DE2262333A1

DE2262333A1 - Mikrobicid wirksames gemisch

Info

Publication number: DE2262333A1
Application number: DE19722262333
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr Holtschmidt; Guenter Dr Schwarzmann
Original assignee: TH Goldschmidt AG
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1972-12-20
Filing date: 1972-12-20
Publication date: 1974-07-11
Also published as: FR2211449A1; DE2262333B2; AT327401B; BE806413A; IT1047933B; CH592046A5; ATA1068373A; NL7317529A; FR2211449B1

Description

Th. Goldschmidt AG, Essen

Mikrobicid wirksames Gemisch

Die.Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mikrobicid wirksamen Gemisches der allgemeinen Formel

R R

N- (CH₀) ,-N- (CH₀) -,,-N- (CH₀) _-N <

2 3, 23, 23 \

RRRR

worin R ein Wasserstoff- oder ein Alkylrest mit 8 bis Kohlenstoffatomen, mindestens ein Rest R jedoch ein Alkylrest ist, sowie eine das Gemisch enthaltende mikrobicide Zubereitung.

Aus der deutschen Patentschrift 2 009 276 ist die Verwendung der Verbindung der Formel

R¹ -R¹

N-(CH ) -N-(CH₉) „-

S ¹I \l

R R^X R

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_ 2 —

worin R ein Wasserstoffrest oder eine C_fiH_l7-Gruppe ist, jedoch zwei CpH. .,-Gruppen im Molekül vorhanden sind, als Mikrobicide bekannt.

Zubereitungen, welche die patentgemäßen Verbindungen enthalten, eignen sich insbesondere als Desinfektionsmittel, Konservierungsmittel und Algicide, z.B. zur Verwendung in Brauereien, Molkereien, der Industrie zur Herstellung alkoholfreier Getränke, Tierzuchtbetrieben, Schlachthöfen, Krankenhäusern und Badeanstalten.

Die deutsche Patentschrift 2 049 399 beschreibt eine mikrobicide Zubereitung, gekennzeichnet durch einen wirksamen Gehalt einer synergistischen Mischung aus Verbindungen der allgemeinen Formel I

2 _R2

2 2 ι 2 2 \ R' R² V

2
worin R entweder einen Wasserstoff- oder CoH₁₇-ReSt bedeu-

2
tet, jedoch zwei Reste R CgH,.,-Reste sind, und Verbindungen der Formel II

R³ \	(TT	²	"C	rr	R~	V- }	2 2	R³
R³	Π	9	8	n, i	8/	1	.0,6,1	\³
	0		2

worin R entweder einen Wasserstoff- oder CgH,--Rest bedeutet, jedoch mindestens drei Reste R CgH_l7-Reste sind, wobei das Gewichtsverhältnis der Verbindungen der Formel I zu Verbindungen der Formel II 50 : 50 bis 90 : 10 beträgt.

Es war besonders überraschend, daß durch Zusatz von mäßig wirksamen Verbindungen der Formel II zu solchen der Formel I deren an sich schon ausgeprägte mikrobicide Wirksamkeit noch weiter verbessert wird.

Es ist ferner aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 113 bekannt, daß Verbindungen der allgemeinen Formel

R⁴-N-(CH₀-CH₀-CH₀-NR⁴) R⁴

ι Δ Δ Δ η

R⁴

wobei R ein Wasserstoff- oder CgH₁₇-ReSt ist, jedoch mindestens zwei R -Reste Cr.H, .,-Reste sein müssen, und η 1 oder 2 ist, ebenfalls baktericide sowie fungicide und algicide Eigenschaften haben. Diese Verbindungen zeigen keine Wirksamkeit gegen Sporen.

Bei der weiteren systematischen Untersuchung alkylierter Polyamine wurde nun überraschend gefunden, daß bestimmte Derivate des Tripropylentetramins nicht nur hervorragende baktericide, fungicide und algicide Wirksamkeit zeigen, sondern darüber hinaus auch ausgeprägt sporicid sind.'

4098 28 / 1 06.1

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man Tripropylentetramin mit dem entsprechenden Alkylhalogenid oder Alkylhalogenidgemisch im Molverhältnis von etwa 2 : 1 bis 1:4, gegebenenfalls in Gegenwart eines Lösungsmittels, bei Temperaturen von etwa 100 bis 16O°C in Gegenwart eines Säureakzeptors umsetzt, das Umsetzungsprodukt vom ausgeschiedenen Salz befreit und gegebenenfalls fraktioniert destilliert.

Verwendet man ein Molverhältnis von 2 : 1 oder 1,5 : 1, jedenfalls aber ein Molverhältnis, bei dem das Tripropylentetramin gegenüber dem Alkylhalogenid im Überschuß verwendet wird, so bildet sich insbesondere bei hohem Überschuß an Amin bevorzugt das monoalkylierte Produkt. Es verbleibt je nach dem Ansatz eine entsprechende Menge nichtumgesetztes Ausgangsprodukt. Dieses kann durch fraktionierte Destillation entfernt werden.

Der Ausdruck Alkylhalogenidgemisch ist im erfindungsgemäßen Sinn so zu verstehen, daß die Kettenlänge des Alkylrestes innerhalb einer gewissen Breite schwankt, wobei die Verteilung der Kettenlänge im Regelfall derjenigen natürlicher Fette entspricht. Gewinnt man das Alkylhalogenid z.B. durch entsprechende Reaktionen aus einem Palmkernöl, so wird sich eine mittlere Kohlenstoffkette von 12 C-Atomen einstellen, deren Schwankungsbreite zwischen 8 und 16 C-Atomen liegt.

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Verwendet man hydrierte Talgfette, so ist. die mittlere Kettenlänge des Alkylrestes C₁^ bis C₁₆, die Schwankungsbreite beträgt C₁₀ bis C₁₈. .

Vorzugsweise verwendet man als Säureakzeptor Alkali- oder
Erdalkalihydroxid.

Die Umsetzung wird vorzugsweise in einem Temperaturbereich
von 130 bis 15O°C durchgeführt. Es kann von Vorteil sein,
zunächst das überschüssige Arnin als Säureakzeptor zu verwenden und erst im Laufe des .Verfahrens Alkali- oder Erdalkalihydroxid zuzusetzen, so daß dann das Polyamin als schwächere Base wieder in Freiheit gesetzt wird.

Bei der Umsetzung im angegebenen Molverhältnis entstehen Gemische von Verbindungen, bei welchen 1 bis 6 R-Reste Alkylreste sind, wobei das Mengenverhältnis der einzelnen Anteile vom Molverhältnis des Ansatzes, abhängig ist.

Man kann zwar, insbesondere bei den Produkten mit geringerem Alkylierungsgrad und kürzerer Alkylkette, die einzelnen Verfahrensprodukte teilweise durch fraktionierte Destillation
trennen, jedoch ist eine solche Trennung nicht erforderlich, da das Gemisch der Verbindungen die Wirksamkeit zeigt und,
wie aus der deutschen Patentschrift 2 049 399 hervorgeht,
Mischungen sehr häufig den Reinsubstanzen überlegen sein
können.

. 409828/106.1

Die erfindungsgemäß hergestellten Verbindungen sind nicht wasserlöslich. Da man derartige mikrobicide Zubereitungen jedoch vorzugsweise in wäßrigem Medium anwendet, ist es notwendig, bei der Herstellung wäßriger Zubereitungen Lösungsvermittler zu verwenden. Beispiele derartiger Lösungsvermittler sind die Anlagerungsprodukte von Äthylenoxid an hydrophobe Verbindungen mit aktivem Wasserstoffatom, beispielsweise Anlagerungsprodukte von Äthylenoxid an Tridecylalkohol. Man kann auch kationaktive Lösungsvermittler, wie z.B. Dodecyldimethylbenzylammoniumchlorid, verwenden, üblicherweise wählt man, bezogen auf Wirksubstanz, etwa die gleiche Menge Solubilisierungsmittel.

Die erfindungsgemäß hergestellte Verbindung kann in üblicher Weise konfektioniert werden, d.h. die gelöste bzw. solubilisierte Verbindung kann zusammen mit anderen mikrobiciden Verbindungen und mit weiteren Zusätzen wie Geruchsstoffe oder Farbstoffe versehen werden. Die Verbindung kann auch in fluorierten Chlorkohlenwasserstoffen gelöst werden und in Aerosolform zur Anwendung gelangen. Durch den Zusatz der Solubilisierungsmittel bei Verwendung einer wäßrigen Lösung wird gleichzeitig die Reinigungskraft der Lösungen verstärkt, und zwar insbesondere dann, wenn als Solubilisierungsmittel nichtionogene Tenside verwendet werden.

In den folgenden Beispielen wird zunächst das erfindungsgemäße Verbindungsgemisch erläutert. Anschließend wird in

- 409828/1061

_ 7 —

tabellarischer Form die Wirksamkeit der erfindungsgemäß hergestellten Zubereitungen gezeigt. Die Prüfung auf Mikrobicidie erfolgte nach den Richtlinien der Deutschen Gesellschaft für Hygiene und Mikrobiologie e.V., Gustav Fischer Verlag, Stuttgart, 1959. Dabei bedeutet in den Tabellen + Keimwachstum, - kein Keimwachstum. Die Prüfung auf Sporicidie erfolgte entsprechend dem Buch von K. H. Wallhäußer, H. Schmidt "Sterilisation, Desinfektion, Konservierung, Chemotherapie", Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1967, Seite 410. Die genaue Durchführung der Testungen ist in den Beispielen beschrieben.

I. Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Gemische

Beispiel 1

Umsetzung von Tripropylentetramin mit, Octylbromid im MoI-verhältnis 1 ; 2 \ _

In einem 2 1-Vierhalskolben, ausgestattet mit Rührer, Rückflußkühler, Thermometer und Tropftrichter werden 2 Mol Tripropylentetramin, 6,4 Mol NaOH und 10 ml H₂O auf 100⁰C erhitzt. Durch den Tropftrichter läßt man langsam 4 Mol n-Octylbromid zutropfen. Danach erhitzt man noch 2 Stunden auf 145 bis 150⁰C. Nach dem Abkühlen wird das Reaktiönsgemisch gereinigt. Dazu digeriert man das Reaktionsgemisch in 1 Liter Benzol und filtriert. Der Rückstand wird in Wasser

• 409828/10 6.1 '

aufgenommen. Im Scheidetrichter trennt man die organische Phase von der wäßrigen. Die organischen Phasen werden im Rotationsverdampfer von Benzol und Wasserspuren befreit. Man gelangt so zu 682 g Rückstand.

Beispiel 2

Umsetzung von Tripropylentetramin mit Octylchlorid im Molverhältnis 1 : 3

In einer Apparatur analog Beispiel 1 werden 1 Mol Tripropylentetramin, 4,8 Mol NaOH und 10 ml H₃O auf 100⁰C erhitzt. Durch den Tropftrichter läßt man langsam 3 Mol Octylchlorid zutropfen. Danach erhitzt man noch zwei Stunden auf etwa 150°C. Nach dem Abkühlen wird das Reaktionsgemisch nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren gereinigt. Man gelangt so zu 512 g Rückstand.

Beispiel 3

Umsetzung von Tripropylentetramin mit Octylbromid im MoI-verhältnis 1 : 4 ^_

In einer Apparatur analog Beispiel 1 werden 1 Mol Tripropylentetramin, 6,4 Mol NaOH und 10 ml H₃O auf 100°C erhitzt. Durch den Tropftrichter läßt man langsam 4 Mol Octylbromid zutropfen. Danach erhitzt man noch 1 1/2 Stunden auf 130⁰C. Nach dem Abkühlen wird das Reaktionsgemisch nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren gereinigt. Man gelangt so zu 578 g Rückstand.

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Beispiel 4

Umsetzung von Tripropylentetramin mit Dodecylbromid im Molverhältnis 1 : 2

In einer Apparatur analog Beispiel 1 werden 1 Mol Tripropylentetramin, 3,2 Mol NaOH und 10 ml H₃O auf 100⁰C erhitzt. Durch den Tropftrichter läßt man langsam 2 Mol n-Dodecylbromid zutropfen. Danach erhitzt man noch zwei Stunden auf etwa 140 C. Nach dem Abkühlen wird das Reaktionsgemisch nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren gereinigt. Man gelangt so zu 513 g Rückstand.

Beispiel 5

Umsetzung von Tripropylentetramin mit Dodecylbromid im MoI-verhältnis 1 ; 3

In einer Apparatur analog Beispiel 1 werden 1 Mol Tripropylentetramin, 4,8 Mol NaOH und 10 ml H₃O auf 100°C erhitzt. Durch den Tropftrichter läßt man langsam 3 Mol Laurylbromid zutropfen. Danach erhitzt man noch zwei Stunden auf etwa 140 C. Nach dem Abkühlen wird das Reaktionsgemisch nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren gereinigt. Man gelangt so zu 750 g Rückstand.

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Beispiel 6

Umsetzung von Tripropylentetramin mit Octadecylbromid im Molverhältnis 2 ; 1

In einer Apparatur analog Beispiel 1 werden 2 Mol Tripropylentetramin, 1,6 Mol NaOH und 10 ml H-O auf 100⁰C erhitzt. Durch den Tropftrichter läßt man langsam 1 Mol Octadecylbromid zutropfen. Danach erhitzt man noch zwei Stunden auf etwa 150 C. Durch Dekantieren wird der anorganische Rückstand vom heißen Reaktionsgemisch abgetrennt. Die flüssige Phase wird einer Vakuumdestillation unterworfen. Dabei gehen bei 192°C/1O~ Torr 210 g N-Octadecyltripropylentetramin über.

Elementaranalyse für C₃₇H₆₀N₄:

berechnet gefunden

C 73,5 % C 72,7 %

H 13,7 % H 13,1 %

N 12,75 % N 12,4 %

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II. Herstellung der erfindungsgemäßen Zubereitungen

Beispiel 7

10 Gewichtsteile des nach Beispiel 1 hergestellten Produktes, 8 Gewichtsteile eines Additionsproduktes von 12 Mol Äthylenoxid an 1 Mol Isotridecylalkohol, 10 Gewichtsteile Essigsäure, 20 Gewichtsteile Propylenglykol-1,2 und 52 Gewichtsteile Wasser werden unter Rühren und Erwärmen auf etwa 50⁰C homogenisiert. Man erhält eine gelbgefärbte, klare und schäumende Lösung, die beliebig wasserverdünnbar ist.

Beispiel 8

10 Gewichtsteile des nach Beispiel 2 hergestellten Produktes,. 8 Gewichtsteile eines Additionsproduktes von 12 Mol Äthylenoxid an 1 Mol Isotridecylalkohol, 10 Gewichtsteile Essigsäure, 20 Gewichtsteile Propylenglykol-1,2 und 52 Gewichtsteile Wasser werden unter Rühren und Erwärmen auf etwa 50°C homogenisiert. Man gelangt so zu einer schwach gelbgefärbten, mit Wasser in jedem Verhältnis mischbaren Lösung.

Beispiel 9

10 Gewichtsteile des nach Beispiel 2'hergestellten Produktes, 12,5 Gewichtsteile einer Mischung aus 80 Gew.-%

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^C12^H25 j

f~\

Cl

und 20 Gew.-% Äthanol, 20 Gewichtsteile Propandiol-1,2, 10 Gewichtsteile Essigsäure und 47,5 Gewichtsteile Wasser werden unter Rühren und Erwärmen auf etwa 40⁰C homogenisiert, Man erhält so eine gelbe Lösung, die in Wasser löslich ist.

Beispiel 10

10 Gewichtsteile des nach Beispiel 3 hergestellten Produktes, 8 Gewichtsteile eines Additionsproduktes von 12 Mol Äthylenoxid an 1 Mol Isotridecylalkohol, 10 Gewichtsteile Essigsäure, 50 Gewichtsteile Propandiol-1,2 sowie 22 Gewichtsteile Wasser werden zusammen auf etwa 50⁰C erwärmt und durch Rühren homogenisiert. Dabei erhält man eine mit Wasser mischbare klare Lösung.

Beispiel 11

10 Gewichtsteile des nach Beispiel 4 hergestellten Produktes, 8 Gewichtsteile eines Anlagerungsproduktes von 12 Mol Äthylenoxid an 1 Mol Isotridecylalkohol, 10 Gewichtsteile Essigsäure,

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40 Gewichtsteile i-Propanol und 32 Gewichtsteile Wasser werden unter Rühren homogenisiert. Die so entstehende Lösung ist klar und in Wasser löslich.

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III. Prüfungen von erfindungsgemäßen Zubereitungen auf baktericide und fungicide Wirksamkeit

a) Zubereitung gemäß Beispiel

■ Der pH-Wert der 0,1 gewichtsprozentigen Wirksubstanzlösung wurde mit Essigsäure auf 7,5 eingestellt.

Teststamm

Konzentration in % ■ Einwirkungszeit in Min. 1 2 5 10 20 30

S. aureus

0,1

0,05

0,01

0,005

0,001 ■ _||M _mm

E. coli

0,1

0,05

0,01

0,005

0,001

aeruginosa

0,1

0,05

0,01

0,005

0,001

C. albicans

0,1
0,05 O₁ 01 0,005 0,001

I _m

P. expansum

0,1

0,05

0,01

0,005

0,001

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b) Zubereitung gemäß Beispiel

Der pH-Wert der 0,1 gewichtsprozentigen Wirksubstanzlösung wurde mit Essigsäure auf 7,3 eingestellt.

Teststanun

Konzentration in % Einwirkungszeit in Min. 1 2 5 10 20

S. aureus

0,1

0,05

0,01

0,005

0,001 i_ ^^ _wmm

t

E. coli

0,1

0,05

0,01

0,005

0,001

P. aeruginosa

0,1

0,05

0,01

0,005

0,001

C. albicans

0,1
0,05 0,01 0,005 . 0,001

G. candidum

0,1

0,05

0,01

0,005

0,001

0 9 8 2 8/1061

c) Zubereitung gemäß Beispiel 9.

Der pH-Wert der O,1 gewichtsprozentigen Wirksubstanzlösung wurde mit Essigsäure auf 7,6 eingestellt.

Teststamm Konzentration Einwirkungszeit in Min,

in % 1 2 5 10 20

S. aureus 0,1 ______

0,01 - - -

0,005 + + -

0,001 + + + +

E. coli 0,1 ______

0,01 - - -

0,005 ______

0,001 + + + +

P. vulgaris 0,1 ______

O,05 - - -

0,01 + + -

P. aeruginosa 0,1 ______

0,01 + - -

0,005 + + -

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d) Zubereitung gemäß Beispiel Der pH-Wert der 0,1 gewichtsprozentigen Wirksubstanzlösung wurde mit Essigsäure auf 4,3 eingestellt.

Teststamm Konzentration · Einwirkungszeit in Min.

in % 1 2 5 10 20

S. aureus ' 0,1

0,05 0,01 0,005 0,001

E, coli 0,1

0,05 0,01 0,005 0,001

P. aeruginosa 0,1

0,05 0,01 0,005 . 0,001

409828/1.0,1,1

e) Zubereitung gemäß Beispiel

Der pH-Wert der 0,1 gewichtsprozentigen Wirksubstanz-' lösung wurde mit Essigsäure auf 5,2 eingestellt.

Teststamm Konzentration Einwirkungszeit in Min.

in % 1 2 5 10 20

S. aureus 0,1

0,05 0,01 0,005 0,001

E. coli 0,1

0,05 0,01 0,005 0,001

P. aeruginosa 0,1

0,05 0,01 0,005 0,001

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IV. Prüfung auf Sporicidie

Die Untersuchungen wurden - wie oben angegeben - nach K. H. Wallhäußer und H. Schmidt durchgeführt. Dabei wurde so vorgegangen, daß die Teststämme B. cereus und B. subtilis über zwei Passagen auf festen Nährböden angezüchtet wurden. Die letzte Passage wurde eine Woche im Brutschrank aufbewahrt. Dann wurden die Keime mit einer, physiologischen Kochsalzlösung abgeschwemmt, dreimal gewaschen und zentrifugiert. Die so gewonnenen Keime wurden in 5 ml Wasser aufgenommen und 1/2 Stunde auf 80⁰C erhitzt. Die Keimzahl wurde im Photometer auf etwa 2·10 Keime/ml eingestellt. Mit dieser Keimsuspension wurde entsprechend den Richtlinien der Deutschen Gesellschaft für Hygiene und Mikrobiologie e.V., Gustav Fischer Verlag, Stuttgart, 1959, der Suspensionsversuch durchgeführt. Dabei bedeutet in den Tabellen + Keimwachstum, - kein Keimwachstum.

a) Zubereitung gemäß Beispiel 7.

Der pH-Wert der 1,0 gewichtsprozentigen Wirksubstanzlösung wurde mit Essigsäure auf 7,5 eingestellt.

Teststamm Konzentration ' Einwirkungs.zeit in Min.

in % 1 2 5 10 20 30

B.	subtilis	1,0
		0,5
		0,1
B.	cereus	1,0
		0,5
		0,1

4 09828/1061

b) Zubereitung gemäß Beispiel 8. Der pH-Wert der 1,0 gewichtsprozentigen Wirksubstanzlösung wurde mit Essigsäure auf 7,3' eingestellt.

Teststamm Konzentration Einwirkungszeit in Min.

in % 1 2 5 10 20

B subtilis	1,0
	0,5
	0,1
B. cereus	1,0
	0,5
	0,1

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Claims

Patentansprüche

l} Verfahren zur Herstellung eines mikrobicid wirksamen Gemisches der allgemeinen Formel

R R

^> Nr(CH₂)₃-N-(CH₂)₃~N-(CH₂)3-N <^ R RRR

worin R ein Wasserstoff- oder ein Alkylrest mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen/ mindestens ein Rest R jedoch ein Alkylrest ist, dadurch gekennzeichnet, daß man Tripropylentetramin mit dem entsprechenden Alkylhalogenid oder Alkylhalogenidgemisch im Molverhältnis von etwa 2 : 1 bis 1:4, gegebenenfalls in Gegenwart eines Lösungsmittels, bei Temperaturen von etwa 100 bis 160 C in Gegenwart eines Säureakzeptors umsetzt, das Umsetzungsprodukt vom ausgeschiedenen Salz befreit und gegebenenfalls fr.aktioniert destilliert. .^ -
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Säureakzeptor Alkali- oder Erdalkalihydroxxd verwendet.

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3. Mikrobicide Zubereitung, gekennzeichnet durch einen wirksamen Gehalt an Verbindungen der allgemeinen Formel

R R

^>N- (CH₂) ₃-N- (CH₂) ₃-N- (CH) ~N <^ R RR

worin R ein Wasserstoff- oder ein Alkylrest mit 8 bis 18 Kohlenstoffatomen, mindestens ein Rest R jedoch ein Alkylrest ist, neben üblichen Lösungsmitteln, Lösungsvermittlern, Farbstoffen, Aromastoffen und anderen üblichen Begleit- oder Trägerstoffen.

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