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"Verwendung von Aminoalkanolen als antimikrobielle
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Wirkstoffe" Die Erfindung betrifft die Verwendung von omega-Aminoalkylaminoalkanolen,
in denen die Amino- und die Hydroxylgruppe jeweils vicinal und innenständig an der
Alkankohlenstoffkette angeordnet sind, als antimikrobielle Mittel.
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Es wurde gefunden, daß Aminoalkanole der Formel
in der R1 und R2 Alkylreste mit 1 bis 17 Kohlenstoffatomen bedeuten, wobei die Summe
der Kohlenstoffatome in R1 und R2 8 bis 18 beträgt, n eine ganze Zahl von 2 bis
6 darstellt und R und R4 unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen Alkylrest
mit 1 bis 5 Kohlen-
stoffatomen bedeuten, und deren Salze sich mit
ausgezeichneter Wirkung als antimikrobielle Wirkstoffe verwenden lassen.
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Die erfindungsgemäß zu verwendenden Aminoalkanole der Formel I sind
nach einem in der DE-OS 25 16 972.6 offenbarten Verfahren zugänglich. Die dort beschriebene
Arbeitsweise geht von Olefingemischen mit 10 bis 20 Kohlenstoffatomen und statistisch
verteilten innenständigen Doppelbindungen aus. Diese Olefingemische werden nach
bekannten Verfahren, z.B. mit Peressigsäure epoxidiert. Anschließend werden die
erhaltenen Epoxidgemische mit den entsprechenden Diaminen, wie ;o;thylen diamin,
Trimethylendiamin, Tetramethylendiamin, Pentamethylendiamin, Hexamethylendiamin
oder deren N-Alkyl-bzw. N,N-Dialkylderivaten umgesetzt. Dabei werden die Diamine
in 1- bis 15-facher molarer Menge, bezogen auf das Epoxidgemisch, eingesetzt. Dem
Amin-Epoxid-Gemisch kann gegebenenfalls ein katalytisch wirksames Lösungsmittel
wie Wasser, Äthanol oder Glycerin zugesetzt werden. Die Reaktion wird bei 100 bis
230 cm oder 375 bis 505 K, gegebenenfalls im Autoklaven, durchgeführt. Nach beendeter
Reaktion wird das erhaltene Gemisch nach bekannten Verfahren, normalerweise durch
Destillation aufgearbeitet.
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Bei den erfindungsgemäß zu verwendenden Substanzen handelt es sich
- bedingt durch die Art der Herstellung -in der Regel um Gemische von Verbindungen
mit unterschiedlichen Längen der aliphatischen Kohlenwasserstoffkette, in denen
die beiden vicinalen Substituenten statistisch über die innenständigen Positionen
an der Alkankohleawasserstoffkette verteilt sind. Für die Verwendung als antimikrobielle
Mittel kommen beispielsweise die folgenden Umsetzungsprodukte von Epoxiden
und
Aminen in Frage: innenständiges C1l-Cl4-Epoxid mit Äthylendiamin, Trimethylendiamin,
Hexamethylendiamin, N-Methyläthylendiamin, N, N-Diäthyltrimethylendiamin, N-Propylpentamethylendiamin
und N,N-Dimethylhexamethylendiamin; innenständiges C14-C16-Epoxid mit Äthylendiamin,
Tetramethylendiamin, Hexamethylendiamin, N-Athylpentamethylendiamin und N,N-Dimethyltrimethylendiamin;
innenständiges C15-C18-Epoxid mit Äthylendiamin, Trimethylendiamin, Pentamethylendiamin,
N-Isopropyläthylendiamin, N, N-Dimethyltetramethylendiamin und N-Äthylhexamethylendiamin.
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Die Salze der N-substituierten Aminoalkanole mit Säuren, insbesondere
aliphatischen Carbonsäuren mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen, wie z.B. Essigsäure,
Laurinsäure, Citronensäure, Stearinsäure, Sorbinsäure, Lauroleinsäure und oelsäure,
werden nach den üblichen Methoden hergestellt.
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Zur Verwendung in antimikrobiellen Mitteln können die Substanzen in
flüssige, pastöse oder feste Zubereitun-.
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gen eingearbeitet werden, wie z.B. wässrige Lösungen, Suspensionen,
Emulsionen, Lösungen in organischen Lösungsmitteln. Derartige antimikrobielle Mittel
können auf den verschiedensten Gebieten zum Einsatz gelangen, wie z.B. als Reinigungs-,
Desinfektions- und Konservierungsmittel für Textilien, Fußböden, Krankenhauseinrichtungen
und -instrumente, gewerbliche Betriebe, wie Molkereien, Brauereien und Wäschereien.
In antimikrobiellen Mitteln werden die erfindungsgemäß zu verwendenden Substanzen
in Mengen von 0,1 bis 25 Gew.-, vorzugsweise 0,5 bis20 Gew.-%, bezogen auf das gesamte
antimikrobielle Mittel, eingesetzt.
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Außerdem können die Aminoalkanole zur Konservierung von technischen
Produkten, die dem Befall durch Bakterien bzw. Pilze oder sonstiger mikrobieller
Zerstörung unterliegen, wie beispielsweise Stärkekleistern,
Leimen,
Dispersionsfarben, Schneid- und Bohrölen, dienen. Für diesen Verwendungszweck ist
im allgemeinen ein Zusatz von 0,1 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das zu konservierende
Material, ausreichend.
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Die nachfolgenden Beispiele sollen den Gegenstand der Erfindung näher
erläutern, ohne ihn hierauf zu beschränken.
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Beispiele A) Herstellung Beispiel 1 In einem 2 l-Dreihalskolben mit
Thermometer, Rückflußkühler und Rührer wurde ein Gemisch von 198 g (ca. 1 Mol) C11-C14-Epoxid
mit 480 g (8 Mol) Äthylendiamin 24 Stunden lang bei Rückflußtemperatur gerührt.
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Anschließend wurde das überschüssige Athylendiamin unter Normaldruck
abdestilliert. Das C11-C14-Hydroxyalkyldiaminprodukt A wurde durch Destillation
von höhersiedenden Bestandteilen abgetrennt. Es wurden 220 g Produkt A (88 % d.Th.)
erhalten. Siedebereich bei 0,1 Torr oder 0,075 mbar: 129 - 133°C oder 402 - 406
K; Brechungsindex nD20 : 1,4688; Aminzahl, gefunden : 444, berechnet : 448.
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In analoger Weise wurde C11-C14-Epoxid mit Trimethylendiamin umgesetzt.
Das erhaltene C11-C14-Hydroxyalky] -diaminprodukt B ging bei 0,5 Torr oder 0,4 mbar
im Bereich von 128 - 214°C oder 401 - 487 K über. Die Ausbeute betrug 82 % d. Th.
Brechungsindex nD20: 1,4692; Aminzahl 428.
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Beispiel 2 Eine Mischung aus 255 g (ca. 1 Mol) C15-C18-Epoxid und
590 g (8 Mol) Trimethylendiamin wurden in einem 7 l-Stahlhubrührautoklaven 1 Stunde
lang bei 2000C oder 473 K gerührt. Es stellte sich ein maximaler Druck von 5 - 10
atm oder 4,93 - 9,87 bar ein. Aus dem erhaltenen Reaktionsgemisch wurde überschüssiges
Trimethylendiamin abdestilliert und das erhaltene Produkt C fraktioniert. Es wurden
295 g Produkt C (94 c d.Th.) erhalten. Siedebereich bei 0,1 Torr oder 0,075 mbar
158
- 1630C oder 431 - 456 K. Brechungsindex n20 D 1,4694; Aminzahl, gefunden : 350>
berechnet 354.
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Beispiel3 In einem 3 l-Stahlhubrührautoklaven wurde eine Mischung
aus 255 g (ca. 1 Mol) C15-C18-Epoxid, 612 g (6 Mol) N,N-Dimethyltrimethylendiamin
und 9 g (0,5 Mol) Wasser 5 Stunden lang bei 2000C oder 475 K gerührt.
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Dabei stellte sich ein maximaler autogener Druck von 25 - 50 atm oder
24,7 - 29,6 bar ein. Nach der Umsetzung wurde überschüssiges Diamin abdestilliert
und das Produkt D gereinigt. Es wurden 505 g Produkt D (85 ffi d.Th.) erhalten.
Siedebereich bei 0,15 Torr oder 0,11 mbar : 135 - 17900 oder 408 - 452 K; Brechungsindex
nD20 : 1,4513; Aminzahl, gefunden 312, berechnet 325.
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B) Verwendung Beispiel 4 Die mikrobistatische Wirksamkeit der Substanzen
A bis D wurde gegenüber folgenden Testkeimsuspensionen bestimmt: 1) Staphylococcus
aureus 5 x 10-7 Keime/ml 2) Escherichia coli 5 x 10-7 Keime/ml 3) Pseudomonas aeruginosa
5 x 10-7 Keime/ml 4) Candida albicans 5 x 10-7 Keime/ml Die Hemmkonzentrationen
der zu untersuchenden Produkte wurde mit Hilfe des Verdünnungstests nach den Richtlinien
für die Prüfung chemischer Desinfektionsmittel der deutschen Gesellschaft für Hygiene
und Mikrobiologie (1959) ermittelt.
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Die zu prüfenden Substanzen wurden in wenig Aceton gelöst. Dabei wurde
nur so viel Aceton verwendet, daß
seine Konzentration in den später
hergestellten PrUflösungen höchstens 1 gew.-% betrug. Durch Verdünnen mit entionisiertem
Wasser wurden Standardlösungen mit bekanntem Wirkstoffgehalt hergestellt. Die für
die vorgesehenen Prüfkonzentrationen erforderlichen Mengen Standardlösung wurden
in Reagenzröhrchen pipettiert, die mit jeweils 2 ml Standard-I-Bouillon oder Bierwürze
(80 BG) beschickt waren. Anschließend wurde jeweils so viel entionisiertes Wasser
zugegeben, daß die Röhrchen 10 ml Flüssigkeit enthielten. Auf diese Weise wurden
Nährlösungen mit folgenden Wirkstoffkonzentrationen (in ppm) hergestellt: 1000,
750, 500> 250> 100, 50, 25, 10> 5, 2,5, 1.
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In diese Nährlösungen wurde jeweils 0,1 ml Testkeimsuspension der
angegebenen Konzentration gebracht. Die mit Bakterien geimpften Proben wurden 5
Tage lang bei 57°C oder 510 K im Brutschrank aufbewahrt. Die mit Candida albicans
geimpften Proben wurden 6 Tage lang bei 5000 oder 505 K bebrütet. Danach wurde festgestellt,
welche dem Nährmedium zugefügte Wirkstoffkonzentration das Wachstum der Keime gerade
noch gehemmt hatte. Der auf diese Weise gefundene Wert wurde als Hemmkonzentration
bezeichnet. Die für die Produkte A bis D gefundenen Hemmkonzentrationen sind in
der Tabelle I wiedergegeben.
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Tabelle I Hemmkonzentration der Produkte A bis D in PPm
| Hemmkonzentration in ppm |
| Produkt Testkeim |
| 1 2 3 4 |
| A 25 50 250 500 |
| @@ @@ @@@ |
| B 25 50 50 500 |
| C 10 25 100 250 |
| D 25 25 50 250 |
Beispiel 5 Die mikrobizide Wirkung der Substanzen A bis D wurde gegenüber folgenden
Testkeitimsuspensionen bestimmt: 1) Staphylococcus aureus 2 x 108 Keime/ml @@8@@
@@ 2) Escherichia coli 3 x 108 Keime/ml 5) Pseudomonas aeruginosa 2 x 108 Keime/ml
4) Candida albicans 8 x 107 Keime/ml Die Abtötungszeiten der zu untersuchenden Produkte
wurden mit Hilfe des Suspensionstests nach den Richtlinien für die Prüfung chemischer
Desinfektionsmittel der deutschen Gesellschaft für Hygiene und Mikrobiologie (1959)
ermittelt.
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Die zu prüfenden Substanzen wurden zunächst in wenig Aceton gelöst.
Aus den acetonischen Lösungen wurden durch Verdünnen mit entionisiertem Wasser Testlösungen
hergestellt, die 1000 ppm, 750 ppm, 500 ppm, 250 ppm, 100 ppm und 50 ppm Wirkstoff
und maximal 1 Gew.-Aceton enthielten.
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Den Richtlinien entsprechend wurden bei Raumtemperatur jeweils 0,1
ml Testkeimsuspension in Reagenzgläser
pipettiert. Hierzu wurden
jeweils 10 ml der oben beschriebenen Testlösungen gegeben. Nach Einwirkungszeiten
von 2 1/2, 5, 10, 20, 40, 60 und 120 Minuten wurde den Reagenzgläsern mit Hilfe
einer Öse ein Tropfen Material entnommen und in 10 ml Nährlösung, die 3 ffi Tween
80 und 0,3 % Lecithin als Enthemmer enthielt, überimpft. Das Nährmedium bestand
bei den Bakterien aus 1 gew.-%iger Standard-I-Bouillon (Merck), bei Candida albicans
aus 1 gew.-%iger Bierwürzelösung. Die mit Bakterien beimpften Proben wurden bei
37°C oder 310 K, die mit Candida albicans beimpften Proben bei 5000 oder 303 K bebrütet.
Nach frühestens 3 Tagen wurden die Kulturen makroskopisch auf Wachstum beurteilt
und auf diesem Weg die Abtötungszeiten ermittelt, die in der nachstehenden Tabelle
II wiedergegeben sind.
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Tabelle II Abtötungszeiten der Produkte A bis D in Minuten
| Abtötungszeit in Minuten |
| Produkt ppm Testkeim |
| 1 2 3 4 |
| A 1000 - - 2,5 2,5 |
| 750 - - 5 2,5 |
| 500 - 10 20 5 |
| 250 40 60 |
| 100 120 > 120 - - |
| 50 >120 - - - |
| B 1000 - - - 2,5 |
| 750 - - - 2,5 |
| 500 - 5 5 5 |
| 250 5 5 5 - |
| 100 20 40 40 | - |
| 50 40 - - - |
Fortsetzung Tabelle II
| Abtötungszeiten in Minuten |
| Produkt ppm Testkeim |
| 1 2 3 4 |
| C 750 - - - 5 |
| 500 - - 5 10 |
| 250 2,5 10 20 20 |
| 100 10 10 20 - |
| 50 20 20 - | - |
| D 750 - - 5 - |
| 500 - - 10 - |
| 250 5 10 10 60 |
| 100 20 20 - 60 |
| 50 40 40 - 120 |
Beispiel 6 Die mikrobizide Wirkung der Substanzen A und B bei der Flächendesinfektion
wurde nach dem Scheuerdesinfektionstest ermittelt. Dieses Prüfverfahren ist ebenfalls
den Richtlinien für die Prüfung chemischer Desinfektionsmittel, herausgegeben von
der Deutschen Gesellschaft für Hygiene und Mikrobiologie (1959), entnommen.
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Als Modelle für kontaminierte Flächen dienten 6 x 6 cm große Stücke
von lackierten Holzplatten und PVC-Fußbodenplatten. Zur Kontamination der Flächen
wurden Suspensionen von 1) Straphylococcus aureus >108 Keime/ml 2) Candida albicans
>108 Keime/ml vcrwcndet. Aut Jede Testfläche wurde 0,1 ml Keimsllspension pipettiert
und mit Hilfe eines Glasspatels gleichmäßig verteilt. Nach dem Antrocknen der Keimsuspension
wurden
die Test flächen mit Hilfe eines Wattetupfers gleichmäßig mit der Desinfektionslösung
benetzt.
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Zur Herstellung der Desinfektionslösung dienten Konzentrate folgender
Zusammensetzung: 10 Gew.- Wirkstoff (Substanz A oder B) 10 Gew.-% C10-C12-fettalökohol
+ 7 Mol Äthylenoxid 10 Gew.- Äthanol 70 Gew.-% Wasser Diese Konzentrate wurden zum
Einsatz gegen Staphylococeus aureus im Verhältnis 1 : 100 zum Einsatz gegen Candida
albicans im Verhältnis 1 : 50 mit Wasser verdünnt.
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Nach Einwirkungszeiten von 1, 2, 4 und 6 Stunden wurde jeweils ein
Viertel der behandelten Flächen mit sterilen Tupfern abgerieben, die durch kurzes
Eintauchen in Bouillon angefeuchtet waren. Die Tupfer wurden auf Bouillon-Agarplatten
(Merck-Standard-I-Bouillon + 7 Gew.-% Tween 80 + 0,3-Gew.- Lecithin) ausgestrichen.
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Die Agarplatten wurden bei Staphylococcus aureus 48 Stunden bei 370G
oder 510 K, bei Candida albicans 72 Stunden bei 30°C oder 303 K bebrütet.
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Die Auswertung ergab die in Tabelle III wiedergegebenen Abtötungszeiten.
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Tabelle III Abtötungszeit der Produkte A und B in h
| Abtötungszeit in h |
| Produkt Testkeim |
| 1 2 |
| A 2 6 |
| B 2 6 |
Beispiel 7 Nachfolgend wurden einige Beispiele für Zubereitungen angegeben, in die
die erfindungsgemäß zu verwendenden Substanzen eingearbeitet wurden: Antiseptisches
Reinigungsmittel für Wäschereien Fettalkohol + 5 Äo 7 Gew.-Teile Fettslkohol + 10
ÄO 7 7 Matriumtripolyphosphat 32 " Natriumcarbonat 9 " Natriumsul fat 13 " Wasserglas
5 " Natriumcarboxymethylcellulose 1 " Produkt A 7 " Wasser 19 "
Desinfizierende
Handwaschpaste Dodecyldimethylaminoxid 10 Gew.-Teile Kokosfettsäuremonoäthanolamid
5 " " Bimsstein fein gemahlen 60" " Tripolyphosphat 5 " " Produkt D 0,5 " " Glycerin
2 11 Lanolin 2 " Carboxymethylcellulose, Na-Salz 0,5 " Wasser 15 Desinfizierendes
Reinigungsmittel für harte Oberflächen C10-C12-Fettalkohol + 10 ÄO 13 Gew.-Teile
Produkt C 10 " 1! Nitrilotriessigsäure, Na-Salz 5 " Isopropanol 10 " " Wasser 67
" " "