DE69712744T2

DE69712744T2 - 2,2-dibromo-3-nitrilopropionamid suspensionsformulierungen

Info

Publication number: DE69712744T2
Application number: DE69712744T
Authority: DE
Inventors: D. Gartner
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1996-03-20
Filing date: 1997-03-13
Publication date: 2002-10-24
Anticipated expiration: 2017-03-14
Also published as: US5627135A; CA2247870A1; CA2247870C; AU708205B2; EP0888050A1; WO1997034480A1; DE69712744D1; JP2000506893A; AU2210197A; EP0888050B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft stabile, konzentrierte wässrige Suspensionen von 2,2-Dibrom-3-Nitrilopropionamid und Verfahren zur Herstellung und Verwendung der Suspensionen in biozidalen Anwendungen.
2,2-Dibrom-3-Nitrilopropionamid (DBNPA) ist eine gut bekannte Verbindung, brauchbar in wässrigen Systemen wegen ihrer biozidalen Aktivität. DBNPA hat sich als besonders brauchbar erwiesen im Kontrollieren der Verschmutzung von Kühltürmen aufgrund von Schlammanreicherung und in der Eliminierung von Schlamm aus Holzmasse vor Verarbeitungsoperationen in der Papierindustrie. Siehe zum Beispiel U.S. Patente Nr. 3751444, 4163796, 4241080 und 4328171.
Für viele mikrobielle Anwendungen ist es wünschenswert, zur Bequemlichkeit des Transports, der Lagerung und besonders zur Dispergierfähigkeit in wässrigen Systemen DBNPA in einer flüssigen konzentrierten Zusammensetzung anzuwenden. Wegen seiner Kosten, Verfügbarkeit und Sicherheit wäre Wasser ein ideales Lösungsmittel zur Verwendung bei der Herstellung solcher Konzentrate. Unglücklicherweise wurde seine Verwendung in solchen Konzentraten als nicht annehmbar gefunden, da DBNPA in Wasser nur schwach löslich ist und sich normalerweise nach längerem Kontakt mit Wasser zersetzt. Siehe zum Beispiel "Rates and Products of Decomposition of 2,2- Dibromo-3-Nitrilopropionamide", Exner et al., J. Agr. Food Chem., Vol. 21, No. 5, Seiten 838-842.
Weil Wasser einen ungünstigen Einfluss auf DBNPA hat, wurden verschiedene Arten von Stabilisatoren und nicht wässrigen Lösungsmitteln in der Herstellung von flüssigen Formulierungen von DBNPA verwendet. Eine neuere kommerzielle Gruppe von Stabilisatoren für DBNPA sind die Polyalkylenglykole, wie in U.S. Patent No. 5070105 offenbart.
Unglücklicherweise sind kommerzielle Formulierungen, die DBNPA, ein Polyalkylenglykol so wie Tetraethylenglykol und Wasser umfassen, ziemlich teuer wegen der Kosten des Polyalkylenglykols. Zusätzlich zersetzt sich das DBNPA trotzdem während des Verlaufs der Zeit. Noch ein anderer Nachteil dieser Formulierung schließt die umweltbedingten Sorgen in Verbindung mit der Anwendung von Polyethylenglykolen ein.
Eine solche umweltbedingte Sorge ist, dass sich ein ansteigender chemischer Sauerstoffbedarf des industriellen Abwassers, zum Beispiel Kühlturmabwasser, ergibt, wenn DBNPA mit organischen Lösungsmitteln so wie Polyalkylenglykolen angewendet wird. Chemischer Sauerstoffbedarf stellt die Menge des bei der Oxidation von organischen und oxidationsfähigen anorganischen Materialien, die im Abwasser enthalten sind, verbrauchten Sauerstoffs dar. Siehe Richard J. Lewis, "Hawley's Condensed Chemical Dictionary", zwölfte Edition, 1993, Seite 253. Ein hoher chemischer Sauerstoffbedarf ist nicht wünschenswert für einen Wasserkörper, ob der Wasserkörper ein Abwasserreinigungs-Becken oder ein natürlicher Wasserkörper ist.
Ein hoher chemischer Sauerstoffbedarf für einen Wasserkörper ist nicht wünschenswert, weil der biologische Abbau von Mikroorganismen eine Sauerstoffabreicherung in dem Wasserkörper verursachen kann. Wenn der Wasserkörper ein Abwasserreinigungs-Becken ist, dann kann eine Sauerstoffabreicherung schädlich sein für den effizienten Arbeitsvorgang der Abwasserreinigungs-Anlage. Wenn der Wasserkörper ein natürlicher Wasserkörper ist, dann kann die Sauerstoffabreicherung schädlich sein für das Leben im Wasser, das Sauerstoff zum Überleben benötigt.
Formulierungen umfassend DBNPA und organische Lösungsmittel tragen mehr zum chemischen Sauerstoffbedarf bei, als wenn DBNPA alleine oder mit nicht organischen Lösungsmitteln angewendet wird, weil organische Lösungsmittel als Nährboden für Mikroorganismen dienen durch Bereitstellung von Nährstoffen. Deshalb werden wenige Mikroorganismen noch überleben, sogar, wenn das DBNPA die Mehrheit der Mikroorganismen zerstören kann, ehe es sich zersetzt. Diese wenigen Mikroorganismen vermehren sich sehr schnell in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels. Deshalb wird der Sauerstoffbedarf mit der Zeit bedeutend steigen wegen der sich schnell vermehrenden Mikroorganismen, die Sauerstoff im Wasser verbrauchen, wenn DBNPA- behandeltes Abwasser, das ein organisches Lösungsmittel enthält, in die Umwelt freigesetzt wird oder sogar, wenn es in einem geschlossenen System ist.
Es wäre wünschenswert, flüssige Formulierungen von DBNPA zu finden, die Wasser als ein suspendierendes Medium benutzen und in denen das DBNPA geschützt ist, um dessen Zersetzung oder dessen Abbau zu verhindern oder zu reduzieren. Diese Art von Formulierung würde nicht nur den chemischen Sauerstoffbedarf reduzieren verglichen mit den gegenwärtigen kommerziellen Formulierungen, die Polyalkylenglykole verwenden, sondern solch eine Formulierung wäre auch weniger teuer. Es wäre auch vorteilhaft, wenn ein weiter Bereich von Konzentrationen von DBNPA in den Formulierungen eingesetzt werden könnten. Überdies wäre es wünschenswert, wenn die Formulierungen unempfindlich gegenüber Änderungen in Temperatur und Elektrolyt-Konzentration wären.
Überraschenderweise wurde festgestellt, dass neue Formulierungen von DBNPA hergestellt werden können, die einen geringeren chemischen Sauerstoffbedarf aufweisen als frühere Formulierungen. Sogar noch überraschender ist es, dass die neuen, weniger teuren Formulierungen Wasser als ein suspendierendes Medium verwenden und weniger Abbau des DBNPA resultiert, als wenn bekannte organische Lösungsmittel verwendet werden. Ein weiter Bereich von Konzentrationen von DBNPA ist brauchbar, das bedeutet, etwa 3 Gewichtsprozente bis 70 Gewichtsprozent DBNPA sind in Formulierungen der Erfindung möglich. Die Formulierungen sind im Wesentlichen unempfindlich gegenüber Änderungen der Temperatur von etwa 0ºC bis 100ºC und gegenüber Änderungen in der Elektrolyt-Konzentration.
Die Formulierung umfasst eine Suspension aus DBNPA und Wasser in Gegenwart einer suspendierenden Menge eines Thixotrops, das Ellis-Plastic- Verhalten zeigt über einen pH-Bereich von 1 bis 4. Diese Thixotrope schließen solche Pflanzengummis wie Xanthanlösung und Johannisbrotgummi ein, solche Tone wie Bentonite und Gemische davon.
Die vorliegende Erfindung schließt auch ein Verfahren zur Herstellung der obigen Formulierungen ein, genauso wie ein Verfahren zur Verwendung der obigen Formulierungen. Das Verfahren umfasst Suspendieren von mindestens 3, bevorzugt mindestens 20, mehr bevorzugt mindestens 50 bis höchstens 70 Gewichtsprozent DBNPA in mindestens 30, bevorzugt mindestens 40 bis höchstens 97 Gewichtsprozent Wasser in der Gegenwart einer suspendierenden Menge eines Thixotrops, das Ellis-Plasic-Verhalten zeigt über einen pH-Bereich von 1 bis 4. Die obigen Formulierungen sind brauchbar als ein Verfahren zur biologischen Kontrolle in einem wässrigen industriellen System, das Bedarf an solcher Kontrolle hat, das in Kontakt bringen des Systems mit einer antimikrobiell wirksamen Menge der obigen Formulierung umfasst.
Der Begriff "Thixotrop, das Ellis-Plastic-Verhalten zeigt" bezieht sich auf Verbindungen oder Gemischen von Verbindungen, die verursachen, dass eine Formulierung die folgenden Eigenschäften zeigt. Erstens muss die Formulierung ein Gel bilden, das sich, wenn es bewegt wird, verflüssigt, doch in den Gelzustand zurückkehrt, wenn es in Ruhe ist. Zweitens benötigen Formulierungen dieser Erfindung eine minimale Menge an Scherbeanspruchung, um die Formulierung zu verflüssigen und sie zum Fliessen zu veranlassen, im Gegensatz zu den meisten Flüssigkeiten, die fließen, wenn sie irgendeiner Scherbeanspruchung ausgesetzt werden, das bedeutet, Kraft auf die Flüssigkeit ausgeübt wird, gleichgültig, wie klein die Beanspruchung ist. Diese minimale Menge an Scherbeanspruchung wird der "Ausgiebigkeitswert" genannt und er variiert, wie das spezielle Thixotrop und seine Konzentration variiert. Der Ausgiebigkeitswert des Thixotrops muss hoch genug sein, um DBNPA-Partikel in Wasser zu suspendieren. Dies meint, dass der Ausgiebigkeitswert die Gravitationskraft, die auf die DBNPA-Partikel einwirkt, übersteigen muss, oder das DBNPA wird sich am Boden absetzen. Im Allgemeinen kann der minimale Ausgiebigkeitswert, der nötig ist, um ein sphärisches Partikel zu suspendieren, durch die folgende Gleichung ermittelt werden: minimaler Ausgiebigkeitswert = (4/3) (Cr) (Pp-Pm), worin Cr den Radius der zu suspendierenden Partikel darstellt, Pp die Dichte der zu suspendierenden Partikel darstellt und Pm die Dichte der Suspensionsmatrix darstellt. Siehe zum Beispiel CarbopolTM Bulletin DET-3 von BF Goodrich März 1993. Somit wird der Ausgiebigkeitswert notwendigerweise höher sein, wenn größere DBNPA-Partikel in der Formulierung verwendet werden. Drittens muss das Thixotrop bewirken, dass die Formulierungen ein "strukturviskoses" Verhalten zeigen. Das bedeutet, dass wenn die Scherbeanspruchung oberhalb des Ausgiebigkeitswerts ist, wird die Viskosität der Formulierung reduziert werden, wenn die Scherbeanspruchung ansteigt. Das Thixotrop muss diese Eigenschaften über einen pH-Bereich von 1 bis 4 zeigen, um in einer Formulierung mit DBNPA effektiv zu sein, da der pH normalerweise dieses Level äquilibriert, wenn DBNPA zu Wasser zugesetzt wird.
Der Begriff "suspendierende Menge" bezieht sich auf die Menge an Thixotrop, die für das Suspendieren von DBNPA-Partikeln sorgt, so dass weniger als 5, bevorzugt weniger als 3, Prozent des DBNPA sich am Boden absetzt während konventionellem Versand und Lagerung für 6 bis 12 Monate, jedoch noch erlaubt, dass die Suspension auf leichte Bewegung hin als eine Flüssigkeit gepumpt werden kann.
Der Begriff "antimikrobiell" bezieht sich auf die Funktion von DBNPA als ein Biozid, das bedeutet, es hemmt das Wachstum von oder tötet Mikroorganismen so wie Bakterien, Schimmel, Hefen, Algen und Protozoen.
Der Begriff "wirksame Menge" bezieht sich auf diejenige Menge der antimikrobiellen Formulierung der vorliegenden Erfindung, die für eine biologische Kontrolle in wässrigen Systemen sorgt. Der Begriff "biologische Kontrolle" oder "biologisches Kontrollieren" bezieht sich auf die Vorbeugung, Verminderung oder Eliminierung von jeglichen ungünstigen Folgen so wie Schlammbildung, Korrosion und Geruch in wässrigen industriellen Systemen, die direkt, indirekt oder anders zurückzuführen ist auf die Anwesenheit und/oder Wachstum von Mikroorganismen.
Die wässrigen Systeme, die für die Anwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung betrachtet werden, schließen diejenigen wässrigen, industriellen Systeme ein, die empfänglich sind für Wachstum, Anreicherung oder Anwesenheit von Mikroorganismen, zum Beispiel Kühltürme, Zellstoff- und Papierfabriken, metallverarbeitende Flüssigkeiten und Abluftwäscher.
Geeignete Thixotrope zum Suspendieren von DBNPA in Wasser gemäß dieser Erfindung schließen diejenigen ein, die Ellis-Plastic-Verhalten zeigen bei einem pH von 1 bis 4, bevorzugt bei einem pH von 2 bis 3. Diese Thixotrope zeigen typischerweise einen Ausgiebigkeitswert, der die Gravitätskraft, die auf die DBNPA-Partikel einwirkt, übersteigt, dabei erlauben sie den DBNPA-Partikeln, in Wasser suspendiert zu werden und somit vor den abbauenden Effekten geschützt zu sein, die Wasser normalerweise auf DBNPA hat. Brauchbare Thixotrope schließen Pflanzengummis so wie Xanthanlösung und Johannisbrotgummi ein, Tone so wie Bentonite und Gemische davon. Andere Thixotrope, die in dieser Erfindung brauchbar sind, können durch den folgenden Test ermittelt werden.

Test zur Ermittlung geeigneter Thixotrope

Schritt 1. In einem zylindrisch geformten Gefäß wird ein uniformes Gemisch des zu testenden Thixotrops durch Zumischen einer vorausberechneten Menge des Thixotrops in einer vorausberechneten Menge an Wasser vorbereitet, um verschiedene vorausberechnete Konzentrationen des Thixotrops in Wasser zu ergeben. Eine Reihe von Gemischen, die von 0,1 Gewichtsprozent bis 2 Gewichtsprozent Thixotrop in Wasser reichen, werden so vorbereitet. Zu jeder dieser Mischungen wird dann eine vorausberechnete Menge von festem DBNPA unter Schütteln zugegeben, um eine Reihe von Formulierungen vorzubereiten, die von 3 bis 70 Gewichtsprozent DBNPA enthalten. Typischerweise sind wenige Minuten Schütteln ausreichend, um ein uniform suspendiertes Gemisch in Form eines Gels für jede Formulierung zu erhalten. Aber es sollten drei Stunden vergehen, ehe Schritt 2 unternommen wird, damit die Formulierung ein Gleichgewicht erreicht, bei dem sie ihre finalen thixotropen Eigenschaften zeigt.
Schritt 2. Nachdem drei Stunden vergangen sind, können die Formulierungen nun auf Eignung für die Erfindung getestet werden. Sanftes Schütteln wird auf die Formulierungen angewendet. Wenn wenig oder kein Fluss auftritt während des Schüttelns der Formulierungen, dann ist das Thixotrop nicht geeignet für die Verwendung in der Erfindung. Geeignete Thixotrope (vorrausgesetzt, dass sie geeignete Ausgiebigkeitswerte und Stabilität zeigen, wie in Schritt drei unten bestimmt), sollten bewirken, dass die Formulierung verflüssigt wird und nach dem Schütteln fließt und fast unmittelbar in ihre Gelform zurückgeht nach Einstellen des Schüttelns.
Schritt 3. Die Ausgiebigkeitswerte und die Stabilität der Formulierungen werden getestet durch Lagerung der suspendierten Gelgemische bei etwa 40ºC für vier Wochen. Wenn die Formulierung sich in dieser Zeit nicht abgesetzt hat, dann ist das Thixotrop geeignet für die Verwendung in der Erfindung. Nicht-Einheitlichkeit der Formulierung zeigt Nicht-Eignung des Thixotrops für die Verwendung in dieser Erfindung an. Nicht-Einheitlichkeit wird nachgewiesen durch die Bildung einer bemerkenswert partikelfreien oberen flüssigen Schicht und/oder einer dichten Bodenschicht. Wenn weniger als etwa 5 Prozent des festen DBNPA sich auf dem Boden abgesetzt hat oder wenn weniger als etwa 10 Volumenprozent einer im Wesentlichen partikelfreien oberen Schicht sich gebildet haben, ist das Thixotrop für die Verwendung in Formulierungen dieser Erfindung akzeptabel. Die Menge an festem DBNPA auf dem Boden, wenn vorhanden, kann bestimmt werden durch Dekantieren der Formulierung, um nur das feste DBNPA, das sich abgesetzt hat, zurückzulassen. Das feste DBNPA wird dann getrocknet und gewogen, um zu bestimmen, ob mehr als 5 Prozent des gesamten DBNPA sich abgesetzt hat. Wenn mehr als 5 Prozent des DBNPA vorliegt, ist das Thixotrop nicht akzeptabel. Wenn eine partikelfreie obere flüssige Schicht existiert, dann kann durch Teilen der Tiefe der oberen Schicht durch die Tiefe der gesamten Formulierung bestimmt werden, ob die Schicht mehr als 10 Volumenprozent beträgt. Wenn das Verhältnis mehr als 0,1 (10 Prozent) ist, dann ist das Thixotrop nicht akzeptabel.
Ist einmal ein Thixotrop durch den obigen Test als brauchbar für die Erfindung identifiziert, muss die suspendierende Menge des Thixotrops, die nötig ist, bestimmt werden. Typischerweise wird diese Menge in Abhängigkeit von der Natur des Thixotrops variieren genauso wie die Menge an DBNPA und Wasser, die vorhanden sind. Aber im Allgemeinen sollte die Menge des Thixotrops nicht so viel sein, dass die Suspension zu dick wird, um als Flüssigkeit gepumpt zu werden. Andererseits sollte die Menge ausreichend sein, um das DBNPA zu suspendieren und in Wasser zu halten wobei weniger als 5, bevorzugt weniger als 3 Prozent des DBNPA sich während konventionellem Versand und Lagerung der Suspension für 6 bis 12 Monate absetzen. Im Allgemeinen ist die suspendierende Menge mindestens 0,03 Gewichtsprozent der gesamten Suspension, bevorzugt mindestens 0,8 bis höchstens 4, bevorzugt bis höchstens 2 Gewichtsprozent der gesamten Suspension. Ein bevorzugtes Thixotrop und suspendierende Menge ist ein Gemisch aus von 0,05 bis 1,5 Gewichtsprozent Xanthanlösung und 0,01 bis 0,5 Gewichtsprozent Johannisbrotgummi.
Vorteihafterweise können Formulierungen dieser Erfindung hergestellt werden, die einen weiten Bereich von DBNPA-Konzentrationen ausnutzen. Dies erlaubt die Nutzung einer Konzentration von DBNPA, die geeignet ist für eine besondere Anwendung genauso wie einer Konzentration, die angenehm zu versenden und zu lagern ist. Obwohl die Konzentration, für die die Formulierung geeignet ist, variieren kann je nach dem besonderen gewählten Thixotrop, ist sie normalerweise von mindestens 3, bevorzugt mindestens 5 bis höchstens 70 Gewichtsprozent DBNPA, und am meisten bevorzugt bei 60 Gewichtsprozent DBNPA. Dies ist aufgrund der Tatsache, dass bei den meisten Thixotropen, wenn mehr als etwa 70 Gewichtsprozent DBNPA verwendet werden, die Formulierung eine tonartige Konsistenz zeigt und nicht leicht dispergiert, wenn sie in einem wässrigen System verwendet wird. Andererseits, da sich etwa 1,5 Gewichtsprozent von DBNPA in Wasser lösen, ist es nicht praktisch, weniger als etwa 3 Prozent zu verwenden.
Obwohl es nicht erforderlich ist, ist es wünschenswert, die kristalline Form von DBNPA zu verwenden aufgrund der Leichtigkeit der Dispergierung und seiner Suspendierung in dem Wasser. Kleinere Kristalle sind im Allgemeinen wünschenswert. Dies ist aufgrund der Tatsache, dass der erforderliche Ausgiebigkeitswert des Thixotrops geringer sein wird, wie oben beschrieben, genauso wie aufgrund der Tatsache, dass das DBNPA schneller in dem Wasser dispergiert. Aber die DBNPA-Partikel sollten nicht so klein sein, dass DBNPA- Staub problematisch ist. Im Allgemeinen sind DBNPA-Partikelgrößen von etwa 160 bis 180 Mikrometer zu 50 bis 70 Mikrometer zu 50 bis 70 Mikrometer sehr effektiv, wenn sie mit einem Thixotrop so wie Xanthanlösung, Johannisbrotgummi oder solchen Tonen wie Bentoniten oder Gemischen davon verwendet werden.
Wasser umfasst den Rest der Formulierung und Funktionen wie das suspendierende Medium, worin das DBNPA im Wesentlichen uniform dispergiert ist. Es ist nicht notwendig, dass das Wasser destilliert oder gereinigt ist. Normales Wasser, zum Beispiel Leitungswasser, Brunnenwasser oder destilliertes Wasser, können in den meisten Anwendungen verwendet werden. Typischerweise wird Wasser in einer Menge von mindestens 30, bevorzugt mindestens 40 bis höchstens 97, bevorzugt höchstens 95 Gewichtsprozent der gesamten Formulierung verwendet.
Obwohl es in den meisten Fällen nicht notwendig ist, kann es wünschenswert sein, die Formulierung vor der Zugabe des DBNPA zum Wasser anzusäuern, wenn der pH des Wassers initial über 7 ist. Dies ist aufgrund der Tatsache, dass DBNPA bei höheren pH-Werten schneller und in einem größeren Ausmaß abgebaut werden wird. Im Allgemeinen kann fast jedes ansäuernde Agens verwendet werden, zum Beispiel können Oxalsäure, Essigsäure, Citronensäure, Carbonsäuren und Mineralsäuren so wie Phosphor-, Schwefel- und Bromwasserstoffsäure brauchbar verwendet werden. Die Art der Säure und Menge kann variiert werden basierend auf dem besonderen Thixotrop, der Menge an DBNPA und der gewünschten Anwendung. Die Menge, die verwendet werden sollte, wird für den Fachmann darin offensichtlich sein, dass der pH des Wassers unter 7 reduziert werden sollte vor der Zugabe des DBNPA. Während der Zugabe des DBNPA wird der pH der Formulierung normalerweise auf 1 bis 4 äquilibrieren und normalerweise keine weitere Ansäuerung nötig sein.
Obwohl die Bestandteile der Formulierung in jeder Reihenfolge zusammengemischt werden können, ist es zur Erleichterung des Mischens wünschenswert, die suspendierende Menge des Thixotrops langsam unter Schütteln zu einer bekannten Menge von Leitungswasser zuzugeben, bis das Thixotrop gut dispergiert ist. Das DBNPA wird dann mit Schütteln zugegeben. Die Temperatur ist günstigerweise etwa 25ºC, obwohl höhere Temperaturen bewirken können, dass das Thixotrop und DBNPA schneller mit dem Wasser gemischt werden, aber die Temperatur sollte nicht so hoch sein, dass das Wasser kocht.
Die Formulierung der vorliegenden Erfindung kann optional andere aktive oder inerte Bestandteile besitzen, die konventionell in solchen Arten von Formulierungen verwendet werden, so wie Korrosionshemmern, Zunderverhütern, färbende Substanzen und Aromastoffe.
Die Formulierungen der vorliegenden Erfindung sind nützlich für viele verschiedene Anwendungen. Unter den nützlichen Anwendungen sind das Kontrollieren von Bakterien in Kühlsystemen und das Kontrollieren von Bakterien, Pilzen und Algen in Umlauf-Wasserkühltürmen und Abluft-Waschsystemen. Obwohl die Dosierungsrate mit der Anwendung variiert, sind typische Dosierungsraten von 0,5 bis 5 Teile pro Million an aktivem DBNPA mit einer höheren initialen Dosis als nachfolgende Dosen.
Die vorliegende Erfindung ist durch die folgenden Beispiele veranschaulicht; aber die Beispiele sollten nicht als eine Beschränkung bezüglich des Umfangs der vorliegenden Erfindung interpretiert werden. Alle Prozentgehalte sind nach dem Gewicht der gesamten Formulierung, solange nichts anderes angezeigt ist.

BEISPIEL 1

Eine vorgemessene Menge eines Gemischs aus Xanthanlösung und Johannisbrotgummi wurde langsam in gut gerührtes Leitungswasser zugegeben. Das Mischen wurde fortgesetzt, bis die Gummimischung vollständig in der Lösung dispergiert war. Die Lösung wurde für dreißig Minuten bei Raumtemperatur gehalten. Während wiederholtem Mischen wurde dann eine vorherbestimmte Menge an Oxalsäure zugegeben, gefolgt von einer vorherbestimmten Menge an DBNPA. Der Prozentgehalt von jedem der verwendeten Bestandteile als auch der pH der Formulierungen ist in Tabelle I veranschaulicht.
Beispiele 2, 3 und 4 wurden im Wesentlichen in derselben Weise bereitet, unter Anwendung verschiedener Mengen an Xanthanlösung, Johannisbrotgummi, Wasser, Oxalsäure und DBNPA, wie in Tabelle I gezeigt.
Die verwendete Xanthanlösung war TICAXAN Xanthan PowderTM (erhältlich bei TIC Gums) und das verwendete Johannisbrotgummi war Locust Bean POR/A TIC PowderTM (erhältlich bei TIC Gums). TABELLE I
(1) Alle Werte in Gewichtsprozent außer pH.
Stabilitätstests einschließlich Alterungsstudien und Frost-Tau-Zyklen wurden mit den Formulierungen der Beispiele 1 bis 4 durchgeführt.
Die Alterungsstudien anhand der Beispiele 1 bis 4 bestanden aus Lagern der Suspensionen bei einer Temperatur von etwa 22ºC für eine Dauer von 12 Monaten. Wenn mittels Hochdruck-Flüssigkeitschromatographie gemessen, wurde für die Formulierungen der Beispiele 1 bis 4 kein messbarer Verlust des gesamten DBNPA nachgewiesen.
Frost-Tau-Zyklen bestanden aus dem Aussetzen der Formulierungen der Beispiele 1-4 einer Temperatur von -29ºC für eine Zeitdauer von 16 Stunden gefolgt von 8 Stunden bei Raumtemperatur ohne Schütteln. Keine nennenswerte Degradation des DBNPA trat in den Beispielen 1 bis 4 auf und alle blieben während des Verlaufs von 23 Tagen suspendiert. Am dreißigsten Tag hatte sich die Formulierung von Beispiel 4 abgesetzt.
Der chemische Sauerstoffbedarf der Formulierungen der Beispiele 1 bis 4 kann eingeschätzt werden als etwa 1,08 Teile pro Million (ppm) für je ein ppm des eingesetzten DBNPA. Dies steht kommerziellen Formulierungen sehr günstig gegenüber, die 20 Prozent DBNPA, 20 Prozent Wasser und 60 Prozent Tetraethylenglykol verwenden und einen geschätzten chemischen Sauerstoffbedarf von 5,85 ppm für jedes ppm an DBNPA aufweisen.
Die Stabilität der Formulierungen der Beispiele 1 bis 4 kann schätzungsweise so dargestellt werden, dass bei einer konstanten Temperatur von 20ºC und einem pH von 3,0 99,82 Prozent DBNPA nach 9 Monaten verbleiben. Dies steht der Stabilität von kommerziellen Formulierungen sehr günstig gegenüber, die 20 Prozent DBNPA, 20 Prozent Wasser und 60 Prozent Tetraethylenglykol bei einer konstanten Temperatur von 20ºC und einen pH von 3,0 verwenden, und bei denen eine geschätzte Menge von nur 91,8 Prozent des DBNPA nach 9 Monaten verbleibt.
Die antimikrobielle Aktivität der Verbindungen der vorliegenden Erfindung, veranschaulicht durch Verbindungsbeispiel Nr. I und II der Tabelle II, wird durch die folgenden Techniken demonstriert.

TABELLE II

Identifizierung von Verbindungen, die in antimikrobiellen Aktivitätstests verwendet werden

Verbindung Beispiel Nr. Chemische Identität

I Suspension von 50 Gewichtsprozent DBNPA, 0,75 Gewichtsprozent Xanthanlösung, 0,25 Gewichtsprozent Johannisbrotgummi und 49 Gewichtsprozent Wasser, die Suspension wurde vor dem antimikrobiellen Aktivitätstest frisch hergestellt.
II Suspension von 50 Gewichtsprozent DBNPA, 0,75 Gewichtsprozent Xanthanlösung, 0,25 Gewichtsprozent Johannisbrotgummi und 49 Gewichtsprozent Wasser, die Suspension wurde vor dem antimikrobiellen Aktivitätstest für über 15 Monate gealtert.
Die minimale hemmende Konzentration (MIC) für die in Tabelle II aufgeführten Verbindungen wurde für 9 Bakterien unter Verwendung von Nähragar und 7 Hefen und Pilzen unter Verwendung von Malzhefeagar ermittelt. Eine einprozentige Lösung der Testverbindung wurde in einem Gemisch aus Aceton und Wasser hergestellt.
Nähragar wurde bei einem pH von 6,8 zubereitet, was ein neutrales Medium darstellt und bei einem pH von 8,2, was ein alkalisches Medium darstellt. Die Nähragars wurden durch Zugabe von 23 g Nähragar in einen Liter deionisierten Wassers zubereitet. Zusätzlich wurde das alkalische Medium durch Einstellen einer 0,04 M Lösung von N-[Tris-(Hydroxymethyl)Methyl]Gylcingepuffertem deionisiertem Wasser mit konzentriertem Natriumhydroxid auf einen pH von 8,5 zubereitet.
Malzhefeagar wurde durch Zugabe von 3 g Hefeextrakt und 45 g Malzagar pro Liter deionisiertem Wasser zubereitet. Der spezielle Agar wurde in 30 ml-Aliquots in 25 mal 200 mm Reagenzgläser verteilt, verschlossen und für 15 Minuten bei 115ºC autoklaviert.
Die Reagenzgläser, die den Agar enthalten, wurden in einem Wasserbad gekühlt, bis die Temperatur des Agars 48ºC betrug. Dann wurde eine geeignete Menge der einprozentigen Lösung der Testverbindung zu den jeweiligen Reagenzgläsern zugegeben (außer in den Kontrollen, wo keine Verbindung zugegeben wurde), so dass die Endkonzentrationen 500, 250, 100, 50, 25, 10, 5, 2,5, 1,0 und Null Teile pro Million (ppm) der Testverbindung im Agar betrugen, also eine bekannte Konzentration der dispergierten Testverbindung vorlag. Die Inhalte der Reagenzgläser wurden dann auf die jeweiligen Petrischalen übertragen. Nach dem Trockenen für 24 Stunden wurden die Petrischalen, die Nähragar enthielten, mit Bakterien angeimpft und diejenigen, die Malzhefeagar enthielten, mit Hefen und Pilzen angeimpft.
Die Beimpfung mit Bakterien wurde unter Verwendung des folgenden Verfahrens durchgeführt. Vierundzwanzig-Stunden-Kulturen von allen Bakterien wurden hergestellt durch Inkubation der jeweiligen Bakterien in Röhrchen, die Nährlösung enthielten, für 24 Stunden bei 30ºC in einem Schüttler. Verdünnungen von jeder der 24-Stunden-Kulturen wurden zubereitet, so dass neun separate Suspensionen (eine für jede der neun Testbakterien) hergestellt wurden, von denen jede 10&sup8; koloniebildende Einheiten (CFU) pro ml der Suspension eines einzelnen Bakteriums enthielt. Aliquots von 0,3 ml wurden von jeder der Bakteriensuspensionen verwendet, um die einzelnen Vertiefungen eines Steer-Replikators zu füllen. Für jede mikrobielle Suspension wurden 0,3 ml verwendet, die in drei Vertiefungen gefüllt wurden (das bedeutet, je 0,3 ml in jede Vertiefung), so dass für die neun verschiedenen Bakterien 27 Vertiefungen gefüllt wurden. Der Steer-Replikator wurde dann verwendet, um sowohl die neutralen als auch die Nähragar-Petrischalen mit alkalischem pH zu beimpfen.
Die beimpften Petrischalen wurden bei 30ºC für 48 Stunden inkubiert und dann abgelesen, um zu bestimmen, ob die Testverbindung, die in den Agar eingeschlossen war, das Wachstum der jeweiligen Bakterien verhinderte. Die Beimpfung mit den Hefen und Pilzen wurde wie folgt durchgeführt.
Kulturen von Hefen und Pilzen wurden für sieben Tage auf Malzagar bei 30ºC inkubiert. Diese Kulturen wurden verwendet, um durch das folgende Verfahren Suspensionen herzustellen. Eine Suspension von jedem Organismus wurde durch Zugabe von 10 ml steriler Saline und 10 Mikroliter von Octylphenoxypolyethoxyethanol zu den Agarschrägflächen der Hefen oder Pilze zubereitet. Die sterile Saline/Octylphenoxypolyethoxyethanol-Lösung wurde dann mit einem sterilen Tupfer bewegt, um die auf der Schrägfläche gewachsenen Mikroorganismen zu suspendieren. Jede resultierende Suspension wurde in steriler Saline verdünnt (1 Teil Suspension zu 9 Teilen steriler Saline). Aliquots dieser Verdünnungen wurden in einzelnen Vertiefungen des Steer-Replicators eingebracht und Petrischalen wurden wie vorhergehend beschrieben beimpft. Die Petrischalen wurden bei 30ºC inkubiert und nach 48 Stunden bei den Hefen und nach 72 Stunden bei den Pilzen abgelesen.
Tabelle 111 listet die Bakterien, Hefen und Pilze auf, die in dem oben beschriebenen MIC-Test verwendet wurden, zusammen mit ihren jeweiligen Identifikationsnummern der "American Type Culture Collection" (ATCC).

TABELLE III

Im Test der minimal inhibierenden Konzentrationen verwendeten Organismen

Organismus ATCC Nummer

Bakterien

Bacillus subtilis (Bs) 8473
Enterobacter aerogenes (Ea) 13048
Escherichia coli (Ec) 11 229
Klebsiella pneumoniae (Kp) 8308
Proteus vulgaris (Pv) 881
Pseudomonas aeruginosa (Pa) 10145
Pseudomonas aeroginosa (PRD- 15442
Salmonella choleraesuis (Sc) 10708
Staphylococcus aureus (Sa) 6538

Hefen/Pilze

Aspergillus niger (An) 16404
Candida albicans (Ca) 10231
Penicillium chrysogenum (Pc) 9480
Saccharomyces cerevisiae (Sc) 4105
Trichoderma viride (Tv) 8678
Aureobasidium pullulan (Ap) 16622
Fusarium oxysporum (Fo) 481 12
In den Tabellen IV und V werden die MIC-Werte der in Tabelle II beschriebenen Verbindungen, wie verglichen mit dem MIC eines standardisierten kommerziellen Konservierungsmittels (mit 1-(3-Chloroallyl)-3,5,7Triaza-1-Azoniaadamantanchlorid als aktivem Agens und bezogen auf "STANDARD I" in den Tabellen IV und V), für die bakteriellen Organismen und Hefe-/Pilzorganismen, die in Tabelle III erfasst sind, bekannt gemacht. TABELLE IV Minimale inhibierende Konzentration für Testverbindungen in Bakterienarten (in ppm) TABELLE V Minimale inhibierende Konzentration für Testverbindungen in Hefearten/Pilzarten (in ppm)

Claims

1. Verfahren, das das Suspendieren von 3 bis 70 Gewichtsprozent von 2,2-Dibrom-3-Nitrilopropionamid in 30 bis 97 Gewichtsprozent Wasser in Gegenwart einer suspendierenden Menge eines Thixotrops, das bei einem pH von 1 bis 4 Ellis-Plasic-Verhalten zeigt, umfasst.

2. Verfahren nach Anspruch 1, das das Suspendieren von 45 bis 55 Gewichtsprozent von 2,2-Dibrom-3-Nitrilopropionamid in 45 bis 55 Gewichtsprozent Wasser umfasst.

3. Verfahren nach Anspruch 1, das das Suspendieren von 15 bis 25 Gewichtsprozent von 2,2-Dibrom-3-Nitrilopropionamid in 75 bis 85 Gewichtsprozent Wasser umfasst.

4. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Thixotrop eine Xanthanlösung, ein Johannisbrotgummi oder ein Gemisch daraus ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Thixotrop ein Bentonitton ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, worin die suspendierende Menge des Thixotrops ein Gemisch aus von 0,05 bis 1,5 Gewichtsprozent Xanthanlösung und von 0,01 bis 0,5 Gewichtsprozent Johannisbrotgummi ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, das das Zugeben einer Menge eines ansäuernden Mittels zu Wasser umfasst, das einen initialen basischen pH zeigt, um vor dem Suspendieren des 2,2-Dibrom-3-Nitrilopropionamids den pH unter 7 zu senken.

8. Antimikrobielle Formulierung, die von mindestens 3 bis höchstens 70 Gewichtsprozent 2,2-Dibrom-3-Nitrilopropionamid umfasst, suspendiert in mindestens 30 bis höchstens 97 Gewichtsprozent Wasser in der Gegenwart einer suspendierenden Menge eines Thixotrops, das bei einem pH von 1 bis 4 Ellis-Plastic-Verhalten zeigt.

9. Formulierung nach Anspruch 8, die eine Suspension von 45 bis 55 Gewichtsprozent 2,2-Dibrom-3-Nitrilopropionamid in von 45 bis 55 Gewichtsprozent Wasser umfasst.

10. Formulierung nach Anspruch 8, die eine Suspension von 15 bis 25 Gewichtsprozent 2,2-Dibrom-3-Nitrilopropionamid in von 75 bis 85 Gewichtsprozent Wasser umfasst.

11. Formulierung nach Anspruch 8, worin das Thixotrop eine Xanthanlösung, ein Johannisbrotgummi oder ein Gemisch daraus ist.

12. Formulierung nach Anspruch 8, worin die suspendierende Menge des Thixotrops ein Gemisch aus von 0,05 bis 1,5 Gewichtsprozent Xanthanlösung und von 0,01 bis 0,5 Gewichtsprozent Johannisbrotgummi ist.

13. Verfahren zur biologischen Kontrolle in einem wässrigen industriellen System, das Bedarf an solcher Kontrolle hat, das in Kontakt bringen des Systems mit einer antimikrobiell wirksamen Menge der Formulierung nach Anspruch 8 umfasst.