JP4023821B2 - 生物学的に活性なアニオンを含有するヨネンポリマー - Google Patents
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Description
発明の分野
本発明は、新規ヨネン（ionene）ポリマー、その調製法、およびその種々の用途に関する。より詳細には、該新規ヨネンポリマーは、分子のカチオン部分として、ポリマー主鎖中に第四級アンモニウム基を、そして分子のアニオン部分として、生物学的に活性な化合物から誘導されるアニオンを少なくとも１個含有する。本発明のこの新規ヨネンポリマーは水に可溶で、かつ、たとえば、除草剤、殺微生物剤、植物成長調節剤、医薬品、滅菌剤、アルジサイド、消毒剤および防腐剤として有用である。
発明の背景
ヨネンポリマーまたは高分子の第四級アンモニウム化合物（ポリクオート：polyquat）、すなわちポリマー主鎖中に第四級窒素を含有するカチオンポリマーは周知の部類の生物学的に活性な化合物に属する。たとえば、Ａ.RembaumのBiological Activity of Ionene Polymers, Applied Polymer Symposium No.22, 299−317（1973）を参照されたい。ヨネンポリマーは、水性系において、殺微生物荊、殺菌剤、アルジサイド、消毒剤や滅菌剤のような種々の用途を有している。米国特許第３，７７８，４７６号、同第３，８７４，８７０号、同第３，８９８，３３６号、同第３，９３１，３１９号、同第４，０１３，５０７号、同第４，０２７，０２０号、同第４，０８９，９７７号、同第４，１１１，６７９号、同第４，５０６，０８１号、同第４，５８１，０５８号、同第４，７７８，８１３号、同第４，９７０，２１１号、同第５，０５１，１２４号、および同第５，０９３，０７８号は該ポリマー、その調製法、およびその用途に関する種々の例を示している。とくに、米国特許第３，７７８，４７６号、同第３，８９８，５３６号、および同第４，９６０，５９０号は不溶性三ハロゲン化物含有ヨネンポリマーを記載している。米国特許第４，０１３，５０７号は、生体外で有害な細胞の生育を選択的に抑制するヨネンポリマーを述べている。
一般にカチオンポリマー、とりわけ第四級アンモニウムヨネンポリマーは表面、とくに極性表面と強く相互に作用して、表面に付着することが知られている。ほとんどの表面は、概して、本質がアニオン性である。この静電相互件用が、カチオンポリマーの多くの用途の根拠になると考えられる。たとえば、カチオンポリマーは極めて有効な凝集剤である。ヨネンポリマーの殺生物的性質は、ヨネンポリマーのカチオン主鎖とヨネンポリマーで処理する生物学的基質表面との静電相互件用によって生じるか、または促進されるとも考えられる。
多数の比較的単純な低分子量単量体の有機および無機化合物が、その生物学的に活性な特性について知られており、またそのために用いられている。生物学的に活性な化合物には殺虫剤、殺微生物剤、界面活性剤、サイズ剤、植物成長調節剤、肥料、滅菌剤、蛍光剤、防腐剤や医薬品があるが、これらに限定されるものではない。このような化合物は、たとえば有機または無機の酸、エステル、アミン、酸無水物、またはアルコールのようなあらゆる種類の化合物中に存在する。
多くの生物学的に活性な化合物は、概してその意図する目的に効果的であるけれども、特定の化合物に十分な活性が得られないようにする１つ以上の欠陥で不利を招いている。たとえば、除草剤の場合のように、基質への適用を必要とする用途では、生物学的に活性な化合物は、処理する植物の葉や茎の表面に必ずしも最適に付着するとは限らないであろう。したがって、適用された除草剤は、適用中に流れ落ちて有効性の尺度を失うかもしれない。他の用途では、該化合物は即時効果だけに有効であって、残留活性は残らないかもしれない。
本発明によれば、このような生物学的に活性な化合物の有効性は、ヨネンポリマー中に該化合物をアニオンとして含有させることによって改善することができる。したがって、アニオンは、ヨネンポリマー構造物中不可欠な成分である。同様に、ヨネンポリマー中にこのような生物学的に活性なアニオンを包含させることが、ヨネンポリマーの生物学的有効性を高める場合もある。
発明の要約
本発明は、式ＩまたはIIの水に可溶なヨネンポリマーを提供する：
〔式中
ｎがポリマーの重合度に相当する４〜４００の整数であり、
Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3およびＲ4が、水素、Ｃ1〜Ｃ16アルキル基、１個以上の水酸基で置換されたＣ1〜Ｃ16アルキル基、ベンジル基および１個以上のＣ1〜Ｃ16アルキル基で置換されたペンジル基よりなる基から選ばれる同一かまたは異なる置換基を表わし、
Ｂがヒドロキシルで置換されることができる二価のＣ2〜Ｃ16脂肪族炭化水素基、二価のＣ5〜Ｃ9環状炭化水素基、ジ（Ｃ2〜Ｃ6）アルキレンエーテル、フェニレンもしくはアルキル置換フェニレン基を表わすか、または式ＩもしくはIIの二価の基Ｒ1Ｒ2ＮＢＮＲ3Ｒ4が下記構造の二価の基：
R1R2N-(CH2)p-NR5-C(O)-NR6-(CH2)p-NR3R4
（式中、ｐは２〜６の整数、Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3およびＲ4はさきに示した通りであり、かつＲ5およびＲ6は同一かまたは異なり水素およびＣ1〜Ｃ16アルキル基より成る群から選ばれる）を表わすか、もしくは二価の基Ｒ1Ｒ2ＮＢＮＲ3Ｒ4が１，２−ピラゾリジニル、１，３−イミダゾリンジイル、１，４−ピペラジンジイル、アミノピロリジニル、およびアミノピペリジニルから選ばれる複素環式基を形成し、ただし該複素環式基はＣ1〜Ｃ6アルキル基、水酸基、ハロゲン化物およびフェエル基から選ばれる１個以上の基で置換させることができ、
Ａ-が少なくとも一酸官能性を有する生物学的に活性な化合物から誘導されるアニオンであり、そして
Ｘ-が鉱酸または有機酸かも誘導されるアニオンである。〕。
本発明のヨネンポリマーにおいて、置換度（Ｄ．Ｓ．）は存在する活性アニオン「Ａ-」の量を規定する。式Ｉのヨネンポリマーの場合には、ポリマーの置換度は約０．００５〜０．５（1/2）にわたることができる。式IIのヨネンポリマーは約０．００５〜０．３３（1/3）にわたることができるＤ．Ｓ．を有することができる。
本発明は、また、生物学的に活性なアニオンを含有する部分または完全プロトン化アンモニウムモノマーを用いて新規ヨネンポリマーを調製する方法をも提供する。該モノマーを重合させると、ヨネンポリマーの構成部分として生物学的に活性なアニオンを有するヨネンポリマーが生成する。
式ＩおよびIIのヨネンポリマーの生物学的活性は、ヨネンポリマー主鎖および／または生物学的に活性なアニオンに起因する。該ヨネンポリマーは、ヨネンポリマーとして公知の活性および用途を有するだけでなく、また生物学的に活性なアニオンの活性および用途をも有する。従って、ある程度、生物学的に活性なアニオンの利用可能性のみが本発明によるヨネンポリマーの調製、活性および用途を限定する。したがって、本発明は、また新規ヨネンポリマーの種々の組成物および使用方法をも提供する。
以下述べる詳細な説明は本発明の他の特徴および利点を示す。追加的特徴および利点は、少なくとも一部は説明から明らかになるか、または本発明の実施によって知ることができよう。本発明の目的および他の利点は、説明、請求の範囲および添付図面に示す本発明によって理解し、かつ得ることができよう。
【図面の簡単な説明】
図１および２は本発明のヨネンポリマーを調製する反応図式を示す。
発明の詳細な記述
本発明は、第１の態様において、式ＩまたはIIの新規の水に可溶なヨネンポリマーを提供する。
上記式のそれぞれにおいて、変数および置換基は次のような定義を有する。
変数「ｎ」は、ポリマーの重合度に相当する４〜４００の整数である。好ましくは、「ｎ」は約５〜１００にわたり、もっとも好ましくは約５〜５０に及ぶ。一般的にいうと、この重合度を有するヨネンポリマーは分子量が約１，０００〜２０，０００であることができる。本発明のヨネンポリマーは好ましくは約１，０００〜１０，０００、もっとも好ましくは約３，０００〜５，０００にわたる分子量を有する。
置換基Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3およびＲ4は、水素、Ｃ1〜Ｃ16アルキル基、１個以上の水酸基で置換されたＣ1〜Ｃ16アルキル基、ベンジル基または１個以上のＣ1〜Ｃ16アルキル基で置換されたペンジル基から選ばれる同一かまたは異なる基を表わす。Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3およびＲ4は、好ましくはメチル、エチル、またはベンジルであり、もっとも好ましくはメチルである。本明細書で使用するアルキル基は直鎖または分枝鎖であることができる。
「Ｂ」は、ヒドロキシルで置換されることができる二価のＣ2〜Ｃ16脂肪族炭化水素基、二価のＣ5〜Ｃ9環状炭化水素基、ジ（Ｃ2〜Ｃ6）アルキレンエーテル、フェニレンまたはアルキル置換フェニレン基を表わす。Ｂは好ましくはメチレン、エチレン、プロピレン、２−ヒドロキシプロピレン、ブチレン、イソブチレン、ヘキシレン、ジエチレンエーテル、またはフェニレンである。
あるいはまた、式ＩまたはIIの二価の基Ｒ1Ｒ2ＮＢＮＲ3Ｒ4は尿素と脂肪族第三級／第一級混合アミンとの反応生成物から誘導される二価の基を表わす。これに代るものとして、二価の基Ｒ1Ｒ2ＮＢＮＲ3Ｒ4は下記構造を有する。
R1R2N-(CH2)p-NR5-C(O)-NR6-(CH2)p-NR3R4
この変数「ｐ」は、２〜６、好ましくは２〜４、もっとも好ましくは２または３の整数である。Ｒ5およびＲ6は同一かまたは異なり、水素およびＣ1〜Ｃ16アルキル基より成る群から選ばれる。水素、メチルおよびエチルが置換基Ｒ5およびＲ6として好ましい。参考資料として本明細書に含める米国特許第４，５０６，８０１号は、尿素ジアミンから誘導されたヨネンポリマーを記載している。
二価の基Ｒ1Ｒ2ＮＢＮＲ3Ｒ4は、また、１，２−ピラゾリジニル、１，３−イミダゾリンジイル、１，４−ピペラジンジイル、アミノピロリジニル、およびアミノピペリジイルから選ばれる複素環式基を形成してもよい。これら複素環式基は、たとえば、Ｃ1〜Ｃ6アルキル基、水酸基、ハロゲン化物およびフェニル基から選ばれる１個以上の基で置換されることができる。
「Ａ-」は少なくとも一酸官能性を有する生物学的に活性な有機または無機化合物から誘導されるアニオンである。生物学的に活性なアニオン「Ａ-」は一価、二価、三価、四価、さもなければ多価アニオンであることができる。したがって、「Ａ-」はアニオンを一般的に記号で表わして、一価のアニオンに限定されない。特定アニオン「Ａ-」の電荷は、対応する生物学的に活性な化合物によって決まる。
生物学的に活性なアニオン「Ａ-」は、アミンと反応してプロトン化アミン塩を生成することができる酸官能基を有する実際上いかなる生物学的に活性な化合物によっても、もたらされることができる。この中には、有機および無機の生物学的に活性な化合物が含まれる。したがって、アニオン「Ａ-」をもたらす生物学的に活性な化合物はブレンステッド酸が好ましい。
生物学的に活性な酸化合物には、殺虫剤、界面活性剤、サイズ剤、植物成長調節剤、肥料、滅菌剤、防腐剤、殺微生物剤、分散剤、および医薬品や局所防腐剤のような薬剤があるが、これに限定されるものではない。殺虫剤として広く知られている薬品は、多くの農業や園芸用途に世界中に広範に用いられている。殺虫剤には、除虫剤、殺真菌剤、防虫剤、殺胞子剤や線虫駆除剤があるが、これに限定されるものではない。殺虫剤は、また肥料、植物成長調節剤、滅菌剤、枯葉剤や種子保護剤のような他の用途に用いられる薬品を含むこともできる。肥料は、殺虫剤とは考えられないけれども、木の葉に適用することができる薬品である。
必要な酸官能基を有する化合物を選択する資料には、たとえば、The Farm Chemicals Handbook. The Physician's Desk Reference or Drugs of the Futureのような出版物があり、これらはすべて参考資料として本明細書に含める。下記の表１および表２は若干の生物学的に活性な有機および無機アニオン「Ａ-」とその用途の例を示す。
表２に示す作用に加えて、三ハロゲシ化物アニオンやオキシハロゲン化物アニオンのような無機の生物学的に活性なアニオンが滅菌剤としても知られている。好ましい三ハロゲン化物アニオンには、たとえばＢｒ3 -，Ｉ3 -，ＢｒＩ2 -，ＣｌＩ2 -，ＣｌＢｒ2 -，Ｉ2Ｃｌ-およびＢｒ2Ｉ-があり、Ｉ3 -がとくに好ましい。好ましいオキシハロゲン化物アニオンにはＯＣｌ-，ＯＢｒ-およびＯＩ-がある。
アニオン「Ｘ-」は鉱酸（たとえば無機酸）または有機酸ＨＡから誘導される。「Ａ-」と同様に、アニオン「Ｘ-」は鉱酸の一価、二価、三価、四価もしくは多価アニオンであることができる。「Ｘ-」はアニオンを一般的に記号で表わして、一価アニオンに限定されない。同様に、ＨＸはモノプロトン酸に限定されない。鉱酸は、たとえば、フッ化水素酸、塩酸、臭化水素酸、硫酸、硝酸およびリン酸を含む。有機酸は、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、シクロヘキサンカルボン酸および安息香酸を含むがこれらに限定されるものではない。酢酸が好ましい。好ましいアニオンにはハロゲン化物アニオンがあり、とくにＣｌ-が好ましい。
一般に、本発明の水に可溶な生物学的に活性なヨネンポリマーは、生物学的に活性な化合物のアニオンを、公知の方法によって生成させた既存のヨネンポリマーと混合するような簡単な方法では調製することができない。このような単純な平衡シフトプロセスでは、ヨネンポリマーには十分なイオン交換が生じない。たとえば、ジ第三級アミン、塩酸、およびエピクロロヒドリンの反応によってつくったヨネンポリマーは塩化物アニオンを有する。そのヨネンポリマーの塩化物アニオンを、平衡シフトプロセスを用いて生物学的に活性なアニオンにより置換させるためには、大過剰の生物学的に活性なアニオンが必要となろうし、またごく僅かしか塩化物イオンを置換しないであろう。
したがって、本発明の第２態様は、生物学的に活性なアニオンを含有するヨネンポリマーの調製法において、該アニオンをヨネンポリマーと緊密に会合させて、ヨネンポリマー全体に分布させるヨネンポリマー調製法に関する。式ＩまたはIIのヨネンポリマーは図１および２に示す一般的な方法によって調製するのが好適である。この一般的な方法は次の工程で実施される。
１） 生物学的に活性な酸性化合物を用いるジアミンの完全または部分中和によるプロトン化ジアミン塩の生成。
２） 該プロトン化ジアミン塩とエピハロヒドリンとの反応による中間体の生成。および
３） 該中間体を追加のジアミンまたは他のアミンと重合させることによる本発明によるヨネンポリマーの生成。
この一般的な方法は、水性媒質を用いて単一の反応容器または帯域で行うことができ、かつそれが好ましい。
この一般的な方法で、ヨネンポリマー中の第四級アンモニウム（窒素含有）基はすべて、第三級アミン、第二級アミンの反応、あるいは第一級アミンの反応によってさえも生成する。この会合アニオン（対イオン）は２つの源から生来する。プロセスの第１の部分では、生物学的に活性かまたは他の酸が、存在するアミン基の一部と反応して、該アミン基の全部または一部をプロトン化する。この最初の中和すなわちプロトン化工程によるアニオンはすべて結局最終ヨネンポリマーのアニオンとなる。残りのアニオンは重合工程で使用したエピハロヒドリンのハロゲン化物から生じる。図１および２を参照しながらこの方法の詳細な説明を以下に述べる。
図１に示すように、ジアミン化合物IIIを、生物学的に活性な酸性化合物ＨＡ単独またはＨＡと他の酸ＨＸと共同で中和する。アミン基の少なくとも一部は、化合物ＨＡの酸基と反応してアミン基を部分的または完全にプロトン化して、塩IVを生成する。この中和反応は技術的に公知の任意の手段で行うことができるが、化合物ＨＡをビス第三級ジアミン水溶液に添加することによって行うのが好ましい。
式IIIのジアミンは生物学的に活性な酸性化合物ＨＡによって中和することができる。ジアミンIIIは本発明のヨネンポリマーの出発物質であるので、置換基Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3およびＲ4は好適な態様を含めて、式ＩおよびIIのヨネンポリマーについてさきに述べたものと同じである。各置換基は他と同一かまたは異なることができる。式IIIのとくに好ましいジアミンには、たとえば次のものがある。
Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメチルエチレンジアミン（ＴＭＥＤＡ）、
Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメチル−１，３−プロピレンジアミン、
Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメチル−１，３−ブチレンジアミン、
Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメチル−１，４−ブチレンジアミン、
Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメチル−１，６−ヘキシレンジアミン、
ビス（ベータジメチルアミノエチル）エーテル、および
１，３−ビス（ジメチルアミノ）−２−プロパノール。
あるいはまた、式IIIのジアミンは、尿素および脂肪族第三級／第一級混合アミンの反応生成物（尿素ジアミン）から誘導されるポリアミンであることができる。この代替物では、尿素ジアミンは次の構造を有する。
R1R2N-(CH2)p-NR5-C(O)-NR6-(CH2)p-NR3R4
この変数「ｐ」は、２〜６、好ましくは２〜４、もっとも好ましくは３の整数である。Ｒ5およびＲ6は同一かまたは異なることができ、水素およびＣ1〜Ｃ16アルキル基から選ばれる。置換基Ｒ5およびＲ6としては水素、メチルおよびエチルが好ましい。米国特許第４，５８１，０５８号は、尿素ジアミンから得られるヨネンポリマーを記載し、当該米国特許を参考資料として本明細書に含める。好ましい尿素ジアミンは次式を有する。
(CH3)2N-CH2-CH2-CH2-NH-C(O)-NH-CH2-CH2-CH2-N(CH3)2
好ましい尿素ジアミンは、尿素とジメチルアミノエチルアミンまたはジメチルアミノプロピルアミンとを副生物としてアンモニアを発生させながら加熱することによって好適に調製することができる。尿素ジアミンへの転化が１００％に近づくと、アンモニアの発生が止んで、反応が完了したことを示す。他の好ましい尿素ジアミンは、アルキル基がＣ1〜Ｃ16アルキル、好ましくはメチル、エチルまたはプロピルで、アルキレン基がＣ2〜Ｃ6、好ましくはＣ2〜Ｃ4アルキレン基であるジアルキルアルキレンジアミンの反応によって得られるものである。
二価の基Ｒ1Ｒ2ＮＢＮＲ3Ｒ4が複素環式基である場合には、ジアミン化合物IIIは、１，２−イラゾリジン、１，３−ミダゾリジン、１，４−イペラジン、アミノピロリジンおよびアミノピペリジンから選ぶことができる。前記のように、これら複素環式ジアミンは、たとえばＣ1〜Ｃ8アルキル基、水酸基、ハロゲン化物、およびフェニル基から選ばれる１個以上の基で置換されることができる。
ジアミンIIと化合物ＨＡとの中和反応は、式IVの部分または完全プロトン化ジアミン化合物を生成させるように制御することができる。化合物Ｖにおいて、プロトン化アミンのカチオンは生物学的に活性な化合物のアニオン部分「Ａ-」とイオン結合する。
化合物ＨＡとジアミンとの化学量論的モル比は、ジアミンIIIを中和するのに用いられる化合物ＨＡのモル数および／または化合物ＨＡ中の酸基の数によって変動することもありうる。たとえば、唯一個の酸基を有する化合物ＨＡを反応させる場合には、ジアミンを１モルごとに完全に中和させるのに、２モルのＨＡを加えることができる。あるいはまた、１モルのジアミンを生物学的に活性な二酸と完全に反応させるためには、僅か１モルの二酸しか必要としない。酸基がすべて必ずしもジアミンとの反応が可能であるか、または該反応に利用できるとは限らない２個以上の酸基を有する生物学的に活性な化合物ＨＡの場合には該化学量論的比が変動することもありうる。このように、式IIIのジアミンは、アミン基１個当り最大１当量の生物学的に活性な酸で中和することができる。
化合物ＨＡとジアミンとの間の化学量論的比が、通常、最終ヨネンポリマー中に存在する生物学的に活性なアニオン「Ａ-」の量を決定する。生物学的に活性な酸が中和反応に用いられる唯一の酸である場合には、プロトン化ジアミンIVと会合するすべてのアニオンは生物学的に活性な酸より生じる。
しかし、本発明によるヨネンポリマーは、すべてのアニオンが生物学的に活性な酸性化合物から得られることを必要としない。実際に、好ましい態様では、ヨネンポリマーは、第四級アンモニウム単位当り、完全な化学量数よりも少ない生物学的に活性なアニオンを有することができる。化学量数よりも少ない生物学的に活性なアニオンを有するヨネンポリマーは、化学量論量よりも少ない量の生物学的に活性な酸性化合物ＨＡで中和することによって調製するのが好適である。
ジアミンIIIに対して、化学量論量の生物学的に活性な酸性化合物ＨＡを使用しない中和反応では、ジアミンを完全に中和するために後の酸を用いることができる。使用する後の酸の量は、使用する酸の総モル量を、存在するアミン基の化学量論量にほぼ等しいかまたは等しいモル量まで増大させる。後の酸は、異なる生物学的に活性な化合物ＨＡまたは鉱酸もしくは有機酸ＨＸであることができる。このことは図１に反応物ＨＡ／ＨＸとして示してある。反応物ＨＡ／ＨＸを用いる完全な中和反応は同時か、または任意の順に続いて行うことができる。
１種以上の異なる生物学的に活性な化合物を用いる場合に、各化合物は、活性が他の生物学的に活性な化合物と同じか、異なるかどうか、公知であることができる。後の生物学的に活性な化合物は、ジアミン中の残存アミン基を完全または部分中和するのに用いることができる。残存アミン基をさらに部分中和するだけの量の別の生物学的に活性な化合物ＨＡを使用する場合には、ジアミンを完全に中和するために、鉱酸または他の生物学的に活性な化合物を用いることができる。したがって、本発明による与えられたヨネンポリマーに対して、生物学的に活性なアニオンの複数の組合せを用意することができる。
本発明による「化学量論量未満の」ヨネンポリマーは、所望の機能および／または活性レベルを有するのに少なくとも十分な生物学的に活性なアニオンを含有する。たとえば、本発明のこの態様による除草剤ヨネンポリマーは、該ヨネンポリマーに除草性を付与するのに十分な除草剤として活性なアニオンを含有する。急速枯死または効力持続のような除草活性度は、ヨネンポリマー当り、多少の除草剤アニオンを使用することにより、すなわち置換度を増大またば減少することによって達成することができる。
前記のように、化学量論量未満の生物学的に活性な化合物ＨＡを反応させる場合に、後の酸として鉱酸または有機酸ＨＸを使用することができる。したがって、塩酸、臭化水素酸もしくはヨウ化水素酸のようなハロゲン酸；リン酸もしくは亜リン酸のようなリンの酸；硫酸もしくは亜硫酸のような硫黄の酸；または酢酸のような有機酸を使用することができる。
後の酸の使用は混合アニオンを有するプロトン化ジアミン化合物IVを生成して、置換度Ｄ．Ｓ．を変動させる。後の酸の添加があろうとなかろうと、酸とジアミンとの反応は、本発明によるヨネンポリマー生成の出発物質であるプロトン化ジアミン化合物IVを生成する。
この中和反応は技術的に公知の方法で容易に行うことができる。中和は水性媒質中で行うのが好ましく、水中で行うのがもっとも好ましい。概ね、この中和（単純な酸／塩基反応）は、室温下でほとんど瞬時に進行する。場合によっては、実際に冷却を必要とすることもある。
図１の第２工程を見ると、プロトン化ジアミンIVはエピハロヒドリンＶと反応して、第四級アンモニウム基およびさらに反応、たとえば重合の可能なハロゲン含有末端基を有する中間体化合物VIを生成する。酸アニオン「Ａ-」および／または「Ｘ-」はイオン結合によって中間体化合物の第四級アンモニウム基と緊密に会合したままである。
中間体化合物VIを生成させるには、ほとんどすべての置換または無置換のエピハロヒドリンＶを使用することができる。好ましくはエピハロヒドリンには、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、エピフルオロヒドリンおよびエピヨードヒドリンがある。このように、化合物ＶおよびVI中の基「Ｚ」はＦ，Ｃｌ，ＢｒまたはＩを表わす。エピクロロヒドリンがとくに好ましい。
プロトン化ジアミンIVおよびエピハロヒドリンＶは、技術的に公知の手段により、比較的温和な条件で反応する。プロトン化ジアミンは、第三級アミン基の１つに付加する求電子基を生成するエピハロヒドリンのエポキシド環を開環することにより反応して、式VIのハロゲン化中間体化合物を生成する。この反応は、水性媒質または適当な有機溶剤（たとえば低級アルキルアルコール）中で、必要ならば、たとえば約３０°〜６０℃の温和な加熱を加えることにより容易に行うことができる。反応は水または水性媒質中で行うのが好ましく、プロトン化ジアミン化合物IVを調製するのに用いられる水性反応媒質中で行うのがもっとも好ましい。本発明によるヨネンポリマー調製の最初の２工程、実際にはすべての工程を同じ反応容器または帯域内で行うのがもっとも好ましい。
前記のように、ジアミンIIIと反応して、プロトン化ジアミン化合物IVを生成することができる酸官能基を有する生物学的に活性な化合物ＨＡによって、生物学的に活性なアニオン「Ａ-」を生成させることができる、このポリマー生成反応は、通常、塩基媒質中で行われるので、生物学的に活性な酸化合物は、塩基性環境中で少なくともかなり安定でなければならない。さらに、該酸化合物は、反応混合物中に遊離エピハロヒドリンが存在する間好ましくはエポキシド基に対して比較的不活性である必要がある。同様に、酸官能基含有有機化合物は、エピハロヒドリンのエポキシド基とプロトン化アミン塩との反応によって生じる遊離ヒドロキシルを容易にエステル化してはならない。
図２に示すように、中間体化合物VIを、本発明によるヨネンポリマーを生成させるのに十分な条件下で、追加的ジアミンIIIまたはアミンVIIと、さらに重合させることができる。図２の左側の反応は、式Ｉのヨネンポリマーを生成させる中間体化合物VIとジアミンIIIとの重合を示す。図２の右側の反応は、式IIのヨネンポリマーを生成させる中間体化合物VIと式VIIの第二級アミンとの重合を示す。
中間体化合物VIを重合させるのに用いられるジアミンIIIはプロトン化ジアミン化合物VIを調製するのに用いたものと同一かまたは異なるものであることができる。重合反応には、式VIIの任意のアミンを用いることができる。好ましいアミンには、たとえばジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、メチルエチルアミンがある。ジメチルアミンがもっとも好ましい。
技術的に公知の手段によって、いずれか一方の重合を行うことができる。中間体化合物VIは、ジアミンIIIまたは第二級アミンVIIと容易に重合して、補助的な反応物または触媒を必要としない。重合反応は、適度の熱を加え、すなわち約７５°から１０５℃、好ましくは約８０°から９５℃で容易に行われる。好ましい態様では、ジアミンIIIまたは第二級アミンVIIを、たとえば約４０°から６５℃の温かい溶液に加え、次いでさらに加熱して重合を行わせるかまたは反応を完了させる。
その過程において、重合は末端ハロゲン「Ｚ」をハロゲン化物アニオン「Ｚ-」として置換させて、新たな第四級アンモニウム基を生成させる。ハロゲン化物アニオン「Ｚ-」は、新たに生成した第四級アンモニウム基にイオン結合した成長しつつあるヨネンポリマーに会合したままである。図２に示す最終ヨネンポリマー生成物ＩおよびIIの定義においては、アニオン「Ｘ-」はハロゲン化物イオン「Ｚ-」と同じで、かつ「Ｚ-」を包含する。したがって、好ましい態様では、プロトン化ジアミン化合物IV中のアニオン「Ｘ-」は、中間体化合物VIをつくるのに用いられるエピハロヒドリン中のハロゲンと同一である。たとえば、アニオン「Ｘ-」は、ＨＸとして用いられる塩酸およびエピハロヒドリンとして用いられるエピクロロヒドリンから得られるＣｌ-であることができる。
重合を行わせるために、ジアミンIIIとして尿素ジアミンを用いる場合には、最終ポリマーの分子量を制御する１つの好都合な方法は、尿素ジアミンをつくるのに用いる反応の反応時間の変更による。１００％転化に到達しない中に、尿素ジアミン調製反応を停止させると、その尿素ジアミン調製法でつくった最終ヨネンポリマーは、完全に転化させる尿素ジアミン調製法でつくったヨネンポリマーよりも分子量が小さい。化学量論比よりも少ない反応物を用いて尿素ジアミンを調製し、かつ重合反応に該調製物を用いることによって同様の結果を得ることができる。
さらに、エピブロモヒドリン、臭化水素および臭素を該プロセスに用いると、得られるヨネンポリマーは最高１００％の三臭化物を含有することができる。２種以上の三ハロゲン化物が同一ヨネンポリマー分子中にあるように重合反応を行わせることさえも可能である。前記の考察からの結論として、他の変化が混合三ハロゲン化物、たとえばＩ2Ｃｌ-を含むことを当業者は理解するものと思われる。
式ＩおよびIIのヨネンポリマーは、また、キャッピング、すなわち特定末端基を有することもできる。キャッピングは技術的に公知の手段によって達成することができる。たとえば、ヨネンポリマーをつくるのに用いられるいずれか一方の反応物を過剰に使用して、キャッピング基とすることができる。あるいはまた、計算量の一官能性第三級アミンまたは一官能性置換もしくは無置換アルキルハロゲン化物をヨネンポリマーと反応させて、キャッピングしたヨネンポリマーを得ることができる。ヨネンポリマーは一端または両端でキャッピングすることができる。米国特許第３，９３１，３１９号および同第５，０９３，０７８号はキャッピングしたヨネンポリマーおよびその殺微生物特性を記載している。該特許の開示は本明細書に参考資料として含める。
式ＩおよびIIのヨネンポリマーは、また技術的に公知の手段を用いて、第一級、第二級または他の多官能アミンと架橋させることもできる。ヨネンポリマーは、第四級窒素原子によるか、またはポリマー主鎖もしくは側鎖に結合する他の官能基によって架橋させることができる。
米国特許第３，７３８，９４５号および再発行の米国特許第２８，８０８号は種々の架橋共反応物を用いて調製した架橋ヨネンポリマーを開示している。該両特許の開示は参考資料として本明細書に含める。前記再発行特許は、ジメチルアミンとエピクロロヒドリンとの反応によって調製されたヨネンポリマーの架橋を述べている。列記されている架橋共反応物はアンモニア、第一級アミン、アルキレンジアミン、ポリグリコールアミン、ピペラジン類、複素環式芳香族ジアミンおよび芳香族ジアミンである。
参考資料として本明細書に含める米国特許第５，０５１，１２４号はジメチルアミン、多官能アミン、およびエピクロロヒドリンの反応によって生じる架橋ヨネンポリマーを述べている。該特許は、また、このような架橋ヨネンポリマーを用いる微生物の生育を阻止する方法をも記載している。
種々の架橋ヨネンポリマーおよびその調製法の他の例は米国特許第３，８９４，９４６号、同第３，８９４，９４７号、同第３，９３０，８７７号、同第４，１０４，１６１号、同第４，１６４，５２１号、同第４，１４７，６２７号、同第４，１６６，０４１号、同第４，６０６，７７３号および同第４，７６９，１５５号に与えられている。これら特許の開示はすべて参考資料として本明細書に含める。
本発明による与えられたヨネンポリマー中に存在する生物学的に活性なアニオン「Ａ-」の量は、該ポリマーの「置換度」（Ｄ．Ｓ．）によって規定される。「置換度」という用語は、類推によって、一般的にＣｌ-のようなハロゲン化物アニオンのみを含有する公知のヨネンポリマーに適用される。生物学的に活性なアニオンが、ヨネンポリマーの典型的なハロゲン化物アニオンに取って代るかまたは置換することができるので、本発明の与えられたヨネンポリマーの「置換度」は、生物学的に活性なアニオン「Ａ-」であるアニオンの数を意味する。したがって、０．５というＤ．Ｓ．はアニオンの５０％が生物学的に活性なアニオン「Ａ-」であることを意味する。ジアミンと反応した生物学的に活性な化合物ＨＡの量は、生成ヨネンポリマーに望まれる置換度によって選ぶことができる。
当業者は、Ｄ．Ｓ．が、また、生物学的に活性なアニオン「Ａ-」の原子価にも依存することを理解するであろう。したがって、二価ないしは多価の生物学的に活性なアニオンを用いる場合には、Ｄ．Ｓ．は交換した実際のアニオンの数というよりは置換されたアニオン電荷の数に関係させることができる。
したがって、置換度は、ヨネンポリマーにイオン結合した生物学的に活性なアニオン「Ａ-」の数を規定する。プロトン化ジアミンIVが、アミン基当り１個の生物学的に活性なアニオン「Ａ-」を含有する場合には、生成ヨネンポリマー中に最大のＤ．Ｓ．が得られる。一般に、式ＩのヨネンポリマーはＤ．Ｓ．が０．５（1/2）未満かそれに等しく、好ましくは０．００５〜０．５である。同様に、式IIのヨネンポリマーはＤ．Ｓ．が０．３３（1/3）未満かそれに等しく、好ましくは０．００５〜０．３３である。すなわち、プロトン化ジアミンはエピハロヒドリンと反応するので、ポリマーに結合したアニオンの一部はエピハロヒドリンからのハロゲン化物アニオンである。その他のアニオンは、ジアミンIIIを中和するのに用いた生物学的に活性な化合物ＨＡから生じ、プロトン化ジアミンIVを生成する。
種々の理由から、式Ｉのヨネンポリマーの場合には０．５未満又はそれと等しい、式IIのヨネンポリマーの場合には０．３３未満又はそれと等しい置換度を得ることは望ましくないかまたは不可能かもしれない。したがって、最小置換度は、ヨネンポリマー１分子当り少なくとも１個の活性アニオンに相当しなければならないということが認められる。
式中の重合度（ｎ）が広範囲に変動するため、したがってＤ．Ｓ．が本質的に重合度に依存するので、Ｄ．Ｓ．も変らなければならない。したがって式Ｉの場合には、Ｄ．Ｓ．の好ましい範囲は、約０．００５〜０．５に及ぶが、ただし大きなｎを有する極めて大きなポリマーがあるかもしれない。その場合にはＤ．Ｓ．は０．００５よりも小さいかもしれない。同様に、式IIのヨネンポリマーの場合には、好ましくは、Ｄ．Ｓ．が約０．００５〜０．３３に及ぶことができるが、極めて大きなポリマーの場合にはＤ．Ｓ．が０．００５よりも小さくてもよい。
本発明のようにヨネンポリマー中に生物学的に活性な化合物を包含させることによって得られる著しい利点の１つは、最も生物学的に活性な化合物自体の水への溶解度と比べた場合のその大幅な増大である。たとえば、除草剤２，４−Ｄの水への溶解度はｐＨに著しく依存する。本発明によってヨネンポリマ−中に包含させた場合には、２，４−Ｄヨネンポリマー生成物は、ｐＨに関係なくほぼまたはさらに完全に水に溶解する。また、たとえば、ポリマーのアニオン部分として三ヨウ化物を有する本発明によるヨネンポリマーは水に可溶である。したがって、はるかに高濃度の有効な化合物、すなわち生物学的に活性なアニオンを得ることができる。
本発明の目的のために、２５℃で水中に少なくとも約１０００ppmを含有する溶液を調製することができれば、ヨネンポリマーは水に可溶と定義される。水への溶解度が少なくとも約５０００ppmであるのがさらに好ましい。水に可溶というこの定義とある用途に対するヨネンポリマーの有効量が意味するものとの重要な区別立てをしなければならない。しばしば、本発明によるヨネンポリマーの有効量が１０００ppm未満であることもありうる。さらに重要なことに、該有効量は、またヨネンポリマーのＤ．Ｓ．、すなわち、存在する生物学的に活性なアニオンの量にも依存する。しかし、この水への溶解度は、生物学的に活性なヨネンポリマー自体の全体的な溶解度を意味する。したがって、本発明のヨネンポリマーが水に可溶という定義に適合するかぎりは、有効量のヨネンポリマーを含有する溶液は、必ずしもそれを濃縮する必要は必ずしもない。
特定用途に対して、水への高度の溶解度が望ましくない場合には、ポリマーの親水性および疎水性に影響を与え、また溶解度を制御するために、ポリマーに調整を行うことができる。これらの調整は技術的に周知である。１つの制御手段は、たとえば、疎水性アニオンを選択しさらに／またはポリマー中の該アニオンの量を増すことである。ポリマー連鎖末端に疎水基を置くために、前記の末端キャッピング反応を行うこともできる。多くの有効な末端キャッピング法が米国特許第３，９３１，３１９号および同第５，０９３，０７８号に教示されている。また、出発物質として長鎖炭化水素配列を有するジ第三級アミンの使用は水への溶解度を低下させる傾同がある。
前記のように、本発明のヨネンポリマーの有用性は、生物学的に活性なアニオン「Ａ-」、ヨネンポリマーおよび／またはその両者によって明示することができる。本発明によるヨネンポリマーそれ自体を、その有用性に適するように使用することができる。
たとえば、ヨネンポリマーが除草剤であれば、このヨネンポリマーは、ダストまたは粉末または溶液であると思われる除草剤組成物または配合中の活性成分であることができる。その使用可能な形態が何であれ、ヨネンポリマーは、担体、安定剤、乳化剤または界面活性剤のような他の助剤とともに使用することができる。
したがって、たとえば除草剤を適用する人は、通常活性成分だけでなく他の物質をも含有する配合物として該製品を入手する。この製品（配合物）は、一般に、適用中活性成分が水中に均一に溶解または懸濁したままであるように、水と混合させるように設定された液体または粉体である。除草剤配合物は、水／除草剤の懸濁状態を改善し、かつ適用物の目的とする植物全体にわたる被覆を容易にする他の薬剤（助剤）を含有することができる。助剤は配合物、たとえば除草剤や他の農薬配合物に、主要活性成分の活性を変えるかまたは補助させるために加える成分である。助剤は、油、表面張力低下剤、溶剤、賦活剤、安定剤、粘着剤、および発泡剤または泡止め剤であることができる。助剤の選択は改善すべき物理的または化学的性質による。化学的には、界面活性剤がもっとも重要な広範に用いられる助剤である。界面活性剤は、溶解度、揮発度、比重、腐食性、効力、ならびに凝固点および引火点のような配合物の多くの性質に影響を及ぼすことができる。
任意の適用における除草剤の性能（あるいは有効性）は適用量、適用方法および適用中の環境条件に依存する。通常、栽培者または除草剤を適用する人は、最少量の薬剤および最低の費用で所望の結果を得ることを望んでいる。したがって、除草剤から誘導したアニオンを有する本発明のヨネンポリマーは、除草剤自体をより少なく用いながら除草剤の生物学的目的に適合するかまたはそれを上回る新規除草剤組成物の活性成分として使用することができる。このように、本発明によるヨネンポリマーはコストおよび薬剤使用を低下させながら性能を向上させた。このように、本発明は経済的のみならず環境的利点をももたらす。
したがって、本発明のヨネンポリマーが除草剤である場合には、本発明は有効量の該ヨネンポリマーを含む除草剤組成物に関する。該ヨネンポリマーを除草剤として使用する方法は、ヨネンポリマーが、単独にせよ、除草剤組成物中にあるにせよ、除草剤として有効な量を植物に適用する方法とも考えられる。
別の例として、ヨネンポリマーが医薬品である場合には、薬剤として許容しうる担体とともに溶液状態で、または粉末として、または錠剤や他の丸薬として使用することができる。ヨネンポリマーは、その用途により、薬剤として許容しうる形態または方法で投与することができる。ヨネンポリマーが医薬品である場合には、本発明は、また、有効量のヨネンポリマーを含む薬剤組成物および必要なときに宿主に有効量のヨネンポリマーを投与する処置法にも関する。「宿主」という用語は、動物、家畜、ペット、植物またはヒトを含むが、それに限定されるものではない。
本発明によるヨネンポリマーが生物学的に活性なアニオンとして三ヨウ化物Ｉ3 -のような殺菌剤または消毒剤を含む場合には、該ヨネンポリマーを、殺菌剤または消毒剤と同じ用途に用いることができる。たとえば、三ヨウ化物を含有するヨネンポリマーの獣医学に関する薬剤用途には乳牛の乳腺病原菌の治療（乳腺炎の予防）が含まれる。この使用は、ヨネンポリマーのみならず生物学的に活性なアニオンからも得られる利点の例である。
乳腺炎は一般に乳牛のもっとも被害の多い疾病と考差られる。乳腺炎は、牛乳の廃棄、早期の間引き、薬剤のコスト、獣医師の費用、や労力の増大による経済的損失をもたらす。乳腺炎は牛乳やミルク製品の量および品質を低下させる。乳腺炎感染は乳糖、脂肪、固形物対脂肪比およびカゼインを減少させる乳腺炎のまん延を防ぐ経済的動機には、公衆衛生、消費者の容認および製品の保存寿命がある。乳腺炎のこれらの結果はすべて可成りの経済的損失をもたらすけれども、牛乳の生産低下が唯一のもっとも重要な経済上の問題である。乳腺の衛生がウシの乳腺炎のまん延を防ぐもっとも費用効率の高い手段である。多年にわたり、酩農業は、搾乳中、搾乳後、および搾乳間の衛生状態に対する十分な配慮を重要視してきた。
乳腺炎の阻止は通常、乳首の浸液または乳腺洗浄によって行われる。処理配合物は通常次の活性成分を含有する。すなわち、ヨウ素、クロルヘキシジン、単量体の第四級アンモニウム化合物、次亜塩素酸ナトリウム、およびドデシルベンゼンスルホン酸。
前記のように、本発明はヨネンポリマーをカチオン性主鎖として使用する。ヨネンポリマーは殺菌効力を有するが、目的とする死滅率を達成するには通常長い接触時間が必要である。しかし、ヨネンポリマーの重要な態様の１つは、アニオン性表面に薄い層／フィルムを形成して、少なくともいくらかの制細菌活性を維持するヨネンポリマーの能力である。本発明によるヨネンポリマーが三ヨウ化物アニオンを含有する場合には、ヨウ素が迅速に表面を滅菌するように働らき、遊離ヨウ素が「使い果された」ときには、ヨネンポリマーは依然として殺菌保護の範囲を延長した状態にある。
本発明によるヨウ素化ヨネンポリマー（たとえばＩ3 -アニオンを有するポリマー）について述べなかった別の実際的な用途は、硬質表面の殺菌／消毒である。本発明に記載するヨウ素系殺菌剤は、無臭性、無刺激性、無腐食性、硬水中で有効、高ｐＨで有効、低泡性、および有機物質の存在下では、塩素系化合物よりも幾分安定性がある。ヨードフォアは概して、食品に接する面に対して無リンスの表示をするように要求され、結核を含め、細菌やウィルスに対する広範な活性を有する。ほとんどのヨウ素系殺菌剤または消毒剤では、元素状ヨウ素を、ノニルフェニルエチレンオキシド縮合物のような非イオン界面活性剤またはポリビニルピロリドンのような担体と醋化させて「ヨードフォア」をつくる。
本発明のヨネンポリマーは、また、界面活性剤と醋化させて、洗浄剤のような性質を付与させることができる。カチオンポリマーにヨウ素を直接結合させた本発明のヨネンポリマーは、界面活性剤のみならず、洗浄剤−殺菌剤とみなされる速効果殺菌性をも付与する。
このようなポリマーの用途の１つは食品工業にある。ヨウ素系ヨネンポリマーの使用は汚物を黄色に着色する。この着色は、設備や表面の洗浄の不十分な場所を示す。
本発明のヨウ素化ヨネンポリマーの別の医薬品用途にはまた、たとえば、手術前の手洗いや傷の洗浄／消毒剤としての局所滅菌剤を含むこともできる。このように、該ポリマーは、ほう帯のガーゼに含浸させて日和見的な皮膚からの病原菌の侵入を防ぐのに使用することができる。このヨネンポリマーは、また、病院の洗たくシーツや他の医療用布や衣類を、好ましくは、通常ヨードチンキにつきものの汚染を止める程度にまで滅菌する衣料消毒剤として用いることもできる。したがって、本発明のヨネンポリマーのヨードフォアは、通常の洗浄法で洗い落すことができる。
さらに、本発明のヨウ素系ヨネンポリマーは、水泳プールや冷却タンクのようなレクリエーションまたは工業用水中のアルジサイドとして使用することができる。この使途に関し、「Effectiveness of Iodine for the Disinfection of Swimming Pool Water」、Am. Journal of Public Health、V. 49(8) 1959, pp. 1060-1068、という論文の教示を参考資料として本明細書に収録する。
本発明による生物学的に活性なアニオンを含有するヨネンポリマーは、表面に対する親和力があるため、直接送達、時限放出、または徐放放出用に使用することもできる。カチオン性ヨネンポリマー主鎖の表面親和力はポリマーが表面に付着することを可能にする。このことには少なくとも３つの明白な利点がある。
第１に、生物学的に活性なアニオンを直接表面に供給することができる。たとえば除草剤ヨネンポリマーを直接、植物に結合させて、除草剤を植物に直接触れさせることができる。
第２に、生物学的に活性なアニオンはカチオン性ヨネンポリマー主鎖にイオン結合しているので、ヨネンポリマーと表面との結合は、生物学的に活性なアニオンを適所に「固定する」。このことは有利なことに、対応する生物学的に活性な化合物ＨＡが、表面に強く結合し損ねたために失われるかまたは洗い流されるかもしれない状況にあっても、生物学的に活性なアニオンの多くを有効なものとする。
第３に、時間が経つと、生物学的に活性なアニオンはカチオン性ヨホンポリマーから解離して、表面の他のアニオン部分と置換する。この解離によって生物学的に活性なアニオンの時限放出および／または徐放放出が起りうる。生物学的に活性なアニオンの分布がヨホンポリマー主鎖全体にわたって生じているために、ポリマーの折り目は、その表面に近いアニオンをまず解離させ、折りたたまれたポリマー内部のアニオンを遅れて解離させる。これによって、生物学的に活性なアニオンは長時間にわたって遊離し、表面に滞留する時間が増大して所望の効果が長く延びる。
本発明を次の実施例によって説明するが、これは限定を意図するものではなく、例示にすぎないことを理解されたい。
実施例１：除草剤ヨネンポリマーの調製
１リットルの三つ口丸底フラスコに攪拌機、冷却器、温度計および添加漏斗を取り付けた。次にこのフラスコに85.7％テトラメチルエチレンジアミン（TMEDA）水溶液67.5g（TMEDA 0.5モル）を充填した。この溶液に除草剤2,4-Ｄを22.1g（0.1モル）加えた。固体の2,4-Ｄはアミン水溶液に溶解し、TMEDAと反応して部分アミン塩を生成した。次に反応溶液を100gの水で希釈し、氷浴で冷却して、40℃未満の温度を保ちながら、86.3gの37％塩酸溶液（HCl 0.9モル）を段階的に増量しながら加えて、TMEDAを完全にプロトン化した。温度を50℃〜60℃に保ちながら、約47分間にわたって、92.5g（1.0モル）のエピクロロヒドリンを段階的に増量しながら添加した。次いで、温度を50℃〜60℃に保ちながら、補足的TMEDAの85.7％溶液67.6g（0.5モル）を約46分間にわたり徐々に添加した。最後に、温度を96℃に上げながら、反応溶液を約４時間加熱して重合を行わせた。得られた除草剤ヨネンポリマーは、水性ゲル浸透クロマトグラフィー（GPC）で測定すると重量平均分子量が約3500であった。置換度は2,4-Ｄが約５％、塩化物イオンが95％であった。このポリマーを、さらに調整することなく得られたまま使用した。得られた溶液中のポリマーの濃度は約60重量％で、溶液中５重量％の2,4-Ｄに相当する。
実施例２：滅菌剤ヨネンポリマーの調製
実質上、実施例１に記載した方法に従って、フェノラートアニオンがポリマーのアニオン部分の一部を構成するヨネンポリマーを調製した。攪拌機、冷却器、温度計および添加漏斗を備えた500mlの三つ口フラスコに153.42gの水と29.01g（0.25モル）のTMEDAを充填した。この溶液を氷浴で冷却し、4.5g（0.05モル）のフェノールを加えて、部分TMEDA−フェノラート塩を生成させた。次いで温度を30℃未満に保ちながら、44.52gの37％塩酸を１滴ずつ徐々に加えて、TMEDAを完全プロトン化した。次に補足的HClでpHを4.04に調整した。この溶液に、温度を50℃から60℃に保って、46.31g（0.5モル）のエピクロロヒドリンを約45分間にわたり段階的に増量しながら添加した。さらに約１時間の間溶液の温度を50℃〜60℃に保持した後、約40℃に冷却した。温度を55℃〜65℃に保って、55分間にわたり29.06g（0.25モル）のTMEDAの補足約充填を行った。次いで溶液の温度を約２1/2時間にわたり80℃〜90℃に高めて重合を行わせた。生成物のGPC分析の結果によればヨネンポリマーの分子量は約3600と判明した。ポリマー中アニオン部分の置換度はフェノラートが約５％で塩化物が95％であった。得られた溶液中のポリマーの濃度は約46.8重量％で、これは溶液中1.5重量％のフェノラートに相当する。
実施例３：ヨネン植物生長調節剤の調製
実質的に、実施例１に記載した方法と同じ方法に従って、３−インドール酪酸を生物学的に活性なアニオン源とするヨネンポリマーを調製した。500mlの三つ口フラスコに攪拌機、冷却器、温度計および添加漏斗を取り付け、該フラスコに158.82gの水および29.0g（0.25モル）のTMEDAを加えた。次いで溶液を氷浴で冷却した。このアミン溶液に10.15g（0.05モル）の３−インドール酪酸を加えて、TMEDAの部分アミン塩を生成させた。次に温度を30℃未満に保ちながら、44.39gの37％塩酸を徐々に加えてTMEDAを完全プロトン化した。TMEDAアミン塩のこの溶液に、温度を45℃〜50℃に保ちながら、46.25g（0.5モル）のエピクロロヒドリンを約108分間にわたり、段階的に増量しながら添加した。溶液の温度を約87分間にわたり徐々に80℃に上昇させた後、約60℃に冷却した。温度を50℃〜64℃に保ちながら、61分間にわたり29g（0.25モル）のTMEDAの補足的充填を行った。次に溶液の温度を約２時間の間に90℃に上昇させた。生成物のGPC分析の結果によればこのようにして作ったヨネンポリマーの分子量は約3600であった。ポリマーのアニオン部分の置換度は植物生長調節剤アニオンが約５％で塩化物が95％であった。溶液中のポリマーの濃度は45.7重量％で、これは3.5重量％の溶液状態の植物成長調節剤に相当する。
実施例４：アスピリン含有ヨネンポリマーの調製
実施樹１の方法に従って、アスピリン（アセチルサリチル酸）を生物学的に活性なアニオンとするヨネンポリマーを調製した。攪拌機、冷却器、温度計、および添加漏斗を備えた1000mlの三つ口フラスコに、180.0gの水および58.0g（0.5モル）のTMEDAを加えた。この溶液を氷浴で冷却して、18.19g（0.1モル）のアセチルサリチル酸（アスピリン）を加えた。次に温度を40℃未満に保ちながら、56.95gの37％塩酸を徐々に加えて、TMEDAを完全プロトン化した。このTMEDAアミン塩溶液に、湿度を34℃〜51℃に保ちながら、92.5g（1.0モル）のエピクロロヒドリンを約60分間にわたり段階的増量しながら添加した。この溶液を一夜間放置し、その間に温度が25℃に下がった。温度を38℃〜49℃に保ちながら、108分間にわたり58.0g（0.5モル）のTMEDAの補足的充填を行った。次いで約２時間の間に溶液の温度を92℃に上げた。ポリマーのアニオン部分の置換度D.S.はアスピリンが約５％および塩化物が約95％であった。溶液中のポリマーの濃度は57.9重量％で、これは4.25重量％の溶液状態のアスピリンに相当する。
実施例５：ヨネンポリマー日焼け防止剤の調製
実施例１の方法に従って、ｐ−アミン安息香酸を生物学的に活性なアニオン源とするヨネンポリマーを調製した。攪拌機、冷却器、温度計および添加漏斗を備えた500mlの三つ口フラスコに、155.50gの水および29.01g（0.25モル）のTMEDAを加えた。この溶液を氷浴で冷却した。このアミン溶液に6.85g（0.05モル）のｐ−アミン安息香酸を加えた。次いで温度を30℃未満に保ちながら、44.40gの37％塩酸を徐々に加えてTMEDAを完全プロトン化した。このTMEDAアミン塩溶液に、温度を37℃〜43℃に保ちながら、46.30g（0.5モル）のエピクロロヒドリンを約20分間にわたり、段階的に増量しながら添加した。温度を42℃〜49℃に保ちながら、17分間にわたり、29.01g（0.25モル）のTMEDAの補足的充填を行った。次に、約81分間で溶液の温度を約79℃に上げた。ポリマーのアニオン部分の置換度は、日焼け防止剤アニオンが約５％および塩化物が９５％であった。溶液中のポリマーの濃度は45.7重量％で、これは2.42重量％の日焼け防止剤に相当する。
実施例６：防腐剤ヨネンポリマーの調製
実施例１の方法に従って、ｐ−ヒドロキシ安息香酸を生物学的に活性なアニオン源とするヨネンポリマーを調製した。攪拌機、冷却器、温度計および添加漏斗を備えた500mlの三つ口フラスコに127.62gの水および29.0g（0.25モル）のTMEDAを加えた。次いでこの溶液を氷浴で冷却して、6.93g（0.05モル）のｐ−ヒドロキシ安息香酸を加えた。次に温度を30℃未満に保ちながら、44.41gの37％塩酸を徐々に添加した。この潜在力のあるTMEDAアミン塩溶液に、温度を35℃〜45℃に保ちながら、46.28g（0.5モル）のエピクロロヒドリンを、約27分間わたり段階的に増量しながら添加した。次いでこの溶液を約44分間加熱して、40℃〜45℃の温度を保たせた。温度を43℃〜51℃に保ちながら10分間にわたって29.01gのTMEDAの補足的充填を行った。溶液の温度を約80℃に上げて、約94分間80℃〜102℃に保った。ポリマーのアニオン部分の置換度は防腐剤アニオンが約５％で塩化物が95％であった。溶液状態のポリマーの濃度は50.01重量％で、これは27.1重量％の防腐剤アニオンに相当する。
実施例７：尿素ジアミンの調製
攪拌機、冷却器および温度計を備えた１リットルのフラスコに、120.1g（２モル）の尿素および406.7g（４モル）のジメチルアミノプロピルアミンを加えた。この混合物を100分間にわたり、徐々に約165℃に加熱した。この間に大量のアンモニアが発散していた。絶えずアンモニアを発散させながらこの反応を約８1/2時間160-165℃に保った。生成物は茶金色の液体でさらに調整せずに使用した。次の実施例に用いる尿素ジアミン（UDA）は本実施例によって調製した。
実施例８：除草剤尿素ジアミンヨネンポリマーの調製
実施例１の方法に従って、2,4-Ｄを生物学的に活性なアニオン源とする尿素ジアミンヨネンポリマーを調製した。攪拌機、冷劫器、温度計および添加漏斗を備えた500mlの三つ口フラスコに、180.0gの水および118.1gの実施例７の生成物（尿素ジアミン0.5モル）を加えた。この溶液を氷浴で冷却して、22.3g（0.1モル）の2,4-Ｄを添加した。次に温度を50℃未満に保ちながら88.2gの37％塩酸を徐々に加えてTMEDAを完全プロトン化させた。この尿素ジアミン塩溶液に、温度を50℃未満に保ちながら92.5g（1.0モル）のエピクロロヒポリンを約３時間にわたり段階的に増量しながら添加した。温度を41℃から53℃に保ちながら、95分間にわたって118.1g（0.5モル）の尿素ジアミンの補足的充填を行った。次いで溶液の温度を約100℃に上げ、約６時間の間還流状態（約106℃）に保った。ポリマーのアニオン部分の置換度は除草剤アニオンが約５％で塩化物が95％であった。溶液状態のポリマーの濃度は68.1重量％で、これは3.96重量％の除草剤アニオンに相当する。
実施例９：ヨネンポリマー除草剤の置換度の変動
除草剤2,4-Ｄの置換度を約12.5％から37.5％に変動させた一連のヨネンポリマー除草剤を調製した。ヨネンポリマーは実施例１の方法を用いて調製した。
攪拌機、冷却器、温度計および添加漏斗を取り付けた１リットルの三つ口丸底フラスコに表３に示すように180gの水および58.3g（0.5モル）のテトラメチルエチレンジアミン（TMEDA）を加えた。この溶液に表３に挙げたような種々の量の2,4-Ｄを添加した。氷浴で冷却しながら表３に挙げた量の37％HClを徐々にフラスコに添加した。温度を60℃未満に保ちながら92.5g（1.0モル）のエピクロロヒドリン（Epi）を加えた。次いで温度を60℃の間に保ちながら、約１時間にわたって58.3g（0.5モル）の補足的TMEDAを徐々に添加した。最後に、溶液を約100℃に上げながら、約４時間加熱した。置換度は2,4-Ｄから誘導したアニオンが約12.5％、25％および37.5％であった。得られた溶液中のヨネンポリマーの濃度はそれぞれ66.7重量％、64.98重量％および68.41重量％であった。各溶液中の除草剤の濃度はそれぞれ12.18重量％、21.72重量％および29.39重量％であった。
実施例10：ヨネンポリマー三ヨウ化物の調製
実施例１と同じ方法を用いて、アニオンの約10パーセントがＩ3 -であるヨネンポリマーをつくった。攪拌機、冷却器、温度計および添加漏斗を取り付けた１リットルの三つ口丸底フラスコに528.4gの水および115.03gの尿素ジアミン（実施例７、0.5モル）を加える。この溶液に212.37g（0.95モル）の57％ヨウ化水素酸溶液を添加する。この溶液を28℃に冷却した。pHは3.32であった。エピクロロヒドリン92.5グラム（1.0モル）を一度に添加したが、温度は28℃のままであった。次いで５分間を要して温度を35℃に上げた時点で氷浴を用いて溶液を冷却した。さらに３時間温度を35℃近くに保った。次いでフラスコ内容物を20分間約50℃に加熱した。この溶液に、さらに尿素ジアミン115.30グラムを一度に加えた。次いでヨウ素25.22g（0.1モル）を添加した。溶液は色調が暗赤黒色であった。次に内容物を１時間約70℃に加熱し、その時間の間に溶液の色が薄い透明な黄色に変った。この時点でさらにヨウ素（27.30g）を添加すると、色調が暗赤黒色に変った。次いで溶液をさらに１時間還流加熱した。色調は暗赤黒色のままであった。得られた溶液中のポリマーの濃度は46.2重量％でこれは17.67重量％のＩ3 -に相当する。
この暗色はヨウ素（Ｉ3 -）の多くがＩ3 -状態のままであったことを示す。次にこのポリマーの細菌学的活性を試験した。その結果は表８，９，10および11−13にある。
実施例11：三ヨウ化物／次亜ヨウ素酸塩／ヨネン／ポリマー滅菌剤の調製
Ａ）攪拌機、冷却器、温度計および添加漏斗を取り付けた１リットルの三つ口丸底フラスコに503.0gの水および115.0gの尿素ジアミン（実施例７、0.5モル）を充填する。この溶液に213.8g（0.95モル）の57％ヨウ化水素酸溶液を添加する。溶液を28℃に冷却した。pHは2.65であった。次にエピクロロヒドリン92.5g（1.0モル）を一度に加えた。温度は28℃のままであった。さらに３分間にわたり温度を35℃に上げ、その時点で氷浴を用いて溶液を冷却した。さらに３時間、温度を35℃近くに保った。次いでフラスコ内容物を20分間約45℃に加熱した。この溶液にさらに尿素ジアミン115.29gを一度に添加した。次いでヨウ素25.70g（0.1モル）を加えた。この溶液は暗赤黒色であった。さらに内容物を２時間約102℃に加熱し、この間に溶液の色が薄い透明な黄色に変った。この黄色はヨウ素（Ｉ3 -）の多くが消失したことを示す。次亜ヨウ素酸イオン（OI-）がＩ2（またはＩ3 -）から生成したと思われる。次いでこのポリマーの細菌学的活性を試験した。得られた溶液中のポリマーの濃度は46.7重量％であって、これは1.5重量％の次亜ヨウ素酸イオンに相当する。
Ｂ）攪拌機、冷却器、温度計および添加漏斗を取り付けた１リットルの三つ口丸底フラスコに、503.0gの水および115.0gの尿素ジアミン（実施例７、0.5モル）を充填する。この溶液に213.8g（0.95モル）の57％ヨウ化水素酸溶液を添加する。溶液を28℃に冷却した。pHは2.65であった。次いで、エピクロロヒドリン92.5g（1.0モル）を一度に加えた。温度は28℃のままであった。さらに３分間にわたり濃度を35℃に上げ、その時点で氷浴を用いて溶液を冷却した。さらに３時間温度を35℃近傍に保った。次いで、フラスコ内容物を20分間約45℃に加熱した。この溶液にさらに尿素ジアミン115.29gを一度に加えた。次いで25.70g（0.1モル）のヨウ素を添加した。この溶液は暗赤黒色であった。次いで内容物を約102℃に２時間加熱し、その間に溶液の色が薄い透明な黄色に変った。この黄色はヨウ素（Ｉ3 -）の多くが消失したことを示す。次亜ヨウ素酸イオンがＩ2（またはＩ3 -）から生成したと思われる。次いでこのポリマーの細菌学的活性を試験した。得られた溶液中のポリマーの濃度は46.9重量％で、これは4.1重量％のＩ3 -に相当する。
実施例12−29：生物学的に活性な有機アニオンを有する別のヨネンポリマーの調製
実施例１および８に示した方法に従って、下記の表４および５にそれぞれ示すポリマーを合成した。各表には使用した反応物のモル数およびポリマーごとの置換度（D.S.）が示してある。溶液状態にある生成物ポリマ−の濃度は50重量％であった。溶液状態にある生物学的に活性なアニオンの濃度は溶液中の重量パーセントで示す。
実施例30：除草剤ヨネンポリマーの除草作用
実施例１で得た除草剤ヨネンポリマー生成物の除草作用を試験した。反応生成物を、溶液中の2,4-Ｄの濃度が0.4％に低下する程度に希釈した。次いでこの除草剤ヨネンポリマー調製物の有効性を、Chevron Chemical Co.から入手した、これも活性成分が0.4％の市販2,4-Ｄ製品「WEED-B-GONE」の有効性と比較した。並行比較において、除草剤ヨネンポリマー調製物は市販製品よりも明らかに有効は除草剤であった。
除草作用の機構は、ポリマー組成物が一，二日以内で広葉樹の雑草の葉を褐色化して脆くしたのに反し、市販製品はこのような葉の褐色化作用を示さなかったという点で異なるように思われた。除草剤ヨネンポリマー組成物は、また市販製品よりも早く雑草を枯死させた。試験を行った人によって他の利点が認められた。たとえば、おそらく前記のように葉の表面への結合によると思われるが、すぐれた可視性によって、噴霧中に、すでに該ポリマー組成物が噴霧された領域を識別することができる。
微生物学的実施例
材料および方法：
抗菌作用
短時間接触の抗菌効果を見るため、Pseudomonas aeruginosa(ATCC 15442)、Staphyiococcus aureus(ATCC 6538)、およびEnterobacter aerogenes(ATCC 13048)の等量混合物より成る混合細菌接種物を含む脱イオン水中で懸濁スクリーニングを行った。各個々の菌株はいずれもトリプトンぶどう糖エキス寒天（TGEA）培地で養い37℃で生育させた。短時間接触検査には24時間培養法を用いた。測定期日に無菌のコットンチップでプレートから細菌培養物を移して無菌食塩水中に再懸濁させた。各培養菌は比濁的に（650nm）約4.0×107cfu/mlに標準化した。標準化後等量を混合して２時間以内に使用した。
殺生物剤原液を無菌脱イオン水中0.1％の生成物として作り、脱イオン水中に試験濃度に調整した。短時間接触スクリーニング（５−10分）は、脱イオン無菌水中に調製した試験濃度品10.0mlを入れた試験管内で行った。試験管ごとに40マイクロリットルの混合懸濁液を加えた。特定の接触時間後、試験管を振盪して懸濁液1.0mlを、レシチン3.0g、ポリソルベート80 30ml、チオ硫酸ナトリウム5.0g、重亜硫酸ナトリウム1.0g、メタ重亜硫酸ナトリウム1.0g、ペプトン1.0g、リン酸−カリウム、リン酸二カリウム、蒸留水１リットルを含む９mlの「ユニバーサル」殺生物剤不活剤溶液ブランクに移した（最終pH7.0）。その段階から引き続いて、同じ不活剤溶液ブランクを用いて一連の10倍希釈を行った。TGEA中で標準混釈平板法によって残存物を数えあげ、生育できる細菌を１ml当りのコロニー形成単位として計算した。次式によって残存率を計算した。
本発明のヨネンポリマーのきびしい有機負荷に耐える能力を調べるために前記の方法を用いたが、攻撃誘発前に、分子をウシの血清アルブミン（Sigma Chem Co. Fraction V）中に５％に調製した。反復誘発検査の場合の方法は前記の通りであるが、同じ微生物剤溶液に、混合細菌接種物のいくつかの40mlスラグを入れて、５分間接触後に計数した。最後に個々の細菌効力スクリーニングとして、供試Streptococcus種はすべて５％ヒツジの血液寒天培地で生育させて計数し、他はすべてTGEA（トリプシンぶどう糖エキス寒天）培地で生成させたがCandida aibicansだけは非酸性化ポテトデキストロース寒天培地で生育させて計数した。
抗真菌作用
脱イオン水１リットル当り硝酸アンモニウム3.0g、リン酸カリウム1.0g、塩化カリウム0.25g、硫酸マグネシウム0.25g、およびTween80製品0.5gより成る無機塩培地（pHを6.0に調整した）を用いて最小静真菌濃度（MFC）を求めた。測定期日に（36時間経った）Arpergiilus niger培養菌を用いて、無菌の予め湿らせたコットンチップアプリケーターを用いて胞子を移して分生子状（胞子）懸濁液を得た。胞子懸濁液を烈しく振盪して、均一な懸濁液を得て、比濁的に650nmにおいて0.2の光学濃度に調整した。この殺生物剤は所望の出発濃度の２倍として調製し、無機塩培地を２倍含有する最初の管に１：１の比率で添加した。１倍の無機塩媒地中に引き続いて２倍希釈を行った。殺生物剤の希釈後、各管に40μlの真菌性胞子を接種して、管を30℃、７日間温置した。対照の管には殺生物剤を加えなかった。この最小静真菌濃度（MFC）を、真菌の生育を示さない殺生物剤の最小濃度と定義した。
静藻作用
最小静藻濃度（MAC）は、脱イオン水１リットル当り、硝酸ナトリウム1.0g、塩化アンモニウム50mg、塩化カルシウム58mg、硫酸マグネシウム0.513g、リン酸二カリウム0.25g、塩化第二鉄３mgより成るAllen培地（pHを7.0に調整した）中で生育させて得た。この試験は２週間の間、藻の懸濁液を用いて行った。最小静藻濃度（MAC）は藻の生育を示さなかった殺生物剤の最小濃度と定義された。
下記のヨネンポリマーおよび地のポリマーを種々の実施例で比較のために使用した。これらポリマーはいずれもBuckman Laboratories、Memphis、Tenn.から入手できる。他の対比物質は使用した特定例において明示する。
対比ポリマー
Busan▲Ｒ▼77製品およびWSCP▲Ｒ▼製品：
−ポリ〔オキシエチレン（ジメチルイミニオ）エチレン（ジメチルイミニオ）エチレンジクロリド〕の60重量％水溶液。
Bufloc▲Ｒ▼1090製品およびBL▲Ｒ▼1090製品：
−1,3-ビスジメチルアミノプロピル尿素と1,3-ジクロロ−２−イソプロパノールとの反応により生成したヨネンポリマーの50重量％水溶液。
Busan▲Ｒ▼1157製品およびBL▲Ｒ▼1157製品：
−ジメチルアミンエピクロロヒドリン架橋ポリマーの50重量％水溶液。
PVP：
−ポリビニルピロリドンポリマーの10重量％溶液。
PVP-I（Butadine▲Ｒ▼、Burdue FredricK Co., Norwalk, Conn.の製品）：
−１重量％の活性ヨウ素を有するポリビニルピロリドンポリマーの10重量％溶液。
結果
本発明による種々のヨネンポリマーの微生物学的活性を後記表６−17に示す。表示濃度は重量単位である。
生物学的に活性な有機イオンを有するヨネンポリマーの抗菌効力を表６に示す。本発明によるヨネンポリマーの効力を、ASTM法が適当な接触時間と推奨する最小５分の接触時間を用いて試験した。
表６に示す結果によれば、実施例28のフェノール置換尿素ジアミンヨネンポリマーが、混合細菌接種物に対して、もっとも有効な短時間接触効力を示した（0.1%生成物との５分間の接触で５対数未満（>99.9997）の減少）。実施例28の置換フェノール尿素ジアミンヨネンポリマーは400ppm濃度の生成物で表面消毒剤と認められる（ASTMは５分以内で３対数（99.9％）の減少が得られるものを推奨する）。表６からわかるように、本発明の他のヨネンポリマーも、尿素ジアミン2,4-Ｄポリマーのように、５分以内に0.1%（1000ppm）の生成物について４対数（99.99%）の減少が得られる点で有効であった。
表６は、また、生物学的に活性なアニオンをヨネン中に包含させて得ることができる増強効果をも示す。実施例28の置換フェノール尿素ジアミンヨネンポリマーは、1000ppmのレベルにおいて、細菌増殖物の５対数未満（>99.999%）の減少を示す。比較すると、無置換無変性尿素ジアミンヨネンポリマー対照物のBufloc▲Ｒ▼1090は同じ濃度で２対数（97.34%）の減少にすぎなかった。この増強効果は好都合なことに、細菌増殖物の急速な死滅を生じるだけでなく広範囲の殺生物的用途をもたらすこともありうる。
他方植物ホルモンで置換したヨネンポリマーは、この混合細菌接種物に対して増強効果を示さなかった。それにもかかわらず、この置換はヨネンポリマー自体の抗菌活性に悪影響を及ぼさずに該活性と植物ホルモンの抗Legionella活性とを併有させた。この付加活性は、該植物ホルモンを生物学的に活性なアニオンとして組み込む場合に、幾分合理的なものであった。最近の出版物はLegionnaire病を生じることが知られている呼吸器の病原体Legionella pneumophila（Maldelbaumら、1991、Susceptibility of Legionella pneumophila Grown Extracellularly and in Human Monocytes to Indole-3-propionic Acid、「Antimicrobial, Agents and Chemotherapy」35：2526-2530）に対して活性を有するある種の植物ホルモン（すなわち、インドール−３−プロピオン酸）を包含している。
試験したもっとも活性な無機アニオンの中には三ヨウ素化ヨネンがあった。前記の材料および方法の項に記載した懸濁スクリーニング法では短時間接触の効力も得られた。結果を表７−９に示す。
表７の結果によれば、いずれのヨウ素化ヨネンも無置換ヨネンよりも混合細菌個体群に対して大きな致死率を示した。1000ppm（生成物）の濃度では、ヨウ素化ヨネンは、５分間の接触において、４〜５対数以上の減少を示し、良好な消毒剤分子と認められた。後の表８でわかるように、接触時間を、さらに10分間に延長し、また50ppm未満の濃度でも試験した。WSCPと比べると混合細菌接種物に対して低濃度では約１対数（90％）の差異が認められた。
第３の懸濁スクリーニングを行った。この度は1000ppmで、接触時間をさらに短かくした。結果を後記表９に示す。得られた結果によれば、実施例10の生物学的に活性なヨネンポリマーは1000ppmにおいて２分以内の接触時間において、５対数（99.999％）以上の減少を示した。比較すると、試験したもっとも有効な無置換ヨネンは5000ppmという高濃度で10分以内に僅か４対数（99.99%）の減少を示すにすぎなかった。
これら分子の有機負荷に耐える能力を測定するために、系にウシの血清アルブミンを加えるような有機負荷の存在下で、いくつかの効力実験を行った。殺生物剤の有機負荷に耐える能力は、多目的消毒剤（家庭用または工業用）としてこれを使用する場合に必要である。表９から、実施倒11Ａのポリマーとして例示した本発明による三ヨウ化物ヨネンポリマーが５％ウシの血清アルブミンとして存在して少なくとも２対数（99％）の減少を達成したことがわかる。
同じ殺生物剤溶液中に多重細菌投与をスパイクする検査を行った。表10の結果は、５回の細菌投入（slug）後も終始一貫した殺生物活性を示した。５分間の接触後に、少なくとも５対数（99.999%）の減少が得られたのに対して、対照物は、予期したようにスパイクごとに数が増した。
誘発は６分ごとに行った。
有機負荷に耐える能力は、酪農業や食品業で遭遇するような汚れた表面を消毒する場合には極めて重要である。本発明による三ヨウ化物ヨネンポリマーは、活性をすべて失うことなくきびしい有機負荷に耐えうることが立証されたので、乳牛の乳腺炎の原因となる因子と通常みなされる特定病原菌に対する該ポリマーの有効性を次に試験した。その結果を表11に示す。
表11のデータによれば、実施例11Ａのヨウ素化ヨネンポリマーがEscherichia coli(0.1%)およびPseudomonas aeruginosa(0.5%)に対して極めて有効であったことを認めることができる。Canadida albicans(0.5%)以外の一般的な乳腺炎の病原菌に対して３対数(99.9%)以上の減少が得られた。
後記表12に示すように、実施倒11Ｂのヨネンポリマーも、これら選ばれた病原菌に対して著しい効力を示した。表11および12の結果を比較すると、置換度の大きい実施例11Ｂのヨネンポリマーは、実施例11Ａのヨネンポリマーよりもすぐれた効力を示した。
表13は、本発明によるさらに別のヨネンである実施例10のヨウ素化ヨネンポリマーの効力を示す。この場合には該ヨネンが実施例11Ｂのヨネンポリマーよりも若干有効であるように思われる。置換度は、観察される効力の度合と直接的な関係があるように思われる。実施樹11Ａのヨネンポリマーは色がもっとも薄く、実施例11Ｂがそれに次ぎ、実施例10のヨネンポリマーがさらにもっとも暗色であった。この琥珀色はヨウ素の置換度に関連する。
実施例10および11のヨウ素化ヨネンポリマーの静真菌効力をAspergiilus nigerに対する最小静真菌濃度（MFC）を求めることによって試験した。結果を、種々の対照とともに表14に示す。
実施例10および11のヨウ素化ヨネンポリマーの静藻効力を３種の藻に対する最小発育阻止濃度（MIC）を求めることによって試験した。結果を表15に示す。
この開示から、本発明の種々の修正および変更を、本発明の精神または範囲を逸脱せずに行いうることは当業者には明らかであろう。したがって、本発明は添付クレームおよびその等価物の範囲に入る本発明の修正および変更を意図的に包含する。
本発明は、新規ヨネン（ionene）ポリマー、その調製法、およびその種々の用途に関する。より詳細には、該新規ヨネンポリマーは、分子のカチオン部分として、ポリマー主鎖中に第四級アンモニウム基を、そして分子のアニオン部分として、生物学的に活性な化合物から誘導されるアニオンを少なくとも１個含有する。本発明のこの新規ヨネンポリマーは水に可溶で、かつ、たとえば、除草剤、殺微生物剤、植物成長調節剤、医薬品、滅菌剤、アルジサイド、消毒剤および防腐剤として有用である。
発明の背景
ヨネンポリマーまたは高分子の第四級アンモニウム化合物（ポリクオート：polyquat）、すなわちポリマー主鎖中に第四級窒素を含有するカチオンポリマーは周知の部類の生物学的に活性な化合物に属する。たとえば、Ａ.RembaumのBiological Activity of Ionene Polymers, Applied Polymer Symposium No.22, 299−317（1973）を参照されたい。ヨネンポリマーは、水性系において、殺微生物荊、殺菌剤、アルジサイド、消毒剤や滅菌剤のような種々の用途を有している。米国特許第３，７７８，４７６号、同第３，８７４，８７０号、同第３，８９８，３３６号、同第３，９３１，３１９号、同第４，０１３，５０７号、同第４，０２７，０２０号、同第４，０８９，９７７号、同第４，１１１，６７９号、同第４，５０６，０８１号、同第４，５８１，０５８号、同第４，７７８，８１３号、同第４，９７０，２１１号、同第５，０５１，１２４号、および同第５，０９３，０７８号は該ポリマー、その調製法、およびその用途に関する種々の例を示している。とくに、米国特許第３，７７８，４７６号、同第３，８９８，５３６号、および同第４，９６０，５９０号は不溶性三ハロゲン化物含有ヨネンポリマーを記載している。米国特許第４，０１３，５０７号は、生体外で有害な細胞の生育を選択的に抑制するヨネンポリマーを述べている。
一般にカチオンポリマー、とりわけ第四級アンモニウムヨネンポリマーは表面、とくに極性表面と強く相互に作用して、表面に付着することが知られている。ほとんどの表面は、概して、本質がアニオン性である。この静電相互件用が、カチオンポリマーの多くの用途の根拠になると考えられる。たとえば、カチオンポリマーは極めて有効な凝集剤である。ヨネンポリマーの殺生物的性質は、ヨネンポリマーのカチオン主鎖とヨネンポリマーで処理する生物学的基質表面との静電相互件用によって生じるか、または促進されるとも考えられる。
多数の比較的単純な低分子量単量体の有機および無機化合物が、その生物学的に活性な特性について知られており、またそのために用いられている。生物学的に活性な化合物には殺虫剤、殺微生物剤、界面活性剤、サイズ剤、植物成長調節剤、肥料、滅菌剤、蛍光剤、防腐剤や医薬品があるが、これらに限定されるものではない。このような化合物は、たとえば有機または無機の酸、エステル、アミン、酸無水物、またはアルコールのようなあらゆる種類の化合物中に存在する。
多くの生物学的に活性な化合物は、概してその意図する目的に効果的であるけれども、特定の化合物に十分な活性が得られないようにする１つ以上の欠陥で不利を招いている。たとえば、除草剤の場合のように、基質への適用を必要とする用途では、生物学的に活性な化合物は、処理する植物の葉や茎の表面に必ずしも最適に付着するとは限らないであろう。したがって、適用された除草剤は、適用中に流れ落ちて有効性の尺度を失うかもしれない。他の用途では、該化合物は即時効果だけに有効であって、残留活性は残らないかもしれない。
本発明によれば、このような生物学的に活性な化合物の有効性は、ヨネンポリマー中に該化合物をアニオンとして含有させることによって改善することができる。したがって、アニオンは、ヨネンポリマー構造物中不可欠な成分である。同様に、ヨネンポリマー中にこのような生物学的に活性なアニオンを包含させることが、ヨネンポリマーの生物学的有効性を高める場合もある。
発明の要約
本発明は、式ＩまたはIIの水に可溶なヨネンポリマーを提供する：
ｎがポリマーの重合度に相当する４〜４００の整数であり、
Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3およびＲ4が、水素、Ｃ1〜Ｃ16アルキル基、１個以上の水酸基で置換されたＣ1〜Ｃ16アルキル基、ベンジル基および１個以上のＣ1〜Ｃ16アルキル基で置換されたペンジル基よりなる基から選ばれる同一かまたは異なる置換基を表わし、
Ｂがヒドロキシルで置換されることができる二価のＣ2〜Ｃ16脂肪族炭化水素基、二価のＣ5〜Ｃ9環状炭化水素基、ジ（Ｃ2〜Ｃ6）アルキレンエーテル、フェニレンもしくはアルキル置換フェニレン基を表わすか、または式ＩもしくはIIの二価の基Ｒ1Ｒ2ＮＢＮＲ3Ｒ4が下記構造の二価の基：
R1R2N-(CH2)p-NR5-C(O)-NR6-(CH2)p-NR3R4
（式中、ｐは２〜６の整数、Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3およびＲ4はさきに示した通りであり、かつＲ5およびＲ6は同一かまたは異なり水素およびＣ1〜Ｃ16アルキル基より成る群から選ばれる）を表わすか、もしくは二価の基Ｒ1Ｒ2ＮＢＮＲ3Ｒ4が１，２−ピラゾリジニル、１，３−イミダゾリンジイル、１，４−ピペラジンジイル、アミノピロリジニル、およびアミノピペリジニルから選ばれる複素環式基を形成し、ただし該複素環式基はＣ1〜Ｃ6アルキル基、水酸基、ハロゲン化物およびフェエル基から選ばれる１個以上の基で置換させることができ、
Ａ-が少なくとも一酸官能性を有する生物学的に活性な化合物から誘導されるアニオンであり、そして
Ｘ-が鉱酸または有機酸かも誘導されるアニオンである。〕。
本発明のヨネンポリマーにおいて、置換度（Ｄ．Ｓ．）は存在する活性アニオン「Ａ-」の量を規定する。式Ｉのヨネンポリマーの場合には、ポリマーの置換度は約０．００５〜０．５（1/2）にわたることができる。式IIのヨネンポリマーは約０．００５〜０．３３（1/3）にわたることができるＤ．Ｓ．を有することができる。
本発明は、また、生物学的に活性なアニオンを含有する部分または完全プロトン化アンモニウムモノマーを用いて新規ヨネンポリマーを調製する方法をも提供する。該モノマーを重合させると、ヨネンポリマーの構成部分として生物学的に活性なアニオンを有するヨネンポリマーが生成する。
式ＩおよびIIのヨネンポリマーの生物学的活性は、ヨネンポリマー主鎖および／または生物学的に活性なアニオンに起因する。該ヨネンポリマーは、ヨネンポリマーとして公知の活性および用途を有するだけでなく、また生物学的に活性なアニオンの活性および用途をも有する。従って、ある程度、生物学的に活性なアニオンの利用可能性のみが本発明によるヨネンポリマーの調製、活性および用途を限定する。したがって、本発明は、また新規ヨネンポリマーの種々の組成物および使用方法をも提供する。
以下述べる詳細な説明は本発明の他の特徴および利点を示す。追加的特徴および利点は、少なくとも一部は説明から明らかになるか、または本発明の実施によって知ることができよう。本発明の目的および他の利点は、説明、請求の範囲および添付図面に示す本発明によって理解し、かつ得ることができよう。
【図面の簡単な説明】
図１および２は本発明のヨネンポリマーを調製する反応図式を示す。
発明の詳細な記述
本発明は、第１の態様において、式ＩまたはIIの新規の水に可溶なヨネンポリマーを提供する。
変数「ｎ」は、ポリマーの重合度に相当する４〜４００の整数である。好ましくは、「ｎ」は約５〜１００にわたり、もっとも好ましくは約５〜５０に及ぶ。一般的にいうと、この重合度を有するヨネンポリマーは分子量が約１，０００〜２０，０００であることができる。本発明のヨネンポリマーは好ましくは約１，０００〜１０，０００、もっとも好ましくは約３，０００〜５，０００にわたる分子量を有する。
置換基Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3およびＲ4は、水素、Ｃ1〜Ｃ16アルキル基、１個以上の水酸基で置換されたＣ1〜Ｃ16アルキル基、ベンジル基または１個以上のＣ1〜Ｃ16アルキル基で置換されたペンジル基から選ばれる同一かまたは異なる基を表わす。Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3およびＲ4は、好ましくはメチル、エチル、またはベンジルであり、もっとも好ましくはメチルである。本明細書で使用するアルキル基は直鎖または分枝鎖であることができる。
「Ｂ」は、ヒドロキシルで置換されることができる二価のＣ2〜Ｃ16脂肪族炭化水素基、二価のＣ5〜Ｃ9環状炭化水素基、ジ（Ｃ2〜Ｃ6）アルキレンエーテル、フェニレンまたはアルキル置換フェニレン基を表わす。Ｂは好ましくはメチレン、エチレン、プロピレン、２−ヒドロキシプロピレン、ブチレン、イソブチレン、ヘキシレン、ジエチレンエーテル、またはフェニレンである。
あるいはまた、式ＩまたはIIの二価の基Ｒ1Ｒ2ＮＢＮＲ3Ｒ4は尿素と脂肪族第三級／第一級混合アミンとの反応生成物から誘導される二価の基を表わす。これに代るものとして、二価の基Ｒ1Ｒ2ＮＢＮＲ3Ｒ4は下記構造を有する。
R1R2N-(CH2)p-NR5-C(O)-NR6-(CH2)p-NR3R4
この変数「ｐ」は、２〜６、好ましくは２〜４、もっとも好ましくは２または３の整数である。Ｒ5およびＲ6は同一かまたは異なり、水素およびＣ1〜Ｃ16アルキル基より成る群から選ばれる。水素、メチルおよびエチルが置換基Ｒ5およびＲ6として好ましい。参考資料として本明細書に含める米国特許第４，５０６，８０１号は、尿素ジアミンから誘導されたヨネンポリマーを記載している。
二価の基Ｒ1Ｒ2ＮＢＮＲ3Ｒ4は、また、１，２−ピラゾリジニル、１，３−イミダゾリンジイル、１，４−ピペラジンジイル、アミノピロリジニル、およびアミノピペリジイルから選ばれる複素環式基を形成してもよい。これら複素環式基は、たとえば、Ｃ1〜Ｃ6アルキル基、水酸基、ハロゲン化物およびフェニル基から選ばれる１個以上の基で置換されることができる。
「Ａ-」は少なくとも一酸官能性を有する生物学的に活性な有機または無機化合物から誘導されるアニオンである。生物学的に活性なアニオン「Ａ-」は一価、二価、三価、四価、さもなければ多価アニオンであることができる。したがって、「Ａ-」はアニオンを一般的に記号で表わして、一価のアニオンに限定されない。特定アニオン「Ａ-」の電荷は、対応する生物学的に活性な化合物によって決まる。
生物学的に活性なアニオン「Ａ-」は、アミンと反応してプロトン化アミン塩を生成することができる酸官能基を有する実際上いかなる生物学的に活性な化合物によっても、もたらされることができる。この中には、有機および無機の生物学的に活性な化合物が含まれる。したがって、アニオン「Ａ-」をもたらす生物学的に活性な化合物はブレンステッド酸が好ましい。
生物学的に活性な酸化合物には、殺虫剤、界面活性剤、サイズ剤、植物成長調節剤、肥料、滅菌剤、防腐剤、殺微生物剤、分散剤、および医薬品や局所防腐剤のような薬剤があるが、これに限定されるものではない。殺虫剤として広く知られている薬品は、多くの農業や園芸用途に世界中に広範に用いられている。殺虫剤には、除虫剤、殺真菌剤、防虫剤、殺胞子剤や線虫駆除剤があるが、これに限定されるものではない。殺虫剤は、また肥料、植物成長調節剤、滅菌剤、枯葉剤や種子保護剤のような他の用途に用いられる薬品を含むこともできる。肥料は、殺虫剤とは考えられないけれども、木の葉に適用することができる薬品である。
必要な酸官能基を有する化合物を選択する資料には、たとえば、The Farm Chemicals Handbook. The Physician's Desk Reference or Drugs of the Futureのような出版物があり、これらはすべて参考資料として本明細書に含める。下記の表１および表２は若干の生物学的に活性な有機および無機アニオン「Ａ-」とその用途の例を示す。
アニオン「Ｘ-」は鉱酸（たとえば無機酸）または有機酸ＨＡから誘導される。「Ａ-」と同様に、アニオン「Ｘ-」は鉱酸の一価、二価、三価、四価もしくは多価アニオンであることができる。「Ｘ-」はアニオンを一般的に記号で表わして、一価アニオンに限定されない。同様に、ＨＸはモノプロトン酸に限定されない。鉱酸は、たとえば、フッ化水素酸、塩酸、臭化水素酸、硫酸、硝酸およびリン酸を含む。有機酸は、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、シクロヘキサンカルボン酸および安息香酸を含むがこれらに限定されるものではない。酢酸が好ましい。好ましいアニオンにはハロゲン化物アニオンがあり、とくにＣｌ-が好ましい。
一般に、本発明の水に可溶な生物学的に活性なヨネンポリマーは、生物学的に活性な化合物のアニオンを、公知の方法によって生成させた既存のヨネンポリマーと混合するような簡単な方法では調製することができない。このような単純な平衡シフトプロセスでは、ヨネンポリマーには十分なイオン交換が生じない。たとえば、ジ第三級アミン、塩酸、およびエピクロロヒドリンの反応によってつくったヨネンポリマーは塩化物アニオンを有する。そのヨネンポリマーの塩化物アニオンを、平衡シフトプロセスを用いて生物学的に活性なアニオンにより置換させるためには、大過剰の生物学的に活性なアニオンが必要となろうし、またごく僅かしか塩化物イオンを置換しないであろう。
したがって、本発明の第２態様は、生物学的に活性なアニオンを含有するヨネンポリマーの調製法において、該アニオンをヨネンポリマーと緊密に会合させて、ヨネンポリマー全体に分布させるヨネンポリマー調製法に関する。式ＩまたはIIのヨネンポリマーは図１および２に示す一般的な方法によって調製するのが好適である。この一般的な方法は次の工程で実施される。
１） 生物学的に活性な酸性化合物を用いるジアミンの完全または部分中和によるプロトン化ジアミン塩の生成。
２） 該プロトン化ジアミン塩とエピハロヒドリンとの反応による中間体の生成。および
３） 該中間体を追加のジアミンまたは他のアミンと重合させることによる本発明によるヨネンポリマーの生成。
この一般的な方法は、水性媒質を用いて単一の反応容器または帯域で行うことができ、かつそれが好ましい。
この一般的な方法で、ヨネンポリマー中の第四級アンモニウム（窒素含有）基はすべて、第三級アミン、第二級アミンの反応、あるいは第一級アミンの反応によってさえも生成する。この会合アニオン（対イオン）は２つの源から生来する。プロセスの第１の部分では、生物学的に活性かまたは他の酸が、存在するアミン基の一部と反応して、該アミン基の全部または一部をプロトン化する。この最初の中和すなわちプロトン化工程によるアニオンはすべて結局最終ヨネンポリマーのアニオンとなる。残りのアニオンは重合工程で使用したエピハロヒドリンのハロゲン化物から生じる。図１および２を参照しながらこの方法の詳細な説明を以下に述べる。
図１に示すように、ジアミン化合物IIIを、生物学的に活性な酸性化合物ＨＡ単独またはＨＡと他の酸ＨＸと共同で中和する。アミン基の少なくとも一部は、化合物ＨＡの酸基と反応してアミン基を部分的または完全にプロトン化して、塩IVを生成する。この中和反応は技術的に公知の任意の手段で行うことができるが、化合物ＨＡをビス第三級ジアミン水溶液に添加することによって行うのが好ましい。
式IIIのジアミンは生物学的に活性な酸性化合物ＨＡによって中和することができる。ジアミンIIIは本発明のヨネンポリマーの出発物質であるので、置換基Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3およびＲ4は好適な態様を含めて、式ＩおよびIIのヨネンポリマーについてさきに述べたものと同じである。各置換基は他と同一かまたは異なることができる。式IIIのとくに好ましいジアミンには、たとえば次のものがある。
Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメチルエチレンジアミン（ＴＭＥＤＡ）、
Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメチル−１，３−プロピレンジアミン、
Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメチル−１，３−ブチレンジアミン、
Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメチル−１，４−ブチレンジアミン、
Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメチル−１，６−ヘキシレンジアミン、
ビス（ベータジメチルアミノエチル）エーテル、および
１，３−ビス（ジメチルアミノ）−２−プロパノール。
あるいはまた、式IIIのジアミンは、尿素および脂肪族第三級／第一級混合アミンの反応生成物（尿素ジアミン）から誘導されるポリアミンであることができる。この代替物では、尿素ジアミンは次の構造を有する。
R1R2N-(CH2)p-NR5-C(O)-NR6-(CH2)p-NR3R4
この変数「ｐ」は、２〜６、好ましくは２〜４、もっとも好ましくは３の整数である。Ｒ5およびＲ6は同一かまたは異なることができ、水素およびＣ1〜Ｃ16アルキル基から選ばれる。置換基Ｒ5およびＲ6としては水素、メチルおよびエチルが好ましい。米国特許第４，５８１，０５８号は、尿素ジアミンから得られるヨネンポリマーを記載し、当該米国特許を参考資料として本明細書に含める。好ましい尿素ジアミンは次式を有する。
(CH3)2N-CH2-CH2-CH2-NH-C(O)-NH-CH2-CH2-CH2-N(CH3)2
好ましい尿素ジアミンは、尿素とジメチルアミノエチルアミンまたはジメチルアミノプロピルアミンとを副生物としてアンモニアを発生させながら加熱することによって好適に調製することができる。尿素ジアミンへの転化が１００％に近づくと、アンモニアの発生が止んで、反応が完了したことを示す。他の好ましい尿素ジアミンは、アルキル基がＣ1〜Ｃ16アルキル、好ましくはメチル、エチルまたはプロピルで、アルキレン基がＣ2〜Ｃ6、好ましくはＣ2〜Ｃ4アルキレン基であるジアルキルアルキレンジアミンの反応によって得られるものである。
二価の基Ｒ1Ｒ2ＮＢＮＲ3Ｒ4が複素環式基である場合には、ジアミン化合物IIIは、１，２−イラゾリジン、１，３−ミダゾリジン、１，４−イペラジン、アミノピロリジンおよびアミノピペリジンから選ぶことができる。前記のように、これら複素環式ジアミンは、たとえばＣ1〜Ｃ8アルキル基、水酸基、ハロゲン化物、およびフェニル基から選ばれる１個以上の基で置換されることができる。
ジアミンIIと化合物ＨＡとの中和反応は、式IVの部分または完全プロトン化ジアミン化合物を生成させるように制御することができる。化合物Ｖにおいて、プロトン化アミンのカチオンは生物学的に活性な化合物のアニオン部分「Ａ-」とイオン結合する。
化合物ＨＡとジアミンとの化学量論的モル比は、ジアミンIIIを中和するのに用いられる化合物ＨＡのモル数および／または化合物ＨＡ中の酸基の数によって変動することもありうる。たとえば、唯一個の酸基を有する化合物ＨＡを反応させる場合には、ジアミンを１モルごとに完全に中和させるのに、２モルのＨＡを加えることができる。あるいはまた、１モルのジアミンを生物学的に活性な二酸と完全に反応させるためには、僅か１モルの二酸しか必要としない。酸基がすべて必ずしもジアミンとの反応が可能であるか、または該反応に利用できるとは限らない２個以上の酸基を有する生物学的に活性な化合物ＨＡの場合には該化学量論的比が変動することもありうる。このように、式IIIのジアミンは、アミン基１個当り最大１当量の生物学的に活性な酸で中和することができる。
化合物ＨＡとジアミンとの間の化学量論的比が、通常、最終ヨネンポリマー中に存在する生物学的に活性なアニオン「Ａ-」の量を決定する。生物学的に活性な酸が中和反応に用いられる唯一の酸である場合には、プロトン化ジアミンIVと会合するすべてのアニオンは生物学的に活性な酸より生じる。
しかし、本発明によるヨネンポリマーは、すべてのアニオンが生物学的に活性な酸性化合物から得られることを必要としない。実際に、好ましい態様では、ヨネンポリマーは、第四級アンモニウム単位当り、完全な化学量数よりも少ない生物学的に活性なアニオンを有することができる。化学量数よりも少ない生物学的に活性なアニオンを有するヨネンポリマーは、化学量論量よりも少ない量の生物学的に活性な酸性化合物ＨＡで中和することによって調製するのが好適である。
ジアミンIIIに対して、化学量論量の生物学的に活性な酸性化合物ＨＡを使用しない中和反応では、ジアミンを完全に中和するために後の酸を用いることができる。使用する後の酸の量は、使用する酸の総モル量を、存在するアミン基の化学量論量にほぼ等しいかまたは等しいモル量まで増大させる。後の酸は、異なる生物学的に活性な化合物ＨＡまたは鉱酸もしくは有機酸ＨＸであることができる。このことは図１に反応物ＨＡ／ＨＸとして示してある。反応物ＨＡ／ＨＸを用いる完全な中和反応は同時か、または任意の順に続いて行うことができる。
１種以上の異なる生物学的に活性な化合物を用いる場合に、各化合物は、活性が他の生物学的に活性な化合物と同じか、異なるかどうか、公知であることができる。後の生物学的に活性な化合物は、ジアミン中の残存アミン基を完全または部分中和するのに用いることができる。残存アミン基をさらに部分中和するだけの量の別の生物学的に活性な化合物ＨＡを使用する場合には、ジアミンを完全に中和するために、鉱酸または他の生物学的に活性な化合物を用いることができる。したがって、本発明による与えられたヨネンポリマーに対して、生物学的に活性なアニオンの複数の組合せを用意することができる。
本発明による「化学量論量未満の」ヨネンポリマーは、所望の機能および／または活性レベルを有するのに少なくとも十分な生物学的に活性なアニオンを含有する。たとえば、本発明のこの態様による除草剤ヨネンポリマーは、該ヨネンポリマーに除草性を付与するのに十分な除草剤として活性なアニオンを含有する。急速枯死または効力持続のような除草活性度は、ヨネンポリマー当り、多少の除草剤アニオンを使用することにより、すなわち置換度を増大またば減少することによって達成することができる。
前記のように、化学量論量未満の生物学的に活性な化合物ＨＡを反応させる場合に、後の酸として鉱酸または有機酸ＨＸを使用することができる。したがって、塩酸、臭化水素酸もしくはヨウ化水素酸のようなハロゲン酸；リン酸もしくは亜リン酸のようなリンの酸；硫酸もしくは亜硫酸のような硫黄の酸；または酢酸のような有機酸を使用することができる。
後の酸の使用は混合アニオンを有するプロトン化ジアミン化合物IVを生成して、置換度Ｄ．Ｓ．を変動させる。後の酸の添加があろうとなかろうと、酸とジアミンとの反応は、本発明によるヨネンポリマー生成の出発物質であるプロトン化ジアミン化合物IVを生成する。
この中和反応は技術的に公知の方法で容易に行うことができる。中和は水性媒質中で行うのが好ましく、水中で行うのがもっとも好ましい。概ね、この中和（単純な酸／塩基反応）は、室温下でほとんど瞬時に進行する。場合によっては、実際に冷却を必要とすることもある。
図１の第２工程を見ると、プロトン化ジアミンIVはエピハロヒドリンＶと反応して、第四級アンモニウム基およびさらに反応、たとえば重合の可能なハロゲン含有末端基を有する中間体化合物VIを生成する。酸アニオン「Ａ-」および／または「Ｘ-」はイオン結合によって中間体化合物の第四級アンモニウム基と緊密に会合したままである。
中間体化合物VIを生成させるには、ほとんどすべての置換または無置換のエピハロヒドリンＶを使用することができる。好ましくはエピハロヒドリンには、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、エピフルオロヒドリンおよびエピヨードヒドリンがある。このように、化合物ＶおよびVI中の基「Ｚ」はＦ，Ｃｌ，ＢｒまたはＩを表わす。エピクロロヒドリンがとくに好ましい。
プロトン化ジアミンIVおよびエピハロヒドリンＶは、技術的に公知の手段により、比較的温和な条件で反応する。プロトン化ジアミンは、第三級アミン基の１つに付加する求電子基を生成するエピハロヒドリンのエポキシド環を開環することにより反応して、式VIのハロゲン化中間体化合物を生成する。この反応は、水性媒質または適当な有機溶剤（たとえば低級アルキルアルコール）中で、必要ならば、たとえば約３０°〜６０℃の温和な加熱を加えることにより容易に行うことができる。反応は水または水性媒質中で行うのが好ましく、プロトン化ジアミン化合物IVを調製するのに用いられる水性反応媒質中で行うのがもっとも好ましい。本発明によるヨネンポリマー調製の最初の２工程、実際にはすべての工程を同じ反応容器または帯域内で行うのがもっとも好ましい。
前記のように、ジアミンIIIと反応して、プロトン化ジアミン化合物IVを生成することができる酸官能基を有する生物学的に活性な化合物ＨＡによって、生物学的に活性なアニオン「Ａ-」を生成させることができる、このポリマー生成反応は、通常、塩基媒質中で行われるので、生物学的に活性な酸化合物は、塩基性環境中で少なくともかなり安定でなければならない。さらに、該酸化合物は、反応混合物中に遊離エピハロヒドリンが存在する間好ましくはエポキシド基に対して比較的不活性である必要がある。同様に、酸官能基含有有機化合物は、エピハロヒドリンのエポキシド基とプロトン化アミン塩との反応によって生じる遊離ヒドロキシルを容易にエステル化してはならない。
図２に示すように、中間体化合物VIを、本発明によるヨネンポリマーを生成させるのに十分な条件下で、追加的ジアミンIIIまたはアミンVIIと、さらに重合させることができる。図２の左側の反応は、式Ｉのヨネンポリマーを生成させる中間体化合物VIとジアミンIIIとの重合を示す。図２の右側の反応は、式IIのヨネンポリマーを生成させる中間体化合物VIと式VIIの第二級アミンとの重合を示す。
中間体化合物VIを重合させるのに用いられるジアミンIIIはプロトン化ジアミン化合物VIを調製するのに用いたものと同一かまたは異なるものであることができる。重合反応には、式VIIの任意のアミンを用いることができる。好ましいアミンには、たとえばジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、メチルエチルアミンがある。ジメチルアミンがもっとも好ましい。
技術的に公知の手段によって、いずれか一方の重合を行うことができる。中間体化合物VIは、ジアミンIIIまたは第二級アミンVIIと容易に重合して、補助的な反応物または触媒を必要としない。重合反応は、適度の熱を加え、すなわち約７５°から１０５℃、好ましくは約８０°から９５℃で容易に行われる。好ましい態様では、ジアミンIIIまたは第二級アミンVIIを、たとえば約４０°から６５℃の温かい溶液に加え、次いでさらに加熱して重合を行わせるかまたは反応を完了させる。
その過程において、重合は末端ハロゲン「Ｚ」をハロゲン化物アニオン「Ｚ-」として置換させて、新たな第四級アンモニウム基を生成させる。ハロゲン化物アニオン「Ｚ-」は、新たに生成した第四級アンモニウム基にイオン結合した成長しつつあるヨネンポリマーに会合したままである。図２に示す最終ヨネンポリマー生成物ＩおよびIIの定義においては、アニオン「Ｘ-」はハロゲン化物イオン「Ｚ-」と同じで、かつ「Ｚ-」を包含する。したがって、好ましい態様では、プロトン化ジアミン化合物IV中のアニオン「Ｘ-」は、中間体化合物VIをつくるのに用いられるエピハロヒドリン中のハロゲンと同一である。たとえば、アニオン「Ｘ-」は、ＨＸとして用いられる塩酸およびエピハロヒドリンとして用いられるエピクロロヒドリンから得られるＣｌ-であることができる。
重合を行わせるために、ジアミンIIIとして尿素ジアミンを用いる場合には、最終ポリマーの分子量を制御する１つの好都合な方法は、尿素ジアミンをつくるのに用いる反応の反応時間の変更による。１００％転化に到達しない中に、尿素ジアミン調製反応を停止させると、その尿素ジアミン調製法でつくった最終ヨネンポリマーは、完全に転化させる尿素ジアミン調製法でつくったヨネンポリマーよりも分子量が小さい。化学量論比よりも少ない反応物を用いて尿素ジアミンを調製し、かつ重合反応に該調製物を用いることによって同様の結果を得ることができる。
さらに、エピブロモヒドリン、臭化水素および臭素を該プロセスに用いると、得られるヨネンポリマーは最高１００％の三臭化物を含有することができる。２種以上の三ハロゲン化物が同一ヨネンポリマー分子中にあるように重合反応を行わせることさえも可能である。前記の考察からの結論として、他の変化が混合三ハロゲン化物、たとえばＩ2Ｃｌ-を含むことを当業者は理解するものと思われる。
式ＩおよびIIのヨネンポリマーは、また、キャッピング、すなわち特定末端基を有することもできる。キャッピングは技術的に公知の手段によって達成することができる。たとえば、ヨネンポリマーをつくるのに用いられるいずれか一方の反応物を過剰に使用して、キャッピング基とすることができる。あるいはまた、計算量の一官能性第三級アミンまたは一官能性置換もしくは無置換アルキルハロゲン化物をヨネンポリマーと反応させて、キャッピングしたヨネンポリマーを得ることができる。ヨネンポリマーは一端または両端でキャッピングすることができる。米国特許第３，９３１，３１９号および同第５，０９３，０７８号はキャッピングしたヨネンポリマーおよびその殺微生物特性を記載している。該特許の開示は本明細書に参考資料として含める。
式ＩおよびIIのヨネンポリマーは、また技術的に公知の手段を用いて、第一級、第二級または他の多官能アミンと架橋させることもできる。ヨネンポリマーは、第四級窒素原子によるか、またはポリマー主鎖もしくは側鎖に結合する他の官能基によって架橋させることができる。
米国特許第３，７３８，９４５号および再発行の米国特許第２８，８０８号は種々の架橋共反応物を用いて調製した架橋ヨネンポリマーを開示している。該両特許の開示は参考資料として本明細書に含める。前記再発行特許は、ジメチルアミンとエピクロロヒドリンとの反応によって調製されたヨネンポリマーの架橋を述べている。列記されている架橋共反応物はアンモニア、第一級アミン、アルキレンジアミン、ポリグリコールアミン、ピペラジン類、複素環式芳香族ジアミンおよび芳香族ジアミンである。
参考資料として本明細書に含める米国特許第５，０５１，１２４号はジメチルアミン、多官能アミン、およびエピクロロヒドリンの反応によって生じる架橋ヨネンポリマーを述べている。該特許は、また、このような架橋ヨネンポリマーを用いる微生物の生育を阻止する方法をも記載している。
種々の架橋ヨネンポリマーおよびその調製法の他の例は米国特許第３，８９４，９４６号、同第３，８９４，９４７号、同第３，９３０，８７７号、同第４，１０４，１６１号、同第４，１６４，５２１号、同第４，１４７，６２７号、同第４，１６６，０４１号、同第４，６０６，７７３号および同第４，７６９，１５５号に与えられている。これら特許の開示はすべて参考資料として本明細書に含める。
本発明による与えられたヨネンポリマー中に存在する生物学的に活性なアニオン「Ａ-」の量は、該ポリマーの「置換度」（Ｄ．Ｓ．）によって規定される。「置換度」という用語は、類推によって、一般的にＣｌ-のようなハロゲン化物アニオンのみを含有する公知のヨネンポリマーに適用される。生物学的に活性なアニオンが、ヨネンポリマーの典型的なハロゲン化物アニオンに取って代るかまたは置換することができるので、本発明の与えられたヨネンポリマーの「置換度」は、生物学的に活性なアニオン「Ａ-」であるアニオンの数を意味する。したがって、０．５というＤ．Ｓ．はアニオンの５０％が生物学的に活性なアニオン「Ａ-」であることを意味する。ジアミンと反応した生物学的に活性な化合物ＨＡの量は、生成ヨネンポリマーに望まれる置換度によって選ぶことができる。
当業者は、Ｄ．Ｓ．が、また、生物学的に活性なアニオン「Ａ-」の原子価にも依存することを理解するであろう。したがって、二価ないしは多価の生物学的に活性なアニオンを用いる場合には、Ｄ．Ｓ．は交換した実際のアニオンの数というよりは置換されたアニオン電荷の数に関係させることができる。
したがって、置換度は、ヨネンポリマーにイオン結合した生物学的に活性なアニオン「Ａ-」の数を規定する。プロトン化ジアミンIVが、アミン基当り１個の生物学的に活性なアニオン「Ａ-」を含有する場合には、生成ヨネンポリマー中に最大のＤ．Ｓ．が得られる。一般に、式ＩのヨネンポリマーはＤ．Ｓ．が０．５（1/2）未満かそれに等しく、好ましくは０．００５〜０．５である。同様に、式IIのヨネンポリマーはＤ．Ｓ．が０．３３（1/3）未満かそれに等しく、好ましくは０．００５〜０．３３である。すなわち、プロトン化ジアミンはエピハロヒドリンと反応するので、ポリマーに結合したアニオンの一部はエピハロヒドリンからのハロゲン化物アニオンである。その他のアニオンは、ジアミンIIIを中和するのに用いた生物学的に活性な化合物ＨＡから生じ、プロトン化ジアミンIVを生成する。
種々の理由から、式Ｉのヨネンポリマーの場合には０．５未満又はそれと等しい、式IIのヨネンポリマーの場合には０．３３未満又はそれと等しい置換度を得ることは望ましくないかまたは不可能かもしれない。したがって、最小置換度は、ヨネンポリマー１分子当り少なくとも１個の活性アニオンに相当しなければならないということが認められる。
式中の重合度（ｎ）が広範囲に変動するため、したがってＤ．Ｓ．が本質的に重合度に依存するので、Ｄ．Ｓ．も変らなければならない。したがって式Ｉの場合には、Ｄ．Ｓ．の好ましい範囲は、約０．００５〜０．５に及ぶが、ただし大きなｎを有する極めて大きなポリマーがあるかもしれない。その場合にはＤ．Ｓ．は０．００５よりも小さいかもしれない。同様に、式IIのヨネンポリマーの場合には、好ましくは、Ｄ．Ｓ．が約０．００５〜０．３３に及ぶことができるが、極めて大きなポリマーの場合にはＤ．Ｓ．が０．００５よりも小さくてもよい。
本発明のようにヨネンポリマー中に生物学的に活性な化合物を包含させることによって得られる著しい利点の１つは、最も生物学的に活性な化合物自体の水への溶解度と比べた場合のその大幅な増大である。たとえば、除草剤２，４−Ｄの水への溶解度はｐＨに著しく依存する。本発明によってヨネンポリマ−中に包含させた場合には、２，４−Ｄヨネンポリマー生成物は、ｐＨに関係なくほぼまたはさらに完全に水に溶解する。また、たとえば、ポリマーのアニオン部分として三ヨウ化物を有する本発明によるヨネンポリマーは水に可溶である。したがって、はるかに高濃度の有効な化合物、すなわち生物学的に活性なアニオンを得ることができる。
本発明の目的のために、２５℃で水中に少なくとも約１０００ppmを含有する溶液を調製することができれば、ヨネンポリマーは水に可溶と定義される。水への溶解度が少なくとも約５０００ppmであるのがさらに好ましい。水に可溶というこの定義とある用途に対するヨネンポリマーの有効量が意味するものとの重要な区別立てをしなければならない。しばしば、本発明によるヨネンポリマーの有効量が１０００ppm未満であることもありうる。さらに重要なことに、該有効量は、またヨネンポリマーのＤ．Ｓ．、すなわち、存在する生物学的に活性なアニオンの量にも依存する。しかし、この水への溶解度は、生物学的に活性なヨネンポリマー自体の全体的な溶解度を意味する。したがって、本発明のヨネンポリマーが水に可溶という定義に適合するかぎりは、有効量のヨネンポリマーを含有する溶液は、必ずしもそれを濃縮する必要は必ずしもない。
特定用途に対して、水への高度の溶解度が望ましくない場合には、ポリマーの親水性および疎水性に影響を与え、また溶解度を制御するために、ポリマーに調整を行うことができる。これらの調整は技術的に周知である。１つの制御手段は、たとえば、疎水性アニオンを選択しさらに／またはポリマー中の該アニオンの量を増すことである。ポリマー連鎖末端に疎水基を置くために、前記の末端キャッピング反応を行うこともできる。多くの有効な末端キャッピング法が米国特許第３，９３１，３１９号および同第５，０９３，０７８号に教示されている。また、出発物質として長鎖炭化水素配列を有するジ第三級アミンの使用は水への溶解度を低下させる傾同がある。
前記のように、本発明のヨネンポリマーの有用性は、生物学的に活性なアニオン「Ａ-」、ヨネンポリマーおよび／またはその両者によって明示することができる。本発明によるヨネンポリマーそれ自体を、その有用性に適するように使用することができる。
たとえば、ヨネンポリマーが除草剤であれば、このヨネンポリマーは、ダストまたは粉末または溶液であると思われる除草剤組成物または配合中の活性成分であることができる。その使用可能な形態が何であれ、ヨネンポリマーは、担体、安定剤、乳化剤または界面活性剤のような他の助剤とともに使用することができる。
したがって、たとえば除草剤を適用する人は、通常活性成分だけでなく他の物質をも含有する配合物として該製品を入手する。この製品（配合物）は、一般に、適用中活性成分が水中に均一に溶解または懸濁したままであるように、水と混合させるように設定された液体または粉体である。除草剤配合物は、水／除草剤の懸濁状態を改善し、かつ適用物の目的とする植物全体にわたる被覆を容易にする他の薬剤（助剤）を含有することができる。助剤は配合物、たとえば除草剤や他の農薬配合物に、主要活性成分の活性を変えるかまたは補助させるために加える成分である。助剤は、油、表面張力低下剤、溶剤、賦活剤、安定剤、粘着剤、および発泡剤または泡止め剤であることができる。助剤の選択は改善すべき物理的または化学的性質による。化学的には、界面活性剤がもっとも重要な広範に用いられる助剤である。界面活性剤は、溶解度、揮発度、比重、腐食性、効力、ならびに凝固点および引火点のような配合物の多くの性質に影響を及ぼすことができる。
任意の適用における除草剤の性能（あるいは有効性）は適用量、適用方法および適用中の環境条件に依存する。通常、栽培者または除草剤を適用する人は、最少量の薬剤および最低の費用で所望の結果を得ることを望んでいる。したがって、除草剤から誘導したアニオンを有する本発明のヨネンポリマーは、除草剤自体をより少なく用いながら除草剤の生物学的目的に適合するかまたはそれを上回る新規除草剤組成物の活性成分として使用することができる。このように、本発明によるヨネンポリマーはコストおよび薬剤使用を低下させながら性能を向上させた。このように、本発明は経済的のみならず環境的利点をももたらす。
したがって、本発明のヨネンポリマーが除草剤である場合には、本発明は有効量の該ヨネンポリマーを含む除草剤組成物に関する。該ヨネンポリマーを除草剤として使用する方法は、ヨネンポリマーが、単独にせよ、除草剤組成物中にあるにせよ、除草剤として有効な量を植物に適用する方法とも考えられる。
別の例として、ヨネンポリマーが医薬品である場合には、薬剤として許容しうる担体とともに溶液状態で、または粉末として、または錠剤や他の丸薬として使用することができる。ヨネンポリマーは、その用途により、薬剤として許容しうる形態または方法で投与することができる。ヨネンポリマーが医薬品である場合には、本発明は、また、有効量のヨネンポリマーを含む薬剤組成物および必要なときに宿主に有効量のヨネンポリマーを投与する処置法にも関する。「宿主」という用語は、動物、家畜、ペット、植物またはヒトを含むが、それに限定されるものではない。
本発明によるヨネンポリマーが生物学的に活性なアニオンとして三ヨウ化物Ｉ3 -のような殺菌剤または消毒剤を含む場合には、該ヨネンポリマーを、殺菌剤または消毒剤と同じ用途に用いることができる。たとえば、三ヨウ化物を含有するヨネンポリマーの獣医学に関する薬剤用途には乳牛の乳腺病原菌の治療（乳腺炎の予防）が含まれる。この使用は、ヨネンポリマーのみならず生物学的に活性なアニオンからも得られる利点の例である。
乳腺炎は一般に乳牛のもっとも被害の多い疾病と考差られる。乳腺炎は、牛乳の廃棄、早期の間引き、薬剤のコスト、獣医師の費用、や労力の増大による経済的損失をもたらす。乳腺炎は牛乳やミルク製品の量および品質を低下させる。乳腺炎感染は乳糖、脂肪、固形物対脂肪比およびカゼインを減少させる乳腺炎のまん延を防ぐ経済的動機には、公衆衛生、消費者の容認および製品の保存寿命がある。乳腺炎のこれらの結果はすべて可成りの経済的損失をもたらすけれども、牛乳の生産低下が唯一のもっとも重要な経済上の問題である。乳腺の衛生がウシの乳腺炎のまん延を防ぐもっとも費用効率の高い手段である。多年にわたり、酩農業は、搾乳中、搾乳後、および搾乳間の衛生状態に対する十分な配慮を重要視してきた。
乳腺炎の阻止は通常、乳首の浸液または乳腺洗浄によって行われる。処理配合物は通常次の活性成分を含有する。すなわち、ヨウ素、クロルヘキシジン、単量体の第四級アンモニウム化合物、次亜塩素酸ナトリウム、およびドデシルベンゼンスルホン酸。
前記のように、本発明はヨネンポリマーをカチオン性主鎖として使用する。ヨネンポリマーは殺菌効力を有するが、目的とする死滅率を達成するには通常長い接触時間が必要である。しかし、ヨネンポリマーの重要な態様の１つは、アニオン性表面に薄い層／フィルムを形成して、少なくともいくらかの制細菌活性を維持するヨネンポリマーの能力である。本発明によるヨネンポリマーが三ヨウ化物アニオンを含有する場合には、ヨウ素が迅速に表面を滅菌するように働らき、遊離ヨウ素が「使い果された」ときには、ヨネンポリマーは依然として殺菌保護の範囲を延長した状態にある。
本発明によるヨウ素化ヨネンポリマー（たとえばＩ3 -アニオンを有するポリマー）について述べなかった別の実際的な用途は、硬質表面の殺菌／消毒である。本発明に記載するヨウ素系殺菌剤は、無臭性、無刺激性、無腐食性、硬水中で有効、高ｐＨで有効、低泡性、および有機物質の存在下では、塩素系化合物よりも幾分安定性がある。ヨードフォアは概して、食品に接する面に対して無リンスの表示をするように要求され、結核を含め、細菌やウィルスに対する広範な活性を有する。ほとんどのヨウ素系殺菌剤または消毒剤では、元素状ヨウ素を、ノニルフェニルエチレンオキシド縮合物のような非イオン界面活性剤またはポリビニルピロリドンのような担体と醋化させて「ヨードフォア」をつくる。
本発明のヨネンポリマーは、また、界面活性剤と醋化させて、洗浄剤のような性質を付与させることができる。カチオンポリマーにヨウ素を直接結合させた本発明のヨネンポリマーは、界面活性剤のみならず、洗浄剤−殺菌剤とみなされる速効果殺菌性をも付与する。
このようなポリマーの用途の１つは食品工業にある。ヨウ素系ヨネンポリマーの使用は汚物を黄色に着色する。この着色は、設備や表面の洗浄の不十分な場所を示す。
本発明のヨウ素化ヨネンポリマーの別の医薬品用途にはまた、たとえば、手術前の手洗いや傷の洗浄／消毒剤としての局所滅菌剤を含むこともできる。このように、該ポリマーは、ほう帯のガーゼに含浸させて日和見的な皮膚からの病原菌の侵入を防ぐのに使用することができる。このヨネンポリマーは、また、病院の洗たくシーツや他の医療用布や衣類を、好ましくは、通常ヨードチンキにつきものの汚染を止める程度にまで滅菌する衣料消毒剤として用いることもできる。したがって、本発明のヨネンポリマーのヨードフォアは、通常の洗浄法で洗い落すことができる。
さらに、本発明のヨウ素系ヨネンポリマーは、水泳プールや冷却タンクのようなレクリエーションまたは工業用水中のアルジサイドとして使用することができる。この使途に関し、「Effectiveness of Iodine for the Disinfection of Swimming Pool Water」、Am. Journal of Public Health、V. 49(8) 1959, pp. 1060-1068、という論文の教示を参考資料として本明細書に収録する。
本発明による生物学的に活性なアニオンを含有するヨネンポリマーは、表面に対する親和力があるため、直接送達、時限放出、または徐放放出用に使用することもできる。カチオン性ヨネンポリマー主鎖の表面親和力はポリマーが表面に付着することを可能にする。このことには少なくとも３つの明白な利点がある。
第１に、生物学的に活性なアニオンを直接表面に供給することができる。たとえば除草剤ヨネンポリマーを直接、植物に結合させて、除草剤を植物に直接触れさせることができる。
第２に、生物学的に活性なアニオンはカチオン性ヨネンポリマー主鎖にイオン結合しているので、ヨネンポリマーと表面との結合は、生物学的に活性なアニオンを適所に「固定する」。このことは有利なことに、対応する生物学的に活性な化合物ＨＡが、表面に強く結合し損ねたために失われるかまたは洗い流されるかもしれない状況にあっても、生物学的に活性なアニオンの多くを有効なものとする。
第３に、時間が経つと、生物学的に活性なアニオンはカチオン性ヨホンポリマーから解離して、表面の他のアニオン部分と置換する。この解離によって生物学的に活性なアニオンの時限放出および／または徐放放出が起りうる。生物学的に活性なアニオンの分布がヨホンポリマー主鎖全体にわたって生じているために、ポリマーの折り目は、その表面に近いアニオンをまず解離させ、折りたたまれたポリマー内部のアニオンを遅れて解離させる。これによって、生物学的に活性なアニオンは長時間にわたって遊離し、表面に滞留する時間が増大して所望の効果が長く延びる。
本発明を次の実施例によって説明するが、これは限定を意図するものではなく、例示にすぎないことを理解されたい。
実施例１：除草剤ヨネンポリマーの調製
１リットルの三つ口丸底フラスコに攪拌機、冷却器、温度計および添加漏斗を取り付けた。次にこのフラスコに85.7％テトラメチルエチレンジアミン（TMEDA）水溶液67.5g（TMEDA 0.5モル）を充填した。この溶液に除草剤2,4-Ｄを22.1g（0.1モル）加えた。固体の2,4-Ｄはアミン水溶液に溶解し、TMEDAと反応して部分アミン塩を生成した。次に反応溶液を100gの水で希釈し、氷浴で冷却して、40℃未満の温度を保ちながら、86.3gの37％塩酸溶液（HCl 0.9モル）を段階的に増量しながら加えて、TMEDAを完全にプロトン化した。温度を50℃〜60℃に保ちながら、約47分間にわたって、92.5g（1.0モル）のエピクロロヒドリンを段階的に増量しながら添加した。次いで、温度を50℃〜60℃に保ちながら、補足的TMEDAの85.7％溶液67.6g（0.5モル）を約46分間にわたり徐々に添加した。最後に、温度を96℃に上げながら、反応溶液を約４時間加熱して重合を行わせた。得られた除草剤ヨネンポリマーは、水性ゲル浸透クロマトグラフィー（GPC）で測定すると重量平均分子量が約3500であった。置換度は2,4-Ｄが約５％、塩化物イオンが95％であった。このポリマーを、さらに調整することなく得られたまま使用した。得られた溶液中のポリマーの濃度は約60重量％で、溶液中５重量％の2,4-Ｄに相当する。
実施例２：滅菌剤ヨネンポリマーの調製
実質上、実施例１に記載した方法に従って、フェノラートアニオンがポリマーのアニオン部分の一部を構成するヨネンポリマーを調製した。攪拌機、冷却器、温度計および添加漏斗を備えた500mlの三つ口フラスコに153.42gの水と29.01g（0.25モル）のTMEDAを充填した。この溶液を氷浴で冷却し、4.5g（0.05モル）のフェノールを加えて、部分TMEDA−フェノラート塩を生成させた。次いで温度を30℃未満に保ちながら、44.52gの37％塩酸を１滴ずつ徐々に加えて、TMEDAを完全プロトン化した。次に補足的HClでpHを4.04に調整した。この溶液に、温度を50℃から60℃に保って、46.31g（0.5モル）のエピクロロヒドリンを約45分間にわたり段階的に増量しながら添加した。さらに約１時間の間溶液の温度を50℃〜60℃に保持した後、約40℃に冷却した。温度を55℃〜65℃に保って、55分間にわたり29.06g（0.25モル）のTMEDAの補足約充填を行った。次いで溶液の温度を約２1/2時間にわたり80℃〜90℃に高めて重合を行わせた。生成物のGPC分析の結果によればヨネンポリマーの分子量は約3600と判明した。ポリマー中アニオン部分の置換度はフェノラートが約５％で塩化物が95％であった。得られた溶液中のポリマーの濃度は約46.8重量％で、これは溶液中1.5重量％のフェノラートに相当する。
実施例３：ヨネン植物生長調節剤の調製
実質的に、実施例１に記載した方法と同じ方法に従って、３−インドール酪酸を生物学的に活性なアニオン源とするヨネンポリマーを調製した。500mlの三つ口フラスコに攪拌機、冷却器、温度計および添加漏斗を取り付け、該フラスコに158.82gの水および29.0g（0.25モル）のTMEDAを加えた。次いで溶液を氷浴で冷却した。このアミン溶液に10.15g（0.05モル）の３−インドール酪酸を加えて、TMEDAの部分アミン塩を生成させた。次に温度を30℃未満に保ちながら、44.39gの37％塩酸を徐々に加えてTMEDAを完全プロトン化した。TMEDAアミン塩のこの溶液に、温度を45℃〜50℃に保ちながら、46.25g（0.5モル）のエピクロロヒドリンを約108分間にわたり、段階的に増量しながら添加した。溶液の温度を約87分間にわたり徐々に80℃に上昇させた後、約60℃に冷却した。温度を50℃〜64℃に保ちながら、61分間にわたり29g（0.25モル）のTMEDAの補足的充填を行った。次に溶液の温度を約２時間の間に90℃に上昇させた。生成物のGPC分析の結果によればこのようにして作ったヨネンポリマーの分子量は約3600であった。ポリマーのアニオン部分の置換度は植物生長調節剤アニオンが約５％で塩化物が95％であった。溶液中のポリマーの濃度は45.7重量％で、これは3.5重量％の溶液状態の植物成長調節剤に相当する。
実施例４：アスピリン含有ヨネンポリマーの調製
実施樹１の方法に従って、アスピリン（アセチルサリチル酸）を生物学的に活性なアニオンとするヨネンポリマーを調製した。攪拌機、冷却器、温度計、および添加漏斗を備えた1000mlの三つ口フラスコに、180.0gの水および58.0g（0.5モル）のTMEDAを加えた。この溶液を氷浴で冷却して、18.19g（0.1モル）のアセチルサリチル酸（アスピリン）を加えた。次に温度を40℃未満に保ちながら、56.95gの37％塩酸を徐々に加えて、TMEDAを完全プロトン化した。このTMEDAアミン塩溶液に、湿度を34℃〜51℃に保ちながら、92.5g（1.0モル）のエピクロロヒドリンを約60分間にわたり段階的増量しながら添加した。この溶液を一夜間放置し、その間に温度が25℃に下がった。温度を38℃〜49℃に保ちながら、108分間にわたり58.0g（0.5モル）のTMEDAの補足的充填を行った。次いで約２時間の間に溶液の温度を92℃に上げた。ポリマーのアニオン部分の置換度D.S.はアスピリンが約５％および塩化物が約95％であった。溶液中のポリマーの濃度は57.9重量％で、これは4.25重量％の溶液状態のアスピリンに相当する。
実施例５：ヨネンポリマー日焼け防止剤の調製
実施例１の方法に従って、ｐ−アミン安息香酸を生物学的に活性なアニオン源とするヨネンポリマーを調製した。攪拌機、冷却器、温度計および添加漏斗を備えた500mlの三つ口フラスコに、155.50gの水および29.01g（0.25モル）のTMEDAを加えた。この溶液を氷浴で冷却した。このアミン溶液に6.85g（0.05モル）のｐ−アミン安息香酸を加えた。次いで温度を30℃未満に保ちながら、44.40gの37％塩酸を徐々に加えてTMEDAを完全プロトン化した。このTMEDAアミン塩溶液に、温度を37℃〜43℃に保ちながら、46.30g（0.5モル）のエピクロロヒドリンを約20分間にわたり、段階的に増量しながら添加した。温度を42℃〜49℃に保ちながら、17分間にわたり、29.01g（0.25モル）のTMEDAの補足的充填を行った。次に、約81分間で溶液の温度を約79℃に上げた。ポリマーのアニオン部分の置換度は、日焼け防止剤アニオンが約５％および塩化物が９５％であった。溶液中のポリマーの濃度は45.7重量％で、これは2.42重量％の日焼け防止剤に相当する。
実施例６：防腐剤ヨネンポリマーの調製
実施例１の方法に従って、ｐ−ヒドロキシ安息香酸を生物学的に活性なアニオン源とするヨネンポリマーを調製した。攪拌機、冷却器、温度計および添加漏斗を備えた500mlの三つ口フラスコに127.62gの水および29.0g（0.25モル）のTMEDAを加えた。次いでこの溶液を氷浴で冷却して、6.93g（0.05モル）のｐ−ヒドロキシ安息香酸を加えた。次に温度を30℃未満に保ちながら、44.41gの37％塩酸を徐々に添加した。この潜在力のあるTMEDAアミン塩溶液に、温度を35℃〜45℃に保ちながら、46.28g（0.5モル）のエピクロロヒドリンを、約27分間わたり段階的に増量しながら添加した。次いでこの溶液を約44分間加熱して、40℃〜45℃の温度を保たせた。温度を43℃〜51℃に保ちながら10分間にわたって29.01gのTMEDAの補足的充填を行った。溶液の温度を約80℃に上げて、約94分間80℃〜102℃に保った。ポリマーのアニオン部分の置換度は防腐剤アニオンが約５％で塩化物が95％であった。溶液状態のポリマーの濃度は50.01重量％で、これは27.1重量％の防腐剤アニオンに相当する。
実施例７：尿素ジアミンの調製
攪拌機、冷却器および温度計を備えた１リットルのフラスコに、120.1g（２モル）の尿素および406.7g（４モル）のジメチルアミノプロピルアミンを加えた。この混合物を100分間にわたり、徐々に約165℃に加熱した。この間に大量のアンモニアが発散していた。絶えずアンモニアを発散させながらこの反応を約８1/2時間160-165℃に保った。生成物は茶金色の液体でさらに調整せずに使用した。次の実施例に用いる尿素ジアミン（UDA）は本実施例によって調製した。
実施例８：除草剤尿素ジアミンヨネンポリマーの調製
実施例１の方法に従って、2,4-Ｄを生物学的に活性なアニオン源とする尿素ジアミンヨネンポリマーを調製した。攪拌機、冷劫器、温度計および添加漏斗を備えた500mlの三つ口フラスコに、180.0gの水および118.1gの実施例７の生成物（尿素ジアミン0.5モル）を加えた。この溶液を氷浴で冷却して、22.3g（0.1モル）の2,4-Ｄを添加した。次に温度を50℃未満に保ちながら88.2gの37％塩酸を徐々に加えてTMEDAを完全プロトン化させた。この尿素ジアミン塩溶液に、温度を50℃未満に保ちながら92.5g（1.0モル）のエピクロロヒポリンを約３時間にわたり段階的に増量しながら添加した。温度を41℃から53℃に保ちながら、95分間にわたって118.1g（0.5モル）の尿素ジアミンの補足的充填を行った。次いで溶液の温度を約100℃に上げ、約６時間の間還流状態（約106℃）に保った。ポリマーのアニオン部分の置換度は除草剤アニオンが約５％で塩化物が95％であった。溶液状態のポリマーの濃度は68.1重量％で、これは3.96重量％の除草剤アニオンに相当する。
実施例９：ヨネンポリマー除草剤の置換度の変動
除草剤2,4-Ｄの置換度を約12.5％から37.5％に変動させた一連のヨネンポリマー除草剤を調製した。ヨネンポリマーは実施例１の方法を用いて調製した。
攪拌機、冷却器、温度計および添加漏斗を取り付けた１リットルの三つ口丸底フラスコに表３に示すように180gの水および58.3g（0.5モル）のテトラメチルエチレンジアミン（TMEDA）を加えた。この溶液に表３に挙げたような種々の量の2,4-Ｄを添加した。氷浴で冷却しながら表３に挙げた量の37％HClを徐々にフラスコに添加した。温度を60℃未満に保ちながら92.5g（1.0モル）のエピクロロヒドリン（Epi）を加えた。次いで温度を60℃の間に保ちながら、約１時間にわたって58.3g（0.5モル）の補足的TMEDAを徐々に添加した。最後に、溶液を約100℃に上げながら、約４時間加熱した。置換度は2,4-Ｄから誘導したアニオンが約12.5％、25％および37.5％であった。得られた溶液中のヨネンポリマーの濃度はそれぞれ66.7重量％、64.98重量％および68.41重量％であった。各溶液中の除草剤の濃度はそれぞれ12.18重量％、21.72重量％および29.39重量％であった。
実施例１と同じ方法を用いて、アニオンの約10パーセントがＩ3 -であるヨネンポリマーをつくった。攪拌機、冷却器、温度計および添加漏斗を取り付けた１リットルの三つ口丸底フラスコに528.4gの水および115.03gの尿素ジアミン（実施例７、0.5モル）を加える。この溶液に212.37g（0.95モル）の57％ヨウ化水素酸溶液を添加する。この溶液を28℃に冷却した。pHは3.32であった。エピクロロヒドリン92.5グラム（1.0モル）を一度に添加したが、温度は28℃のままであった。次いで５分間を要して温度を35℃に上げた時点で氷浴を用いて溶液を冷却した。さらに３時間温度を35℃近くに保った。次いでフラスコ内容物を20分間約50℃に加熱した。この溶液に、さらに尿素ジアミン115.30グラムを一度に加えた。次いでヨウ素25.22g（0.1モル）を添加した。溶液は色調が暗赤黒色であった。次に内容物を１時間約70℃に加熱し、その時間の間に溶液の色が薄い透明な黄色に変った。この時点でさらにヨウ素（27.30g）を添加すると、色調が暗赤黒色に変った。次いで溶液をさらに１時間還流加熱した。色調は暗赤黒色のままであった。得られた溶液中のポリマーの濃度は46.2重量％でこれは17.67重量％のＩ3 -に相当する。
この暗色はヨウ素（Ｉ3 -）の多くがＩ3 -状態のままであったことを示す。次にこのポリマーの細菌学的活性を試験した。その結果は表８，９，10および11−13にある。
実施例11：三ヨウ化物／次亜ヨウ素酸塩／ヨネン／ポリマー滅菌剤の調製
Ａ）攪拌機、冷却器、温度計および添加漏斗を取り付けた１リットルの三つ口丸底フラスコに503.0gの水および115.0gの尿素ジアミン（実施例７、0.5モル）を充填する。この溶液に213.8g（0.95モル）の57％ヨウ化水素酸溶液を添加する。溶液を28℃に冷却した。pHは2.65であった。次にエピクロロヒドリン92.5g（1.0モル）を一度に加えた。温度は28℃のままであった。さらに３分間にわたり温度を35℃に上げ、その時点で氷浴を用いて溶液を冷却した。さらに３時間、温度を35℃近くに保った。次いでフラスコ内容物を20分間約45℃に加熱した。この溶液にさらに尿素ジアミン115.29gを一度に添加した。次いでヨウ素25.70g（0.1モル）を加えた。この溶液は暗赤黒色であった。さらに内容物を２時間約102℃に加熱し、この間に溶液の色が薄い透明な黄色に変った。この黄色はヨウ素（Ｉ3 -）の多くが消失したことを示す。次亜ヨウ素酸イオン（OI-）がＩ2（またはＩ3 -）から生成したと思われる。次いでこのポリマーの細菌学的活性を試験した。得られた溶液中のポリマーの濃度は46.7重量％であって、これは1.5重量％の次亜ヨウ素酸イオンに相当する。
Ｂ）攪拌機、冷却器、温度計および添加漏斗を取り付けた１リットルの三つ口丸底フラスコに、503.0gの水および115.0gの尿素ジアミン（実施例７、0.5モル）を充填する。この溶液に213.8g（0.95モル）の57％ヨウ化水素酸溶液を添加する。溶液を28℃に冷却した。pHは2.65であった。次いで、エピクロロヒドリン92.5g（1.0モル）を一度に加えた。温度は28℃のままであった。さらに３分間にわたり濃度を35℃に上げ、その時点で氷浴を用いて溶液を冷却した。さらに３時間温度を35℃近傍に保った。次いで、フラスコ内容物を20分間約45℃に加熱した。この溶液にさらに尿素ジアミン115.29gを一度に加えた。次いで25.70g（0.1モル）のヨウ素を添加した。この溶液は暗赤黒色であった。次いで内容物を約102℃に２時間加熱し、その間に溶液の色が薄い透明な黄色に変った。この黄色はヨウ素（Ｉ3 -）の多くが消失したことを示す。次亜ヨウ素酸イオンがＩ2（またはＩ3 -）から生成したと思われる。次いでこのポリマーの細菌学的活性を試験した。得られた溶液中のポリマーの濃度は46.9重量％で、これは4.1重量％のＩ3 -に相当する。
実施例12−29：生物学的に活性な有機アニオンを有する別のヨネンポリマーの調製
実施例１および８に示した方法に従って、下記の表４および５にそれぞれ示すポリマーを合成した。各表には使用した反応物のモル数およびポリマーごとの置換度（D.S.）が示してある。溶液状態にある生成物ポリマ−の濃度は50重量％であった。溶液状態にある生物学的に活性なアニオンの濃度は溶液中の重量パーセントで示す。
実施例１で得た除草剤ヨネンポリマー生成物の除草作用を試験した。反応生成物を、溶液中の2,4-Ｄの濃度が0.4％に低下する程度に希釈した。次いでこの除草剤ヨネンポリマー調製物の有効性を、Chevron Chemical Co.から入手した、これも活性成分が0.4％の市販2,4-Ｄ製品「WEED-B-GONE」の有効性と比較した。並行比較において、除草剤ヨネンポリマー調製物は市販製品よりも明らかに有効は除草剤であった。
除草作用の機構は、ポリマー組成物が一，二日以内で広葉樹の雑草の葉を褐色化して脆くしたのに反し、市販製品はこのような葉の褐色化作用を示さなかったという点で異なるように思われた。除草剤ヨネンポリマー組成物は、また市販製品よりも早く雑草を枯死させた。試験を行った人によって他の利点が認められた。たとえば、おそらく前記のように葉の表面への結合によると思われるが、すぐれた可視性によって、噴霧中に、すでに該ポリマー組成物が噴霧された領域を識別することができる。
微生物学的実施例
材料および方法：
抗菌作用
短時間接触の抗菌効果を見るため、Pseudomonas aeruginosa(ATCC 15442)、Staphyiococcus aureus(ATCC 6538)、およびEnterobacter aerogenes(ATCC 13048)の等量混合物より成る混合細菌接種物を含む脱イオン水中で懸濁スクリーニングを行った。各個々の菌株はいずれもトリプトンぶどう糖エキス寒天（TGEA）培地で養い37℃で生育させた。短時間接触検査には24時間培養法を用いた。測定期日に無菌のコットンチップでプレートから細菌培養物を移して無菌食塩水中に再懸濁させた。各培養菌は比濁的に（650nm）約4.0×107cfu/mlに標準化した。標準化後等量を混合して２時間以内に使用した。
殺生物剤原液を無菌脱イオン水中0.1％の生成物として作り、脱イオン水中に試験濃度に調整した。短時間接触スクリーニング（５−10分）は、脱イオン無菌水中に調製した試験濃度品10.0mlを入れた試験管内で行った。試験管ごとに40マイクロリットルの混合懸濁液を加えた。特定の接触時間後、試験管を振盪して懸濁液1.0mlを、レシチン3.0g、ポリソルベート80 30ml、チオ硫酸ナトリウム5.0g、重亜硫酸ナトリウム1.0g、メタ重亜硫酸ナトリウム1.0g、ペプトン1.0g、リン酸−カリウム、リン酸二カリウム、蒸留水１リットルを含む９mlの「ユニバーサル」殺生物剤不活剤溶液ブランクに移した（最終pH7.0）。その段階から引き続いて、同じ不活剤溶液ブランクを用いて一連の10倍希釈を行った。TGEA中で標準混釈平板法によって残存物を数えあげ、生育できる細菌を１ml当りのコロニー形成単位として計算した。次式によって残存率を計算した。
抗真菌作用
脱イオン水１リットル当り硝酸アンモニウム3.0g、リン酸カリウム1.0g、塩化カリウム0.25g、硫酸マグネシウム0.25g、およびTween80製品0.5gより成る無機塩培地（pHを6.0に調整した）を用いて最小静真菌濃度（MFC）を求めた。測定期日に（36時間経った）Arpergiilus niger培養菌を用いて、無菌の予め湿らせたコットンチップアプリケーターを用いて胞子を移して分生子状（胞子）懸濁液を得た。胞子懸濁液を烈しく振盪して、均一な懸濁液を得て、比濁的に650nmにおいて0.2の光学濃度に調整した。この殺生物剤は所望の出発濃度の２倍として調製し、無機塩培地を２倍含有する最初の管に１：１の比率で添加した。１倍の無機塩媒地中に引き続いて２倍希釈を行った。殺生物剤の希釈後、各管に40μlの真菌性胞子を接種して、管を30℃、７日間温置した。対照の管には殺生物剤を加えなかった。この最小静真菌濃度（MFC）を、真菌の生育を示さない殺生物剤の最小濃度と定義した。
静藻作用
最小静藻濃度（MAC）は、脱イオン水１リットル当り、硝酸ナトリウム1.0g、塩化アンモニウム50mg、塩化カルシウム58mg、硫酸マグネシウム0.513g、リン酸二カリウム0.25g、塩化第二鉄３mgより成るAllen培地（pHを7.0に調整した）中で生育させて得た。この試験は２週間の間、藻の懸濁液を用いて行った。最小静藻濃度（MAC）は藻の生育を示さなかった殺生物剤の最小濃度と定義された。
下記のヨネンポリマーおよび地のポリマーを種々の実施例で比較のために使用した。これらポリマーはいずれもBuckman Laboratories、Memphis、Tenn.から入手できる。他の対比物質は使用した特定例において明示する。
対比ポリマー
Busan▲Ｒ▼77製品およびWSCP▲Ｒ▼製品：
−ポリ〔オキシエチレン（ジメチルイミニオ）エチレン（ジメチルイミニオ）エチレンジクロリド〕の60重量％水溶液。
Bufloc▲Ｒ▼1090製品およびBL▲Ｒ▼1090製品：
−1,3-ビスジメチルアミノプロピル尿素と1,3-ジクロロ−２−イソプロパノールとの反応により生成したヨネンポリマーの50重量％水溶液。
Busan▲Ｒ▼1157製品およびBL▲Ｒ▼1157製品：
−ジメチルアミンエピクロロヒドリン架橋ポリマーの50重量％水溶液。
PVP：
−ポリビニルピロリドンポリマーの10重量％溶液。
PVP-I（Butadine▲Ｒ▼、Burdue FredricK Co., Norwalk, Conn.の製品）：
−１重量％の活性ヨウ素を有するポリビニルピロリドンポリマーの10重量％溶液。
結果
本発明による種々のヨネンポリマーの微生物学的活性を後記表６−17に示す。表示濃度は重量単位である。
生物学的に活性な有機イオンを有するヨネンポリマーの抗菌効力を表６に示す。本発明によるヨネンポリマーの効力を、ASTM法が適当な接触時間と推奨する最小５分の接触時間を用いて試験した。
表６は、また、生物学的に活性なアニオンをヨネン中に包含させて得ることができる増強効果をも示す。実施例28の置換フェノール尿素ジアミンヨネンポリマーは、1000ppmのレベルにおいて、細菌増殖物の５対数未満（>99.999%）の減少を示す。比較すると、無置換無変性尿素ジアミンヨネンポリマー対照物のBufloc▲Ｒ▼1090は同じ濃度で２対数（97.34%）の減少にすぎなかった。この増強効果は好都合なことに、細菌増殖物の急速な死滅を生じるだけでなく広範囲の殺生物的用途をもたらすこともありうる。
他方植物ホルモンで置換したヨネンポリマーは、この混合細菌接種物に対して増強効果を示さなかった。それにもかかわらず、この置換はヨネンポリマー自体の抗菌活性に悪影響を及ぼさずに該活性と植物ホルモンの抗Legionella活性とを併有させた。この付加活性は、該植物ホルモンを生物学的に活性なアニオンとして組み込む場合に、幾分合理的なものであった。最近の出版物はLegionnaire病を生じることが知られている呼吸器の病原体Legionella pneumophila（Maldelbaumら、1991、Susceptibility of Legionella pneumophila Grown Extracellularly and in Human Monocytes to Indole-3-propionic Acid、「Antimicrobial, Agents and Chemotherapy」35：2526-2530）に対して活性を有するある種の植物ホルモン（すなわち、インドール−３−プロピオン酸）を包含している。
試験したもっとも活性な無機アニオンの中には三ヨウ素化ヨネンがあった。前記の材料および方法の項に記載した懸濁スクリーニング法では短時間接触の効力も得られた。結果を表７−９に示す。
これら分子の有機負荷に耐える能力を測定するために、系にウシの血清アルブミンを加えるような有機負荷の存在下で、いくつかの効力実験を行った。殺生物剤の有機負荷に耐える能力は、多目的消毒剤（家庭用または工業用）としてこれを使用する場合に必要である。表９から、実施倒11Ａのポリマーとして例示した本発明による三ヨウ化物ヨネンポリマーが５％ウシの血清アルブミンとして存在して少なくとも２対数（99％）の減少を達成したことがわかる。
有機負荷に耐える能力は、酪農業や食品業で遭遇するような汚れた表面を消毒する場合には極めて重要である。本発明による三ヨウ化物ヨネンポリマーは、活性をすべて失うことなくきびしい有機負荷に耐えうることが立証されたので、乳牛の乳腺炎の原因となる因子と通常みなされる特定病原菌に対する該ポリマーの有効性を次に試験した。その結果を表11に示す。
後記表12に示すように、実施倒11Ｂのヨネンポリマーも、これら選ばれた病原菌に対して著しい効力を示した。表11および12の結果を比較すると、置換度の大きい実施例11Ｂのヨネンポリマーは、実施例11Ａのヨネンポリマーよりもすぐれた効力を示した。
Claims (17)
- 式Ｉの水に可溶なヨネンポリマー：
ｎが該ポリマーの重合度に相当する４〜４００の整数であり、
Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3およびＲ4が、水素、Ｃ1〜Ｃ16アルキル基、１個以上の水酸基で置換されたＣ1〜Ｃ16アルキル基、ベンジル基、および１個以上のＣ1〜Ｃ16アルキル基で置換されたベンジル基より成る群から選ばれる同一かまたは異なる置換基であり、
Ｂが、ヒドロキシルによって置換されることができる二価のＣ2〜Ｃ16脂肪族炭化水素基、二価のＣ5〜Ｃ9環状炭化水素基、ジ（Ｃ2〜Ｃ6）アルキレンエーテル、フェニレンもしくはアルキル置換フェニレン基を表すか、または式Ｉの二価の基Ｒ1Ｒ2ＮＢＮＲ3Ｒ4が下記構造の二価の基：
【化２】
Ｒ1Ｒ2Ｎ−（ＣＨ2）P−ＮＲ5−Ｃ（Ｏ）−ＮＲ6−（ＣＨ2）P−ＮＲ3Ｒ4
Ｒ1Ｒ2Ｎ−（ＣＨ2）P−ＮＲ5−Ｃ（Ｏ）−ＮＲ6−（ＣＨ2）P−ＮＲ3Ｒ4
（式中、ｐは２〜６の整数、Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3およびＲ4は前記と同様であり、Ｒ5およびＲ6は同一かまたは異なり水素およびＣ1〜Ｃ16アルキル基より成る群から選ばれる）を表すか、もしくは二価の基Ｒ1Ｒ2ＮＢＮＲ3Ｒ4が１，２−ピラゾリジニル、１，３−イミダゾリンジイル、１，４−ピペラジンジイル、アミノピロリジニル、およびアミノピペリジイルから選ばれる複素環式基を形成し、ただし、該複素環式基はＣ1〜Ｃ6アルキル基、水酸基、ハロゲン化物およびフェニル基から選ばれる１個以上の基で置換させることができ、
Ａ-が少なくとも一酸官能性を有する生物学的に活性な化合物、すなわち、３，７−ジメチル−６−オクタン酸からなる殺虫剤；２，４−ジクロロフェノキシ酢酸、７−オキサビシクロ［２，２，１］ハプテン−２，３−ジカルボン酸、３−アミノ−２，５−ジクロロ安息香酸、およびＮ−（ホスホノメチル）グリシンからなる群から選択される除草剤；ブロモヒドロキシアセトフェノン、２−ヒドロキシビフェニル、グアニジン酢酸およびインドール−３−プロピオン酸からなる群から選択される殺微生物剤；ギベレリン酸、（２−クロロエチル）リン酸、インドール−３−酪酸および１−ナフタレン酢酸からなる群から選択される植物成長調節剤；アメトプテリン、ｐ−アミノ安息香酸、アスピリンおよびパラヒドロキシ安息香酸からなる群から選択される医薬品；フェノールからなる滅菌剤；三ハロゲン化物およびオキシハロゲン化物からなる群から選択される殺微生物剤または滅菌剤；ホウ酸塩および四ホウ酸塩からなる群から選択されるシロアリ駆除剤もしくは木材防腐剤；またはポリハロゲン化物からなる消毒剤から誘導されるアニオンであり、
Ｘ-が鉱酸または有機酸から誘導されるアニオンであり、かつ該ポリマーの置換度が約０．００５〜０．５である〕。 - 除草剤が２，４−ジクロロフェノキシ酢酸であり、または殺菌剤がフェノールおよびフェノール誘導体より成る群から選ばれる、請求項１に記載のヨネンポリマー。
- アニオンＸがハロゲン化物イオンより成る基から選ばれる請求項１または２に記載のヨネンポリマー。
- ｎが５〜５０であり、
Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3およびＲ4がそれぞれメチル、エチルまたはベンジルであり、
Ｂがメチレン、エチレン、プロピレン、２−ヒドロキシプロピレン、ブチレン、イソブチレン、ジエチレンエーテルまたはフェニレンであり、
Ｘ-がハロゲン化物である
請求項１に記載のヨネンポリマー。 - Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3およびＲ4がそれぞれメチルであり、
Ｂがエチレンであり、かつ
Ｘ-が塩化物である
請求項４に記載のヨネンポリマー。 - 基Ｒ1Ｒ2ＮＢＮＲ3Ｒ4が下記構造：
【化３】
Ｒ1Ｒ2Ｎ−（ＣＨ2）P−ＮＲ5−Ｃ（Ｏ）−ＮＲ6−（ＣＨ2）P−ＮＲ3Ｒ4
Ｒ1Ｒ2Ｎ−（ＣＨ2）P−ＮＲ5−Ｃ（Ｏ）−ＮＲ6−（ＣＨ2）P−ＮＲ3Ｒ4
の基である請求項１に記載のヨネンポリマー。 - ｎが５〜５０であり、
Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3およびＲ4がそれぞれメチル、エチルまたはベンジルであり、
Ｒ5およびＲ6がそれぞれメチルまたはエチルであり、
ｐが２または３であり、かつ
Ｘ-がハロゲン化物である
請求項６に記載のヨネンポリマー。 - Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4，Ｒ5およびＲ6がメチルであり、またはＲ1，Ｒ2，Ｒ3およびＲ4がメチル、Ｒ5およびＲ6が水素であり、ｐが３であり、そしてＸ-がハロゲン化物である請求項７に記載のヨネンポリマー。
- アニオンＡ-がＩ3 -である請求項１または４に記載のヨネンポリマー。
- 請求項１〜９のいずれかに記載の式Ｉのヨネンポリマーの調製法において、該方法が、式ＶＩの中間体：
さらに、前記ポリマーを生成させるのに十分な条件下で、前記中間体を式ＩＩＩのジアミン：
- 前記反応工程の前に、
式ＩＩＩのジアミンを、１アミン基当たり１当量までの生物学的に活性な酸、ＨＡで中和し、
充分な酸、ＨＸを加え、その結果、使用した酸の総量が存在するアミン基にたいしてほぼ当量であり、それにより式ＩＶのプロトン化ジアミンを形成する
工程をさらに含む請求項１０に記載の方法。 - エピハロヒドリンがエピクロロヒドリンである請求項１０に記載の方法。
- 該アニオンＡ-がフェノラートアニオンである請求項１２に記載の方法。
- 生物学的に活性な酸が除草剤２，４−ジクロロフェノキシ酢酸である請求項１３に記載の方法。
- アニオンＡ-がＩ3 -である請求項１２に記載の方法。
- 請求項１に記載の生物学的に活性なアニオンを有するヨネンポリマーの調製法であって、
ａ）生物学的に活性な化合物から誘導される少なくとも一種のアニオンを有するプロトン化ジアミンとエピハロヒドリンとを反応させ、そして
ｂ）工程ａ）の生成物を第二級アミンまたはジアミンで重合させる
各工程を含む方法。 - 微生物または害虫を死滅させる方法において、請求項１〜９のいずれかに記載のポリマーを該微生物もしくは害虫または該微生物もしくは害虫の該遺伝子座に適用することを含む方法。
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