DE2547774C2

DE2547774C2 - Polymere quaternäre Ammoniumverbindungen

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Publication number: DE2547774C2
Application number: DE2547774A
Authority: DE
Inventors: Harold A. Havertown Pa. Green; John J. Jersey City N.J. Merianos; Alfonso N. Glen Rock N.J. Petrocci
Original assignee: Millmaster Onyx Corp New York NY; Millmaster Onyx Corp
Current assignee: Millmaster Onyx Group Inc
Priority date: 1974-10-29
Filing date: 1975-10-24
Publication date: 1983-01-13
Also published as: GB1521047A; US4027020A; SE7511944L; FI66589C; FI66589B; FI753003A; SE435190B; DE2547774A1; FR2289544A1; FR2289544B1

Description

R4__N®_|-CH2-CH = CH-CH₂-N^ffl-Z-N^ffi- —

R² R^:

worin folgendes gilt:

(I)Z steht für ein zweiwertiges aliphatisches Radikal mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen, das 0 bis 2 is Hydroxylsubstituenten und 0 bis 2 äthylenische Doppelbindungen enthält, und R¹ und R²

(A) sind gleich oder verschieden und sind entweder

(a) eine Aikyigruppc nut i bis 20 KuhlciistofTatomen mit 0 bis 2 Hydroxylsubstituenten,

(b) Benzyl.

(C) Benzyl, worin die Benzolgruppe einen Alkylsubstituenten mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen aufweist, oder Benzyl, worin die Benzolgruppe 1 bis 5 Methylsubstituenten aufweist,

(d)

30

(B) bilden gemeinsam mit N einen gesättigten oder ungesättigten heterocyclischen Ring mit 5 bis "" Atomen; oder

(C) bilden gemeinsam mit N und mit einem Sauerstoffatom eine N-Morpholinogruppe; oder

(2) Z steht fur zwei zweiwertige Äthylenradikaie, in welchem Fall R'abwesend ist und R' für (al ein aliphatisches Radikal mit 1 Im 20 Kohlenstoffatomen, das 0 bis 2 Hvdroxylsubstiiuenten tragt, (bl fur Benzyl, (c) fur Benzyl, worin der Ben/olteil einen Alkylsubstituentcn mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen trägt, oder (d) fur Benzyl, worin der Bcnzolteil 1 bis 5 Methylsubstituenten trägt, steht, oder

(3) Z steht für drei zweiwertige Äthylenradikalc. in welchem lall K und K beide abwesend sind. worin weiterhin

(1) R'für cm aliphatisches Radikal mit I bis 20 Kohlenstoffatomen steht, das 0 bis 2 Hydroxylsub stituenten trägt, und worin R' und K' la) gleich oder verschieden sein können und cm aliphadsches Radikal mil I bis 4 Kohlenstoffatomen darstellen, das 0 bis I Hydroxylsubstituenten enthält, (bi gemeinsam mit N einen gesättigter oder ungesätigten heterocyclischen Ring mit · bis ⁷ Atomen bilden, κ ι gemeinsam mit N und mit einem Sauerstoffatom eine N-Morpholinogruppe bilden, (Hier

(2) R-'", R⁴, R-' und N gemeinsam eine Chinolin-. lsochinolin- oder Hcxamcthylcntctramingruppc bilden: und worin X für Chlor oder Brom steht und η für eine Zahl von 1 bis 15 steht, und welche dadurch herstellbar sind, daß man zunächst ein difunktionelles tertiäres Amin der Formel

CH-CH,-N^e-R⁴ (n + 2) R⁵

R¹R³N-Z-N-R¹R²

mit etwas mehr als der molaren Menge eines l,4-DihaIogen-2-butens und dann das erhaltene Produkt nach Entfernung des überschüssigen l,4-Dihalogen-2-butens mit einem monofunktionellen Amin der Formel

R¹R⁴R^N

oder daß man ein Gemisch aus dem difunktionellen tertiären Amin und dem monofunktionellen tertiären Amin im Verhältnis von ungefähr 2 . 1 bis ungefähr 30 : I mit einer solchen Menge des 1.4-Dihalogen-2-butens, daß die Anzahl der Halogenäquivalente in etwa der gesamten Anzahl der tertiären Aminäquivalente in etwa der gesamten Anzahl der tertiären Aminätiuivalente entspricht, in an sich bekannter Weise umsetzt

Die Frfindung bezieht sich auf eine neue Klasse von polymci en quarternaren Ammoniumverbindungen mit mikrobioziden Figenschaften. wie sie im vorstehenden Patentanspruch definiert sind

Die erfindungsgci: Ben Verbindungen können sowohl durch eine zweistufige als auch durch eine einstufige Synthese hergestellt werden

Bei der zweistufigen Verfahrensweise wird in der ersten Stufe das l.4-Dihalogen-2-butcn mit etwas weni-

4Ί ger als der molaren Menge des dilunktionellen tertiären Amins umgesetzt I ^!nter diesen Reaktionsbedingungen verläuft die Polykondensation, bis das Dumm erschöpft ist Wegen des anfänglichen Überschusses des Dihal·»- genbutcns gegenüber dem Dtamin im Reaktionsge misch besitzen die polvmeren Ketten ndständigc Halo genatome, wodurch die Fnden dor Kette gegenüber den Zusatz von weiterem \min reaktionsfähig werden. Nachdem das richiumgeseizte Dihalogenbuten durch Fxtraktion am I nde der ersten Stufe entfernt worden

5s ist. wird ''ine berechnete Menge des monofunktionellen tertiären \nuns zum polvmeren Rückstand für die zweite Stufe der Svnthese zugegeben.

Die chemische Quaternisierung. welche aus den obigen Reaktionen folgt, ergibt die Bildung von PoKme- ren. die quaternär Ammoniumenden aufweisen Da diese quiiterniMcrten LnUen der Kcticn tu einer weiteren Kettenverlängerungsreaktion mit Dihalogenbuten nicht fähig sind, wird (Jas Polymer in der zweiten Stufe »abgekappt«.

hi Die erwähnte zweite Stufe ergibt lediglich eine »Abkappung« der polymeren Produkte der ersten Stufe. Deshalb können die Kettenlängen und die Molekulargewichte des Produkts durch die erste Stufe bestimmt

werden. Da die Polykondensation der ersten Stufe solange fortläuft, bis das gesamte Diamin erschöpft ist, sind die Ketten verhältnismäßig lang, da die Anzahl der Kondensationen verhältnismäßig hoch ist. Da außerdem die Verlängerung der Ketten unter Bedingungen ununterbrochen ablaufen kann, bei denen jede Kette eine hohe Wahrscheinlichkeit hat, an der Verlängerungsreaktion teilzunehmen, ist das Produkt der ersten Stufe und anschließend das Produkt der zweiten Stufe ein Gemisch aus polymeren Produkten, deren Ketteniängen und Molekulargewichte innerhalb eines vergleichsweise engen Bereichs fallen.

Bei der einstufigen Arbeitsweise werden sowohl das difunktionelle tertiäre Amin als auch das monofunktionelle tertiäre Amin gleichzeitig mit dem 1,4-Dihalogen- is 2-buten gemischt, wobei ungefähr ein 1 : 1-Verhältnis von Halogenäquivalenten zur gesamten Anzahl von tertiären Aminäquivalenten verwendet wird. Das Molverhältnis von Diamin zu Monoamin im Ausgangsreaktionsgemisch beträrt ungefähr 2 : 1 bis ungefähr 30 : 1. Die Reaktion findei i>ei Rückflußtemperaturen statt, die üblicherweise zwischen ungefähr 50 und 70⁰C liegen, während die Reaktionszeit sich nach den Reaktionsteilnehmern wie auch nach der Temperatur richtet, üblicherweise aber ungefähr 1 bis IU st beträgt.

Bei beiden Verfahrensvarianten können die endständigen Halogenatome der Kette an Ketlenverlängerungsraktionen teilnehmen, indem sie durch eine der Amingruppen eines Diamins ersetzt werden, wodurch ein quatemärer Stickstoff entsteht. Eine weitere Kettenverlängerung ist möglich, da die zweite Aminogruppe des Diamins zur Reaktion mit einem Dihalogcnmolekül fähig ist Beim Einstufenverfahren Γι det jedoch auch noch ein alternativer Weg statt. Das endständige Halogen einer Kette kann mit einem Mor <amin anstelle eines Diamins reagieren. Die Reaktion mit einem Monoamin gibt Anlaß zu einem quaternären Ammoniumende, das nicht mehr zu einer Kettenverlängerung durch Umsetzung mit einem Dihalogenmolekül fähig ist. Aul diese Weise wird die Kette abgekappt, während andere Ketten noch wachsen. Deshalb ist das Produkt in dem Fall, daß sowohl ein Di.imin als auch ein Monoamin bereits im Ausgangsreaktionsgemisch verwendet werden, das Ergebnis von zwei konkurrierenden Reaktionen, nämlich einer Verlängerungsreaktion, wenn ein Diamin mit dem endständigen Halogen reagiert, und einer Abkappungsreaktinn, wenn ein Monoamin reagiert.

Wegen der Anwesenheit von Monoamin während der Kettenverlängerung beim zweiten Verfahren ergibt sich w immer die Möglichkeit, daß eine Kettenabschlußreaktion eintritt und die Ketienverlängeiung abrupt abgebrochen wird. Deshalb kann jede Kette nicht ununterbrochen wachsen. Einige Ketten werden in ihrem Wachstum fortfahren, während andere abgeschlossen κ werden, )e nachdem, ob das endständige Halogen mit einem Diamin oder einem Monoamin reagiert.

Weiterhin werden einige Ketten sehr früh abgeschlossen, so daß nur kleine Ketten entstehen, während andere Ketten erst abgeschlossen werden, nachdem sie eine große Anzahl von Verlängerungsreaktionen durch' gemacht haben. Der Abbruch findet in einer statistischen Weise statt. Deshalb variieren die Kettenlängen von sehr kurz bis sehr lang und die Molekulargewichte von sehr niedrig bis sehr hoch innerhalb eines verhältnismäßig weiten Bereichs.

Die Herstellungsweisen der beanspruchten Verbindungen und ihre Wirkung als mikrobiozide Mittel wird nachfolgend durch die Beispiele und die Beschreibung der Tests zur Prüfung der Wirksamkeit näher erläutert, wobei die Beispiele 1 bis 4 die zweistufige und die übrigen Beispiele die einstufige Arbeitsweise erläutern.

Beispiel 1

Zu 42,6 g l,4-Bis-(dimethylamino)-2-buten(0,3 Mol), welche in 100 ml Wasser gelöst sind, wurden tropijnweise 50,0 g l,4-DichIcro-2-buten (0,4 MoI) unter fortlaufendem Rühren zugegeben. Die Zugabegeschwindigkeit wurde so geregelt, daß die Reaktionstemperatur der exothermen Reaktion zwischen 60 und 70 ⁰C blieb. Nach beendeter Zugabe wu/de das Reaktionsgemisch auf einem Dampfbad weitere 1 bis 2 st auf ungefähr 90 bis 95°C erhitzt. Hierauf wurde es auf 20⁰C abgekühlt und 3mal mit je 100 ml Äthyläther extrahiert, um nichtumgesetztes l,4-Dichloro-2-buten zu entfernen, worauf der Rückstand im Vakuum erwärmt wurde, um Äther von der die polyquaternäre Verbindung enthaltenden Schicht zu entfernen.

Die die polyquaternäre Verbindung enthaltende wäßrige Schicht wurde auf gesamtes Chlor und auch auf ionisches Chlorid analysiert. Der Unterschied stellte die Menge der endständigen Chloratome an den Polymerketten dar.

Die Berechnung zeigte, daß das Äquivalent von 0,03 Mol endständigen Chloratomen in der polyquaternären Kette verblieb. Deshalb wurden 4,75 g Octyl-dimethylamin (0,03 MoI) zur wäßrigen Schicht zugegeben, worauf das Gemisch am einem Dampfbad weitere 2 st auf ungefähr 90 bis 95°C erhitzt wurde. Das Reaktionsgemisch wurde auf gesamten quaternären Polymergehalt untersucht, und die Konzentration wurde auf 50% aktiven Polyquaternärgehalt eingestellt.

Der Versuch wurde unter Verwendung von Petroläther anstelle von Äthyläther bei der Extraktion der überschüssigen Dichloroverbindung wiederholt. Die ähnlichen Resultate zeigten, daß jedes inaktive organische Lösungsmittel zur Extraktion des nichtumgesetzten l,4-Dichloro-2-butens verwendet werden kann.

Beispiel 2

Zusätzlich zur Verbindung von Beispiel 1 wurden die folgenden abgekappten Polymere hergestellt, indem andere tertiäre Amine anstelle des Octyl-dimethylamins, aber das gleiche Verfahren von Beispiel I verwendet wurden. Sie waren wie folgt:

(a) Die polymere quaternäre Verbindung, die durch Umsetzung von l,4-Bis-(dimethylamino)-2-buten und l,4-Dichloro-2-buten erhalten und mit Decyldimethyl-amin abgekappt wurde

(b) Die polymere quaternäre Verbindung, die durch Umsetzung von 1.4-Bis-(dimethylamino)-2-buten und l,4-Dichloro-2-buten erhalten und mit Dodecyl-dimethyl-amin abgekappt wurde.

(c) Das polymere Produkt, das durch Umsetzung von l,4-Bis-(dimethyiamino)-2-buten und 1,4-Dichloro-2-buten erhalten und mit Tetradecyl-dimethylamin abgekappt wurde.

(d) Das polymere Produkt, das durch Umsetzung von l,4-Bis-(dimethylamino)-2-buten und 1,4-Dichloro-2-buten erhalten und durch Hexadecyl-dimethyl-amin abgekappt wurde.

Beispiel 3

Die folgenden tertiären Amine wurden auch zum Abkappen der polymeren quaternären Verbindung aus l,4-Bis-(dimethylamino)-2-buten und l,4-Dichloro-2-buten unter Heranziehung des Verfahrens von Beispiel 1 hergestellt.

(a) Propyl-dirnethyl-amin, (b) Butyl-dimethyl-amin, (c) Pentyl-dimethyl-amin, (d) Hexyl-dimethyl-amin, (e) Dibutyl-n-.ithyl-amin, (0 Didecyl-methyl-amin, (g) Dioctyl-methyl-amin, (h) Chinolin, (i) Isochinolin, und (j) Hexamethylentetramin.

Zur Prüfung der Wirksamkeit der nach den Beispielen 1-3 hergestellten Produkte wurden die nachfolgend beschriebenen mikrobioziden Bestimmungen durchgeführt:

Jedes inikrobiozide abgekappte quaternäre Ammoniumpol > rner, das getestet werden sollte, wurde in destilliertem Wasser bis zur Testkonzentration aufgelöst und wurde aseptisch in verschiedene sterilisierte, mit Baumwolle zugestöpselte 125 ml fassende Erlenmcycr-Ko'bcn eingebracht.

Eine Gruppe von Kolben, die das Mikruiiozid in Konzentrationen von 25 ppm, 50 ppm, 75 ppm ¹OO ppm, 150 ppm, 200 ppm, 250 ppm und 300 ppm enthielt wurde dadurch geimpft, daß in jeden Kolben 0.5 ml einer 1/10-Nährbouillonverdünnung einer 24 st alten Nährbouillonkultur von Aerobacteraerogenes eingeführt wurden. Eine andere Gruppe von Testkolben, die das Biozid in ähnlichen Konzentrationen enthielt, wurde dadurch geimpft, daß in einen jeden Kolben 0,5 ml einer 1/10-Nährbouillonkultur von Pseudomonas aeruginosa eingebracht wurden.

In Zeitabständen von 30, 60 und 180 min nach der Beimpfung wurde eine 1 ml-Portion aus jedem Kolben entnommen und zu 9 ml eines sterilen Lecithin/Polyoxyäthylen-sorbitan-monooleat-Neutralisators zugegeben, von welchem lOfache Reihenverdünnungen in der sterilen Neutralisatorlösung hergestellt wurden.

Agarplatten wurden aus Verdünnungen von 1 x 10 ' und 1 x 10 ' hergestellt

Gleichzeitig wurde mit einer jeden Gruppe von Testkolben zum Vergleich steriles, destilliertes Wasser in ähnlicher Weise geimpft, wobei Portionen in den gleichen Zeitabständen genommen und unter Verdünnjrgen von 1 x 10⁴. 1 ^x 10' und I χ 10' auf Platten aufgebracht wurden.

F.in Vergleich der überlebenden Organismen bei den verschiedenen Testkonzcntrationen und bei den verschiedenen Materialien zu verschiedenen Zeiten wurde dann aufgenommen jnd tabellenmäßig erfaßt.

Die Resultate waren wie folgt

Tabtllc i

Anzahl von überlebenden A. aerogenes im Anschluß an den Finfluß von verschiedenen abgekappten polyquaternären VYrbindungen in verschiedenen Konzentrationen während verschiedener Zeiten.

Vc^indung

Verbindung 5	Kon zen tration in ppm	Anzahl der überlebenden Organismen/m: x 10^J nach nach nach 30 min 60 min 180 min	9 6	0 0
Beispiel 2(a)	50 75	72 46	6 Γ J	0 0
to Beispiel 2(b)	50 75	24 12	14 10	0 0
Beispiel 2(c)	50 75	37 28	29 13	0 0
_i5 Beispiel 2(d)	50 75	56 24	55 000	111 000
Unbehandelter Vergleich		45 000
.„ Tabelle 2

Die Anzahl der überlebende!. ?. aeruginosa im Anschluß an den hiniluß der verschie Jenen abgekappten polyquaternären Verbindungen in verschiedenen Konzentrationen während verschiedener Zeiter

	Veioindung	Kon	Anzahl	der überlebenden	nach	IO^:
		zen	Organismen/ml χ	60 min
		tration		466	nach
		in ppm	nach	275	180 min
30			30 mm	26	0
	Beispiel 1	50	940	205	0
		75	480	140	0
35		100	84	44	0
	Beispiel 2(a)	50	750	13/	0
		75	230	59	0
		100	105	30	0
	Beispiel 2(b)	50	695	IMJ	0
40		75	192	i:	0
		100	82	17	()
	Beispiel 2(c)	50	746	17o	0
		75	412	89	0
4i		100	65	26	0
	Beispiel 2(d)	50	746	65 000	0
		75	390		0
		100	74	90 000
	Unbehandelter		40 000
50	Vergleich

Beispiel

Kon	Anzahl ι	nach	\0^}
zen	der überlebenden	60 min
tration	Organismen/ml χ	10	nach
in ppm		4	180 min
	nach	0
50	30 min	0
'5	45
24

Die Resultate dieser Tests zeigen, daß die abgekappten polyquaternären Ammoniumverbindungen in Kon-Z'".ifationen von nur 50 ppm wirksame Mikrobiozide ή sind.

Beispiel 4

522 g Morpholtn (6 Mol) wurden auf 20⁰C abgekühlt, η und 125 g 1.4-DichIoro-2-buten (1 Mol) wurden tropfenweise uiüir konstantem Rühren und Kühlen, um die Temperatur auf 50 bis 60°C zu halten, zugegeben. Die ganze Zugabe dauerte ungeführ 1 st. Das Rühren wurde ungefa'hrt 1 weitere Stunde fortgesetzt. Während weiter "> gerüh"' wurde, wurden 150 g Wasser zugegeben, worauf sich der Zusatz von 200 g. einer 50%igen Natriumhydroxydlösung anschloß. Hierauf wurde das Gemisch trennen gelassen.

Die organische Schicht wurde abgetrennt, und das nichtumgesetzte Morpholin wurde durch Destillation unter vermindertem Druck entfernt. Der Rückstand wurde mit Wasser gewaschen und filtriert, wobei ein gelber Feststoff erhalten wurde, der bei 79 bis 83°C schmolz. Dieser bestand aus l,4-Bis-(N-morpholino)-2-buten.

Da der Zweck des Morpholinüberschusses darin besteht, als Säureakzeptor zu wirken, wurde der Versuch wiederholt, wobei jedoch 212 g Natriumcarbonat (2 Mol) den Überschuß von 174 g Morpholin (4 Mol) ersetzten. Die Ausheule an 1.4-Bis-(N-morpholino)-2-buten war ungefähr die gleiche wie bei der vorhergehenden Synthese.

Diese Reaktion wurde wiederholt, wobei 0,1 Mol 1.4-Dichloro-2-buten und 0,6 Mol der folgenden Amine anstelle von Morpholin verwendet wurden: Piperidin, Homopiperidin, Diethanolamin, Dimethylamin. DipropyküTiif!, Diblityiämin, Dj-O-ithy)hi*xyl)-amin. Dicictylamin. Didecylamin, Didodecylamin, N-Methylpropylamin, N-Methyl-butylamin. N-Mcthyl-hexylamin. N-Methyloctylamin. N-Methyl-decylamin und N-Methyl-dodecylamin. Alle diese l,4-Bis-amino-2-butene waren Flüssigkeiten. Sie wurden durch Verteilung aus ihren wäßrigen Gemischen gewonnen.

Beispiel 5

28.4 g 1.4-Bis-dimcthylamino-2-buten (0,2 Mol) und 1,49 g Triethanolamin (0,01 Mol) wurden in ungefähr 55,5 g Wasser in einem Rundkolben aufgelost, der mit einem Rührer und einem Rückfluökühler ausgerüstet war, worauf 25,63 g l,4-Dichloro-2-buten (0,205 Mol) langsam zugegeben wurden, währenddessen das Gemisch gerührt wurde. Das Reaktionsgemisch wurde auf 60 bis 70°C erhitzt und bei dieser Temperatur unter Rühren ungefähr 6 st lang gehalten. Die Reaktion war i\\ 98% zu Finde, was sich durch Chloriilioncnanalyse ergab. Der Rückstand enthielt ungefähr 50 Gew-% aktives Material.

Das Verfahren von Beispiel 6 wurde mehrere Male wiederholt, wobei verschiedene Anteile von Reaklionsleilnehmers wie folgt verwendet wurden.

l.4-Bis-dimethy!amino-2-buten

Triethanolamin

1.4-Dichloro2-butcn

Beimel b

2X.4g
(0.2 Mol)

2.98 g
(0.02 Mol)

26.25 g
(0,21 Mol)
57.7 g

Beispiel 7

28.4 g (0.2MoI)

5.96 g (0,04 Mol)

27.5 g (0,22MoI)

61,9 g

Beispiel

28.4 g
!'1.2McI)
8.44 g
(0.06 M )l)

28.3 g
(0.23MoI)
65." ι;

28,4 g
(0.2 Mol)

11.92 g
(0.08 Mol)

3(l.0g
(0.24 Mol»

⁷OJ g

Beispie! 10

28.4 g (0.2 Mol)

14,9 g (0.1 Mol)

31,3 g (0.25 Mol)

74.6 g

Das Verfahren von Beispiel 6 wurde wiederum wiederholt, außer daß die folgenden Reaktionsteilnehmer verwendet wurden:

Beispiel 11 : ■

28.4 g 1.4-Bis-dimethylamino-2-buten (0.2 Mol)

1.94 g N-Methylmorpholin (0,02 Mol)

26.25 g l,4-Dichloro-2-buten (0,21 Mol)

56.6 g Wasser -ί

Beispiel 12

28.4 g l,4-Bis-dimethylamino-2-buten (0.2 MoI)

2,00 g N-Methylpiperidin (0,02 Mol) "^J

26.25 g l,4-Dichloro-2-buten (0,21 Mol)

56.7 g Wasser

Beispiel 13

28.4 g 1.4-Bis-dimethylamino-2-buten (0,2 Mol) 2.06 g N-Methylhomopiperidin (0,02 Mol)

26.5 g l,4-Dichloro-2-buten (0,21 Mol)

56,7 g Wasser

Beispiel 14

28.4 g l,4-Bis-dimethylamino-2-buten (0,2 Mol) 1,7 g N-Methyl-pyrroIidin (0,02 MoI)

26.5 g l,4-Dichloio-2-buten (0,21 Mol)

56.6 g Wasser

Beispiel 15

28.4 g 1.4-Bis-dimethylamino-2-buten (0.2 Mol)

2.02 ε Butyldimethylamin (0.02 Mol)

26.5 g 1.4-Dichloro-2-buten (0.21 Mol) 56,9 g Wasser

Beispiel 16

28.4 g 1.4-Bis-dimethylamino-2-buten (0,2 Mol)

2.3 g Pentyldimethyiamin (0,02 Mol)

26.5 g l,4-Dichloro-2-buten (0,21 Mol) 57,2 g Wasser

Beispiel 17

28.4 g l,4-Bis-dimethylamino-2-buten (0,2 Mol) 2,58 g Hexyldimethylamin (0,02 MoI)

26.5 g l,4-Dichloro-2-buten (0,21 Mol) 57,5 g Wasser

Beispiel 18

28.4 g l,4-Bis-dimethyIamino-2-buten (0,2 Mol) 2.86 g Heptyldimethylamin (0,02 Mol)

26.5 g l,4-Dichloro-2-buten (0,21 Mol) 57,8 g Wasser

Beispiel 19

28.4 g l,4-Bis-dimethylamino-2-buten (0,2 MoI) 3,14 g Octyldimethylamin (0,02 Moi)

26.5 g l,4-Dichloro-2-buten (0,21 Mol) 58,1 g Wasser

g

25 47

9

Beispiel 21

Beispiel 22

Beispiel 23

Beispiel 24

Beispiel 25

Beispiel 26

Beispiel 27

Amine, wie sie in Beispiel 4 angegeben sind, in

molaren Mengen eingesetzt werden. Bei-

N',1

■-,

774

10

28,4 g l,4-Bisdimethylamino-2-buten (0,2 Mol)

3.42 β

g

Beispiel 20

l.4-Bis-dimethylamino-2-buten (0.2 Mol)

l,4-Bis-dimethylamino-2-hutcn (0,2 Mol)

l,4-Bis-dimethylamino-2-buten (0,2 Mol)

äquivalenten

• solche weitere difunktionellen Amine sind

V'-Tetrame'.i-yläthylendiamin;

N,N.N'N'-Tetra-(2-hydroxylpropyl)-

1,01g Butyldimethylamin (0.01 Mol) -,

26.5

Decyldimcthylamin (0.02 Mol)

IJndccyldimethylamin (0.02 Mol)

l.4-Bis-dimethylamino-2-buten (0,2 Mol)

l,4-Bis-dimethy!amino-2-buten (0,2 Mol)

1.4-Bis-diniethylamino-2-buten (0,2 Mol)

Isochinolin (0,02 Mol)

1.4-Bis-dimethylamino-2-buten (0,2 Mol)

spiele füi

äthylendiamin; ;

26.63 g l,4-Dichloro-2-buten (0,205 Mol) ;.'

58.3

1.4-Bis-dimethylamino-2-buten (0.2 Mol)

1.4-Dichloro-2-buten (0.21 Mol)

I.4-Dichloro-2-buten (0.21 Mol)

üodccyldimethylamin (0,02 Mol)

Benzyldimethylamin (0,02 Mol)

Chinolin (0,02 Mol)

l,4-Dichloro-2-buten (0.21 Mol)

Hexamethylentetramin (0,02 Mol)

l,3-Bis-(dimethyIamino)-2-hydroxypropan und ■

55.04 g Wasser f

28.4

g

Nonyldimethylamin (0.02 Mol)

Wasser

l,4-Dich!oro-2-buten (0,21 Moi)

1.4-Dichloro-2-buten (0.21 Mol)

l,4-Dichloro-2-buten (0,21 Mol)

Wasser

l,4-DichIoro-2-buten (0,21 Mol)

l,4-Bis-(N-morpholino)-2-buten;

in

l,4-Di-(N-homopiperidino)-2-buten. "i

Ϊ

g

2,62 g

l.4-Dichloro-2-buten (0.21 Mol)

Wasser

1.4-N,N'-Dimethylpiperazin;

Beispiel 29 |

28.4

g

26.5

g

Wasser

in den obigen Beispielen 5 bis 7 als difunktio-

1,4-Diazabicyclo(2.2.2)octan;

Zwar wurde oben nur l,4-Dichloro-2-buten verwen- j[

3.7

g

56.5

g

nelles tertiäres Amin l,4-Bis-dimethylamino-2-buten

N.N

det, aber es kann auch 1,4-Dibromo-oder l,4-Dijodo-2- (

2x,4 g l,4-Hts-dimethylammo-2-buten (0,2 Mol) f

26.5

g

verwendet wurde, können alle anderen difunktionellen

buten eingesetzt werden. ];

0,97 g N-Methylmorpholin (0,01 Mol)

58.6

g

tertiären

Beispiel 28 I

25,63 g l,4-Dichloro-2-buten (0,205 Mol) r

g

i

55,0 g Wasser :^;

ig

28.4

g

28,4

Die nach den Beispielen 4-29 hergestellten Produkte

3.9

g

2.62 g

2,8

wurden wie nachstehend beschrieben auf ihre Wirk

26.5

26,5

samkeit geprüft. ,

>8.V

57.5

57.7

Zur Bestimmung der antimikrobiellen Eigenschaften

Obwoh

der Produkte wurde das Nährbouillon-Verdünnunfes-

g

verfahren verwendet. Bei diesem Verfahren wurde 1,0

4.26 g

28,4

>>

ml einer Lösung des zu testenden Materials zu 9,0 ml ;

28.4

26.5

eines geeigneten Nährkulturmediums in einem

59.2

Testrohr zugegeben. Eine Reihe solcher Testrohre

wurde bereitet, so daß eine stufenweise Abnahme der '-..

Konzentration von 0,1% (1000 ppm) bis 0,005% (50

in

ppm) vorlag. Jedes Rohr wurde dann mit 0,1 ml einer

28.4

entweder 24 st alten Nährkultur des Testbakteriums

2.7

oder einer 24 Tage alten wäßrigen Sporensuspension /■

26.5

des Testpilzes geimpft. Das Testprogramm war so aus- ^:

57.6

gerichtet, daß jede Konzentration jedes Materials

ü

gesondert durch jeden im Test verwendeten Organs- :■■

mus geimpft wurde.

Die verwendeten Testorganismen waren:

28.4

Escherchia coli (E. c.)

Pseudomonas aeruginosa (Ps. a.)

■to

Staphylococcus aureus (S. a.)

Streptococcus faecalis (S. f.)

Aspergillus niger (A. n.)

Penicilium expansum (P. e.) >

4i

Nach der Beimpfung wurden die Rohre wie folgt inku- ί

biert. %

§

72 st bei 37°C für Bakterien 1

50

14 Tage bei 28°C für Pilze |

Im Anschluß an die Inkubation wurden die Rohre auf f

die Anwesenheit oder Abwesenheit eines makroskopi- i

sehen Wachstums untersucht, was sich aus der Anwe- I

senheit oder Abwesenheit einer Trübung ergab. 1

55

Die niedrigste Konzentration des zu testenden Mate- I

rials, bei der kein makroskopisches Wachstum zu sehen I

war, wurde als »geringste Inhibierungskonzentration« I

(M.I.L = Minimum Inhibitory Level) bezeichnet. I

60

Tabelle 3 zeigt die M.I.L.-Werte der getesteten Pro- £

dukte. Die Inhibierungskonzentrationen sind in ppm |

angegeben. f

65

Tabelle 3 Tabelle 4

12

Produkt

Bespiel Ei. c.

grampositiv gramnegativ Pilze Ps. a. S. a. S. f. Λ. η.

I¹, e.

1000 1000

50 50

1000 1000

50 50

100 500

1000 1000

50 50

1000 1000

50 50

100 100

1000 1000

> 1000

>ιοοο

>1000 >1000 >1000

> 1000

Aerobacter Aerogenes

>IOOO >1000 >1000 >1000 >1000 >1000 >1000 > 1000

Die Resultate dieser Tests zeigen, daß jede getestete Verbindung in Konzentrationen von nur 0,1% und in einigen Fallen sogar darunter eine antibakterielle Wirkung zeigt.

L'rri die bakίcr;/;t!c Wirkurs" dieser VcrbindurT'cn ?u testen, wurde das in Beispiel 6 hergestellte Produkt unter Verwendung des »Wasserbehandlungstests« untersucht.

Das Produkt wurde in sterilem destilliertem Wasser aufgelöst und bis zurTestkonzentration verdünn: Dann wurde 50 ml der Testlösung aseptisch in vorher sterilisierte, mit Baumwolle zugestöpselte 125-nil-Erlcnmeyer Kolben eingebracht. Eine Gruppe von Kolben. die das Produkt in Konzentrationen von 25 ppm. 50 ppm. 100 pp. 150 ppm, 200 ppm. 250 ppm und 300 ppm enthielt, wurde dadurch geimpft, daß in jeden Kolben 0.5 ml einer !/lO-N'ährbouillonverdünnung einer 24 st alten Nahrbouillonkultur von Aerobacter nerogenes Cu.gebracht wurden.

'c:iic weitere Gruppe von Kolben, die das Produkt in den gleichen Konzentrationen enthielt, wurde dadurch geimpft, d.iß in jeden Kolben 0.5 ml einer 1/10-Nährhouillonverdünnung einer 24 st alten Nahrbouillonkultur von Pseudomonas aeruginosa eingebracht wurden.

In Abstanden von 30,60 und 180 min nach der Ii npfung wurde eine Probe von 1,0 ml aus jedem KoIHl λ entnommen und zu 9.0 ml eines sterilen Leeithin/Polyoxyäthylen-sorbi tan -monool;. at -Neutralisators zugegeben, worauf dünn weitere lOfache Reihenverdünnungen in steriler Neutralisatorlösung hergestellt wurden

Niihragarplatten wurden aus Verdünnungen aus 1 x 10 ^r und ixlO ' hergestellt.

Gleichzeitig wurde mit einer jeden Gruppe von Kolben eine Vergleichsprobe aus sterilisiertem destilliertem Wasser in ähnlicher Weise beimpft, worauf Proben in den gleichen Zeitintervallen in Verdünnungen von 1 x H) '. 1 x 10"' und 1 x 10" entnommen wurden.

Zum Zwecke der Kontrolle und auch zum Zwecke von zusätzlichen Vergleichen wurden gleichzeitige Versuche mit einem jeden der Kolben mit »BTC 776«, ein kräftiges bakterizides Mittel bei der Wasserbehandlung, durchgeführt. Der chemische Name dieser Verbindung ist Alkyl-benzyl-dimethyl-ammonium-chlorid. Es wird von der Onyx Chemical Co., Jersey City. N. J. hergestellt und verkauft.

Tabelle 4 zeigt die Anzahl der überlebenden Aerobacter aerogenes und Tabelle 5 zeigt die Anzahl der überlebenden Pseudomonas aeruginosa ATCC §15 442 im Anschluß an den Einfluß verschiedener Konzentrationen während der angegebenen Zeit. Die Zahlen in der Tabelle müssen mit 1 x 10³ multipliziert werden. Die Konzentrationen der getesteten Materialien sipfl in ppm angegeben.

Verbindung
Beispiel

Kon- Anzahl der überlebenden

zen- Bakterien je ml (X 10')

tration

in ppm nach nach nach

min 60 min 180 min

10
10
Ul
10

10
15

78
89
39
59

47

23

27

20

21

16

ι)

(I

9(K)

43
45
19
15
12
14

(I

Ii

(I

500

Il Il 0 0 (I 0 Il 0 (I C I) 0

28

HTC (Verdi 10	Tabelle 5	49	10	0
10	Pseudomona·. -\eruginosa	37	8	0
10	\erbindung kon-	32	10	0
K)	Benpie! /en-	43	14	0
20	tr.ition	1	(I	0
20	ι ppm ι	1	0	0
20			V	0
20	6 20	4	0	0
20
20
2^	\n/ahl d<	.τ überle	benden
25	Bakterien	je ml ι >	Ι0^:ι
0
BTC(Vergl) 10	nach.	nach	n.ich
10	3(1 min	Wi mm	ISO nun
10	9	υ	0
10	15	1	0
15	13	0	0
15	ι	(I	0
20	0	C	0
20	92 500	91 500	91000
20	1 260	180	0
20	1 380	!23	0
1 460	118	0
1 500	192	0
214	16	0
235	18	0
208	S '	0
137	15	ft
145	18	0
162	17	0

Die erfindungsgemaßen Verbindungen sind alle in Wasser sehr leicht löslich und in organischen Lösungs-

rtvUeln, ζ. B. lsopropanol, Aceton. Hexan, Trichloroiithan oder Toluol unlöslich. Sie weiterhin nichtschjuniend. was eine wichtige Eigenschaft darstellt, weil hierdurch c'icse Verbindungen als antimikrobielle Mittel in Produkten und Verfahren verwendet werden können, '· wo die Erzeugung von Schaum unerwünscnt ist.

Claims

Patentanspruch:

Polymere quatemäre Ammoniumverbindungen der allgemeinen Formel

R³

R¹

R¹

N^fflZN R³