DE1912711C - Quarternare Ammoniumhalogenide von Diathern des 2,4 Dihydroxy 6 chlor s tnazins mit einer N heterocyclischen 2 Hydroxyverbindung - Google Patents

Description

Cl

2 HaI-

N O

worin R für eine Methyl- oder Vinylgruppe steht und A eine solche Bedeutung besitzt, daß es zusamraen mit der Gruppierung

e -N = C-

25

einen Pyridinium-. Tetrahydropyridinium- oder Pyrroliniumring bildet.

?. Verfahren zum Herstellen der quarteraären Ammoniumhalogenide gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in an sich bekannter Weise 2,4,6-TrichIor-U,5-triazin (Cyanurchlorid) mit einem N-heterocyclischen Keton der allgemeinen Formel II

³⁵

umsetzt.

Die Erfindung betrifft quarternäre Ammoniumhalogenide von Diäthcm des 2,4-Dihydroxy-6-chlors-triazins mit einer N-heterocyclischen 2-Hydroxyverbindung der allgemeinen Formel I

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Die Herstellung der erfindungsgemäßen Salze erfolgt durch Umsetzung von 2,4,6-TrichIor-l 3,5-triazin (Cyanurchlorid) mit einem N-heterocydischen Keton der allgemeinen Formel II

Die erfindungsgemäßen wasserlöslichen Salze sind wirksame biocide, biostatische, vernetzende und polymerisierende Mittel. Die Herstellung dieser Salze ist in den folgenden Beispielen näher beschrieb-.i.

Beispiel 1

Es wurden 184,46 g (1 Mol) 2,4,6-Trichlor-s-triazin (Cyanurchlorid) in 600 ml (2 Mol) N-Methyl-2-pyrrolidinon bei 25^: C gelöst und die Temperatur des Reaktionsgemisches 24 Stunden bei 20 bL 35¹C gehalten Der gebildete Niederschlag wurde abfiltriert, zunächst mit 100 ml kaltem Dioxan und dann mit einer gleichen Menge kaltem Äthyläther gewaschen und unter Vakuum getrocknet; F. = 169 bis 17O⁰C

Das erhaltene Produkt 2^'-[(6-Chlor-s-triazin-2,4-diyI)-dioxy]-bis-[l -methyl-1 -pyrrolinium-chlorid] hat die Struktur

H₂C
H₂C

CH₂

C—O

H₂C O-C

CH₂ CH₂

₄O Analyse:
Theoretisch:
C 40,80, H 4,7, 0 8,36, N 18,31, Cl 27,70%;

· ^{C1 26}'^99%·

³⁹'⁹⁵' ^{H 4}·⁶⁹' ° ⁹·⁰⁵'

50

2 Hai®

Beispiel 2

Es wurden 2 MoI N-Methyl-2-piperidon mit 1 Mol Cyanurchlorid unter Bildung von 2,2'-[(6-Chlor-s-triazin-2,4-diyI)-dioxy]-bis-[l-methyl-1-piperidiniumchlorid] umgesetzt, das folgende Formel hat:

H₂

Cl

H₂

/
H₂C

worin R für eine Methyl- oder Vinylgruppe steht und Λ eine solche Bedeutung besitzt, daß es zusammen mit der Gruppierung

T T

einen Pyridinium-, Tetrahydropyridinium-oder Pyrroliniumring bildet.

\ CH₂

/ H₂C

CH₂

O-C CH₂

N Cl

I CM₃

CH_{3 3}

Analyse:

Theoretisch:

C 43,86, H 5,39, O 7,79, N 17,06, CI 25,80%; gefunden:

C 42,71, H 5,70, O 8,50, N 17,50, Cl 25,48%.

Beispiel 3

Es wurden 2 Mol N-Methyl-2-pyridon mit 1 Mol Cyanurchlorid unter Bildung von 2,2'-[(6-ChIor-s-tri- »zin-2,4-diyl)-dioxy]-bis-[l-methylpyridii-iiunichlorid] umgesetzt, das folgende Formel hat:

Cl =

Cl^e

Analyse:
Theoretisch:

C 44,74. H 3,48, O 7,95, N 17,39. Cl 26,44%;
nefunden:

C 44,94, H 3,97, 0 8.20, N 16,79, Cl 21.15%.

Beispiel 4

2.2'-[(6-Chlor-s-triazin-2,4-diyI)-dioxy]-bis-[ 1 - vinylpyrroliniumchlorid]

Cl

CH

CH₂

<Γ^Η>

H₂C

-CH₂

N
CH

Il

CH,

Die erfindungsgemäßen Salze sind nicht nur als solche bakteriostatisch und bakteriozid, sondern sie wirken in dieser Weise auch dadurch, daß sie eine vernetzende Wirkung ausüben, die dadurch zustande kommt, daß sie wie die Reaktivfarbstoffe eine kovalente chemische Verbindung mit einem Substrat, wie Cellulose und Kollagen, eingehen.

Eine biocide Wirkung kommt durch Penetration in verschiedenen Mutter- bzw. Nährböden zustande, die schädliche Lebewesen beherbergen. Nach einer angemessenen Penetration können die Salze der Erfindung nach dem Zusetzen von Alkali z. B. durch Waschen oder Abseifen eine biodde Wirkung durch eine Vernetzung der lebenswichtigen Enzymsysteme der

1-5 schädlichen Organismen bewirken. Durch eine vernetzende Wirkung können sie auch einen Nährboden gegenüber verschiedenen typischen physischen, chemischen oder enzymatischen Angriffen widerstandsfähig machen. Bei einer auf diese Weise erfolgenden Behandlung werden die vernetzten organischen makromolekularen Latices ungeeignet, um das Wachstum schädlicher Mittel wie bestimmter bakterieller Schimmel, Viren, Pilze u. dgl. zu unterhalten. Abgesehen von ihrer vernetzenden Wirkung üben Fluoridsalze spezifische Wirkungen dank ihres Fluoridions aus.

Zur Prüfung der bakteriziden Wirkung wurden Vergleichsversuche mit folgenden Verbindungen durchgeführt:

1. 2,2'-[6-Chlor¹s-triazin-2,4-diyl)-dioxy]-bis-

[l-methyl-l-pyrroliniumchlorid] (CYCLO-

PYROL, Beispiel 1)

2. 2,4-Dichlor-6-(3-carboxy-4-hydroxy-5-sulfo-

anilino)-s-triazin (CYCLO-SHB).

Für die Versuche wurden folgende Kulturen usw. verwendet:

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Es wurden nach dem im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren 18,4 g (0,1 Mol) Cyanurchlorid mit 60 g {0,54 Mol) l-Vin>l-2-pyrrolidinon umgesetzt. Die Umsetzung war sehr exotherm und die Temperatur stieg viel schneller, nämlich in etwa 5 bis 10 Minuten, als es beim Verfahren des Beispiels 1 der Fall war, auf 25 bis 30⁰C. Es wurden dann 4 Volumteile Dichlormethan zugesetzt, um die Umsetzung zu verlangsamen.

Analyse:
Theoretisch:

C 44,30, H 4,47, 0 7,87, N 17,21, Cl 26,15%;
gefunden:
C 43,99, H 4,52, O 8,00, N 16,55, Cl 25,92%.

Die erfindungsgemäßen Salze weisen eine eindeutige biostatische und biocide Wirkung genüber schädlichen Lebewesen wie Bakterien, Viren, Pilzen, Schimmel und Algen auf, wenn sie mit diesen in hoher Verdünnung in wäßriger Lösung zusammengebracht werden. Eine l%ige Lösung von 2,2'-[(6-Chlor-s-triazin-2,4-diyl)-dioxy]-bis-[l-methyl-1-pyrroliniumchlorid] hat z. B., wie gefunden wurde, eine starke bakteriozide Wirkung gegenüber Staphylococcus aureus, E. coli und B. subtilis. Die biocide Wirksamkeit ist über einen weiten pH-Bereich einschließlich sauren, neutralen und alkalischen Bedingungen gegeben.

1. Kulturen

(a) Bacillus subtilis (FDA Testorganismus),

(b) Escherichia coli (isoliert aus einem infizierten Harntrakt).

2. Kulturmedien

(a) Eugon-Brühe,

(b) Tryptone-Soy-Agar,

(c) 10% Schafblut-Agar,

(d) NIHThioglycolat-Brühe,

(e) Sabourauds Brühe.

3. Reagenzien

(a) Sterile physiologische Kochsalzlösung,

(b) Proben 1, 2, 3, wie vorstehend angegeben,

(c) N-Methyl-Morpholinc,

(d) Seitz-filtrierter (steriler) Vis M-Phosphatpuffer
(pH %).

4. Apparatur

(a) Mit steriler Baumwolle verschlossene 1,5- und 10-ml-Pipetten,

(b) Sterile 10 x 15-mm-Petriplatten,

(c) Sterile 250 ml mit Baumwolle verschlossene Erlenmeyer-KoIben,

(d) Sterile mit Baumwolle verschlossene 15-ml-Zentrifugenröhren,

(e) 37⁰C bakteriologischer Inkubator,

(f) Quebec-Colony-Zähler,

(g) Zentrifuge.

Verfahren

1. 100 ml Eugon-Brühe wurden mit E. coli bzw. Bacillus subtilisinoculiert und 18 Stunden bei 37⁰C incubiert.

2. Von den vorgenannten Kulturen wurden Reihenverdünnungen hergestellt, und die Plattenauszählungen wurden doppelt ausgeführt. Die Verdünnungen waren jeweils zehnfach von 10¹, 10² usw. bis 1O¹³.

1 ml jeder Verdünnung wurde auf jeweils eine Platte gegeben und mit Tryptone-Soy-Agar gemischt. Die Platten wurden 18 Stunden bei 37° C incubiert.

3. Die Platten mirden ausgezählt und aus den Auszählungen die Gesamtzahl der Bakterien je Milliliter berechnet.

4. Die Kulturen wurden dreimal in steriler 0,85 n-Kochsalzlösung aseptisch gewaschen.

5. Die Vorratssuspension wurde auf annähernd

2 000 000 Bakterien/ml eingestellt.

Experimentelles
1. Es wurden folgende drei Lösungen hergestellt:

(a) Lösung 1 = CYCLO-PYROL. Es wurden i,5g dieser Verbindung 100 ml sterilem (Seitz-filtriertem) Phosphatpufier — 0,75 ml N-Methyl-Morpholine zugegeben,
Lösung 2 = CYCLO-SHB 1,0 g in 100 ml Phos-

phatpuffer, 0,5 ml N-Methyl-Morpholine.

2. Es wurden dann in doppelter Ausführunp die bakteriologischen Inoculationen angesetzt, und zwar in folgender Weise:

(a) Es wurden je 5 ml der Lösung 1 bzw. der Lösung 2 bzw. der Lösung 3 in jeweils eine von jeweils vier Flaschen gegeben;

(b) in zwei Flaschen wurde jeder Lösung 5 ml der eineestellten E. coli-Suspension zugegeben und in die verbleibenden zwei Flaschen je 5 cm³ der eingestellten Bacillus subtilis-Suspension;

(c) zusätzlich wurden alle drei Verbindungen in Thioglycolat- und Sabourauds-Brühe geprüft.

(d) Es wurde ein weiterer Versuch durchgeführt, und zwar 6 ml CYCLO-PYROL 2 cm³ der unverdünnten Vorratssuspension von Bacillus substilis bzw. E. coli zugesetzt;

(e) alle eingeimpften Systeme wie auch die eingestellten Impfstoffe wurden in einen Inkubator mit 37°C gegeben;

(f) nach 18 Stunden wurden alle Systeme aus dem Inkubator genommen und quantitative Plattenauszählungen der vorstehend angegebener. Impfsysteme vorweggenommen; es wurden ferner die unverdünnten E. coli und B. subtilis Brüiekulturen einer Zweitkultur unterworfen, und zwar dadurch, daß 1 cm³ des E. coli CYCLO-PYROL-Systems auf Blutagar und 1 cm³ des B. >ubtilis CYCLO-PYROL-Systems auf Tryptone-Soy-Agar gegeben wurde;

(g) alle Planen wurden in einen Inkubator m.< 37^CC bei 2 PM gegeben und nach weiteren 24 Kunden herausgenommen, und dann wurden abschließende Zählungen durchgeführt, um zu ermitteln, ob eine Erniedrigung der Bakterienzahl eiiiizetreten war.

Versuchsergebn isse	1	Bakterien ml eingeführt	Organismus	Bakterien ml erhalten	Bakterien ml wieJ.cr
Verbindung	2 120 000	E. coli	0	gewo .nen au> dem ImpfstolT
1. CYCLO-PYROL	2 600 000	B. subtilis	0	2 700 000
	2 120 000	E. coli	160	2 500 000
2. CYCLO-SHB	2600 000	B. subtilis	200	2 700 000
	212· 1012	E. coli	0	2 500 000
3. CYCLO-PYROL	130 · 106	B. subtilis	0

Es ergibt sich aus den bakteriologischen Versuchen, die mit den Verbindungen 1. 2 und 3 durchgeführt wurden, daß die Verbindung 1 (CYCLO-PYROL) unter den angegebenen Versuchsbedingungen die wirksamste ist. da die Zahl der Bakterien von 2 120 000/ml mit E. coli auf 0/ml und von 2 600 000/ml mit B. öubtilis auf 0/ml verrringert wurde.

Die Vernetzungswirkung der erfindungsgemäßen Salze ergibt sich aus folgenden Vergleichsversuchen.

Es wurde das Gewebe des rumpfnahen Schwanzendes anästhesierter Ratten entfernt und in einer feuchten Kammer präpariert. Die Proben wurden dann in eine Lösung des Salzes gemäß Beispiel 1 und von Vergleichssubstanzen 18 Stunden bei 22 bis 25° C getaucht, indes 24 Stunden bei der Anwendung von Formaldehyd. Die Gewebe wurden unter mehrmaligem Wechsel der Lösungsmittel 2 Stunden gewaschen und dann 2 Stunden in destilliertes Wasser getaucht. Die Versuche wurden mit den wasserhaltigen Geweben durchgeführt Die für die Vergleichsversuche eingesetzten Reagenzien, deren Konzentrationen, die Lösungs-

mittel und die pH-Werte sind in der unten angegebenen Tabelle aufgeführt.

Die Schrumpftemperaturen wurden in folgender Weise bestimmt: Stücke von Rauenschwanzsehnen mit einer Länge von etwa 1 cm und einem Durchmesser von 150 bis 120 α wurden auf einem Objektträger aus Glas in des^'lliertera Wasser suspendiert; der Objektträger war ohne Druck abgedeckt und die Ränder des Objektträgers und der Abdeckung waren zur Verhinderung einer Verdampfung miteinander versiegelt.

Die Gewebe wurden dann mit einem Leitz-Polarisationsmikroskop geprüft, das mit einer rotierenden Heizungsvorrichtung ausgerüstet war. Die Sehnen wurden mit ihrer langen Achse in einem Winkel von 45° zu dem Polarisationsmikroskop angeordnet und je Minute um 1°C erwärmt. Die Schrumpftemperatur ist die Temperatur, bei welcher die erste Änderung der Doppelbrechung der Sehnen beobachtet wird. Es wurden mindestens acht Proben in jedem Reagens

untersucht, und in einigen Fällen wurden mehrere Versuchsreihen mit je acht Proben durchgeführt; es wurde indes nur der Durchschnitt einer Versuchsreihe in der Tabelle aufgeführt.

Die Vernetzungswirkung kann ferner in der Weise ermittelt werden, daß man Kollagen der Einwirkung des Enzyms Kollagenase aussetzt und den Abbau des Kollagens nach 18 Stunden colorimetrisch nach der Ninhydrin-Methode ermittelt.

Zur Durchführung der Vergleichsversuche diente eine 0,1 %ige wäßrige Lösung des Enzyms Kollagenase: als Substrat diente Kollagen aus Rattenschwanzsehnen, die wie oben angegeben behandelt und über Calciumchlorid in einem Vakuumdesikkator bei Raumtemperatur getrocknet worden waren.

Zur Durchführung der Versuche diente ferner ein 0,067 M (M/15) Phosphatpuffer, pH 7,4. der 0,45% Natriumchlorid enthielt. Zur Herstellung des Indikators wurden 4 g umkristallisiertes Ninhydrin in 100 ml Äthylenglykolmonomethyläther gelöst, das so rein sein muß, daß es mit einer gleichen Menge H₂O eine klare Lösung ergibt und mit 10% KJ einen sehr schwa-

chen Prüfbefund, wenn überhaupt einen, ergibt. Diese Lösung wurde mit 100 ml 0,2 M Citratpuffer, pH 5,0, versetzt, der 160 mg SnCl₂ · 2H₂O enthielt.

Zur Durchführung der Ninhydrinprobe wurden in einer mit einer Schraubkappe versehenen bakteriologischen Prüfröhre 25 mg behandeltes Kollagen mit 5 ml Phosphatpuffer und 0,1 ml der Enzymlösung versetzt. Die Röhren wurden dann mit losen Kappen 18 Stunden bei 37° C gehalten, zugleich mit einer Röhre, die getrocknetes natives Kollagen enthielt, das mit den oben angegebenen Reagenzien mit Ausnahme eines Vernetzungsmittels behandelt worden war. Nach der Inkubation wurde filtriert und 0,2 ml der Ninhydrinlösung in einer kleinen Prüfröhre zugegeben. Die Röhren wurden dann verschlossen und in einem stark kochenden Wasserbad 50 Minuten gehalten und dann in ein kaltes Wasserbad gegeben und bei Raumtemperatur gekühlt. Dann wurden 10 ml Verdünnungsmittel jeder Probe zugegeben, gemischt und nach 15 Minuten das sichtbare Extinktionsspektrum in einer 1-cm-Zelle im Vergleich zu der Kontrollprobe ermittelt.

Die Versuchsergebnisse sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben.

Vernetzungsmittel	Konzentration	Lösungsmittel	Durchschnittliche Schrumpf temperatur. C	Extinktions spektrum >. 568 ΓΠμ nach dem Abbau durch Kollagenase	pH der Lösung nach 18 Stunden
Verbindung des Beispiels 1 Cyanurchlorid Formaldehyd	0,039 M 0,025 M 0,66 M	0,05 M (MM) in Pufferlösung 0,01 M (MM) in Methanol destilliertes Wasser	75,0 74,5 70,0	o,32fj 0,356 0,346	zuersi 6,82 nach 18 Std. 6,03

Die Versuchsergebnisse zeigen, daß das erfindungsgemäße Salz gemäß Beispiel 1 hinsichtlich seiner Vernetzungswirkung anderen Vernetzungsmitteln überlegen ist, da es eine Schrumpftemperatur von durchschnittlich 75,0⁰C hat. Je höher die Schrumpftemperatur ist, desto widerstandsfester ist das Substrat gegen einen Abbau z. B. durch Enzyme, wie die Versuche mit Ninhydrin ergaben. Beim Abbau von Kollagen durch Kollagenase bilden sich freie alpha-Amminosäuren; die mittels Ninhydrin entwickelte Farbe ist um so schwächer, je höher die Substrate vernetzt sind; mit anderen Worten: Je stärker die Vernetzung, um so widerstandsfähiger ist das Kollagen gegenüber einem Abbau und um so weniger Amminosäure wird gebildet, wenn das Kollagen der Kollagenase ausgesetzt ist. Die Versuche zeigen, daß das Salz des Beispiels 1 vorliegender Erfindung einen Abbau besser verhindert als Formaldehyd und Cyanurchlorid, die ebenfalls bekannte Vernetzungsmittel sind. Da die erfindungsgemäßen Salze auch eine biocide Wirkung haben, sind sie von besonderer Bedeutung für die Papierindustrie und Gerberei, da sie die behandelnden Substrate voi den Einwirkungen schädlicher Lebewesen, wie Bak· so terisn und Schimmelpilzen, schützen.

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Claims (1)

1912 Patentansprüche :

1. Quarternäre Ammoniumhalogenide von Diäthern des 2,4-Dihydroxy-6-chlor-s-triazins mit einer N-heterocyclischen 2-Hydroxyverbindüng der allgemeinen Formel