DE102009060249B4 - Verfahren zur Herstellung des Desinfektionsmittels Polyhexamethylenguanidinhydroiodid - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Herstellung des Desinfektionsmittels Polyhexamethylenguanidinhydroiodid durch Zugabe von Hexamethylendiamin über 3 bis 3,5 Stunden zu einer Schmelze von Guanidinhydroiodid bei 180°C und anschließender Nachreaktion bei 200°C über 5 Stunden, wobei das Grammmolverhaltnis von Guanidinhydroiodid zu Hexamethylendiamin 0,90:1,00 beträgt.

Description

• Es handelt sich um die Erfindung auf dem Gebiet der organischen Chemie, nämlich um die Synthese der Desinfektionsmittel auf Basis der wasserlöslichen Derivate der Hexamethylenguanidine. Die Erfindung kann bei der Wasser – und Luftreinigung, auf den Gebieten der Medizin, der Tiermedizin, der Agrarwirtschaft und Lebensmittelindustrie, in den Privathaushalten, in den Transportmitteln, in der Lack- und Farbindustrie, im Baugewerbe, Parfümindustrie usw. verwendet werden.
• In letzter Zeit fanden die Desinfektionsmittel auf Basis verschiedener Derivate der Hexamethylenguanidine breite Anwendung. Die antimikrobielle Wirkung der Derivate der Hexamethylenguanidine ist seit langem bekannt, die Antiseptika auf deren Basis werden weltweit benutzt. Sie sind effektiver als. quartäre Ammoniumverbindungen, Oberflächenaktivstoffe, Phenolderivate, chlorhaltiger Mittel ( US 2830006 A , US4587268 A ; DE 2437844 A1 ).
• Bekannt ist das Verfahren der Gewinnung der antifungizid wirkender Guanidinderivate ( SU 847893 , 1981).
• Die Wirkung eines anderen Mittels-Chlorhexidin(1,6-bis(Parachlorphenylguanid)hexan) ist gegen die gramnegativen und die grampositiven Stämme der Biokulturen und Pilzerreger gerichtet. Das Mittel ist jedoch gegen Viren und Sporen ineffektiv. (Mashkovskiy, M. D. „Arzneimittel” Teil 2, S. 450–451. Moskau, Medizin, 1993).
• Es wurde die Synthese des keimtötenden polymeren „Methazids” (Polyhexamethylenguanidinhydrochlorid) (PHMH) durch Polykondensation im Schmelzverfahren der Hexamethylendiaminderivate (HMDA) und der Guanidinderivate entwickelt ( SU 1616898, A1 ).
• Zu den Inhaltsstoffen des Desinfiktionsmittel „Bior” ( Ru 2 173 337 C1 ) zählen als Aktivstoffe Polyhexamethylenguanidindihydrochlorid, Alkylbenzyldimethylammoniumchlorid und Dialdehyd.
• Das Mittel „Anavidin” ( Ru 2 144 024 C1 ) ist ein starkes Desinfektionsmittel. Zu seinen Inhaltsstoffen zählen Copolymer wasserlöslicher Salze des Polyhexamethylenguanidin (8%), alkylidmethylbenzylammoniumchlorid (8%), N,N-6hc(3-amynopropyl)dodecylamin (4%) und funktionelle Zusätze, u. a. non-ionogene oberflächenaktive Stoffe.
• Das Verfahren der Gewinnung von Desinfektionsmitteln auf Basis der Hexametylenguanidine, in denen die toxische Hydrochlorid-Gruppe durch Steorat, Carboxycellulose, Isophtalat, Acetat, Oleat, Foliat, Oxalat und Dehydroacetat ersetzt ist, ist in seinem Wesen der vorliegenden Erfindung am Naheliegendsten. Die genannten Verbindungen sind für die Verwendung in der Lack- und Farbindustrie bestimmt ( Ru 2 181 737 C2 ).
• Nichtsdestotrotz verhindert die Toxizität der genannten Produkte, die durch das Vorhandensein der nichtumgesetzten ursprünglichen Verbindungen, z. B. des hochtoxischen HMDA, sowie durch das Vorhandensein von Chlor bedingt ist, die weitverbreitete Verwendung.
• Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Ausarbeitung eines Verfahrens zur Herstellung des Desinfektionsmittels Polyhexamethylenguanidinhydroiodid, das es erlaubt, das Produkt mit beständigen reproduzierbaren Eigenschaften herzustellen. Darüber hinaus soll das Verfahren dazu dienen, die Menge des Abwassers sowie den Ausstoß von toxischen Abgasen zu reduzieren.
• Als Ausgangsverbindungen für die Synthese von Desinfektionsmitteln wurden Hydrochloride (nicht erfindungsgemäß) und Hydrojodide des PHMG benutzt.
• Hydrochlorid PHMG wurde mittels Kondensation im Schmelzfluß des HMDA und des Gunidinderivates mit anschließender Reinigung des Fertigprodukts gewonnen. Das Verfahren wurde 1–2 Stunden bei der Temperatur 100–200°C durchgeführt. Dabei betrug das Grammmolverhältnis des HMDA zum Guanidinderivat 1,0:(1,2–2,0) entsprechend. Als Guanidinderivate wurden Zyanguanidin oder Salze, z. B. Hydrochlorid, Dreihydrophosphat verwendet, wobei als Salz bei der Kondensierung nur eins der Mittel verwendet wurde.
• Der Überschuß der Guanidinderivate, die niedrige Verfahrenstemperatur sowie schnelle Synthese (1–2 Stunden) erlauben es, ein relativ reines Produkt zu bekommen. Dabei beträgt die Ergiebigkeit nicht weniger als 98%. Die Menge der toxischen Verbindungen und der nichtumgesetzten Ausgangsstoffe ist minimal. Nichtsdestotrotz wird die zusätzliche Reinigung entweder mittels einer Rekristallisierung oder mittels einer Zerreibung im Überschuss der anorganischen Säure und anschließender Reinigung mit Äthyl durchgeführt. Für die Reinigung wird dieselbe Säure und dasselbe Guanidinsalz oder HMDA-Salz benutzt, die bei der Synthese verwendet wurden.
• Die gewonnenen Monomere können sowohl als eigenständeiges Desinfiktionsmittel als auch als Ausgangsstoffe für die Synthese der polymeren Hexamethylenguanidinderivate benutzt werden.
• Das gewonnene Hexamethylenguanidindihydrochlorid wird als Bestandteil für die erneute HMDA – Reaktion bei 180–200°C innerhalb 1–2 Stunden benutzt. Dabei beträgt das Grammmolverhältnis des HMDA zum Guanidinderivat 1,0:1,2 entsprechend. Anschließend wird das Produkt mit Basen oder anorganischen Salzen bei 20–120°C bearbeitet. Dabei beträgt das Grammmolverhältnis 1,0:(0,5–4,0) entsprechend. Als Basen werden Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid benutzt, als Salze – NaH₂PO₄, Na₂HPO₄, Na₃PO₄, (NH₄)₂HPO₄. Die gewonnenen Produkte werden mit gekühltem Wasser gereinigt.
• Als Ergebnis werden die Hexamethylenguanidinderivate mit folgender Formel gewonnen:

  

  R₁ = H; (CH₂)₆NH₃A; NH₂C(=NH);
  R₂ = NH₂; NHC(=NH₂)NH₂·A; NH(C=NH)NH(C=NH₂)NH₂·A;
  A, B = OH^–; H₂PO₄ ^–; NaHPO₄ ^–; Na₂PO₄ ^–; (NH₄)₂PO₄ ^–; Cl
  m = 1–90;
  n = 0–90; m + n = 1–90.
• Die Verfahren zur Gewinnung von Hexamethylenguanidinderivaten im Schmelzfluß (sowohl monomere als auch polymere Produkte), sind detalliert dargestellt in unserem früheren Patent ( RU 2 170 743 C1 ).
• Die bei der Ersetzungsreaktion verwendbaren Salze spielen gleichzeitig auch die Rolle der Reinigungsmittel. Für das vorgeschlagene Verfahren ist die Verwendung der industriell hergestellten Ausgangsstoffe und der üblichen Betriebsanlagen vorgesehen.
• Die Vergleichsanalyse der gewonnenen Desinfektionsmittel, die wir im oben genannten Patent beschrieben haben, zeigte, dass nahezu alle Hexamethylenguanidinderivate hohe Wirkungsweise gegen Viren besitzen (Coliphagen MS-2). Jedoch ist die Base das wirkungsvollste Mittel auch gegen andere Gruppen der Mikroorganismen. Um die Stabilität der Base bei langer Aufbewahrung und die bakterizide Wirkung anderer Verbindungen zu erhöhen wurde der Zusatz von 0,01% der alkoholischen Jodlösung verwendet ( WO 2008/091 182 A2 ).
• Es ist bekannt, dass Jod im medizinischen Bereich als Antiseptikum benutzt wird, weil es bakterizide und fungizide Eigenschaften besitzt und nicht toxisch ist. Jod kann den hergestellten Hexamethylenguanidinderivaten als alkoholhaltige Lösung, als Jodinol, Jodanat, Jodoprion, Jodovidon beigemischt werden (Mashkovskiy, M. D. „Arzneimittel”, Teil 2, S. 403, 1997)
• Entwickelt wurde das Verfahren der Synthese des PHMH-Hydroiodids – „Hymtozids”. Dieses Mittel besitzt hohe und gleichzeitig stabile Wirkung gegen die Bioorganismen auch bei langer Aufbewahrung. Es ist darüber hinaus im Gegensatz zu den chlorhaltigen Mitteln nicht toxisch. Bei der Verwendung dieser Verbindung ist es nicht notwendig, erneute Verfahren der Ersetzung von Galoid durch andere aktive Gruppen durchzuführen, weil Jod die Bioaktivität erhöht und im Gegensatz zu Chlor nicht toxisch ist.
• Die Synthese des Hymtozids wird mittels Kondensation im Schmelzfluß von Hexamethylendiamin mit Guanidinhydroiodid mit anschließender Reinigung des Endprodukts durchgeführt.
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• Die erste Stufe des Verfahrens ist die Gewinnung des Guanidinhydroiodids.
• Dicyandiamid (1) und 3,45 kg Ammoniumiodid werden gründlich zerkleinert und vermischt. Anschließend werden die Stoffe innerhalb von 2,5 Stunden im Reaktor bei 180°C geschmolzen. Es entstehen 5,45 kg (100%) der Guanidinhydroiodidschmelze.
• Die zweite Stufe ist die Gewinnung von Polyhexamethylenguanidinhydroiodid (5).
• Zu der gewonnenen Schmelze (3) werden allmählich (innerhalb von 3–3,5 Stunden) 7,33 kg des auf 50° aufgewärmten, geschmolzenen Hexamthylendiamins (4) zugefügt (Schmelztemperatur = 42°C).
• Das Grammmolverhältnis der Reaktionsmittel beträgt 0,90:1,00. Im Reaktor wird die Temperatur von 180°C aufrechterhalten. Nach der Vermischung der Stoffe wird die Temperatur der Mischung auf 200°C erhöht und 5 Stunden lang aufrechterhalten.
• Dabei setzt sich das Ammoniak ab. Es entstehen 10,46 kg Polyhexamethylenguanidinhydroiodid. Das Ammoniak wird vollständig durch die Ortho-Phosphorsäure absorbiert. Dabei entstehen die Phosphatsalze, die anschließend für die weitere Synthese einer Reihe von Bakterizide oder als Dünger für die Landwirtschaft verwendet werden können. Es entfällt die Notwendigkeit das Abwasser zu entsorgen, weil es für die Desinfektion von Fäkalienabfall und als hochwirksame Desinfektionsmittel verwendet werden können.

Claims (1)

1. Verfahren zur Herstellung des Desinfektionsmittels Polyhexamethylenguanidinhydroiodid durch Zugabe von Hexamethylendiamin über 3 bis 3,5 Stunden zu einer Schmelze von Guanidinhydroiodid bei 180°C und anschließender Nachreaktion bei 200°C über 5 Stunden, wobei das Grammmolverhaltnis von Guanidinhydroiodid zu Hexamethylendiamin 0,90:1,00 beträgt.