DE3943562A1

DE3943562A1 - Desinfektions- und konservierungsmittel

Info

Publication number: DE3943562A1
Application number: DE3943562A
Authority: DE
Inventors: Heinz Dr Eggensperger; Karl-Heinz Diehl; Michael Mohr; Helmut Dr Rackur; Wolfgang Dr Beilfuss
Original assignee: Schuelke & Mayr 2000 Norderstedt De GmbH; Schuelke and Mayr GmbH
Current assignee: Schuelke and Mayr GmbH
Priority date: 1989-08-24
Filing date: 1989-08-24
Publication date: 1991-04-04
Anticipated expiration: 2009-08-25
Also published as: DE3943562C2; CA2023681A1; JPH03141202A; AU6125890A

Description

Die Erfindung betrifft Desinfektions- und Konservierungsmittel.

Desinfektionsmittel auf Basis von Mono- und/oder Dialdehyden, die noch Alkylalkanole der allgemeinen Formel

enthalten, sind aus der DE-PS 25 16 670 bekannt: sie sind aber wegen des zum Teil durchdringenden, charakteristischen Geruches der Alkylalkanole und wegen ihrer geringen Wasserlöslichkeit hinsichtlich ihrer Einsatzmenge in Formulierungen insbesondere in wasserbasierten Desinfektionsmitteln begrenzt und wegen ihrer schlechten Einarbeitbarkeit und Stabilität in Gebrauchslösungen nur bedingt einsatzfähig.

Aus der EP 2 64 658 ist es bekannt, die Eigenschaften von Mitteln zur Desinfektion und Sterilisierung auf der Basis von Aldehyden wie Glutaraldehyd, Formaldehyd oder Glyoxal durch Zugabe von Phenoxyethanol zu verbessern.

Wäßrige Desinfektionsmittel auf Basis von Alkoholen sind ebenfalls seit langem bekannt, haben jedoch die verschiedensten Nachteile. Sie sind antimikrobiell wirksame Wirkstoffe mit vergleichsweise inertem Charakter und zeigen wenig Wechsel wirkungen mit Formulierungs-Bestandteilen. Wie in anderen Wirkstoffklassen gibt es Wirkungsunterschiede in Abhängigkeit von der Struktur. Zusätzlich schränken spezielle Eigenschaften wie Geruch, Flüchtigkeit, Brennbarkeit und geringe Wasserlöslichkeit ihre praktischen Einsatzmöglichkeiten ein.

Die niederen Alkohole (Ethanol, Isopropanol, n-Propanol) besitzen in Abhängigkeit von der Struktur ausreichende keimtötende bzw. mikrobiozide Wirksamkeit für eine Desinfektion erst ab ca. 40% Wirkstoffkonzentration und sind somit praktisch nur in Kon zentratformulierungen einsetzbar. Ihre konservierende bzw. mikrobistatische Wirksamkeit läßt unter 15% Wirkstoffkonzentra tion deutlich nach.

Andere bekannte, antimikrobiell wirksame Alkohole wie Ben zylalkohol, 2-Phenoxyethanol und Phenethylalkohol sind deutlich wirksamer. Der Grenzbereich ihrer Wirksamkeit liegt bei ca. 1% Wirkstoffkonzentration. Dies führt aufgrund ihres charak teristischen Geruches und ihrer eingeschränkten Wasserlöslichkeit zu Problemen bei der Formulierung von Konzentraten und zu geruchlicher Beeinträchtigung in der Gebrauchslösung.

Aus der EP 1 61 073 ist es bekannt, die Farbstoffpermeation in Haarfärbemitteln durch Zusatz von 2-Benzoyloxybutanol zu unterstützen.

Andere hochwirksame Alkohole, wie 2-Ethylhexanol oder 2,4- Dichlorbenzylalkohol sind aufgrund ihres durchdringend charak teristischen Geruches bzw. wegen human- und ökotoxikologischer Bedenken in der Praxis nicht bzw. nur in Kombination mit anderen Wirkstoffklassen begrenzt verwendbar.

Es ist wünschenswert, antimikrobiell gut wirksame Alkohole für die Desinfektion und Konservierung zur Verfügung zu haben, die schwach bis milde im Geruch sind, eine ausreichende Wasser löslichkeit besitzen und aus human- und ökotoxikologischer Sicht ebenfalls günstig zu bewerten sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Desinfektions- und Konservierungsmittel vorzuschlagen, welches einen milden und in formulierten Desinfektionsmittel-Konzentraten und deren Ge brauchsverdünnungen praktisch kaum wahrnehmbaren Geruch zeigt und ferner in einer umweltverträglichen anwendungsfreundlichen Gebrauchslösung zur Verfügung gestellt werden kann, wobei andererseits der milde Geruch verbunden mit der guten Wasserlös lichkeit den Einsatz höherer Wirkstoffkonzentrationen erlaubt, wie sie in Problembereichen, z. B. schmutzbelasteten Zonen, erfor derlich sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird daher ein Desinfektions- und Konservierungsmittel gemäß Hauptanspruch vorgeschlagen, wobei besondere Ausführungsformen in den Unteransprüchen erwähnt sind.

Es ist überraschend, daß in den erfindungsgemäßen, ein hervor ragend breites Wirkungsspektrum zeigenden Desinfektions- und Konservierungsmitteln die Glykolether als Synergist mit den anderen bekannten bakteriziden Verbindungen zu einer Wirkungs steigerung führen.

Neben der mikrobiologischen Wirksamkeit ist ferner das Reini gungsvermögen der erfindungsgemäß eingesetzten Alkohole von Vorteil. Aufgrund ihres lipophilen Charakters und ihrer Lösungs mitteleigenschaft vermögen sie in organischen Schmutz einzudrin gen und ihn aufzulösen. Auf dem guten Eindringvermögen in organische Strukturen (z. B. in die Zellwand von Mikroorganismen) beruht vermutlich auch die gute mikrobiologische Wirksamkeit der Glykolether. Dabei können sie Zellbestandteile so vorschädigen, daß in Kombination mit den erfindungsgemäßen aldehydischen, kationischen und phenolischen Verbindungen unter dem penetra tionsfördernden Einfluß der Glykolether eine synergistische Wirkungssteigerung resultiert.

Der lösungsvermittelnde Charakter der erfindungsgemäß verwendeten Glykolether erleichtert darüber hinaus das Einarbeiten wenig wasserlöslicher Formulierungsbestandteile in Desinfektions- oder Konservierungsmittel.

Es sind zwar aus der FR-PS 13 86 347 Phenolglykolmonoether bekannt, deren Herstellung aus Alkylenoxid+Phenol-Verbindungen in wäßriger Lösung bei 20 bis 130°C und 0 bis 5 bar in Gegenwart eines wasserlöslichen Alkali- oder Erdalkalisalzes erfolgt, diese werden jedoch in antiparasitäre Mittel eingesetzt und wäßrige Desinfektionsmittel sind hier nicht geoffenbart.

Ferner sind einige der in den erfindungsgemäßen Desinfektions mitteln verwendeten Glykolether als Zwischenprodukte für organische Synthesen, zur Herstellung fungizider Triazol- Verbindungen (Chemical Abstracts 106, 98097 s) sowie als herbizide Verbindungen (Chemical Abstracts 93, 132228 k; 65, 4570 g) beschrieben; sie sind außerdem als Mittel mit cholagogener und antispasmodischer Wirksamkeit bekannt (Chemical Abstracts 82, 139302 m, 139303 n; 139306 r; 111568 d). Ein Hinweis auf ihre Eignung als Desinfektions- und Konservierungsmittel findet sich jedoch nicht.

Die in den erfindungsgemäßen Desinfektionsmitteln vorhandenen Glykolether bzw. Alkohole sind breit wirksam, z. B. gegen grampositive und gramnegative Bakterien, Pilze, Hefen, Schimmel pilze, Mykobakterien und Viren, wobei besonders die Wirksamkeit gegen gramnegative Bakterien, Pilze, Mykobakterien und Viren her vorzuheben ist. Sie sind sowohl keimhemmend als auch keimtötend wirksam. Die Wirksamkeit zeigt sich in Suspensionen wie auf der Fläche. Aufgrund ihrer Flüchtigkeit ist auch eine Wirksamkeit über die Gasphase möglich.

Ferner spielt die Wasserlöslichkeit der eingesetzten Verbindungen eine erhebliche Rolle; die gute Wasserlöslichkeit in Kombination mit der guten antimikrobiellen Wirksamkeit erleichert die Formulierung von Konzentraten und ist vorteilhaft für die Stabilität von Gebrauchslösungen und Konzentraten. Der Bedarf an lösungsvermittelnden Zusätzen, Lösungsmitteln und Emulgatoren kann signifikant reduziert werden mit dem Ergebnis von Kosten ersparnis und besserer Umweltverträglichkeit.

Die Wasserlöslichkeit von Verbindungen der allgemeinen Formel (I) ist besser als die der Formel (II), z. B.:

2-Phenoxybutanol-1 (C₁₀H₁₄O₂) LH₂O<0,5%<0,6%
1-Phenoxybutanol-2 (C₁₀H₁₄O₂) LH₂O<0,3%<0,4%

Dagegen beträgt z. B. die Wasserlöslichkeit von 2-Ethylhexanol (C₈H₁₈O), das eine sehr gute keimtötende Wirksamkeit aber einen durchdringenden Geruch auch in starker Verdünnung hat, nur <0,05%<0,02%.

Die gute mikrobiologische Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Präparate ergibt sich im Vergleich zu bekannten bioziden Alkoholen wie Phenoxyethanol oder Phenoxypropanolen, wobei sich ein handelsübliches Gemisch aus ca. 86% 1-Phenoxypropanol-2 und ca. 14% 2-Phenoxypropanol-1 zusammensetzt.

Besonders bevorzugt sind Mischungen, die neben Verbindungen der allgemeinen Formel (I) solche der Formel (II) enthalten, und zwar insbesondere solche mit mindestens 20% I vor Gemischen mit <5% I-Anteil.

Die erfindungsgemäßen Alkohole können auch als Einzelsubstanzen oder als Gemische eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäßen Desinfektions- und Konservierungsmittel auf der Basis der vorliegenden Glykolether können neben den mit ihnen synergistisch wirksamen aldehydischen, phenolischen und kationi schen Verbindungen, wie Formaldehyd, Glutardialdehyd, Bern steinsäuredialdehyd, Glyoxal, Glyoxylsäure oder Parachlor metakresol, o-Phenylphenol, o-Benzylparachlorphenol, 2,6- Dimethyl-4-bromphenol, Thymol, Eugenol, Parahydroxybenzoesäure und deren Salze, Parahydrobenzoesäuremethylester, -ethylester, -propylester, -butylester, -benzylester und deren Salze oder Benzalkoniumchlorid, Didecyldimethylammoniumchlorid, Didecyl methyl-2-hydroxyethylammoniumchlorid, Cetylpyridiniumchlorid, Dodecylguanidiniumacetat, Polyhexamethylenbiguanid-Salze, Cocos propylendiaminguanidiniumdiacetat und Octenidin-Salze in kleinsten oder üblichen Mengen auch andere bekannte Wirkstoffe enthalten, z. B. Alkohole wie Phenoxyethanol oder Phenoxypropan ole, Aktivsauerstoff-Verbindungen wie H₂O₂, Säuren wie Genußsäu ren oder konservierend wirkende Carbonsäuren wie Benzoesäure oder Sorbinsäure. Sie können ferner übliche Zusatzstoffe wie Tenside, Netzmittel, Emulgatoren, Aromastoffe und Färbungsmittel enthal ten. Der pH-Wert der Formulierungen kann auf übliche Weise sauer, neutral oder alkalisch eingestellt sein.

Im folgenden soll die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert werden.

Beispiel 1

Zur Herstellung von 2-Phenoxybutanol-1 wurden zu 23,5 g (0,62 Mol) LiAlH₄ in 250 ml Tetrahydrofuran 132,2 g (0,75 Mol) 2- Phenoxybuttersäure, in 250 ml Tetrahydrofuran gelöst, bei einer Reaktionstemperatur von <+30°C zugetropft. Es wurde über Nacht bei Raumtemperatur gerührt. Nach Zugabe von Eiswasser wurde das Reaktionsprodukt mit verdünnter Schwefelsäure versetzt und zweimal mit je 500 ml Methylenchlorid extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen wurden mit Natriumhydrogencarbonat-Lösung und H₂O gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und eingeengt. Ausbeute: 115,7 g (92,7%), schwach rötliches, geruchsarmes Öl. Nach Destillation erhält man ein farbloses, geruchsarmes Öl Kp₁₀, 122°C, Löslichkeit in Wasser <0,5%<0,6%. Das NMR-Spektrum spricht für das Vorliegen obengenannter Verbindung.

Beispiel 2

Zur Herstellung eines Phenoxybutanol-Gemisches aus 1-Phenoxybuta nol-2 und 2-Phenoxybutanol-1 wurden 47 g (0,5 Mol) Phenol, 40,2 g (0,55 Mol) 1,2-Butenoxid und 0,5 g NaOH (45%ig) 6 Stunden auf bis zu 140°C Badtemperatur erhitzt. Nach Abkühlen wurde mit 200 ml Ether versetzt und nicht umgesetztes Phenol mit verdünnter Natronlauge extrahiert. Die Ether-Phase wurde mit Wasser gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und eingeengt. Man erhält ein schwach gelbliches, geruchsarmes Öl. Ausbeute: nahezu quantitativ (96%). Nach Destillation (Kp₁₃, 132°C) erhält man ein farbloses, geruchsarmes Öl, das bei ca. 20°C fest wird. NMR: chemische Verschiebung und Integral sprechen für das Vorliegen obiger Verbindung. Löslichkeit in Wasser: <0,3%<0,4%. Das Gemisch enthält gaschromatographisch bestimmt:

91,6% 1-Phenoxybutanol-2,
8,4% 2-Phenoxybutanol-1.

Beispiel 3

Es wurde Benzyloxybutanol als Gemisch sauer katalysiert herge stellt, wobei 72,1 g (1 Mol) 1,2-Butenoxid, 108,1 g (1 Mol) Benzylalkohol und 1 ml konz. Schwefelsäure 8 Stunden am Rückfluß erhitzt wurden. Der Ansatz wurde in 200 ml Diethylether aufgenom men, mit Natriumhydrogencarbonat neutralisiert, über Natriumsul fat getrocknet und eingeengt. Destillation ergab ein gelbliches, geruchsarmes Öl, Kp₁₂, 128-134C.

Beispiel 4

Als synergistische Formulierungen wurden kationische, aldehydi sche, phenolische Desinfektionsmittel und ein Konservierungs mittel auf Basis von pHB-Estern wie folgt hergestellt:

a) Kationisches Desinfektionsmittel

In einer Mischung aus

50 Gew.-Teilen Benzalkoniumchlorid, 50%ig in wäßriger Lösung
12 Gew.-Teilen Fettalkoholethoxylat,
38 Gew.-Teilen H₂O, VE

wurden 10 Gew.-Teile Wasser gegen 2-Phenoxybutanol-1 ausgetauscht. Man erhielt ein angenehm riechendes Desinfek tionsmittel, das gegenüber dem glykoletherfreien Präparat eine verbesserte Wirksamkeit insbesondere gegen gramnegative Keime und Mykobakterien aufweist.

Auch der analoge Einsatz von Glykolethern, bei dem der Rest R ein Benzylrest oder ein Phenyl-(I+II)-rest war, führte ebenfalls zu einer Wirksamkeitsverbesserung.

b) Aldehydisches Desinfektionsmittel

Bei einer Mischung aus

30 Gew.-Teilen Formaldehyd, 30%ig,
15 Gew.-Teilen Glutardialdehyd, 50%ig,
12 Gew.-Teilen Alkansulfonat,
10 Gew.-Teilen Isopropanol,
33 Gew.-Teilen H₂O, VE

wurden 10 Gew.-Teile Wasser gegen 10 Gew.-Teile 2-Phenoxy butanol-1 ausgetauscht. Man erhielt ein Desinfektionsmittel, das in der Gebrauchslösung organischen Schmutz gut löste und eine Wirksamkeitssteigerung gegenüber der glykoletherfreien Formulierung aufwies.

Glykolether mit einem Substituenten R=2-Methoxyphenyl und Tetrahydrofurfuryl ergaben stabile Formulierungen mit verbesserter mikrobiologischer Wirksamkeit.

Vergleichbare Ergebnisse wurden erhalten, wenn man in obigem Desinfektionsmittel Formaldehyd durch 10 Gew.-Teile Succi naldehyd ersetzte. Auch hier ergab sich eine Wirkungssteige rung durch die Glykolether-Beimischung.

c) Phenolisches Desinfektionsmittel

Es wurde ein Desinfektionsmittel aus den folgenden Be standteilen hergestellt:

10 Gew.-Teile eines Gemisches aus o-Phenylphenol und p- Chlormetakresol (4 : 1),
15 Gew.-Teile Alkansulfonat,
10 Gew.-Teile Isopropanol,
4 Gew.-Teile Natronlauge, 45%ig,
61 Gew.-Teile H₂O, VE,

wobei 10 Gew.-Teile Wasser gegen 2-Phenoxybutanol-1 aus getauscht wurden. Man erhielt ein alkalisches Desinfek tionsmittel mit guter Reinigungswirkung, das gegenüber der glykoletherfreien Formulierung, insbesondere gegenüber gramnegativen Bakterien und Viren wirksamer war.

Ein Ersatz des 2-Phenoxybutanol-1 durch die entsprechenden Glykolether mit R=Phenyl-(I+II) und 4-sec.-Butylphenyl ergab ebenfalls eine synergistische Wirkungssteigerung.

d) Konservierungsmittel auf Basis von Parahydroxybenzoesäure (pHB)-Estern

Es wurde ein Gemisch der folgenden Zusammensetzung herge stellt:

4 Gew.-Teile pHB-Methylester,
5 Gew.-Teile pHB-Ethylester,
5 Gew.-Teile pHB-Propylester,
2 Gew.-Teile pHB-Butylester,
ad 100 Teile 2-Phenoxybutanol-1.

Es wurde eine klare, farblose, geruchsarme Lösung erhalten, die als 0,1 bis 0,8%ige Lösung in Kosmetik-Formulierungen, insbesondere in o/w-Emulsionen, ausgezeichnete konservieren de Eigenschaften zeigte und die gegenüber einer Lösung der pHB-Ester in z. B. Propylenglykol synergistisch sehr viel wirksamer war.

Die folgenden Vergleichsversuche wurden durchgeführt, um die synergistische Wirkungssteigerung der erfindungsgemäßen Kom binationspräparate quantitativ zu belegen.

Hierzu wurden die minimalen Hemmstoffkonzentrationen der erfindungsgemäßen Kombinationspräparate und der einzelnen antimikrobiellen Wirkstoffe bestimmt.

Synergismus Phenoxybutanol+kationaktive Wirkstoffe Formulierung

95 Teile Phenoxybutanol-Gemisch (PB),
5 Teile Benzalkoniumchlorid, 50%ig (BAC).

Klare, farblose, geruchsarme Flüssigkeit; 0,5%ig löslich in Wasser. Das Phenoxybutanol-Gemisch bestand aus 2-Phenoxybutanol-1 und 1-Phenoxybutanol-2 im Verhältnis 8,3 : 91,7. Die Wirkstoff- Kombination besaß folgende keimhemmende Wirksamkeit (MHK-Wert) im Vergleich zu den Einzelwirkstoffen (Angaben in % Wirkstoffkon zentration)

Ergebnis

Die synergistische Wirkung der Kombination Phenoxybutanol+ Benzalkoniumchlorid zeigt sich über die gesamte Breite des untersuchten Keimspektrums der Bakterien und Pilze.

Die folgende Tabelle zeigt weitere Ergebnisse von Versuchen, welche den Synergismus der Kombination Phenoxybutanol+kationische Wirkstoffe belegen:
Keimzahlreduktiontest (G-Nr. 4128, 4127, 4129)
Lösungsmittel: VE-Wasser)

Synergismus Phenoxybutanol+Phenolverbindungen (pHB-Ester) Formulierung

10 Teile p-Hydroxybenzoesäuremethylester (pHB-Me),
90 Teile Phenoxybutanol-Gemisch (PB).

Klare, farblose Lösung; schwacher Geruch; 0,5%ig löslich in Wasser. Das Phenoxybutanol-Gemisch bestand aus 2-Phenoxybutanol-1 und 1-Phenoxybutanol-2 im Verhältnis 8,3 : 91,7. Die Kombination der Wirkstoffe besaß folgende keimhemmende Wirksamkeit (MHK-Wert) im Vergleich zu den Einzelwirkstoffen (Angaben in % Wirkstoffkon zentration).

Ergebnis

Die synergistische Wirkung der Kombination Phenoxybutanol+p- Hydroxybenzoesäuremethylester zeigt sich insbesondere bei den Pilzen.

Die folgende Tabelle zeigt weitere Ergebnisse von Versuchen, welche den Synergismus der Kombination Phenoxybutanol+phenolische Wirkstoffe belegen:

Keimzahlreduktionstest (G-Nr. 4128, 4126, 4130)
Lösungsmittel: VE-Wasser

Claims

1. Desinfektions- und Konservierungsmittel, dadurch gekenn zeichnet, daß es als Synergist einen Glykolether der allgemeinen Formel in der R

a) ein geradkettiger, verzweigter oder zyklischer C₄- bis C₁₂-Alkylrest, dessen Alkylkette auch durch bis zu zwei Sauerstoff-Atome unterbrochen sein kann,
b) ein Arylrest mit 6 bis 12 C-Atomen, dessen Arylkern mit Niedrig-Alkyl oder Niedrig-Alkoxy substituiert sein kann, oder
c) ein Arylalkylrest mit 7 bis 13 C-Atomen ist, dessen Alkylkette auch durch bis zu zwei Sauerstoff-Atome unterbrochen sein kann und dessen Arylrest mit Niedrig- Alkyl oder Niedrig-Alkoxy substituiert sein kann,

in Kombination mit

- Mono- und Dialdehyden mit 1 bis 5 C-Atomen,
- kationaktiven Verbindungen aus der Gruppe der quaternären Ammoniumverbindungen, Biguanidine und des Octenidins und/oder
- phenolischen Verbindungen und insbesondere p-Hydroxyben zoesäureestern

enthält.

2. Desinfektionsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich eine Verbindung der allgemeinen Formel R-O-CH₂-CHOH-C₂H₅ (II)enthält, in der R die oben angegebene Bedeutung hat.

3. Desinfektionsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Glykolether 2-Phenoxybutanol-1 oder 2-Phenoxybu tanol-1 und 1-Phenoxybutanol-2 enthält.

4. Desinfektionsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Alkyl- bzw. Aryloxybutanole eine oder mehrere der folgenden Verbindungen enthält:
2-n-Butoxybutanol-1,
2-n-Hexyloxybutanol-1,
2-(2-Ethylhexyloxy)-butanol-1,
2-Decyloxybutanol-1,
2-Dodecyloxybutanol-1,
2-(2-(2-Butoxyethoxy)-ethoxy)-butanol-1,
2-Cyclohexyloxybutanol-1,
2-(2-Methylphenoxy)-butanol-1,
2-(3-Methylphenoxy)-butanol-1,
2-(4-Methylphenoxy)-butanol-1,
2-(2-Methoxyphenoxy)-butanol-1,
2-(4-Methoxyphenoxy)-butanol-1,
2-(4-Butylphenoxy)-butanol-1,
2-(4-tert.-Butylphenoxy)-butanol-1,
2-Benzyloxybutanol-1,
2-(2-Phenylethoxy)-butanol-1,
2-(2-Phenoxyethoxy)-butanol-1,
2-(3-Phenylpropyloxy)-butanol-1,
2-(3-Phenoxypropyloxy)-butanol-1,
2-(2-Phenoxypropyloxy)-butanol-1,
2-(2-Phenoxy-1-methyl-ethoxy)-butanol-1.