DE2738041A1

DE2738041A1 - Antimikrobale wirkstoffe und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE2738041A1
Application number: DE19772738041
Authority: DE
Inventors: Gerald L Maurer; Sudhir K Shringarpurey
Original assignee: National Research Laboratories
Current assignee: National Research Laboratories
Priority date: 1977-08-11
Filing date: 1977-08-19
Publication date: 1979-03-01
Also published as: FR2399847B1; FR2399847A1; GB1587671A; CH623728A5

Description

Antimikrobale Wirkstoffe und Verfahren zu ihrer Herstellung

Viele Substanzen haben eine schädliche Wirkung auf Mikroorganismen, /intimikrobale Stoffe besitzen zwei Arten von Aktivität. Die eine ist bakterizidal, germizidal oder virucidal hinsichtlich des Abtötens von Mikroorganismen. Die andere ist bakteriostatisch oder Wachtumshemmend. Die antimikrobielle Aktivität ist eine Eigenschaft von sowohl organischen als auch nicht organischen Stoffen. Die Erklärung dieser Aktivität ist von erheblich praktischer Eedeutung beim Entwickeln von Antisepten, Sanitizer, Germiziden, Bakteriziden, Sporiziden, Viruziden und Desinfektionsmitteln.

Mehrere organische Stoffe besitzen wegen der Giftigkeit für Mikroorganismen der Ionen, in die sie sich abscheiden, oder wegen ihrer Aktivität als oxidierende Wirkstoffe, die ZeIl- ^ubstanzen zu einem Grad oxidieren Giftigkeit für Mikroorganismen, unter den nicht organischen Stoffen, die als antimikrobale Wirkstoffe wirken befinden sich Salze. Die Grade, bei denen Salze als giftige Wirkstoffe wirksam werden, hängen h?upts^;ichlich vom Grad der Abscheidung des Salzes, der -'rt des 'mions und der Wertigkeit und dem Molekulargewicht des metallischen Ions ab. Im allgemeinen sich bivalente Kationen giftiger als monovalente und die Salze der schwereren Metalle sind giftiger als die der leichteren. Die Antimikrobiale Aktivität der Schwermetallsalze wird der Affinität der Kationen für Protein zugeschrieben. Wenn das bestehende Protein der bakterischen Zelle als ein unlösliches Proteinat abgesetzt wird, stirbt die Zelle ab. Andere Fak-

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toren können jedoch ebenfalls beteiligt sein. Der wichtigste Einfluß ist die Konzentration der reagierenden Stoffe, d.h. die Konzentration des biozidslen Stoffs und die Zahl der jeweiligen Bakterien. Die wirksame Konzentration eines biozidalen Stoffs ist wiederum abhängig primär von zwei anderen Faktoren:

Zunächst die Gegenwart von Feuchtigkeit, die eine Ionisierung des Stoffs ermöglicht, um die biozidiellen Wirkstoffe auszubilden und als suspendierendes Medium wirkt, in dem es innigen Kontakt zwischen dem biozidiellen Wirkstoff und dem Mikroorganismen ergibt. Zweitens die Gegenwart äußere organischer und/oder anderer Dinge, die mit dem Wirkstoff vor dem Kontakt mit einen Oranismus reagieren, wodurch der Wirkstoff unwirksam gemacht wird.

Metallsalze oder Metall-verbindungen dienen als antimikrobielle Wirkstoffe. Entsprechende, auf die Verwendung von Metallsalzen oder Metallchelate anorganischer oder organischer Verbindungen als mikrobiozidielle Wirkstoffe gerichtete Veröffentlichungen sind: die US-Patentschriften 871.392; 991.261; 1.679-919; 1.785.472; 2.208.253; 2.269.891; 2Λ56.727; 2.W.941; 2.878.155; 2,900.303; 2.938.828; 2.901.393; 3.076.834; 3.099,521; 3.206.398; 3.240.701; 3.262.846; 3.266.913; 3-681.492 and 3.782.471.

Bei antimikrobiellen Aktivitäten werden die Salze schwerer Metalle rasch durch äußere organische oder andere Stoffe abgeschieden und deshalb wird die wirksame Konzentration eher schnell durch die Kombination des Metalls mit diesem äußeren Stoff verringert, während diese Salze bei einer wirksamen Anfangskonzentration eine anfängliche Zellenabtötung bewirken können, wodurch die Menge des zur biozidi-

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eilen Aktivität verfügbare giftigen Metalls erschöpft wird. Während anorganische Salze in bestimmen Fällen die Wasserlöslichkeit und deshalb die Abscheidung für die Verfügbarkeit als giftige Metallwirkstoffe besitzen, können sie eher schnell unwirksam werden, so daß die verlängerte oder geregelte Zerstörung oder Verhinderung der bakteriellen Wirkung nicht verfügbar ist. Andererseits besitzen Metallsalze oder Verbindungen organischer Säuren oder dergl. eine Abscheidung, die normalerweise im Vergleich zu beispielsweise hochlöslichen anorganischen Salzen nicht groß ist. Während die organischen Metallsalze oder Metallverbindungen eine größere Stabilität oder kinetische Trägheit in bezug auf äußere organische Stoffe in der Umgebung lebender Zellen haben kann, gibt es auch im allgemeinen einen Verlust des toxischen Effekts durch ihre höhere Stabilität.

Dieser kurzen Erläuterung des Hintergrundes der antimikrobiellen Aktivität ist die Beziehung bakterischen Wachstums zur Azidität oder Alkaninität der dieses Wachstum fördernden Medien. Konzentrationen von Wasserstoffionen, die sich mit dem Wachstum vertragen sind sehr niedrig und liegen im allgemeinen in der Größenordnung von 10 bis 10 ⁷ Mole Wasserstoffionen pro Liter. Meistens wachsen alle Bakterien bei einem pH-Wert von 7,0 ( 1 χ 10~' mole Wasserstoffionen pro Liter), gedeihen aber am besten bei optimalen pH-Werten, die von Art zu Art schwanken können. Die kleinste und die größte Grenze zwischen denen ein Leben möglich ist, verändern sich in gleicher Weise weitgehend mit den Arten. Die Aktivität eines antimikrobiellen Wirkstoffs im pH-Bereich mikrobieller Lebensfähigkeit ist eine sehr wichtige Beachtung, in dem die Aktivität biozidielle Wirkung bestimmt.

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In der bisherigen Technik gibt es scheinbar zwei Extreme, die durch antimikrobielle i^etallverbj ndungen verfügbar gemacht sind.

Einerseits haben bekannte Metallverbindungen einen hohen Abscheidungsgrad, so daß toxische ftfet?!lionen schnell und reichlich durch rasche Abscheidung mit Bildung ionisierter Arten verfügbar gemacht werden. Diese Arten reagieren so, daß sie alle Liganden sättigen. Dadurch werden sie für das tödliche Potential in sehr engem Zeitrahmen inaktiv, was restliche Abtötungskraft vermeidet, und somit als biozidale Wirkstoffe über längere Zeiten verhältnismäßig unwirksam. Andere bekannte Metallverbindungen sind verhältnismässig stabil und ergeben minimale Mengen ionisierter Arten über dem normalen physiologischen pH-Bereich, was somit wegen des sehr geringen eigenen Abscheidungsgrad minimales Wachstumshemmnis oder toxisches Potential ergibt.

Die Erfindung ist zur Teil auf das Feststellen einer antimikrobiellen Metallverbindung mit einer iurch ein Proton induzierten Abscheidungseigenschaft gerichtet, die er; besonders einmalig und wirksam in Konzentrationen von V/asserstoffionen '3cht, die sich mit der Lebensfähigkeit vom Mikroorganismen verträgt. Der aktive Bestandteil für die antimikrobielle Aktivität nach der Erfindung ist eine Me— tallverbindung eines ^etallions und einer polyfunktionellen organischen Liganden. Diese Metallverbindungen besitzen eine ganz unerwartete A.bscheidungneigenschaft im normalen Bereich des physiologischen pH-'»Verts. -^iese /ibscheidungseigenschaft wird durch eine sigmaf örmige Kurve dargestellt, d.h. eine Kurve in zwei verschiedenen Dichtungen, ähnlich dem Buchstaben "S" auf einem kartesischen Koordonatensystem des negativen Logarithmus der Metallionenkonzentration zum nega-

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tiven Logarithmus der Wasserstoffionenkonzentration (oder bekannt als ein pM-pH-Diagramm). Diese einmalige Abscheidungseigenschaft der antimikrobiellen Metallverbindungen macht diese äußerst wirksam zum geregelten Freigeben des toxischen ^etallions aus der Verbindungbei einem pH-Wert, der sich mit dem Bakterienwachstum verträgt. Die .Antimikrobialen Wirkstoffe sind als Mikrobiozide und Eakteriostate für Mikroorganismen einschließlich Bakterien, Pilze und Viren sehr wirksam.

Tn einer anderen einmaligen Sicht der .Erfindung werden antimikrobiale Metall-verbindungen vorgesehen, die bei aklalinen pH-Werten in der Größenordnung von 9 bis 12 sehr stabil sind. Deshalb werden solche Verbindungen vorteilhaft bei alkalinen Medien angewendet, die bei Anforderung eir.e geregelte Freigabe ihrer antimakrobiellen Aktivitäten ergeben. Tn den folgenden Beispielen sind die antimikrobialen Wirkstoffe nach der Erfindung gegen breite Spektren von Kikroorganiεmen aktiv.

Die Erfindung erfüllt ferner die Notwendigkeit bei anderen Merkmalen in einer bisher unbekannten Weise bei antimikrobiellen Wirkstoffen durch Verwenden einer Metallverbindung eines polyfuntionellen Liganden, der das toxische Metallion in großen Mengen im normalen Bereich physiologischen pH-Wertes, d.h. von 4- bis 9 freigibt. Insbesondere geben die antimikrobialen Wirkstoffe des toxischen föetallions aus ihren Koordinatenstrukturen bei einem pH-Wert von 7 bis 9frei und sind effektiv instabil bei einem pH von 7» wo meistens alle Mikroorganismen lebensfähig sind. Diese Wirkstoffe sind sehr stabil und verhältnismäßig träge gegenüber organischen Anteilen, andere als multivalente lösbare Salze der bisherigen Technik, die gewöhnlich zum Ab-

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scheiden veranlaßt werden. Diese Wirkstoffe sind auch bei hohen alkalinen pH-Werten sehr stabil. Auf Wunsch bieten diese Wirkstoffe wegen ihrer einmaligen Abscheidungseip-enschaft, die durch ein signamförmiges Verhalten in einen pM-pH-Diagramm gezeigt werden, eine geregelte Freigabe von Metallionen bei einem pH, bei dem nahezu alle Bakterien zunehmen. Eine solche strukturelle Größe, die auf Wunsch meistens bei dem für die Lebensfähigkeit der Bakterien verantwortlichen pH-Wert abscheidet und leicht in die innere zellulare Struktur von Bakterien aufgenommen wird, ist dies eine einmalige Feststellung. Die Metallverbindungen nach der Erfindung sind wegen der Art ihres organischen Liganden besonders stabil gegen äußere organische Anteile, die sich in den Bakteriallenzellen oder in deren Umgebung befinden.

Die antimikrobiellen Verbindungen nach der Erfindung werden deshalb von anderen Metallverbindungen unterschieden, bei denen Äetallkationen sich mit organischen Liganden verbunden haben, die von ethylendiaminetetraazetischer Säure (EDTA), die thylenetriaminepentazetischer Säure (TDTOA) oder anderen Aminosäuren oder dergl. dargestellt werden, die eine verhältnismäßig hohe Stabilität oder ^> «»mische Trägheit besitzen und keine geregelte Freigabe toxischer Metallionen oder Abscheidungseigenschft bieten, die durch sigmaförmiges pM-pH-Diagramm dargestellt wird. Vielmehr versuchen bekannte Metallverbindungen wegen ihrer Stabilität und chemischer Trägheit sich in geringerem Umfang in eher linearer Weise über dem normalen physiologischen pH-Bereich abzuscheiden.

Die Erfindung ergibt ferner eine antimikrobielle ^tallver- bindung, die zu einer wäßrigen Lösbarkeit in hoher Konzen-

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tration wegen ihre ionischen Charakters fähig ist und noch stabil bleibt. Die !Lösbarkeit in Wasser in neutralen, sauren oder alkalinen Medien ermöglicht auf Wunsch das Herstellen von Konzentrationen zum liefern von Metallionen in der Umgebung mit einem physiologischen pH. Diese Lösbarkeit muß von den bekonnten eher unlöslichen Metallverbindungen unterschieden werden, die ^etall-Kation-Amion-Komponenten verwendet und in wäßrigen Medien unlöslich ist. Oder diese Metallverbindungen, binden, obwohl sie lösbar sind, das Wetallion in einem solchen komplexen Zustand. Dieses Ton wird nur gering abgeschieden und ist deshalb knapp für toxische Wirkungen verfügbar.

In einer bevorzugten Form enthält der Wirkstoff nach der Erfindung eine Monometallverbindung eines multivalenten Metalls und eines organischen polyfunktionellen Liganden im Verhältnis von 1:1 von Metall zu Ligand, wobei die Verbindung eine \bscheidungseigenschaft besitzt, die durch eine sigmaförmige Darstellung in einem pM-pH-Diagramm dargestellt ist. Ein besonderes Beispiel der Metallverbindung ist Dialkali-Monokupfer (II) -Zitrat, das eine Abscheidung besitzt, die durch eine sigmaförmige Kurve dargestellt ist, die in zwei dichtungen verläuft und durch einen Punkt im pH-Bereich von 7 bis 9 hindurchgeht.

Diese Monokupfer (II)-Verbindungen sind in basischen Medien in der Größenordnung von 9 bis 12 sehr stabil, d.h. sie haben eine effektive Stabilitätskonstante Κ_Ω~» in der Größen-

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Ordnung von etwa 10 bis 10 . Jedoch liegt Kf- dieser Verbindungen bei einem pH-Wert von 7 bis 8 in der Größen-

C Q

Ordnung von 10^ bis 10 . Deshalb ist bei einem pH um 7 bis 8 die effektive Stabilitätskonstante dieser Verbindung beachtlich niedriger (Eintausend bis zu einigen Hundert mal niedriger).

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Eine erhebliche freie Cu^{+ +} -Konzentration ist für toxische oder stabilisierende Aktivität verfügbar. Beispielsweise befinden sich etwa 10% des Kupfers der Verbindung im ironisierten Zustand boi einem pH-wert von etwa 7» während etwa 1% des Kupfers bei etwa 9% ionisiert wird. Dies würde für eine SDTA-oder Polyaminverbindung eines multivalenten Metalls wie Kupfer nicht stimmen, weil seine Stabilitätskonntante (10 bis 10 ) heim normalen pH-Wert von 7 bis 9 nur wenig schwankt. Diese EDTA-Verbindungen zeigen bei der Stsbilitätskonstante einen pH-Wert, der aber durch eine eifache monotone Kurve dargestellt ist, die durch eine protoninduzierte Abtrennung bei pH-Werten von 7 bis 9 eine begrenzenden Wirkung erreicht, was nur von etwa 0,001% der .ionisierten Art bei einem pH-Y/ert von etwa 7 auf etwas weniger als 0,000015ο der ionisierten Art bei einem pH-Wert von etwa 9 ergibt. Die Stabilier -oder Antimikrobiell-Verbindungen arbeiten über einen pH-Bereich von 3 bis 1?. t'ber einem pll-'tfert von 12 neigen die Verbindungen durch die alkalinen Medien zum Zerfall , was sich aus den ttfedien wie wäßrigen Metalloxiden ergibt. Unter einem pH-<Vert von 6, d.h. von 3 bis f> ergibt die Instabilität der L'etallverbindxmg eine hohe Konzentration des freien Cu⁺⁺ in der lösung, die eine Biostabilität und andere erwähnte stabilisierende Funktionen bewirkt.

Im mittleren Bereich von 7 bis 9 ist die geregelte Freigabe am wirksamsten. Diese Verbindungen ergeben somit eine geregelte Freigabe von ^etallionen zwischen etwa 10% bis 0,1% verbundenen Metalls im pH-Bereich von 7 bis 9, wobei das Metallion dann zur Koordinierung von antimikrobiellen und stablisierenden Funktionen zur Verfügtmg steht.

Nach dieser Beschreibung und dem vorliegenden Ausführungs-

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beispiel ergibt sich,daß andere ftet al !verbindungen polyfunktioneller organischer Ligande dem Modell nach der Erfindung entsprechen, wobei diese die Abtrennungseigenschaft durch eine sigmaförmige Kurve auf einem pM-pH-Norm-Diagramm zeigen. Beispielsweise basieren auf der organischen rconometallpolyfunktionellen Ligandverbindung nach der Erfindung andere Metallionen von monovalenter oder multivalenter Art, insbesondere divalente und polyvalente Kationen einschließlich Zink, Nickel, Chrom, Wismuth, Quecksilber, Silber, Kobalt. Es können auch andere ähnliche metallische oder schwere Metallkationen verwendet werden. Die Verbindungen schwerer Metalle sind erheblich toxischer als die leichteren Metalle.

Andere polyfunktionelle organische Ligande können für die zitrische Säure verwendet werden, insbesondere, wie beim Ausführungsbeispiel nach der Erfindung. Die Zitratarten bieten eine bevorzugte Pufferwirkung bei einem pH-Wert von etwa 8,5, die ein zusätzlicher Vorteil der Metallbearbeitungsflüssigkeiten ist, die mit dieser Metallverbindung stabilisiert ist. Unter anderen polyfunktionellen Liganden befindet sich die breitere Klasse von Alpha oder Beta-Hydroxy-Polycarboxy-Säuren, wobei in diese Klasse die zitrische Säure fällt.

Auch können andere funktionell ersetzte Säuren, wie das Alpha oder Beta-Amino, Sulfhydro-, Phosphinol- usw. Molekularmodell der Metallverbindungen nach der Erfindung verwendet werden, wobei ähnliche Ergebnisse erzielt werden. Im allgemeinen entspricht vom Standpunkt der Metallverbindungsformel die Monometallverbindung von Kupfer und zitrischer Säure einer Verbindungsformel, die durch folgenden strukturellen Formen A oder B gezeigt werden:

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- CH, - C - O - CU' O CH₀-C-⁰

² W

HO

0.

^NC - CH₂ -C-O

O CH₀

I ²

C =0

I ο

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Die Form A soil die durch Anlegen freier Energien bevorzugte Form sein. Ein einzelnes Proton, das in die Verbindungsstruktur eingeführt ist, die durch die Form A oder B dargestellt ist, verhindert das Entstehen stabiler Ringe mit 5 oder 6 Gliedkoordinaten. Mit dem Einführen eines Protons können nur Ringe mit 7 Gliedern durch die Koordinierung der Azetafelektrondonoren gebildet werden. Die 7-Gliedringstrukturen sind instabil. Das Verbindungsmolekül trennt sich deshalb ab und verhindert die toxischen oder stabilisierenden Wirkungen für das Metallion.

Im Vergleich erfordern Metallverbindungen von EDTA-oder anderen Polyamiden vier oder mehr Protonen und somit höheren Säuregehalt, um die Verbindungen zu trennen. Dies erklärt die Wirkung des kleinen pH-Wertes, die durch diese Verbindungen in einem pM-pH-Diagramm gezeigt wird.

Die strukturellen Formen A und B werden allgemeiner durch die folgenden Modelle dargestellt.

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. (MODEILA)

(MODELlB)

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(R)

■Ζ:

-X:

■X:M

(R)

<■ ι

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"Bei diesem Modell stellen die ausgezogenen Liniensegmente eine chemische Verbindung zwischen Elementen in der Sketettstruktur des Moleküls dar, X, Y und Z stellen Paare von Elektronendonoren dar; R bedeutet die Art oder Gruppe eines Elements oder eines Moleküls, wobei die Frotonaffinität von X größer als die von Z, Y oder R ist. Andere Paare von Lewisbasisprotonen und andere Metallionen können in diese strukturellen Modelle für Sauerstoff oder divalentes Kupfer oder dafür eingesetzt werden, daß die Kohlenstoffatome ein Molekularmodell ergeben, das sich beim Einführen eines Protons oder eines anderen Verhaltensart abscheidet, wie es vom sigmaförmigen Verhalten in einem pTvj-pH-Diar^nmm gezeigt wird. Die Molekularmodelle sind somit andere Ausdrücke für die Stabilisierwirkstoffe nach der Erfindung.

Die Erfindung und verschiedene Ausführungsbeispiele und Vorteile werden anhand der nachstehenden Beispiele und der Zeichnung erläutert, die die Herstellung der Verbindungen und der^n Aktivität darstellt.

A. ralthiiin-T/oitok-ui-f^r (IT)-Zitrat

10 Millimole, Lithiumzitrat werden in 10 Milliliter Wasser gelöst. Zu dieser Lösung werden 10 Millimole kupfriges Chlorid (CuCIp . 2Η~0) allmählich unter Rühren gegeben, Es wird eine tiefblaue Lösung erzielt. Diese wird auf einen pH-Wert von etwa 7 mit 10 Millimole Lithiumhydroxid (LiOH.H₂O) neutralisiert.

Diese Lösung gibt nach Trocken-Verdampfung einen tiefblauen, halbkristalinen Festkörper, der die Grundlage zu einem feinen Pulver ist. Das Lithiumchlorid wird mit 50 Millilitern trockenem Methanol fünf mal bei 35°C extrahiert.

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Der blaue Körper, der zurückbleibt wird evakuiert, um Methanol zu entfernen, und ausgetrocknet. Es wurde ein Versuch zum Kristalisieren des Salzes aus dem System aus Wasser und organischem Löser unternommen, aber offensichtlich war infolge der äußerst hygroskoposchen Natur des Salzes und der hochnegativen Ladung des ionisierten Moleküls der so erhaltene Festkörper mikrokrystallin bis amorpf.

Die folgende Formel wird für die 1:1 Verbindung von Kupfer und Zitrat auf der Grundlage der Erklärung der nachstehenden Struktur und Analysen gegeben:

Je nach dem Hydriergrad werden die folgenden Formelgewichte (F.W.) und entsprechende Anteile von Kupfergehalt vorgeschlagen:

Li₂CuC₆H₄O₇.XH₂O

F.W.: 265.51 for X=O, % Cu = 23.93 F.W.: 283.53 for X-1, % Cu = 22.41 F.W.: 3OI.54 for X=2, % Cu = 21.07 F.W.: 319.56 for X=3, % Cu = 19.88

Der beobachtete Kupfergehalt verschieden getrockneter Proben der Festkörperverbindung liegt im Bereich von 20 bis 23%. Die Verbindung (1:1 Feststoff) ist in Wasser gut löslich. Eine Lösung von zwei Molar kann ganz leicht hergestellt werden. Bis zu einem pH-Wert von 11,5 besteht bei der Löslichkeit der Verbindung in Wasser keine Wirkung.

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-ΚΑΙ

Über den pH-V/ert hinaus zerfällt die Verbindung in eine grün/braune Ausscheidung, wahrscheinlich wäßrige Kupferoxide, ^ie 1:1 Feststoffverbindung kann als Stabilisierwirkstoff mit oder ohne das Entfernen von Litiumchlorid, das während der Bearbeitung entstanden ist verwendet werden.

B. Disatrium-Monokupfer (II) -Zitrat

1. Gleichmolare Lösungen aus Kupferchlorid und Natriumzitrat werden wie bei Λ. zugegeben, um eine tiefblaue Lösung mit einem pH-Wert von etwa 5 zu erhalten. Tein Teil von 50ml dieser Lösung wird in einem Trenntrichter gebracht. Ein gleiches Volumen wäßrigen Azetons wird beigegeben und der Trichter so geschüttelt, daß die Mischwirkung eintritt. Danach ergibt sich ein Zweiphasensystem. Eine Fhase blauer Flüssigkeit verbleibt in geringer Menge von etwa 25ml am Boden des Trichters, während die obere Schicht (etwa 75^ml) etwas trübe und farblos ist und sie vor dem Schütteln kristallklar war. Die blnue Flüssigkeit (ölig, viskos) wird durch einen Sperrhahn abgelassen und in einem zweitten Trenntrichter gesammelt. Das trübe Überstehende wird in einen Becher gebracht und über einem Dampfbad trocken gedampft. Eine Menge von 25 ml wäßriges Azeton wird in den zweiten Trichter gegeben, was eine meistens sofortige Bildung einer plastikähnlichen Masse am Boden des Trichters bewirkt, was der öligen Flüssigkeit entgegensteht, die hier vorliegt. Das Überstehende der Plastikmasse wird in einen zweiten Becher gebracht und mit dem Etikett Überstand 2 versehen. Die Beigabe destillierten Wassers zur plastikartigen Masse ergibt die sofortige Wiederauflösung des Materials. Das Gesamtvolumen der wieder abgeschiedenen Substanz wird auf 25 ml eingestellt, was wieder eine vis-

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kose, ölige Flüssigkeit ergibt. Räch der Trockendainpfung des Überstandes 1 zeigt die mikroskopische Prüfung des trockenen Rests das Vorliegen bestimmter reichlicher Mengen von ^atriumchloridkristallen. Die Verdampfung des Überstandes 2 ergibt ein sehr fein verteilten Pulverrückstand. Die Analyse der doppelt extrahierten blauen, öligen Lösung für Kupfergehalt erklärt, daß die Lösung etwa 125mg Kupfer pro Milliliter enthält und dadurch ein Konzentrat der Metallverbindung dargestellt wird, die ursprünglich etwa 65mg pro Milliliter enthalten hatte. Die hohe Verringerung der ^enge Natriumchlorid im Überstand 2 zeigt an daß die Masse des verschmutzenden Nebenprodukts Salz entfernt worden ist. Ein Teil des Konzentrats kann verdampfen und ein endgültiges kristallines Material wird festgestellt.

2. Die Verfahren des Absatzes 1 werden wiederholt, mit Ausnahme, daß eine pH-Einstellung der ursprünglich blauen Lösung von etwa pH 5 auf 7 pH besteht, wobei eine KOH-Lösung zum Neutralisieren des HGl entsteht. Nach dem Extrahieren und Verdampfen wird ein Konzentrat der Metallverbindung erhalten, die beim Verdampfen das endgültige kristalline Material liefert.

3. Äquimolares Kupfersulfat und Natriumzitrat nach Absatz 1 werden nach einer pH-Einstellung von etwa 7 mi*t NaCH kombiniert. Das Extrahieren und Verdampfen der sich ergebenden blauen Lösung ergibt, wie beschrieben, ein amorpes Pulver, das keine sichtbar unterscheidbare kristalline Struktur aufweist.

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-VC=.

Die folgende Formel wird für das Dinatrium-Monokupfer (Il)-Zitrat vorgeschlagen, das in den Absätzen 1 bis 3 über der Grundlage der Erklärung der Struktur und der Analysen bearbeitet wird, die nachstehend beschrieben werden:

Na₂GuG₆H₂O₇.XH₂O

C Dinatrium-Monczink-Zitrat

Untpr Verwendung folgender Bestandteile der Kupferverbindung ein nach B analoger Zinkverbindungsstabilisator hergestellt:

.50 ml kaltes Wasser

?9>4- S Trinatriumzitrgtdihyldrat

15,6 g Zinkchlorid (ZnGl₂)

konzentriertes HGl

NaOH - KuceIn

Das ZuGl₀ wird in feine Teilchen zerlegt, wobei ein Mörser undein Mörserschltgel verwendet wird, und dann in W?sser gelöst.. Der pH-Wert wdrd zwischen 0,5 und 1,0 mit HC1 eingestellt. Das ITatriumzitrat wird langsam mit der Zugabe von HGl beigegeben, um den pH-»7ert unter 1 zu halten. Nach Auflösen des gesamten LIaterials wird die Lösung langsam mit NaOH-Kugeln neutralisiert. Das bei einem pH-Wert von 7»2 verbleibende Material wird abgegossen, auf einen pH-Wert von 8,5 bis 9 eingestellt und dann mit einem doppelten Volumen einer 50:50 -Methanol-Azeton-Lösung extrahiert. Das Material wird in einem Buchner-Trichter unter Verwendung eines Whatman 42 Filterpapiere gesammelt. Es kann aber auch die Lösung bei 70⁰C Vakuum getrocknet werden.

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- yar- SLn

D. Dinatrium-Mononickel-Zitrat

Ein Nickelverbindungsstabilisator wird unter Verv/enuunc der folgenden Bestandteile hergestellt/

40 ml kaltes 7/asser

38.4 g entwässerte zitrische Säure

47.5 g Nickelchlorid (NiCl₂) fein gemahlen NaOH-Flocken

Die Zitronensäure wird im Wasser aufgelöst. Das Nickelsalz wird langsam bei konstanter Überwachung des pH-Wertes zugesetzt. Wenn sich alles Material in der Lösung befindet, werden NoOH-Plocken langsam zugesetzt (um die Wäremerzeugung niedrig zu halten), und der pH-7/ert zwischen 4,0 und 5,0 eingestellt. Das Ganze ist etwa 100 ml mit etwa II7 mg/ml Ni⁺⁺.

E. Dinatrium-Monoquecksilber-Zitrat

Die Abscheidungseigenschaft der 1:1-Kupferzitratverbin- dung wird mit vorstehenden Techniken in einem pH-Bereich von 3 bis 12 hergestellt, wobei eine besondere Kupfer (II)-Ionenelektrode (Orion-Kupfer II) verwendet wird. 50 Milliliter-Proben aus einer Kupferzitrat - 1:1-Lösung (/0,0068 molar) wird auf die pH-Werte 3,4,5,6,7, 8,19,11 und 12 eingestellt, wobei die Konzentration des freien Kupfers danach durch Verwenden der besonderen Kupfer- Ionenelektrode bestimmt wird. Die folgenden Werte freier Kupferionenkonzentrationen bei dem angezeigten pH-Wert werden erhalten und die negativen Kupferionenkonzentration bestimmt.

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- Vf-

QA

TABEELf;

Eil	3.2	Cu"¹	H-	PM
3	9.0	X	10-3	2.495
4	2.5	X	10-4	3.046
5	5.3	X	10-4	3.602
6	1.0	X	ΙΟ"⁵.	4.276
7	8.0	X	ΙΟ"⁵	5.000
8	8.8	X	ΙΟ"⁸	7.097
9	9.6	X	10-12	11.055
10	3.3	X	ΙΟ""	12.018
11	1.34	X	10-13	12.482
12	X	10-13	12.873

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Aus diesen Daten wird eine pM-pH-Kurve abgeleitet, die die Beziehung zwischen der freien CU⁺⁺-Ionenkonzentration und dem pH anzeigt, wie die Zeichnung erkennen läßt. Dort wird ein kartesisches Koordinatensystem (ausgezogene Linie) des nogativen Viertes der Metallionenkonzentration (pH) zum negativen Wert der Wasserstoffionenkonzentrstion (pH) an den Punkten nach vorstehender Tabelle eingetragen. Dieser Verlauf ist eine sigmaförmige Kurve der Frotonabscheidungseigenschaft der Metal]verbindung. Im pH-Bereich von 9 bis 12 ist die Verbindung sehr stabil und die Konzentration des freien Gu⁴⁺ ist niedrig. Bei einem pH-w'ert von 7 ist die Verbindung verhältnismäßig instabil und die Abscheidung in das freie Gu⁺⁺ ist bedeutend, die die Stabi liesierung ermöglicht. Im Bereich zwischen 7 bis 9 ist das Cu⁺⁺ zur geregelten Freigabe verfügbar. Von 10 bis 0,1/o erfolgt die Abscheidung des Cu⁺⁺ aus der Verbindung, ^Jiese unerwartete Abscheidung gegen das pH-Verhalten macht die Verbindungen als antimikrobale oder stabilisierende Wirkstoffe für Metallarbeitungsverbir'i:^--?? "ußerst 7i^^v:;rn.

Zur. VcT^ie'ch ::■!: ·:·-'. ^ '^.■,-'^"■^'.•-'r-.v^ir': ■·-. ^: ι.·ν. in der Zeichnung gestrichelt dargestellt, wie es von A. Ringbom in "Complexation in Analytc Chemsitry", J. Wiley &. Sons, N.Y. 1963 Seite 360 berichtet wird. Die pH-Wirkung an der Cu-EDTA-verbindung wird durch eine glatte einfache Kurve dargestellt, die einen begrenzende «irkung durch protoninduzierte Abscheidung bei etwa einem pH-Wert von 7 bis 9 erreicht, wodurch beispielsweise sich nur aus 0,001 % bis 0,00001% ionisierte Arten ergeben.

Verbindungen mit dem Verhältnis von ein Metall: ein Zitrat sind für Verdünnungslösung in d.er Veröffentlichung von

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Bobtelsky und J. Jordan, J. Anier.Chem.Soc. , VoI 67 (194-5), Seite 1824- vorgeschlagen worden. Jedoch sind keine erwähnenswerte antomikrobillen oder emulsionsstabilisierende Aktivitäten dieser Derivate oder deren Fähigkeiten aus Koordinatenstrukturen mit emulgierten Tröpfchen genannt. Darüberhinaus sind hier auch weitere einmalige Eigenschaften dieser Verbindungen bei Metallbearbeitungsflüsnigkeiten in einzelnen offenbart worden.

Ferner werden hier Festmetallverbindungen aus Dialkali-Monokupfer (II)-Zitraten bearbeitet, die überraschend unerwartet sind. Auch können hohe Lesungskonzentrationen solcher Metallverbindungen hergestellt werden. Die Art dieser Verbindungen wird definitiv durch Verwenden analytischer Kriterien aufgebaut nämlich -

1. das Mol-Verhältnis-Verfahren, das durch Yoe and Jones (Yoe, J.H. & Jones, A.L.: Ind. Eng. Chem. Anal. Ausgabe 16; 111; 1944 vorgeschlagen worden ist -

2. dos Verfahren der fortlaufenden Veränderung von Job und bearbeitet von Vosburg und Cooper (Vosburg, W.C. &. Cooper, G.R.: J. Am. Chem.Soc, 63; 437; 1941) -

3. Abhängigkeit der Verbindungsbildung vom pH-Wert und

4. Bestimmung der scheinbaren Stabilitätskonstante der Verbindung. Spektrophotometrische Studien, einschließlich der sichtbaren und ultravioletten Spektroskopie, pH-Bestimmungen wie auch spektroskopische Infrarotmessungen wurden als zusätzliches Kittel zur Bestätigung des hier beschriebenen Auffindens bei der Ausbildung und der Molekularkomposition der 1:1-Kupfer-(II)-Zitrat-Verbindung genutzt.

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Die 1:1-Kupferverbindungen, die hier als antinikrobielle oder stabilisierende Wirkstoffe verwendet werden, zeigen an, daß diese Verbindungen ionischer Art sind, kies wird ferner von der Beobachtung getragen, daß das Farbband der Lösung der Verbindung zur Anode (positive Elektrode) bei elektrophoresen Experimenten wandert. Sichtbare und UV-Spektren zeigen die Ausbildung einer 1:1-Verbindung. Die Gesamtreaktion für die Ausbildung der Verbindung der B-Strukturform schein zu sein:

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(1) Cu⁺²

+ "0OC.

HO'

O CD OO O (O

(2) H⁺ + ΌΗ~

(base)

H₂O

abs

Ssff

[Cu-Citrate"²] [H⁺] ICu⁺²] [Citrate"³]

[Cu-Citrate"²] [Cu⁺²] [Citrate"³]

c /V

Cu .C(CH₂COO"),

Ca) OO O

27380A1

Anstatt nur die _C00 Gruppen zu verbinden, ionisiert der Alkohol, -CH, und ist in der Koordination enthalten. Dies ergibt einen stabilen 5-Glied-und wahrscheinlich einen 6-Gliedring. Somit wird die Reaktion durch OH" (Basis) nach rechts gezogen, wenn das trodukt H⁺ dann beim Fortschreiten der Reaktion entfernt wird. Dies ergibt eine sehr hohe, effektive Stabilitätskonstante K_eff·, die für diese Reaktion pH-abhängig ist, aber auf die absolute Stabilitätskonstante K^₃ durch die Beziehungen bezogen ist.

K - [CuCitrate⁸⁸] ^eff .[Cu++ J [Citrate"³]

K - [CuCitrate=}[H⁺I ab« [cu⁺⁺ncitrate-3]

^Kabe * ^Keff *

■*>.·■

- 25 -909809/0388

27380A1

Es ist festgestellt worden, daß K , für den 1:1-Verbindung einen konstanten Wert von etwa 10 (eine starke Verbindung) über einem pH-Bereich von 7 bis 9 und bei pH-Werten auf v/eist, die niedriger als 7 sind. Es gibt dort eine weitere Abnahme, die anzeigt, daß die Verbindung in endlichen Konzentrationen auch bei einem pH-Wert von 3 bis 7 besteht.

Ein anderes wichtiges Merkmal der Verbindung der Erfindung ist arbeitsmäßig, was sie als hocheffektive Bakterizide wirken läßt, ^ie wird durch Versuche gefunden, wo Bakterien sich in einem Medium mit einem pH-Wert von ζ.Βτ 9 bis 11 vermehren und eine Dialkali-Monokupfer (Il)-Zitrat-Verbindung eingeführt wird. Wie erwähnt, macht die Alka-1iumgebung die Monokupfer(II)-Zitrat-Verbindung sehr stabil. Es wird angenommen, daß das freie Kupferion nicht durch sein unmittelbares Anhaften an der Zellenfläche an der Zellenmembrane insgesamt oder am besten nicht so leicht wie die komplexe Form transportieren wird. Andererseits wird die Verbindung möglichst 1.) wegen seiner organischen Struktur, die als metabolisches Substrat dienen könnte, von dem das bakterielle Wachstum oder die Proliferation abhängt, oder 2.) wegen der geringen dianionschen Ladungsdichte der Verbindung, die sich durch die bakterielle Zellenwand dauernd erhöht, leicht an der Zellenmembran transportiert wird. Nach dem Transport an der ^ellenmembran wird erwartet, daß die Verbindung einer pH-Umgebung in der Größenordnung von 7 ausgesetzt wird, !!ach dem Transport ist die jeweilige Verbindung sehr instabil und labil, deshalb wird das Kupferion ausgiebig und schnell zur Denaturisierung des Zellenprotein oder einer anderen metabolischen Interferenz mit den interzellaren biochemischen Reaktionen freigegeben, um die Zelle absterben zu lassen. Wenn dagegen andere bekannte

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Verbindungen unter diesen Umständen transportiert werden können, werden diese bekannten Verbindungen eher stabil und kinetische Träger und nicht wirksam, weil das Kupfer auch an dem intrazellaren pH- von etwa 7 als übermäßig toxisch zu dicht gebunden ist.

Die Ketallverbindungen nach der Erfindung besitzen einmalige antimikrobielle Eigenschaften im Vergleich mit früheren Verbindungen. Beispielsweise ist das Ausbilden von schweren metallischen Salzen von karboxylisehen Säuren sehr üblich. Mit Ausnahme der Salze von Säuren niedriger Molekulargewichts sind sie gewöhnlich in Wasser nicht löslich, ^ies wird durch das in der Literatur als (Cu2-Zitrat)p.5HpO genannte dicuprische (Il-Zitrat) aufge zeigt. Diese Verbindung wird beim Erwärmen einer stark basischen Lösung aus Natriumzitrat mit Cu⁺⁺ hergestellt. Das dicuprische Zitrat (im Verhältnis von 2 Kupferatomen zu einem Zitration) scheidet aus der Lösung aus. Dieses dicuprische Zitrat besitzt folgende Eigenschaften:

1. Unlöslichkeit in Wasser (mit einer Gesamt-Nettoladung der Verbindu
Reaktion ist

der Verbindung von Null; 2Cu⁺⁺ und Zitrat ), dessen

2 Cu⁺⁺ + Zitrat - Cu₂ - Zitrat J + H⁺

und wird durch die Reaktion des Produkts H⁺ mit 0H~ in basische Medien gezogen; 2. leichte grüne Farbe in fester Form und 3· das Verhältnis von elementarer Analyse für 2Cu zu 1 Zitrat. Die Unlöslichkeit des dicuprischen Zitrats besitzt ferner begrenzt die Wirksamkeit dieser Verbindung als Bakterizid und während deshalb für pharmazeutische Zwecke vorgeschlagen wird, ist ihre Verwendung begrenzt.

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Antimikrobiale Aktivität

Die folgenden Versuche wurden durchgeführt, um die biozidale Wirkung der ^Jinatrium-Monokupfer (IT)-Zitrat nach der Erfindung gegenüber dem bekannten Dikupfer (Il)-Zitrat aufzuzeigen. Die folgenden Materialien, Geräte und Verfahren werden verwendet:

Materialien:

1. drei representative Testorganismen sind gewählt worden:

a. Staphylococcus aureus bezeichnet mit "SA",ATCC/jf 1260

b. Aerobacter aerogenes, bezeichnet mit "AA",ATGC/|f 13048

c. Pseudomonas aeruginosa bezeichnet mit "PA",

ATCG I 10145
"ATCC#" ist die Kultur-Kollektion amerikanischer Arten.

2. Trypticnse-Soja-Flejschbrühe, Difco, hergestellt in besonderer Weise durch Lösen in heißem Wasser und Autoklavenbehandlung, tragfähig für günstiges Wachstum bei den Testorganismen.

3. P.Iaclaglan Turbidity Standards zur Beurteilung des bakteriellen VYgchstums in Fleischbrühe.

4-, Kleinstporiges bakterielles Filtersystem zun Beurleiten der bakteriellen Lebensfähigkeit und Mengenbemessung der lebensfähigen Organismen.

5. Dinatrium-Monokupfer (Il)-Zitrat, Na₂CuG₆H₄Or₇.XH₂O, Mole kulargewicht 297, fest hergestellt wie vorstehend,
Bezeichnung "MCC".

- 28 -

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6. Dikupfer (Il)-Zitrat, Gu₂C₆H₄Or₇Tp 1/2 H₃C, T'olekulargewicht 360, fest, hergestellt nach der National-Formulary Spezicifikations, Bezeichnung "I)CG".

7. Coleman Jr-Spektrophotometer zur T.iengenbe Stimmung der Trübung "OD" das Maß der optischen Bichte und "OS" das
Instrument, ⁿbei der wegen Trübung die Gkala ausgefallen
ist.

8. Sterile Normkulturrohre mit Schraubkappe.

9. Luftbadinkubator 35°. Verfahren

Es werden drei Kontrollrohre mit 5,0 Milliliter Fleischbrüh«¹ für jeden zu testenden Organismus hergestellt.
Jeder Rohrsatz von drei wird mit etwa 10 Organismen pro Milliliter aus einer vorhandenen Kultur geimpft.
Außerdem werden zwei Spektrophotometerstreifen vorbereitet. MCC und DCC werden einem Rohr in jedem Satz beigegeben, um einen Kupferpegeü von 0,5 Milligramm pro Milliliter zu bewirken. In der Tabelle I ist das Protokoll schemati sch aufgezeigt!

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Tafel I

Ro&r Brühe S.A. P.A. ,A.A. MCC

SA 1	5ml	O	• 05ml
SA 2	5 ml	O	.05ml
SA 3	5ml	O	.05ml
PA 1	5ml		—
PA 2	5ml		—
PA 3	5ml		—
AA 1	5ml		—
AA 2	5ml		—
AA 3	5ml		—
Blank 1	5ml	O
Blank 2	5ml	O

0.07ml 0.07ml 0.07ml

0 0

DCC

11.7mg Ö

0 7.lmg — 00

11.7mg 0

0 7.lmg

0 0

0.09ml 11.7mg 0

0.09ml 0 7.lmg

0.09ml 0 0

11.7mg 0 0 7.lmg

- 29a -

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Es folgt unmittelbar die Mengenbe::;ti miming und der Tebensfähigkeitstest. Alle Rohre werden lose mit Ke^^en verschlossen und 48 Stunden ]ang bei 35°C in-kubatiert. Die Ergebnisse zeigt die Tabelle TT

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Tafel

der Mengen-und Lebensfähigkeits-Prüfungen

Unmittelbar

0

# /ml

Kultur

3

Platten
zahl
- · - - .. —

y -
unverdünnt
OD

O

!lach

48 Stunden

——-—■^————-
Kultur
steril

Platten
zahl

Rohr
SA 1

unverdünnt
OD
.25

0

9.OxIO⁵

lebensf.

8

ί -24
ι

O

^—— III»

'■■ / ml
OxIO⁵

lebensf.

_o SA 2
CD

.25

9.OxIO⁵

η

8

I OS

^8.

OxIO⁶

N

O

OO SA 3
O

.25

9.OxIO⁵

η

.OxIO⁵

OS

>3.

OxIO⁶

40OxIO⁶

CO

3

.OxIO⁵

>3.

Il

50OxIO⁶

-PA 1

.35

1.3xlO⁶

η

2

.OxIO⁵

.36

3xlO⁶

Il

I ,

»PA 2
α»

.35

1.3xlO⁶

η

1

.OS

OxIO⁶

η

U)
η .ft»

PA 3

.35

1.3xlO⁶

η

.OxIO⁵

OS

>3.

OxIO⁶

I ^
6OxIO⁶

AA 1

.30

l.lxlO⁶

steril

.OxIO⁶

in

>3.

steril

5OxIO⁶

.9xlO⁶

. JU

ixio

lebensf.

AA 2

.30

l.lxlO⁶

lebensf.

O

OS

/^l ·

OxIO⁶

It
ί

O

AA 3

.30

l.lxlO⁶

η

W

OS

>3.

OxIO⁶

N/A

40OxIO⁶

Blank 1

O

Ν/Α

ΙΟ⁶

>3.

N/A

40OxIO⁶ J₀

Blank 2

O

Ν/Α

ΙΟ⁶

O

CO
N/A OO

Ν/Α

O

O
N/A -P**

Ν/Α

Die vorstehenden Testergebnisse zeigen eindeutig, daß MCC - eine bemerkenswerte biozidielle Aktivität in bezug auf alle Testorganismen besitzt. Besonders bemerkenswert ist die Abnahme der lebensfähigen Organismen in der "Unmittelbar-"Phase etwa 5 Minuten nach der Beigabe von IvICC. Es ist ebenfalls offensichtlich, daß DOC eine kleine, wenn überhaupt, eine biozidielle A^ivität zeigt, obwohl eine handsteuerung des Staphylococcus Aureus nach 4-8 Stunden Inkubationszeit festellt wird.

Auch zeigen diese Tests, daß I.ICC in wäßrigen Lösungen vollständig lösbar ist und somit leicl"¹ in Fleischbrühe gelöst wird. Andererseits ist DCC in wäßrigen Medien unlöslich und ergibt eine truhe Suspendion, die sich in wenigen Minuten vollständig absetzt. Vor dem Herstellen von OD (optische Dichte)-Ab-lesungen läßt man deshalb die dar, DCC enthaltenden Rohre sich setzen, bis eine konstante Ablesung möglich ist, die die gemessene Trübung tatsächlich infolge der bakteriellen Teilchen anzeigt. Der Trübungstest ergibt, während er genau quantitativ ist, keine Anzeige der tatsächlichen Lebensfähigkeit der Organismen. Ss war deshalb notwendig ein 3io-Assay-7erfahren zum "stimmen der Lebensfähigkeit wie auch zum "Ref.tH.tigen der tatsächlichen Zahlen lebensfähiger Organismen zu nutzen.

Außerdem wird die antimikrobielle Aktivität der Dialkali-Monokupfer (Tl)-Zitrate durch deren toxische und wachstumshemmende Wirkung gegen die folgenden Mikroben in Medien von Clemulionen hergestellt, die als Kühlmittel bei verschiedenen Maschinenarbeiten verwendet werden, wo der pH-Wert der Kühlbäder und Flüssigkeiten in der Größenordnung von 9 bis 10 liegt. Diese Kühlmittelverbindungen

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werden in der US-Patentschrift 3.244-.630 und im /.n.erican Society of Tool Engineers-Toll Engineer's Handbook", erste Auflace 1953 Seiten 537 und ff beschrieben. Auf die Veröffentlichungen wird hier bezucgenor.men.

Aarobaclcr aavogener, Aepergillus niger Baoteroides Bacillus subtilis Candida albioans Citrobacter Enterobaater oerratia Enterobacter cloacae Escherichia coli Klebsiella-Aerobacter Neisseria -catarrhalis Proteus (Providence Group) Proteus mirabilie Proteue morgani Proteus rettgeri Proteus vulgaris Peeudomonae aeruginoea

Pseudomonaa fluorescens ι

Salmonella species Staphylococcus albus Staphylococcus aureus Staphylococcus epidermidis

- 32 Streptococcus fecalis

Streptococcus viridans

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Diese »'irkung der Antimikrobiellen Aktivität wird in industriellen Kühlflüssigkeiten hcrgostel]t, in denen die angeführten Mikroben festgestellt worder iv^d. Έβ ist von Bedeutung, daß auch bei diesen hohen pH-v/erten für die Kühlmittel flüssigkeit die Dialkali-Monokurcfer (Il)-Zitrate besonders wirksam sind. Ferner wird beispielsweise etwa 100 mal mehr freies Kupfer bei einem pH von 8,5 verfügbar sein als bei einem pH von 9,5» wobei auf die Zeichnung mit der Abscheidungskurve bezug genommen wird. In ähnlicher Weise werden wie die pH-Abnahme unter 8,5 auch erheblich größere Mengen toxischen Kupferionen freigegeben, ^iese Tests zeigen die"Anwendbarkeit der antimikrobialen Wirkstoffe nach der Erfindung. Ferner werden industrielle Kühlmittelbäder über mehrere Monate überwacht und es hat sich gezeigt, daß der Wirkstoff nach der Erfindung auf Wunsch über beachtliche ^eiten von mehreren Wochen ohne Schwächung der Aktivität für die geregelte Freigabe der Kupferionen im Kühlmittelbad wirksam ist.

Wie erwähnt können die Metallverbindungen in wäßriger Lösung oder in fester Form verwendet werden. Antimikrobielle Aktivitäten können bei Zugabe einer wirksamen Menge in jeder Form erzielt werden. Ferner ist es nicht notwendig, andere Nebenproduktsalze aus der hergestellten Verbindung zu entfernen, um die Aktivität zu erreichen. Nebenproduktwasser und -Salz können jedoch, wie in den beschriebenen Verfahren überraschend entfernt werden, um feste Verbindungen von Konzentraten zu erhalten. Dies führt zu mehreren Zielen, z.B. zum Beseitigen von Schmutzstoffen, die bei der Nutzung der Verbindung bei praktischer Anwendung schädlich sein können, zum Ansteigen auf übermäßige Salz konzentrationen oder Korrosionsprobleme, und zum Herstellen

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von höher konzentrierten lösungen aktiver Bestandteile, die eine Vorrntsnanse verringert, ^ies ist ein besonderer Vorteil bei industriellen ''..nwendurigen, wobei Verschiffung^ und Lagerkosten verringert werden. Auih kann es für andere antiseptisch, senitärische, germicide, bakterizide, sporizide, viruzide oder desinfektierende Verwendungen erwünscht sein, um eine so möglichst reine Ver bindung zu erholten.

Abänderungen dieser Erfindung und der beschriebenen Ausführungsbeispiele liegen ebenfalls im Umfang der Erfindung.

Zusammenfassung

Es werden antimikrobielle Wirkstoffe beschrieben, die als aktiven Bestandteil eine ^etallverbindung eines Metallion und eines polyfunktionellen organischen Liganden enthalten. Die Verbindungen sind durch eine ganz unerwartete Abscheidungseirrenschaft gekennzeichnet, die durch ein wäßriges Froton induziert ist und die geregelte Freigabe von toxischen Metallionen bei einem pK-'.Vert frei gibt, der sich mit dem wachstum der Mikroorganismen verträgt. i>iese Eigenschaft wird durch eine sigmaförmige Kurve, d.h. durch eine Kurve in zwei verschiedenen Richtungen, die einem "S" ähnlich ist, auf einer kartesischen Koordinatensystem mit dem negativen Logarithmus der ^etallionenkonzentration zum negativen Logarithmus der Wasserstoffionenkonzentration (auch bekannt als pM-pH-Diagramm) dargestellt. Es werden auch antimikrobiell Metellverbindungen beschrieben, die bei der geregelten Freigabe der Metallionen aus der Ver bindung im normalen Bereich des physiologischen pH-Wertes,

. /ι q
d.h. von 10 bis 1Cr Mole Wasserstoffion pro Liter

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äußerst wirksam pind. Die antimikrobialen .'Wirkstoffe wirken als Mikrobiozide und Bakteriostßte für Mikroorganismen einschließlich Bakterien, Pilze und Virer. Es werden Wirkstoffe beschrieben, dio hervorragende Stabilitö.t bei einen nlkalinen pH in der Größenordnung von 9 bis 12 besitzen. "Deshalb werden nie sehr vorteilhaft in Medien angewendet, um bei Bedarf die antimikrobielle Aktivität zu bewirken. Wäßrige Lösungen aus Uonokupfer (II)-Zitratverbindun3en sind besonders wirksam bei Wachstumshemmung oder Zerstörung bei lAikroorganisnen. Es werden Dialkali-Metallsalze aus Fonokupfer (TT)-Zitraten in fester Form isoliert, wie Salze mit extrem hoher Lösbarkeit in Wasser oder einem anderen wrßrigen Medien zum Herstellen hoher Konzentrationen der ?^lTonokupfer (Il)-Verbindung für höhere biozidielle Wirkung in wäßrigen Medien.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Antiinikrobialer Wirkstoff ^kennzeichnet durch die Metellverbindung eines M^tallions und eines polyfunktione]-len organischen LiganCteri mit einer Abscheidungseigenschaft, die von einem wäßrigen Proton induziert ist und durch eine sigmaförmige Kurve auf einem kartesischen Koordinatensystem mit den negativen Logarithmus der Metallionenkonzentration zum negativen Logarithmus der Wasserstoffionenkonzentration dargestellt ist und die die geregelte Freigabe der ^ketallionen bei einem pH-Wert bewirkt, der mit der mikrobialen Lebensfähigkeit ver träglich ist.

2. Wirkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert im Ber*ich von 10"^ bis 1CT^ Mole Wasserion pro Liter liegt.

3. Wirkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert im Bereich von 1Ö' bis 1O~° Mole Wasserstoff ion pro Liter liegt.

- 2 909809/0388

BORO MÖNCHEN: TELEX: TELEGRAMM: TELEFON: BANKKONTO: POSTSCHECKKONTO: ST. ANNASTR. ti 1-IM44 INVENTION BERLIN BERLIN ti W. MEISSOEIt. BLN-W MOD MÖNCHEN β INVEN d BERLIN MMMHfr BERLINER BANK AQ. IBM-M) TEL.: MMl «44 OKVMlBB MMTiaWB

ORIGINAL INSPECTED

4-. Wirkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geregelte Freigabe der ^etallionen von 10% bis 0,1% Metallionen in der Verbindung über einem pH-Bereich von 7 bis 9 frei gibt.

5. Wirkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung aus einem divalenten Metallion und einem polyfunkt-i onellen organischen Liganden im Verhältnis 1:1 besteht.

6. Wirkstoff nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet,

daß der organische Ligand eine Alphft-Hydroxy-Poycarboxy-Säure ist.

7. Wirkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallverbindung ein Dialkali-Monokupfer (H)-Zitrat ist.

8. Verfahren zum Erhalten eines Wirkstoffs nach den vorhergehenden Ansprüchen, mit antimikrobieller Aktivität in einem Medium zum Fördern des mikrobiellen Wachstums durch Einführen in dieses Medium in einer wirksamen antimikrobiellen Menge eine Metallverbindung, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Abscheidungseigenschaft der Verbindung die geregelten Freigabe der Metallionen bei einem mit der Lebensfähigkeit der Mikroben in dem Medium verträglichen pH-Wert bewirkt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Medien einen pH-Wert in der Größenordnung von 3 bis 12 besitzt.

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10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der pH-Wert im Bereich von 4- bis 9 liegt.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der pH-Wert alkalinisch ist.

12. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,

daß der alkanische pH-?/ert im Bereich von 9 bis 12 liegt,

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung ein Dialkali-Monometall-Chelat einer
Alpha-Hydroxy-Polycarboxy-Srure ist.

14-. Verfahren nsch Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Ghelat ein Dialkali-Monokupfer (Il)-Zitrat ist.

15. Verfahren nach Anspruch 14-, dadurch gekennzeichnet, daß das Ghelat sich in einer wäßrigen Bei-Mischung befindet.

16. Verfahren nach Anspruch 1'I-, dadurch gekennzeichnet, daß das Chelat ein Peststoff ist.

17· Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in das Medium eine Dialkali-Monokupfer (Il)i-Zitrat-Verbindung in einer antimikrobiellen Menge eingeführt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17i dadurch gekennzeichnet, daß das Medium einen alkalinen pH-Wert besitzt.

19· Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert des Mediums im Bereich v§_n 9 bis 12 liegt.

20. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Bereich des Mediums zwischen 7 und 9 liegt und
zwischen 10% und 0,1% der Kupferionen in der Verbindung in diesem Bereich freigegeben werden.

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