分钟，直到得到均匀的乳液。该乳液在搅拌下冷却至温度48-50℃。在非金属容器内，5千克实施例Ⅳ的含水酸性组合物与上述已混合的乳液进行混和，再在搅拌下冷却至温度低于45℃。

实施例Ⅵ硅氢烷基药剂的制备

为了制备100千克硅氧烷基的酸性药膏，分三个不同的步骤进行，该药膏用于治疗真菌感染，如运动员的脚。第一步是在夹套容器内混和8千克十一碳烯酸、6千克BRIJ 621、10千克十八烷醇和7.6千克维生素E乙酸酯。该混和物经充分混和后加热至65-75℃。

第二步，将32.9千克水与0.5千克pramoxine HCI充分混合，再加热至65-75℃。一旦完成上述二个步骤，就将它们混和在一起直至达到乳液性质均匀。然后该乳液冷却至60-75℃，此时加入硅氧烷R221，并混合成乳液。再将得到的混合物冷却至48-50℃，并转移到非金属容器进一步混合。往这种混合物中加入实施例2的15千克含水酸性组合物，混合直到形成药膏，并达到温度35℃或35℃以下。

实施例Ⅶ柠檬酸基药剂的制备

在合适的容器中，混合相同重量份数的MINUTE MAID浓缩柠檬汁和上述实施例Ⅱ制备的核心组合物，直至得到均匀的混合物。往这种混合物加入等量金缕梅和玫瑰水，以放出气味和得到组织，并维持清亮的外观，得到的溶液用作防皱霜，治疗老年斑。

实施例Ⅷ药剂的制备

根据实施例Ⅳ制备的核心组合物用水稀释至浓度10％(重量)。得到的含水药剂用于治疗湿疹和其他的轻微皮肤疾病。装在喷雾瓶中以喷雾方式将相同的药剂喷到烧伤病人皮肤上以阻止烧伤感染，促进治愈。

实施例Ⅸ四种酸核心组合物抗微生物活性

根据实施例Ⅱ制备了本发明的四种酸的核心组合物，并以下列方式测试其抗病毒活性。在下表列出的浓度下试验了该组合物。每次试验都是让各个病毒悬浮液与所列核心组合物浓度在室温下接触10或30分钟。该表列出了达到100％病毒失活的最低组合物浓度。

病毒	接触时间分钟	pH的％	病毒浓度(PFU/ml)	失活率％
					Poliovirus type 1	10	0	2.0×105	0(未处理的对照)
	10	1.0％	0	100％
						30	0.1％	0	100％
Herpes simplexvirus type 1	10	0	2.0×107	0(未处理的对照)
						10	0.1％	0	100％
Herpes simplexvirus type 2	10	0	2.3×106	0(未处理的对照)
						10	0.1％	0	100％

实际的失活时间可能比表中所列的要短。这些数据表明本发明的核心组合物是有效的局部消毒剂。

实施例Ⅹ核心组合物的抗微生物活性

在试验本发明四种酸的核心组合物抗微生物活性的第二个实验中，根据上述实施例Ⅱ的方法制备核心组合物，并以各种浓度测定抗细菌活性。该核心组合物用无菌水制备成几种稀释液，每一种稀释液均接种C.Albicans、P.Aeruginosa和S.Aureus。每一种接种的稀释液放置10分钟，取出细菌和真菌放入Letheen培养基。证明用20％稀释液，细菌有Log6的死亡率，用65％稀释液，真菌有Log4以下的死亡率。另外，用20％核心组合物稀释液处理C.Albicans达1、2、3、4和5小时，5小时的对数死亡率小于Log4。

实施例Ⅺ水处理剂

一加仑根据上述实施例Ⅱ描述的方法制备的核心组合物与一加仑蒸馏水混合。在加到核心组合物之前从水中去掉约20％(重量)体积，用等重量的硫酸铜五水合物代替。得到的溶液用无菌水以1∶30 000、1∶60000、1∶120 000、1∶240 000和1∶480 000比例稀释，每一种稀释液用108有机物霍乱孤菌接种，时间分别为0、20分钟、2小时、5小时、10小时、24小时和48小时。取出1毫升，放入中和的Letheen培养基，培养7天，观察其生长，所有试管在接触2小时或2小时之后均无生长。

实施例Ⅻ局部消毒剂的制备

通过等份数上述实施例Ⅱ的核心组合物与水混合稀释该核心组合物。当涂敷于皮肤、食品(尤其是蔬菜和水果)、塑料(如电话手柄的受话器)、玻璃、金属和/或陶器表面，得到的组合物是有效的局部消毒剂。

实施例ⅩⅢ电池用流体的置换

将三份(以重量计)上述实施例Ⅱ核心组合物加入一份硫酸中，得到的含水酸可作为电池用酸的添加剂或替代品。

实施例ⅩⅣ感染的处理

用溶解于有机溶剂的EUORAGITS丙烯酸酯聚合物(RohmTech,Malden,MA)涂布从商业来源购得的蛋白质A干燥粉末，是用空气悬浮涂布器(Coatings Place,Verona,WI)涂敷的。所选的EUORAGITS聚合物粒级是在pH约5.0-5.5条件下可溶解的聚合物。微胶囊蛋白质A与约等份数(以重量计)的惰性生物粘合剂CARBOPOL(B.F.Goodrich公司，Clevcland,OH)和实施例二的核心组合物混合。用通常的气雾泵喷雾瓶将得到的微胶囊蛋白质A酸性悬浮液喷洒到由细菌诱导的皮肤感染地方，并且让其空气干燥，粘合剂既可使微胶囊粘合，也可在感染面上形成薄膜状的裹敷。该悬浮液的起始低pH是抑制生物的，随着酸被稀释，并且在含水制剂中可得到的质子贡献给可获得的生物分子，感染区域的pH渐渐上升至微胶囊破裂，蛋白质A释放出来，刺激免疫系统以增加对病因的局部免疫反应。

虽然根据上述优选实施方案和实施例所描述的，但本技术领域的技术人员应认识到，对这些特定的实施方案可以进行某种修改而不脱离上述组分完成其预定结果的方式。例如许多有机酸虽然出于简洁(还因为专利法要求说明和举例，而不要列出每种可能的组合)没有在前面特别列出，但根据其分子结构可预料到它们特别适合作为本发明四种酸的核心组合物的第三种酸和第四种酸。另外，本发明四种酸的核心组合物配制成许多本文中未特别列出的含水制剂，用于许多未列出的用途，但这些本发明都已预料到。而且，列出每个可能的组合及应用方法简直是不现实的。简而言之，本发明的保护范围由如下列权利要求确定。

Claims (6)

1．一种含水的酸性组合物，其包含：

第一种和第二种无机酸，所述的第一种酸是在水中基本完全解离的强酸，所述的第二种酸选自解离常数小于约10-1的无机酸；

第三种酸和第四种酸，所述的第三种酸选自解离常数约10-1至约10-5的有机酸，所述的第四种酸选自解离常数小于10-4的有机酸；和

水，所述的第一种酸和第二种酸每种是最终组合物的约5-20％(重量)，所述的第三种酸和第四种酸每种是最终组合物的约1-5％(重量)。

2．根据权利要求1所述的组合物，其中所述的第三种酸选自羟基羧酸和α-羟基羧酸。

3．根据权利要求1所述的组合物，其中所述的第四种酸是二羧酸。

4．根据权利要求1所述的组合物，其中所述的第三种酸的解离常数是10-1至10-3。

5．根据权利要求4所述的组合物，其中第四种酸的解离常数小于10-4。

6．一种药剂，它包含权利要求1所述的组合物。