DE19523070C2

DE19523070C2 - Stabile wäßrige Mischungen auf der Basis von Bisguanidiniumsalzen und deren Verwendung als biozide Mittel

Info

Publication number: DE19523070C2
Application number: DE1995123070
Authority: DE
Inventors: Ulf Dr Thust; Kurt Prof Dr Kellner; Jutta Naumann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-06-24
Filing date: 1995-06-24
Publication date: 1999-04-22
Anticipated expiration: 2015-06-25
Also published as: DE19523070A1

Description

Die Erfindung betrifft stabile wäßrige Mischungen auf der Basis von Bisguanidiniumsalzen, die in Gegenwart von Sulfationen keine Ausfällungen ergeben und als biozide Mittel bevorzugt für Desinfektionszwecke eingesetzt werden können.

Für allgemeine Desinfektionszwecke werden bekannterweise als Wirkstoffe, zum Teil in Kombination, Alkohole, Aldehyde, Säuren, Persäuren, Peroxoverbindungen und quarternäre Ammoniumverbindungen eingesetzt.

Für Desinfektionsaufgaben mit hoher Materialverträglichkeit und Anwenderfreundlichkeit, wie sie in geschlossenen Systemen, z. B. in Toilettensystemen in Verkehrsmitteln und anderen Sammelbehältern (z. B. der Landwirtschaft), in geschlossenen klimatisierten Räumen mit kleinen und begrenzt luftaustauschbaren Innenräumen, in empfindlichen medizinischen und pharmazeutischen Apparaten/Anlagen und analogen Räumlichkeiten vorliegen, kommen nur wenige Wirkstoffe in Frage.

So sind Alkohole und Säuren zu wenig wirksam und nicht immer materialverträglich, vor allem bei hohen Konzentrationen. Aldehyde sind generell wegen allergischer Probleme und toxischer Wirkung in der Dampfphase nur beschränkt anwendbar.

Peroxoverbindungen sind nicht ausreichend materialverträglich und sind bei Eiweißbelastung, z. B. in Toilettensystemen, unwirksam.

Quarternäre Ammoniumverbindungen weisen ebenfalls Mängel in der Materialverträglichkeit auf und sind für viele Desinfektionsaufgaben nicht wirksam genug bzw. werden schnell inaktiviert.

Pflanzenverträglichkeit bei ausreichender mikrobizider Wirkung zeigen nur quarternäre Ammoniumverbindungen in niedrigen Konzentrationen, so daß nur wenige Desinfektionsmittel für eine Anwendung in Frage kommen.

Die europäische Patentanmeldung EP 06 20 013 A2 beschreibt Desinfektionsmittel für Sammeltoilettensysteme und ähnliche Anlagen, die als Wirkstoff bestimmte alkylierte Di- oder Triaminsalze oder Gemische dieser in wäßriger, wäßrig-alkoholischer oder anderen organischen Lösungsmitteln beinhalten.

Es ist bekannt, daß Bisguanidiniumsalze, besonders die entsprechenden Acetate, ausgezeichnete microbizide Wirkungen (KH. Wallhäuser, Praxis der Sterilisation, Desinfektion, Konservierung, 4. Auflage, Thieme-Verlag Stuttgart, New York, 1988, S. 558 ff; H. Horn, M. Privora und W. Weuffen, Handbuch der Desinfektion und Sterilisation; E. Mutschler, Arzneimittelwirkungen, 6. Auflage, Wiss. Verlagsgesellschaft, Stuttgart, 1991, S. 566) und eine hervorragende Materialverträglichkeit aufweisen. Nachteilig auf ihren Einsatz als Wirkstoff in Desinfektionsmitteln, Konservierungs- und Pflanzenschutzmitteln wirkt sich aus, daß häufig bei Verdünnung der Wirkstofflösungen von Bisguanidiniumsalzen mit Wasser störende schleimförmige Ausfällungen oder Trübungen auftreten. Diese Erscheinungen sind auch zu verzeichnen, wenn Bisguanidiniumsalze den zu desinfizierenden oder zu konservierenden Medien zugesetzt werden.

Nicht völlig frei von diesen Nachteilen sind die in o.a. EP-Anmeldung beschriebenen Desinfek tionsmittel, wie die Ergebnisse der Beurteilung der Sulfationenresistenzprüfung belegen (Siehe Tabelle 4, Muster V7). Bei der Ursachenforschung wurde festgestellt, daß die im Trink-, Brauch- aber auch im Regenwasser enthaltenen Sulfationen die unerwünschte Fällung bewirken.

Der Verwendung von entionisiertem Wasser zur Bereitung anwendungsfähiger wäßriger Mischungen von Bisguanidiniumsalzen für die vorstehend aufgeführten Anwendungszwecke steht entgegen, daß erhebliche Volumina an Wasser zur Verdünnung benötigt werden. Dies belastet den Einsatz der Bisguanidiniumsalze als bioziden Wirkstoff für diese Zwecke kostenseitig. Außerdem kann nicht vorausgesetzt werden, daß beim Anwender entionisiertes Wasser vorhanden ist bzw. durch eigene Aufbereitung gewonnen werden kann, um anwendungsgerechte fällungs- oder trübungsfreie wäßrige Mischungen der Bisguanidinium salze zubereiten zu können.

Um die vorteilhaften Eigenschaften von Bisguanidiniumsalzen als Wirkstoff für Desinfektions-, Konservierungs- und Pflanzenschutzmittel nutzen zu können, ist es erforderlich, wäßrige Mischungen von Bisguanidiniumsalzen zu finden, welche keine Ausfällungen oder Trübungen beim Verdünnen mit sulfationenenthaltendem Wasser bzw. beim Einbringen in das zu desinfizierende und/oder konservierende Medium verursachen. Gleichzeitig müssen die zu findenden wäßrigen Mischungen von Bisguanidiniumsalzen mit anderen Stoffen materialverträglich und wasserlöslich sein.

Erfindungsgemäß werden nunmehr stabile wäßrige Mischungen vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie biozid wirkende Bisguanidiniumsalze in Kombination mit

- fünf- und/oder sechsgliedrigen N-haltigen Heterocyclen, wie
- N-alkylierten Pyrrolidonen,
- 1,3,5-substituierten 1,3,5-hexahydrotriazinen,
- N-Hydroxyethyl-2-alkylimidazolin
- nichtionischen Tensiden,
- anionenbildenden organischen Säuren und/oder deren Salzen, und
- je nach Anwendungsgebiet weitere übliche Hilfsstoffe, Lösungsmittel, Tenside, Entschäumer, Farb- und Geruchsstoffe,
- und gegebenenfalls weitere bekannte Wirkstoffe wie chloridfreie quartäre Ammoniumsalze enthalten.

Als Wirkstoffe werden allgemein Bisguanidiniumsalze, bevorzugt nachfolgende Salze

- Cocospropylen-1,5-diguanidiniumacetat
- Poly(hexamethylenbiguanid)hydrochlorid

in den wäßrigen Mischungen eingesetzt.

Als heterocyclische Verbindungen eignen sich insbesondere die in Tabelle 1 Punkt 2. aufgeben Verbindungen.

Als nichtionische Tenside eignen sich beispielsweise Alkoholaddukte von Ethylenoxid- oder Ethylenoxid/Propylenoxid-Oligomeren mit 3-18 Monomereinheiten. Einsetzbar sind aber auch handelsübliche nichtionogene Tenside und Emulgatoren, wie z. B. Surfadon®, PEG 6000 oder Terrasulf®.

Als anionenbildende Verbindungen werden vorzugsweise einwertige oder mehrwertige organische Säuren oder deren Salze eingesetzt, die auch weitere Substituenten tragen können, wie z. B. Essigsäure, Propionsäure, Milchsäure, Weinsäure, Zitronensäure, Glycin. Vorteilhaft werden anionenbildende Verbindungen verwendet, die Anionen der eingesetzten Guanidiniumsalze bilden.

Wäßrige Mischungen von Bisguanidiniumsalzen in der Zusammensetzung der Vergleichsmuster V1, V2 (Tabelle 2) sind Mischungen, welche die bekannten nachteiligen Wirkungen gegenüber sulfationenhaltigem Wasser oder zu desinfizierenden Medien zeigen, wenn die Mischungen mit diesen auf Anwendungskonzentration verdünnt oder ihnen zugesetzt werden.

Die Vergleichsmuster V3-V6 (Tabelle 2), welchen als Zusätze aliphatische oder cyclische Amine beigemischt wurden, zeigen die gleiche Wirkung wie die Vergleichsmuster V1, V2, wie aus Tabelle 4, den Ergebnissen der Beurteilung der Sulfationenresistenzprüfung, zu ersehen ist.

Das Vergleichsmuster V7 (Tabelle 1) in Verbindung mit den Ergebnissen Tabelle 4 belegt, daß die Desinfektionsmittel nach EP-Anmeldung 06 20 013 A2 nicht frei von den nachteiligen Wirkungen insbesondere bei zunehmender Verdünnung mit sulfathaltigem Wasser sind.

Überraschender Weise wurde nun gefunden, wenn man wäßrige Mischungen, bestehend aus einem oder mehreren Wirkstoffen, Tensiden, Anionenbildnern und Zusätzen heterocyclischer Verbindungen, insbesondere Stickstoff enthaltenden Heterocyclen zufügt und bestimmte Konzentrationsverhältnisse einhält (siehe Muster E1-E12, Tabelle 3), daß die störenden schleimförmigen Ausfällungen oder Trübungen in Gegenwart von Sulfationen sowohl bei der Stammlösung der wäßrigen Mischungen als auch bei deren Verdünnung auf Anwendungskonzentration bezogen auf den Wirkstoffgehalt unterbleiben oder nur noch in Einzelfällen geringfügige Trübungen auftreten, wie der Tabelle 4 zu entnehmen ist. Analoges gilt für den Zusatz der wäßrigen Mischungen (Muster E1-E12) zu anderen zu desinfizierenden Medien, beispielsweise Humanurin, wie aus Tabelle 6 zu entnehmen ist.

Mit diesen erfindungsgemäßen stabilen wäßrigen Mischungen von Bisguanidiniumsalzen werden die oben dargestellten nachteiligen Wirkungen, welche die Gegenwart von Sulfationen in Wasser hervorgerufen, beseitigt, ohne daß eine kostenaufwendige Wasseraufbereitung zur Entfernung der Sulfationen erforderlich ist. Damit wird die ausgezeichnete mikrobizide Wirkung sowie die Materialverträglichkeit der Bisguanidiniumsalze einem breiteren Anwendungsspektrum erschlossen als bisher.

Nachfolgend werden die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen der stabilen wäßrigen Mischungen auf der Basis von Bisguanidiniumsalzen als mikrobizidem Wirkstoff näher beschrieben und anhand der tabellarischen Zusammenstellung der Anwendungsbeispiele erläutert.

Bezogen auf die in den wäßrigen Mischungen enthaltene Menge an Bisguanidiniumsalzen setzt man allgemein 5-50%, vorzugsweise 10-30%, einer der o.a. heterocyclischen Verbindungen oder ein Gemisch dieser den wäßrigen Mischungen zu.

Die vorteilhafte Wirkung wird nur dann erzielt, wenn die Komponenten

- Bisguanidiniumsalze (G),
- heterocyclische Verbindung (H),
- Tensid (T),
- Anionenbildner (A)

im Verhältnis von G/H/T/A = 1/0,05-0,5/0,1-0,5/0,02-0,5 in den wäßrigen Mischungen enthalten sind. Vorzugsweise stehen die Komponenten im Verhältnis 1/0,1-0,3/0,1-0,3/0,02-0,1.

Die erfindungsgemäßen Mischungen enthalten vorzugsweise 3-30% Wirkstoff, sie zeigen bereits bei einer Wirkstoffkonzentration von 0,1% in wäßriger Lösung mikrobizide Wirkung. Für den praktischen Einsatz sind Lösungen mit Wirkstoffkonzentrationen bevorzugt von 0,3-3%, aber auch bis 10% in Abhängigkeit vom Anwendungsfall, geeignet. Höhere Anwendungs konzentrationen sind möglich. Die Anwendungskonzentration der Bisguanidiniumsalze kann problemlos in den stabilen wäßrigen Mischungen durch Verdünnung der konzentrierten Mischungen mit Wasser eingestellt werden.

Als Desinfektionsmittel zur Abtötung von Bakterien und Pilzen bspw. in Sammeltoiletten systemen von Passagierflugzeugen werden erfindungsgemäße Mischungen mit einem Wirkstoffgehalt von 0,3-10%, bevorzugt von 1,0-3,0% verwendet. Die vorteilhaften mikrobiziden Wirkungen der erfindungsgemäßen stabilen Mischungen, die keine Trübungen oder Ausfällungen bei Verdünnung auf Anwendungskonzentration zur Folge haben (Tabelle 4), wird mittels der in Tabelle 5 zusammengestellten Prüfungsergebnisse nachgewiesen.

Die Pflanzen zeigen gegenüber den erfindungsgemäßen stabilen Mischungen eine wesentliche bessere Verträglichkeit als gegen Mischungen ohne die erfindungsgemäßen Zusätze, so daß überraschenderweise eine Anwendung der Mischungen als Bakterizid, Fungizid oder Virizid im Pflanzenschutz möglich ist. Die Mischungen können sowohl im Vorauflauf- als auch im Nachauflaufverfahren zur Bekämpfung von Bakterien, Pilzen und/oder Viren mit einer Wirkstoffkonzentration von 0,1-3,0%, bevorzugt jedoch von 0,5-1,0% angewendet werden. Besonders bei Anwendungskonzentrationen des Wirkstoffs in den Mischungen < 1% weisen die Pflanzen überhaupt keine Schädigungen auf, wie anhand der Ergebnisse der Boniturprüfung (Tabelle 7 und 8) zu erkennen ist.

Die gute bis ausgezeichnete Pflanzenverträglichkeit der erfindungsgemäßen stabilen Mischungen ermöglicht das biozide Wirkungspotential der Bisguanidiniumsalze variabler in dem Konzentrationsbereich auszunutzen, weil Pflanzen nicht geschädigt werden und sie eine ausreichende mikrobizide Wirkung gegenüber Bakterien, Pilzen, Hefen und/oder Viren aufweisen.

Dies trifft für nachfolgende Anwendungsfälle zu:
Bei der Bekämpfung von pflanzenschädigenden Mikroorganismen wie Bakterien, Hefen und Viren werden gute Prüfergebnisse mit Wirkstoffkonzentrationen in den Mischungen von 0,1-3,0%, bevorzugt 0,2-1,0% erzielt (Tabelle 9), ohne daß die Pflanzen dabei geschädigt werden.

Bei der Abtötung von Pilzen (Tabelle 10) werden ausreichende bis sehr gute Ergebnisse erzielt, wenn die Wirkstoffkonzentration der Mischungen zwischen 0,3-3,0%, bevorzugt 1,0-3,0% beträgt.

Ausführungsbeispiele

Tabelle 1

Zusammenstellung der verwendeten Stoffe und ihrer Abkürzungen

Herstellung von erfindungsgemäßen Mischungen und Vergleichsmustern

Die erfindungsgemäßen Mischungen (E) bzw. die Vergleichsmuster (V) werden durch rezepturgetreue Zugabe der Bestandteile in einem geeigneten Gefäß unter mechanischer Mischung in Trinkwasser (ca. 30° Deutscher Härte) bzw. bei Vergleichsmustern in destilliertem Wasser hergestellt.

Tabelle 2

Zusammensetzung der Vergleichsmuster (V)

(Bestandteile in %, Trinkwasser (30°DH) u. übliche Hilfsstoffe auf 100%)

Tabelle 3

Zusammensetzung erfindungsgemäßer Mischungen (E)

(Bestandteile in %, Trinkwasser (30°DH) u. übliche Hilfsstoffe auf 100%)

Prüfung der Sulfationenresistenz

Die Prägung erfolgt durch visuelle Begutachtung der Stammlösung (St) sowie von Lösungen mit einem Wirkstoffgehalt von 7,5%, 5%, 1,5% und 0,3%, die durch Verdünnung der Stammlösung mittels Trinkwasser (30°DH) mit einem Sulfationengehalt von 154 mg/l erhalten wurden, nach 24 Stunden nach folgender Boniturskala:

0 völlig klare Lösung
1 unbedeutende geringfügige Trübung
2 deutliche Trübung
3 intensive Trübung mit Ausfällung
4 starke Ausfällung

Tabelle 4

Ergebnisse der Beurteilung der Sulfationenresistenzprüfung

Prüfung der mikrobiciden Wirkung

Die Prüfung erfolgt im Suspensionstest mit Eiweißbelegung bei 0,5% Anwendungs konzentration bei 20°C gegen Pilze und Bakterien entsprechend den Richtlinien der DGHM sowie bei 10% faecaler Belastung gegen Escherichia coli nach 18 Stunden Beiastungszeit, wobei die notwendige Konzentration zur Abtötung in 30 Minuten ermittelt wurde.

Testkeime

1. Staphylococcus aureus
2. Enterococcus faecalis
3. Escherichia coli
4. Pseudomonas aeruginosa
5. Candida albicans.

Bewertung

- wirksam
+/- unsichere Wirksamkeit
+ unwirksam.

Tabelle 5

Wirkung gegen Bakterien und Pilze unter Eiweißbelastung

Prüfung der Mischungen in Verdünnung in Gegenwart von Urin

Aus den erfindungsgemäßen Mischungen (E) werden durch Zugabe von Trinkwasser (30°DH) Lösungen mit einer Konzentration von 7,5% bzw. 1,5% Wirkstoffgehalt hergestellt. Diese Lösungen werden mit gleichen Teilen Humanurin (Verhältnis 1 : 1) versetzt und nach 30 Minuten visuell bewertet. Zur Bewertung wird die Boniturskala der Sulfatresistenzmessung benutzt.

Tabelle 6

Bewertung der Trübung nach Urineinwirkung

Prüfung der Pflanzenverträglichkeit

Die Prüfung erfolgte nach folgender Methodik:

Testpflanzen

- Monokotyle Modellpflanze: Hafer (Avena sativa),
- Dikotyle Modellpflanzen: Kresse (Lepidium sativum), Rübsen (Brassica rapa).

Komposterde wird in Blumentöpfe gefüllt und darin die Kulturen eingesät. Die Töpfe werden unter optimalen Wachstumsbedingungen (Licht, Feuchtigkeit, Temperatur) im Lichtregal aufgestellt.

Im Vorauflaufverfahren (VA) werden 10 ml der Probe (Verdünnung der erfindungsgemäßen Muster in Trinkwasser in %) über die Bodenfläche (63 cm²) gleichmäßig verteilt. Beim Nachauflaufverfahren (NA) werden die Pflanzen bei unterschiedlichen Entwicklungs stadien mit den Proben eingepinselt.

Bonitur der Pflanzen nach dem Schädigungsgrad in %.

Tabelle 7

Pflanzenschädigung in % bei Vorauflaufanwendung (Bonitur erfolgte 14 Tage nach Auflaufen)

Tabelle 8

Pflanzenschädigung in % bei Nachauflaufanwendung (Bonitur 14 Tage nach Behandlung)

Prüfung der Wirkung gegenüber pflanzenschädigenden Mikroorganismen

Die Prüfung der erfindungsgemäßen Mittel erfolgte im Flüssigkulturverfahren. Einer Bakterien- bzw. Hefesuspension mit definierter Zellzahl werden die Mittel in den angegebenen Konzentrationen zugesetzt. Die Vermehrungshemmung (in %) wurde im optischen Meßverfahren verfolgt und nach 6 Stunden bonitiert. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 9 dargestellt.

Tabelle 9

Wirksamkeit gegen Prüforganismen (in %)

Wirksamkeit gegen Pilze

Die Wirksamkeit gegen Pilze wurde im Agarplattentest in verschiedenen Anwendungskonzentrationen geprüft.

Die Ergebnisse in % Abtötung wurden nach 3 Tagen Bebrütung ermittelt.

Tabelle 10

Wirksamkeit gegen Pilze (Abtötung in % nach 3 Tagen)

Claims

1. Stabile wäßrige Mischungen, die in Gegenwart von Sulfationen keine Fällungen oder Trübungen zeigen, bestehend aus Bisguanidiniumsalzen als mikrobiziden Wirkstoff nichtionischen Tensiden, Anionenbildnern und sonstigen üblichen Hilfsstoffen zur Verwendung als Desinfektions-, Konservierungs- und Pflanzenschutzmittel, dadurch gekennzeichnet, daß den wäßrigen Mischungen

- N-alkylierte Pyrrolidone und/oder
- 1,3,5-substituierte 1,3,5-Hexahydrotriazine und/oder
- N-Hydroxyethyl-2-alkylimidazolin

zugesetzt werden und die wäßrigen Mischungen der Komponenten Bisguanidiniumsalz und heterocyclische Verbindung(en) im Verhältnis 1,0 zu 0,05-0,5, enthalten.

2. Stabile wäßrige Mischungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese die Komponenten Bisguanidiniumsalze/heterocyclische Verbindung(en)/Tenside/Anionenbildner allgemein im Verhältnis 1/0,05-0,5/0,1-0,5/0,02-0,5 vorzugsweise im Verhältnis 1/0,1-0,3/0,1-0,3/0,02-1 enthalten.

3. Stabile wäßrige Mischungen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese allgemein 0,1-30%, vorzugsweise 0,3-10%, insbesondere jedoch 0,3-3% Bisguanidiniumsalze als mikrobiziden Wirkstoff enthalten.

4. Stabile wäßrige Mischungen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß diese vorzugsweise als N-alkylierte Pyrrolidone

- N-Octylpyrrolidon,
- N-Dodecylpyrrrolidon,
- N-Hydroxyethylpyrrolidon

und/oder
als 1,3,5-substituierte 1,3,5-Hexahydrotriazine

- 1,3,5-Trisethyl-1,3,5-hexahydrotriazin
- 1,3,5-Tris-2-hydroxyethyl-1,3,5-hexahydrotriazin
- 1,3,5-Tris-2-hydroxo-2-oxoethyl-1,3,5-hexahydrotriazin

als heterocyclische Verbindungen enthalten.

5. Stabile wäßrige Mischungen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß diese bezogen auf den Bisguanidiniumsalzgehalt allgemein 5-50%, vorzugsweise 10-30% einer heterocyclischen Verbindung oder ein Gemisch dieser enthalten.

6. Stabile wäßrige Mischungen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß diese je nach Anwendungsgebiet weitere bekannte Wirkstoffe wie chloridfreie quartäre Ammoniumsalze und/oder weitere übliche Hilfsstoffe und/oder Lösungsmittel und/oder Tenside und/oder Entschäumer und/oder Farb- und Geruchsstoffe enthalten.

7. Stabile wäßrige Mischungen nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese als Desinfektions-, Konservierungs- und Pflanzenschutzmittel verwendet werden.

8. Stabile wäßrige Mischungen nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß diese bevorzugt als Desinfektionsmittel in Toilettensystemen in Verkehrsmitteln wie Flugzeugen, Schiffen und Schienenfahrzeugen sowie in Chemie- und Mobiltoiletten aller Art eingesetzt werden und der Gehalt an Bisguanidiniumsalzen in diesen allgemein 0,3-10%, bevorzugt 1,0-3,0% beträgt.

9. Stabile wäßrige Mischungen nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß diese bevorzugt zur Bekämpfung pflanzenschädigender Mikroorganismen wie Bakterien und/oder Hefen und/oder Viren im Vorauflauf- und/oder Nachauflaufverfahren verwendet werden und der Gehalt an Bisguanidiniumsalzen in diesen allgemein 0,1-3,0%, vorzugsweise 0,2-1,0% beträgt.

10. Stabile wäßrige Mischungen nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß diese zur Bekämpfung pflanzenschädigender Pilze im Vorauflauf- und/oder Nachauflaufverfahren verwendet werden und der Gehalt an Bisguanidiniumsalzen in diesen allgemein 0,3-3,0%, bevorzugt 1,0-3,0% beträgt.