DE1086709B

DE1086709B - Process for the preparation of quaternary ammonium compounds

Info

Publication number: DE1086709B
Application number: DEH34022A
Authority: DE
Inventors: Dr Helmut Damm; Dr Karl Goldann; Dr Alfred Kirstahler
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1958-08-07
Filing date: 1958-08-07
Publication date: 1960-08-11

Description

Verfahren zur Herstellung von quaternären Ammoniumverbindungen Es wurde gefunden, daß mono-, bis- oder tris-quaternäre Ammoniumsalze bzw. deren quaternäre Ammoniumbasen von 1,3,5-tri-substituierten 1-lexahydro-1,3,5-triazinen, die an wenigstens einem Stickstoffatom einen höhermolekularen Kohlenwasserstoffrest mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen tragen, auf Bakterien, Pilze und Viren wachstumshemmend bzw. abtötend wirken.Process for the preparation of quaternary ammonium compounds Es it has been found that mono-, bis- or tris-quaternary ammonium salts or their quaternary Ammonium bases of 1,3,5-tri-substituted 1-lexahydro-1,3,5-triazines, which are at least a nitrogen atom a higher molecular weight hydrocarbon radical with 8 to 22 carbon atoms wear, have a growth-inhibiting or killing effect on bacteria, fungi and viruses.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung dieser neuen quaternären Ammoniumverbindungen ist dadurch gekennzeichnet, daß man Hexahydro-1,3,5-triazine der allgemeinen Formel in der R einen acyclischen oder cyclischen bzw. gemischt acyclisch-cyclischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen bedeutet, wobei der Kohlenwasserstoffrest durch Sauerstoff- oder Schwefelatome oder durch die N H-Gruppe unterbrochen und/oder durch Hydroxylgruppen, Halogenatome, Carboxyl- oder Sulfonsäuregruppen substituiert sein kann, in an sich bekannter Weise in mono-, bis- oder tris-quaternäre Ammoniumsalze überführt und die Salze gegebenenfalls in die freien Basen verwandelt, mit der Maßgabe, daß die Endprodukte an wenigstens einem Stickstoffatom einen höhermolekularen Alkylrest (C8 bis C22) tragen.The process according to the invention for the preparation of these new quaternary ammonium compounds is characterized in that one uses hexahydro-1,3,5-triazines of the general formula in which R denotes an acyclic or cyclic or mixed acyclic-cyclic hydrocarbon radical with 1 to 22 carbon atoms, the hydrocarbon radical being interrupted by oxygen or sulfur atoms or by the NH group and / or substituted by hydroxyl groups, halogen atoms, carboxyl or sulfonic acid groups can be converted in a manner known per se into mono-, bis- or tris-quaternary ammonium salts and the salts optionally converted into the free bases, with the proviso that the end products carry a higher molecular weight alkyl radical (C8 to C22) on at least one nitrogen atom .

Für die Herstellung der als Ausgangsstoffe verwendeten 1,3,5-tri-substituierten Hexahydro-1,3,5-triazine, welche man durch Kondensation von primären Aminen mit Formaldehyd herstellen kann, wird im Rahmen vorliegender Erfindung kein Schutz begehrt. Sie erfolgt nach dem von H o e r r und Mitarbeitern in J. Am. Chem. Soc., 78 (1956), S. 4667, beschriebenen Verfahren.For the production of the 1,3,5-tri-substituted used as starting materials Hexahydro-1,3,5-triazine, which one by condensation of primary amines with Can produce formaldehyde, no protection is sought in the context of the present invention. It is carried out according to the method described by H o e r r and co-workers in J. Am. Chem. Soc., 78 (1956), P. 4667, described method.

Die Quaternierung wird mit bekannten Substanzen in üblicher Weise durchgeführt. Bei der Verwendung von Dimethylsulfat gelingt die Überführung in die quaternären Salze rasch und vollständig schon bei relativ niedrigen Temperaturen, während man bei Verwendung von Alkylhalogeniden, insbesondere höhermolekularen Alkylhalogeniden, wie z. B. Octylchlorid, Dodecylbromid, Octadecenylchlorid oder von Gemischen solcher Halogenide, Halogencarbonsäuren, Halogenhydrinen je nach der Reaktionsfähigkeit der Halogenatome längere Reaktionszeiten und höhere Temperaturen von etwa 100°C wählen muß, um einen möglichst vollständigen Quaternierungsgrad zu erreichen. Nach der üblichen Aufarbeitung des Reaktionsgemisches erhält man fast farblose oder bei längerer Reaktionszeit bräunlichgefärbte Produkte, die in Wasser löslich bzw. leicht emulgierbar sind.The quaternization is carried out in the usual way with known substances carried out. When using dimethyl sulfate, the conversion into the succeeds quaternary salts quickly and completely even at relatively low temperatures, while when using alkyl halides, in particular higher molecular weight alkyl halides, such as B. octyl chloride, dodecyl bromide, octadecenyl chloride or mixtures of these Halides, halocarboxylic acids, halohydrins depending on the reactivity of the halogen atoms longer reaction times and higher temperatures of about 100 ° C must choose in order to achieve the most complete possible degree of quaternization. To the usual work-up of the reaction mixture gives almost colorless or with longer reaction time brownish colored products that are soluble or slightly in water are emulsifiable.

Den erfindungsgemäßen quaternären Stickstoffverbindungen liegen je nach Quaternierungsgrad die nachstehenden Konstitutionsformeln zugrunde: In diesen Formeln. bedeuten R und R` gleiche oder verschiedenartige acyclische oder cyclische bzw. gemischt acyclisch-cyclische Kohlenwasserstoffreste von Cl bis C", von denen im Molekül wenigstens ein Rest 8 bis 22 C-Atome enthalten muß. Die Kohlenwasserstoffreste können durch O, S oder NH unterbrochen und/oder durch Hydroxylgruppen, Halogenatome, Carboxyl- oder Sulfonsäuregruppen substituiert sein. X bedeutet ein beliebiges Anion, wie OH-, Cl-, Br ; - S OH-, CH, ' O - S 03 , C6H5 # O , CH3 - COO , CH, - C6H4 - S03 usw.The quaternary nitrogen compounds according to the invention are based on the following constitutional formulas, depending on the degree of quaternization: In these formulas. R and R` mean identical or different types of acyclic or cyclic or mixed acyclic-cyclic hydrocarbon radicals from Cl to C ", of which at least one radical in the molecule must contain 8 to 22 carbon atoms. The hydrocarbon radicals can be interrupted by O, S or NH be substituted and / or by hydroxyl groups, halogen atoms, carboxyl or sulfonic acid groups X is any anion, wi e OH-, Cl-, Br -. S OH, CH, 'O - S 03, # C6H5 O, CH3 - COO, CH, - C6H4 - S03 etc.

Aus diesen Salzen erhält man durch Behandlung mit alkalischen Mitteln die freien Basen, welche ebenfalls für den erfindungsgemäßen Verwendungszweck praktische Bedeutung besitzen. Diese Basen sind je nach der Molekülgröße und nach der Zahl der vorhandenen höhermolekularen hydrophoben Reste mehr oder weniger wasserlöslich bzw. in Wasser emulgierbar. Sie können in beiden Formen angewendet werden und haben den Vorzug, daß sie auch im alkalischen Bereich einwandfrei wirksam sind. Zur Herstellung von Emulsionen der wasserunlöslichen Basen werden übliche, vorzugsweise nichtionogene Emulgatoren verwendet.These salts are obtained by treatment with alkaline agents the free bases, which are also practical for the purpose according to the invention Have meaning. These bases depend on the size of the molecule and on the number the existing higher molecular weight hydrophobic residues more or less water-soluble or emulsifiable in water. They can be applied and have in both forms the advantage that they are also perfectly effective in the alkaline range. For the production of emulsions of the water-insoluble bases are customary, preferably nonionic Emulsifiers used.

Als Beispiele der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren Verbindungen seien genannt: 1,3,5-Tridodecyl-l-carboxymethyl-hexahydro-1,3,5-triaziniummonochlorid (bräunliches, viskoses Öl), 1,3,5-Tridodecyl-1,3,5-trimethyl-hexahydro-1,3,5-triaziniumtrichlorid (salbenartige Masse), 1,3,5-Tridodecyl-1,3,5-tricarboxymethyl-hexahydro-1,3,5-triaziniumtrichlorid (braune, salbenartige Masse), 1,3,5-Trialkyl-1,3,5-trimethyl-hexahydro-1,3,5-triaziniumtrihydroxyd (Alkylreste C8 bis C18) (hellbraunes, klares Öl), 1,3,5-Tri-(ß-hydroxyäthyl)-1-hexadecyl-hexahydro-1,3,5-triazinium-monobromid (braune Paste), 1,3,5-Tri-(ß-hydroxyäthyl)-1,3,5-trialkyl-hexahydro-1,3,5-triazinium-trichlorid (Alkylreste C8 bis C18) (braune, flüssige Paste). Die erfindungsgemäßen quaternären Ammoniumsalze zeigen gegenüber Escherichia coli, Streptococcus glycerinaceus, Bacterium pyocyaneum, Mycobacterium phlei, Saccharomyces, cerevisiae, Mycoderma, Oospora lactis, Aspergillus niger, Penicillium camemberti, Paecilomyces und Mucor species eine ausgezeichnete Hemmwirkung und in höheren Konzentrationen Abtötung. Man wendet sie in wäßrigen Verdünnungen oder Emulsionen von etwa 1 : 1000 bis 1 : 10 000 an. Sie können als Desinfektions-und Konservierungsmittel in Form üblicher Zubereitungen, wie z. B. Lösungen, Emulsionen, Pasten, verwendet oder auch zu pharmazeutischen Präparaten verarbeitet bzw. solchen zugesetzt werden. Man kann sie für sämtliche Zwecke verwenden, für die man bisher quaternäre Stickstoffverbindungen verwendet hat, also in der Hygiene z. B. zur Händedesinfektion und Instrumentendesinfektion sowie zur Behandlung von Krankenhauswäsche, Wolldecken usw., in der Raumdesinfektion sowie für industrielle Desinfektionszwecke z. B. im Brauereigewerbe, in der Milchwirtschaft und ähnlichen Betrieben des Nahrungsmittelgewerbes.As examples of those which can be produced by the process according to the invention Compounds may be mentioned: 1,3,5-tridodecyl-1-carboxymethyl-hexahydro-1,3,5-triazinium monochloride (brownish, viscous oil), 1,3,5-tridodecyl-1,3,5-trimethyl-hexahydro-1,3,5-triazinium trichloride (ointment-like mass), 1,3,5-tridodecyl-1,3,5-tricarboxymethyl-hexahydro-1,3,5-triazinium trichloride (brown, ointment-like mass), 1,3,5-trialkyl-1,3,5-trimethyl-hexahydro-1,3,5-triazinium trihydroxide (Alkyl residues C8 to C18) (light brown, clear oil), 1,3,5-tri- (ß-hydroxyethyl) -1-hexadecyl-hexahydro-1,3,5-triazinium-monobromide (brown paste), 1,3,5-tri- (ß-hydroxyethyl) -1,3,5-trialkyl-hexahydro-1,3,5-triazinium-trichloride (Alkyl residues C8 to C18) (brown, liquid paste). The quaternary according to the invention Ammonium salts show against Escherichia coli, Streptococcus glycerinaceus, Bacterium pyocyaneum, Mycobacterium phlei, Saccharomyces, cerevisiae, Mycoderma, Oospora lactis, Aspergillus niger, Penicillium camemberti, Paecilomyces and Mucor species an excellent one Inhibitory effect and, in higher concentrations, killing. You apply them in aqueous Dilutions or emulsions from about 1: 1000 to 1: 10,000. You can as Disinfectants and preservatives in the form of conventional preparations, such as. B. Solutions, emulsions, pastes, used or also for pharmaceutical preparations processed or added to such. You can use it for all purposes for which quaternary nitrogen compounds have been used so far, i.e. in the Hygiene e.g. B. for hand disinfection and instrument disinfection as well as for treatment of hospital linen, wool blankets, etc., in room disinfection as well as for industrial applications Disinfection purposes z. B. in the brewery industry, in the dairy industry and the like Establishments in the food industry.

Im Vergleich mit den bekannten quaternären Stickstoffverbindungen vom Typ der höhermolekularen Alkyldimethyl-benzyl-ammoniumchloride zeichnen sich die erfindungsgemäßen Mittel dadurch aus, daß sie bei nicht geringerer mikrobizider Wirkung eine wesentlich schwächere Toxität für Warmblüter aufweisen. Weiterhin haben sie den Vorteil, daß sie in einem wesentlich breiteren p$ Bereich angewendet werden können. Auch die Abhängigkeit-der Wirkung von der Länge der vorhandenen Alkylreste zeigt ein anderes Verhalten. Man ist nicht unbedingt auf das Optimum der C" Reste angewiesen und kann mit analoger Wirksamkeit auch Verbindungen. mit kürzeren oder längeren. Alkylresten und besonders auch deren Gemische verwenden.In comparison with the known quaternary nitrogen compounds of the higher molecular weight alkyldimethylbenzylammonium chlorides are distinguished the agents according to the invention characterized in that they are microbicidal with no less Effect have a much weaker toxicity for warm-blooded animals. Continue to have they have the advantage that they can be used in a much broader p $ range can. Also the dependence of the effect on the length of the alkyl radicals present shows a different behavior. One is not necessarily on the optimum of the C "residues instructed and can with similar effectiveness also connections. with shorter or longer. Use alkyl radicals and especially their mixtures.

Beispiele 1. Zu 118 g 1,3,5-Tri-alkyl-hexahydro-1,3,5-triazin (Alkylreste Ca bis C18) - hergestellt nach dem in J. Am. Chem. Soc., 78 (1956), S. 4667, beschriebenen Verfahren-und 300 cm3 Wasser werden unter Rühren bei 40'C innerhalb einer Stunde 75,6 g Dimethylsulfat zugetropft. Nach 2stündigem Nachröhren bei 70 bis 80°C und Abkühlen werden dem Reaktionsgemisch 50 g konz. Natronlauge (etwa 500%ig) zugesetzt. Nach dem Erkalten wird das sich abscheidende Reaktionsprodukt ausgeäthert. Die ätherische Lösung wird getrocknet. Nach dem Abdestillieren des Äthers erhält man 95 g des 1,3,5-Trialkyl-1,3,5-tri-methyl-hexahydro-1,3,5-triazinium-trihydroxyds mit den oben bezeichneten Alkylresten in Form eines gelblichen Öls. Diese Base ist als solche in Form einer wäßrigen Emulsion oder nach Überführung in ein wasserlösliches Salz als wäßrige Lösung ein wertvolles Desinfektionsmittel.Examples 1. To 118 g of 1,3,5-tri-alkyl-hexahydro-1,3,5-triazine (alkyl radicals Ca to C18) - produced according to the method described in J. Am. Chem. Soc., 78: 4667 (1956) Process and 300 cm3 of water are added with stirring at 40'C within one hour 75.6 g of dimethyl sulfate were added dropwise. After 2 hours of stirring at 70 to 80 ° C and The reaction mixture is cooled with 50 g of conc. Sodium hydroxide solution (about 500%) added. After cooling, the reaction product which separates out is extracted with ether. The essential Solution is dried. After distilling off the ether, 95 g of 1,3,5-trialkyl-1,3,5-tri-methyl-hexahydro-1,3,5-triazinium-trihydroxide are obtained with the above-mentioned alkyl radicals in the form of a yellowish oil. This base is as such in the form of an aqueous emulsion or after conversion into a water-soluble one Salt as an aqueous solution is a valuable disinfectant.

2. 118 g des im Beispiel 1 als Ausgangsmaterial verwendeten Triazinderivates werden mit 258,4 g Monochloressigsäure 40 Stunden bei 110°C gerührt. Man erhält in quantitativer Ausbeute als bräunliche, viskose, wasserlösliche Paste das 1,3,5-Tri-alkyl-1,3,5-tri-(carboxymethyl)-hexahydro-1,3,5-triazinium-tri-chlorid, das ausgezeichnete Desinfektionswirkung besitzt.2. 118 g of the triazine derivative used as starting material in Example 1 are stirred with 258.4 g of monochloroacetic acid at 110 ° C. for 40 hours. You get 1,3,5-tri-alkyl-1,3,5-tri- (carboxymethyl) -hexahydro-1,3,5-triazinium-tri-chloride in quantitative yield as a brownish, viscous, water-soluble paste, which has an excellent disinfecting effect.

3. 65 g 1,3,5-Tri-(ß-hydioxyäthyl)-hexahydro-1,3,5-triazin werden mit 90 g Cetylbromid 40 Stunden bei 110 bis 115°C gerührt. Man erhält das 1,3,5-Tri-(ß hydroxyäthyl)-1-cetyl-hexahydro-1,3,5-triazinium-monobromid, welches in allen üblichen pg-Bereichen stabile, desinfektorisch wirksame Lösungen ergibt.3. 65 g of 1,3,5-tri- (ß-hydioxyethyl) -hexahydro-1,3,5-triazine become stirred with 90 g of cetyl bromide at 110 to 115 ° C. for 40 hours. The 1,3,5-tri- (ß hydroxyethyl) -1-cetyl-hexahydro-1,3,5-triazinium monobromide, which is common in all pg areas results in stable, disinfectant effective solutions.

4. 50 g des im Beispiel 3 als Ausgangsstoff verwendeten Triazinderivates werden mit 100 g eines Gemisches von Alkylchloriden (Aikylreste mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen) 40 Stunden bei 110 bis 115°C gerührt. Man erhält das 1,3,5-Tri-alkyl-1,3,5-tri-(ß-hydroxyl)-hexahydro-1,3,5-triazinium-tri-chlorid als braunes, viskoses Öl. Damit hergestellte Lösungen besitzen vorzügliche fungizide und bakterizide Wirkung.4. 50 g of the triazine derivative used as starting material in Example 3 are with 100 g of a mixture of alkyl chlorides (alkyl radicals with 8 to 18 carbon atoms) Stirred at 110 to 115 ° C. for 40 hours. The 1,3,5-tri-alkyl-1,3,5-tri- (β-hydroxyl) -hexahydro-1,3,5-triazinium trichloride is obtained as a brown, viscous oil. Solutions made with it have excellent fungicidal properties and bactericidal effect.

5. 50 g des im Beispiel 3 als Ausgangssubstanz verwendeten Produktes werden mit 100 g eines Alkylchloridgemisches (Alkylreste C10 bis C18) 40 Stunden bei 110 bis 115°C gerührt. Man erhält eine bräunliche Flüssigkeit, die in Wasser löslich ist und deren restliche Lösung neutral reagiert. Die erhaltenen Lösungen besitzen ausgezeichnete fungicide Wirkung.5. 50 g of the product used as starting substance in Example 3 with 100 g of an alkyl chloride mixture (alkyl radicals C10 to C18) 40 hours stirred at 110 to 115 ° C. A brownish liquid is obtained, which in water is soluble and the remaining solution reacts neutrally. The solutions obtained have an excellent fungicidal effect.

Claims

PATENT CLAIM: Process for the preparation of quaternary ammonium compounds of 1,3,5-trisubstituted hexahydro-1,3, S-triazines, characterized in that hexahydro-1,3,5-triazines of the general formula are used in which R denotes an acyclic or cyclic or mixed acyclic-cyclic hydrocarbon radical having 1 to 22 carbon atoms, the hydrocarbon radical being interrupted by oxygen or sulfur atoms or by the NH group and / or substituted by hydroxyl groups, halogen atoms, carboxyl or sulfonic acid groups . can, in a manner known per se, be converted into mono-, bis- or trisquaternary ammonium salts and the salts optionally converted into the free bases, with the proviso that the end products carry a higher molecular weight alkyl radical (C $ to C22) on at least one nitrogen atom .