JP4026852B2 - スルホンアミドを用いて生物汚染を制御する方法と組成物 - Google Patents

Description

発明の背景
発明の分野
本発明はスルホンアミドを用いて、水中に沈められる（submergible）又は水中に沈んだ（submerged）表面、特に水性系内の表面に対する細菌付着を阻害する。本発明はまた、生物学的汚染を制御するための方法と組成物にも関する。
関連技術の説明
微生物は非常に多様な表面、特に、微生物増殖に適した環境を提供する水性流体と接触する表面に付着する。例えば、微生物は船体、海洋構造体、歯、医学的インプラント、冷却塔及び熱交換噐に付着することが知られている。このような水中に沈んだ又は水中に沈められる表面に付着すると、微生物はその表面を汚染するか又はその表面を劣化させる。
哺乳動物（例えば、ヒト、家畜類、ペット類）では、表面に付着した微生物は健康問題を生じる可能性がある。例えば、歯垢は歯の表面に付着した微生物に起因する。好ましくない微生物がそれらの表面に付着した医学的インプラントはしばしば外皮状に覆われ（crusted over）、交換されなければならない。
科学的研究は、水性系における生物汚染の第１段階は一般に水中に沈んだ又は水中に沈められる表面、即ち、水性系に暴露された表面上の薄いバイオフィルムの形成であることを示している。水中に沈んだ表面に付着して、このような表面上でコロニーを形成すると、例えば細菌のような微生物はバイオフィルムを形成し、この表面を変えて、水性系とその水中に沈んだ表面との進行した生物汚染を構成する生物のより複雑な集団の発生を容易にすると一般に考えられる。生物汚染における最初の段階としてのバイオフィルムの重要性のメカニズムについての一般的な考察はＣ．Ａ．Ｋｅｎｔによって“生物学的汚染：基本的科学とモデル”（Ｍｅｌｏ，Ｌ．Ｆ．，Ｂｏｔｔ，Ｔ．Ｒ．，Ｂｅｒｎａｒｄｏ，Ｃ．Ａ．編集，Ｆｏｕｌｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＮＡＴＯ ＡＳＩ Ｓｅｒｉｅｓ，シリーズＥ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ：Ｎｏ．１４５，Ｋｌｕｗｅｒ Ａｃａｄ．Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，オランダ，Ｄｏｒｄｒｅｃｈｔ，１９８８）に述べられている。他の参考文献はＭ．ＦｌｅｔｃｈｅｒとＧ．Ｉ．Ｌｏｅｂ，Ａｐｐｌ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．Ｍｏｃｒｏｂｉｏｌ ３７（１９７９）６７〜７２；Ｍ．Ｈｕｍｐｈｒｉｅｓ等，ＦＥＭＳ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ Ｅｃｏｌｏｇｙ，３８（１９８６）２９９〜３０８；及びＭ．Ｈｕｍｐｈｒｉｅｓ等，ＦＥＭＳ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ，４２（１９８７）９１〜１０１を包含する。
生物汚染、即ち、生物学的汚染は非常に多様な水性系に固執する厄介な物事又は問題である。生物汚染、ミクロ生物学的汚染とマクロ生物学的汚染の両方は微生物、肉眼で見える生物、細胞外物質及び、バイオマス（biomass）中に閉じ込められる汚物とデブリ（debris）の堆積によって惹起される。関係する生物は例えば細菌、真菌、酵母、藻類、珪藻、原生動物のような微生物と、例えば、肉眼で見える藻類、フジツボ目甲殻類のような肉眼で見える生物と、Ａｓｉａｔｉｃｃｌａｍｓ又はＺｅｂｒａ Ｍｕｓｓｅｌｓのような軟体動物とを包含する。
水性系、特に水性工業プロセス流体中に発生する、他の好ましくない生物汚染現象はヘドロ形成である。ヘドロ形成は新鮮水系、半塩水系又は塩水系で生じうる。ヘドロは微生物、繊維及びデブリのマット状（matted）堆積物から成る。ヘドロは繊維質、ペースト状、ゴム状、タピオカ様又は硬質である可能性があり、それが形成される水性系の臭いとは異なる特徴的な不快臭を有する。ヘドロ形成に関与する微生物は主として多様な種の胞子形成細菌及び非胞子形成細菌、特に、細胞を包む又は覆うゼラチン質物質を分泌する被覆形（capsulated form）の細菌である。ヘドロ微生物はまた、糸状細菌（filamentous bacteria）、かびタイプ（mold type）の糸状菌、酵母及び酵母様生物をも包含する。
しばしば水性系を劣化させる生物汚染は例えば粘度の低下、ガス発生、不快臭、ｐＨ低下、変色及びゲル化のような、種々な問題として現れる可能性がある。さらに、水性系の劣化は、例えば冷却塔、ポンプ、熱交換器及びパイプライン、加熱系、スクラビング系（scrubbing system）並びに他の同様な系を包含しうる関連水処理系の汚染を惹起する可能性がある。
生物汚染は例えば冷却水、金属加工流体、又は例えば製紙若しくは織物製造において用いられるような他の再循環水系において発生する場合には、生物汚染が直接の不利な経済的影響を及ぼす可能性がある。工業プロセス水の生物学的汚染は、制御されないならば、プロセス操作を妨害し、プロセス効率を低下させ、エネルギーを無駄にし、水処理系を閉塞させ、製品の品質を劣化させさえする可能性がある。
例えば、発電所、製油所、化学プラント、空調系及び他の工業的操作において用いられる冷却水系はしばしば生物汚染問題に遭遇する。冷却塔から飛沫同伴される、空気によって運ばれる生物並びに系の給水からの水によって運ばれる生物が一般にこれらの水性系を汚染する。このような系における水は一般にこれらの生物のための非常に良好な増殖培地を提供する。好気性及び向日性生物が塔内で繁殖する。他の生物は例えば塔の汚水だめ、パイプライン、熱交換噐等のような領域で増殖して、このような領域にコロニーを形成する。生ずる生物汚染は、制御されないならば、塔を閉塞し、パイプラインをブロックし、熱交換噐表面をヘドロや他の生物学的マットによって被覆する可能性がある。これは適当な操作を妨害し、冷却効率を低下させ、恐らく、より重要なことには、総合プロセスのコストを高める。
生物汚染を受ける工業的プロセスは製紙、パルプ、紙、板紙等の製造、及び織物製造、特に水撚り（water-laid）不織布の製造を包含する。これらの工業プロセスは一般に多量の水を生物汚染性（biofouling）生物の増殖を助ける条件下で再循環する。例えば、製紙機は“白水系”と呼ばれる再循環系において非常に多量の水を扱う。製紙機への完成紙料（furnish）は僅か約０．５％の繊維質及び非繊維質製紙用固体を含有し、このことは紙１トンに対してほぼ２００トンの水がヘッドボックスを通過することを意味する。この水の大部分が白水系において再循環する。白水系は生物汚染性微生物に非常に良好な増殖培地を与える。この増殖がヘッドボックス、水路（waterline）及び製紙装置におけるヘドロ及び他の堆積物の形成を生じうる。このような生物汚染は水流及びストック流を妨害する可能性があるばかりでなく、このような生物汚染がルーズである（loose）場合には、紙における斑点、穴及び悪臭、並びにウェブ破壊・・・製紙機操作における費用がかかる中断を生じる恐れがある。
例えばプール若しくは鉱泉のようなレクレーション用水又は例えば池若しくは噴水のような鑑賞用水の生物汚染は人々がそれらを楽しむことを酷く損なう可能性がある。生物学的汚染はしばしば不快臭を生じる。さらに重要なことには、特にレクレーション用水では、水質が使用に適さなくなり、健康の危険性さえ有しうるような程度にまで、生物汚染が水質を劣化させる可能性がある。
衛生用水も、工業用水及びレクレーション用水と同様に、生物汚染とその関連問題に対して無防備である。衛生用水はトイレット用水（toilet water）、貯水槽の水、浄化槽の水（septic water）及び下水処理用水を包含する。衛生用水中に含有される廃棄物の性質によって、これらの水系は特に生物汚染を受けやすい。
生物汚染を制御するために、当該技術分野は影響された（affected）水系を、伝統的に、生物汚染性生物を殺す又はその増殖を大きく阻害するために充分な濃度の化学薬品（殺生物剤）によって処理している。例えば、米国特許第４，２９３，５５９号と第４，２９５，９３２号を参照のこと。例えば、塩素ガスと、このガスによって製造された次亜塩素酸塩溶液とが、細菌、真菌、藻類及び他の厄介な生物を殺す又は増殖を阻害するために水系に長い間加えられている。しかし、塩素化合物は水性系の構成に用いられる材料を損傷するばかりでなく、これらはまた有機物質と反応して、例えば発癌性クロロメタン類及び塩素化ジオキシン類のような好ましくない物質を排出物（effluent）流中に形成する可能性がある。例えばメチレンビスチオシアネート、ジチオカルバメート、ハロ有機物質及び第４級アンモニウム界面活性剤のような、ある一定の有機化合物も用いられている。これらの多くは微生物の殺害又はそれらの増殖の阻害に事実上効果的であるが、これらはヒト、動物又は他の非標的生物に対しても毒性又は有害である可能性がある。
付随した水中に沈んだ表面を包含する水性系の生物汚染を制御する１つの可能な方法は、水性系内の水中に沈んだ表面への細菌付着を防止又は阻害することであると考えられる。これはもちろん殺微生物剤を用いておこなうことができるが、殺微生物剤は一般に上記欠点の幾つかを有する。代替え手段として、本発明は水中に沈んだ又は水中に沈められる表面への細菌付着を実質的に阻害し、水性系の生物汚染を制御するために有用な方法及び組成物を提供する。本発明は従来の方法の欠点を除去する。本発明の他の利点はこの明細書と添付請求の範囲とを読むことから明らかになるであろう。
発明の概要
本発明は、細菌が水中に沈められる表面に付着するのを阻害する方法に関する。この方法は水中に沈められる表面を少なくとも１種類のスルホンアミドの有効量と接触させて、細菌が水中に沈められる表面に付着するのを阻害する。本発明に用いられるスルホンアミドは下記式を有する：

置換基Ｒ¹とＲ²はそれぞれ独立的に水素、Ｃ₁−Ｃ₄アルキル基、Ｃ₁−Ｃ₄ヒドロキシアルキル基、シクロペンチル基又はシクロヘキシル基である。又は、Ｒ¹とＲ²はそれらを有する窒素原子と一緒に式：

で示される五員〜八員複素環を形成する。後者の実施態様では、ＸはＯ、ＮＨ又はＣＨ₂であり；Ｒ⁴はメチル、ヒドロキシメチル、ヒドロキシエチル又はハロであり；ｎは０〜３の範囲である。置換基Ｒ³はＣ₈−Ｃ₂₀アルキル基、ペルフルオロ−Ｃ₁−Ｃ₃アルキル基又は式−Ａｒ−Ｒ⁵のアリール基である。Ｒ³がアリール基である場合に、Ａｒはフェニレニル又はナフチレニル基であり、Ｒ⁵はＣ₁−Ｃ₂₀アルキル基である。
本発明は水性系の生物汚染を制御する方法にも関する。この方法は水性系に、水性系内の水中に沈んだ表面に細菌が付着するのを阻害するために少なくとも１種類の上記スルホンアミドの有効量を加える。この方法は細菌を実質的に殺さずに生物汚染を効果的に制御する。
本発明はまた、水性系の生物汚染を制御するための組成物にも関する。この組成物は水性系内の水中に沈められる表面又は水中に沈んだ表面に細菌が付着するのを阻害するために有効な量で、少なくとも１種類のスルホンアミドを含む。
発明の詳細な説明
１実施態様において、本発明は水中に沈められる表面に細菌が付着するのを阻害する方法に関する。水中に沈められる表面は、例えば水又は他の水性流体のような液体によって少なくとも部分的に覆われる、又は浸水される、又は濡らされる可能性がある表面である。この表面は間欠的に又は連続的に液体と接触しうる。上記で考察したように、水中に沈められる表面の例は、非限定的に、船若しくはボートの船体、海洋構造体、歯、医学的インプラント、例えばポンプ、パイプ、冷却塔若しくは熱交換噐
の内側のような水性系内の表面を包含する。水中に沈められる表面は疎水性、親水性又は金属性物質から構成されうる。本発明によるスルホンアミドの使用は、有利には、細菌が疎水性、親水性又は金属性の水中に沈められる表面又は水中に沈んだ表面に付着するのを効果的に阻害することができる。
細菌が水中に沈められる表面に付着するのを阻害するために、この方法は水中に沈められる表面をスルホンアミドと接触させる。表面への微生物付着を阻害するために、この表面を有効量のスルホンアミド又はスルホンアミド混合物と接触させる。技術上公知の手段を用いて、スルホンアミドを水中に沈められる表面に供給することができる。例えば、以下で考察するように、スルホンアミドを含有する液体製剤による表面の吹付け（spraying）、塗布又は浸漬によってスルホンアミドを供給することができる。或いは、スルホンアミドをペーストに製剤化して（formulated）、次に、このペーストを水中に沈められる表面に塗布する（spread）又は刷毛塗りすることができる。有利には、スルホンアミドは特定の水中に沈められる表面に対して一般に用いられる組成物又は製剤の１成分であることができる。
水中に沈められる表面に“細菌が付着することを阻害する”とは、所望の期間にわたって僅かな又は微々たる量の細菌付着を可能にするに過ぎないことを意味する。本質的に細菌付着が生じないことが好ましく、細菌付着が阻止されることがより好ましい。スルホンアミド使用量は僅かな又は微々たる量の細菌付着を可能にするに過ぎないものであるべきであり、日常的な試験によって決定することができる。スルホンアミドの使用量は水中に沈められる表面にスルホンアミドの少なくとも単分子フィルムを与えるために充分であることが好ましい。このようなフィルムは水中に沈められる表面全体を被覆することが好ましい。
この方法による、水中に沈められる表面とスルホンアミドとの接触は表面を細菌付着に対して予め処理することを可能にする。したがって、表面をスルホンアミドと接触させてから、水性系に沈めることができる。
本発明は水性系の生物汚染を制御する方法にも関する。水性系は水性流体又はこの系を通って流動する液体のみでなく、この系に関連した水中に沈んだ表面をも含む。水中に沈んだ表面とは、水性流体又は液体と接触する表面である。上記で考察した水中に沈められる表面と同様に、水中に沈んだ表面は、非限定的に、パイプ若しくはポンプ、冷却塔若しくはヘッドボックスの壁、熱交換噐、スクリーン等の内面を包含する。要約すれば、水性流体又は液体と接触する表面は水中に沈んだ表面であり、水性系の一部と考えられる。
本発明の方法は水性系に少なくとも１種類のスルホンアミドを、細菌の付着を効果的に阻害する量で加える。用いる濃度において、この方法は細菌を実質的に殺さずに水性系の生物汚染を効果的に制御する。
水性系の“生物汚染の制御”とは、特定の系に関して生物汚染の量又は程度を所望のレベルに又は所望のレベル未満に、所望の期間にわたって制御することを意味する。これは水性系から生物汚染を除去し、又は生物汚染を所望のレベルに軽減し、又は生物汚染を完全に又は所望のレベルより大きく防止する。
本発明によると、水性系内の水中に沈んだ表面に“細菌が付着することを阻害する”とは、特定の系に関して所望の期間にわたって僅かな又は微々たる量の細菌付着を可能にするに過ぎないことを意味する。本質的に細菌付着が生じないことが好ましく、細菌付着が阻止されることがより好ましい。本発明によってスルホンアミドを用いることは、多くの場合に、他の存在する付着微生物を検出不能な限界値にまで分解又は軽減して、このレベルをかなりの期間維持することができる。
数種類のスルホンアミドはある一定の限界レベルを越えた濃度で殺生物活性を示すことができるが、スルホンアミドは一般にこのような限界レベルよりかなり低い濃度で細菌付着を効果的に阻害する。本発明によると、スルホンアミドは細菌を実質的に殺さずに細菌付着を阻害する。したがって、スルホンアミドが殺生物活性をも有するとしても、本発明によって用いるスルホンアミドの有効量はその毒性限界値よりかなり低い。例えば、スルホンアミドのこの濃度はその毒性限界値の１０分の１以下であることができる。好ましくは、スルホンアミドはまた、水性系中に存在しうる非標的生物を害するべきではない。
スルホンアミド又はスルホンアミド混合物は例えば上記で考察したような、非常に多様な水性系における生物汚染を制御するために用いることができる。これらの水性系は非限定的に工業用水性系、衛生用水性系及びレクレーション用水性系を包含する。上記で考察したように、工業用水性系の例は金属加工用流体、冷却水（例えば、取り入れ冷却水、排出冷却水及び再循環冷却水）、及び例えば製紙又は織物製造に用いられるような、他の再循環水系である。衛生用水系は廃水系（例えば、工業用、個人用（private）、及び市営の廃水系）、トイレット（toilet）及び水処理系（例えば、下水処理系）を包含する。水泳プール、噴水、鑑賞用（decorative or ornamental）プール、池又は流れ等がレクレーション用水系の例を提供する。
特定の系における水中に沈んだ表面に細菌が付着するのを阻害するためのスルホンアミドの有効量は、保護されるべき水性系、微生物増殖の状態、存在する生物汚染の程度、及ぶ所望の生物汚染制御度に依存して多少変化する。特定の用途に関して、選択すべき量は影響された系全体を処理する前に種々な量の日常的な試験によって決定することができる。一般に、水性系に用いる有効量は水性系の約１〜約５００ｐｐｍの範囲であることができ、より好ましくは、約２０〜約１００ｐｐｍの範囲であることができる。
本発明に用いられるスルホンアミドは下記一般式を有する：

置換基Ｒ¹とＲ²はそれぞれ独立的に水素、Ｃ₁−Ｃ₄アルキル基、Ｃ₁−Ｃ₄ヒドロキシアルキル基、シクロペンチル基又はシクロヘキシル基である。Ｃ₁−Ｃ₄アルキル基又はＣ₁−Ｃ₄ヒドロキシアルキル基は分枝又は非分枝であることができる。好ましくは、Ｒ¹とＲ²はメチル、エチル、ヒドロキシエチル、又はシクロヘキシルである。或いは、Ｒ¹とＲ²はそれらを有する窒素原子と一緒に式：

で示される五員〜八員複素環を形成する。基ＸはＯ、ＮＨ又はＣＨ₂であることができる。置換基Ｒ⁴はメチル、ヒドロキシメチル、ヒドロキシエチル又は、クロロ基のような、ハロ基である。整数ｎは０〜３の範囲であることができ、好ましくは、０又は１である。好ましくは、複素環は五員環又は六員環である。特定の好ましい環はピペリジニル、メチルピペリジニル、ジメチルピペリジニル、ヒドロキシメチルピペリジニル、ジクロロピペリジニル、ヘキサメチレンイミニル及びモルホリニルを包含する。
基Ｒ³はＣ₈−Ｃ₂₀アルキル基、ペルフルオロ−Ｃ₁−Ｃ₃アルキル基又は式−Ａｒ−Ｒ⁵のアリール基である。Ｒ³がＣ₈−Ｃ₂₀アルキル基であることができる場合に、Ｒ³は好ましくはＣ₁₀−Ｃ₁₄アルキル基、より好ましくはＣ₁₂アルキル基である。アルキル基は分枝又は非分枝のいずれであることもできるが、好ましくは非分枝である。Ｒ³がペルフルオロ−Ｃ₁−Ｃ₃アルキル基である場合には、トリフルオロメチル基が好ましい。
Ｒ³がアリール基である場合に、Ａｒによって定義されるアリーレン基はフェニレニル又はナフチレニル基でありうる。好ましくは、Ａｒはフェニレニル基である。置換基Ｒ⁵は硫黄原子に関してオルト−、メタ−又はパラ−位置において基ＡＲに結合することができる。立体障害制約を考慮すると、大きいＲ⁵基に対してはメタ−及びパラ−位置が好ましい。すべてのＲ⁵基に対してパラ−置換が一般に好ましい。
置換基Ｒ⁵はＣ₁−Ｃ₂₀アルキル基である。好ましくは、Ｒ⁵はＣ₈−Ｃ₁₈アルキルであり、より好ましくは、Ｃ₁₀−Ｃ₁₄アルキル基である。Ｒ⁵アルキル基は炭素−炭素二重結合又は三重結合を含有することができ、また、分枝又は非分枝のいずれであることもできる。
上記式の特に好ましいスルホンアミドは下記化合物を包含する：
Ｎ，Ｎ−ジメチル−４−（ｎ−ドデシル）ベンゼンスルホンアミド、化合物（ａ）；
Ｎ，Ｎ−ジメチル−４−ドデシルベンゼンスルホンアミド、化合物（ｂ）；
Ｎ，Ｎ−ビス−（２−ヒドロキシエチル）−４−ドデシルベンゼンスルホンアミド、化合物（ｃ）；
Ｎ，Ｎ−ジエタノール−４−ドデシルベンゼンスルホンアミド、化合物（ｄ）；
１−（４−ｎ−ドデシルベンゼンスルホニル）−３−ヒドロキシメチルピペリジン、化合物（ｅ）；
１−（４−ｎ−ドデシルベンゼンスルホニル）−２−ヒドロキシメチルピペリジン、化合物（ｆ）；
４−（４−ｎ−ドデシルベンゼンスルホニル）モルホリン、化合物（ｇ）；
１−（４−ｎ−ドデシルベンゼンスルホニル）ヘキサヒドロ（１Ｈ）アゼピン、化合物（ｈ）；
１−（４−ｎ−ドデシルベンゼンスルホニル）−３−メチルピペリジン、化合物（ｉ）；
Ｎ−（３，５−ジクロロ−２−ピリジル）−４−（ｎ−ドデシル）ベンゼンスルホンアミド、化合物（ｊ）；
Ｎ，Ｎ−ジシクロヘキシル−トリフルオロメタンスルホンアミド、化合物（ｋ）；
Ｎ，Ｎ−ジオクチル−トリフルオロメタンスルホンアミド、化合物（ｌ）；
１−（トリフルオロメタンスルホニル）ヘキサヒドロ［１Ｈ］アゼピン、化合物（ｍ）；
１−トリフルオロメタンスルホニル−３−メチルピペリジン、化合物（ｎ）；
２−メチルピペリジノトリフルオロメチルスルホンアミド、化合物（ｏ）；
４−（トリフルオロメタンスルホニル）モルホリン、化合物（ｐ）；
１−トリフルオロメタンスルホニル−３，５−ジメチルピペリジン、化合物（ｑ）；
Ｎ，Ｎ−ジシクロヘキシル−ｎ−ドデシルスルホンアミド、化合物（ｒ）；
Ｎ，Ｎ−ジオクチル−ｎ−ドデシルスルホンアミド、化合物（ｓ）；
１−（ｎ−ドデシルスルホニル）ヘキサヒドロ［１Ｈ］アゼピン、化合物（ｔ）；
１−（ｎ−ドデシルスルホニル）−３−メチルピペリジン、化合物（ｕ）；
１−（ｎ−ドデシルスルホニル）−２−メチルピペリジン、化合物（ｖ）；
４−（ｎ−ドデシルスルホニル）モルホリン、化合物（ｗ）；
１−（ｎ−ドデシルスルホニル）−３，５−ジメチルピペリジン、化合物（ｘ）；及び
Ｎ，Ｎ−ジプロピル−ｎ−ドデシルスルホンアミド、化合物（ｙ）。
スルホンアミドは例えばドデシルベンゼンスルホン酸又はトルエンベンゼンスルホン酸のような、適当なスルホン酸と、適当なアミンとから技術上公知の方法を用いて製造することができる。このようなアミンは、例えば、種々な炭素長さを有するモノアミンとジアミン、例えばモルホリン、ピリジン及びピペリジンのような環状アミンを包含する。アミンをスルホン酸と縮合させて、スルホンアミドを生成することができる。
本発明による方法は総合的な水処理方法の一部であることができる。スルホンアミドを他の水処理用化学薬品と共に、特に殺生物剤（例えば、アルジサイド、殺真菌剤、殺菌剤、殺陸貝剤（molluscicide）、酸化剤等）、しみ抜き剤（stain remover）、清澄剤、凝集剤、凝固剤、又は水処理に一般に用いられる他の化学薬品と共に用いることができる。例えば、水中に沈められる表面を細菌付着を阻害するための前処理としてスルホンアミドと接触させてから、微生物の増殖を制御するための殺微生物剤を用いて水性系に入れることができる。又は、重度な生物学的汚染を経験した水性系を最初に適当な殺生物剤によって処理して、存在する汚染を克服することができる。次に、スルホンアミドを用いて、水性系を維持することができる。或いは、スルホンアミドを殺生物剤と組み合わせて用いて、殺生物剤が水性系中の微生物の増殖を制御するように作用している間に、水性系内の水中に沈んだ表面に細菌が付着するのを阻害することができる。このような組合せは一般により少ない量の殺微生物剤の使用を可能にする。
水性系における“微生物の増殖の制御”とは、特定の系に関して所望のレベルに、所望のレベルにおいて又は所望のレベル未満に、所望の期間制御することを意味する。これは水性系における微生物の除去又は微生物の増殖の防止でありうる。
スルホンアミドを本発明の方法に固体又は液体の製剤として用いることができる。したがって、本発明はスルホンアミドを含有する組成物にも関する。組成物は少なくとも１種のスルホンアミドを水性系内で水中に沈められる表面又は水中に沈んだ表面に細菌が付着するのを阻害するために有効な量で含む。例えば殺生物剤のような他の水処理用化学薬品と組合せて用いる場合に、組成物はこのような化学薬品をも含有することができる。一緒に製剤化する場合に、スルホンアミドと水処理用化学薬品とは、水性系中でのそれらの効果を減ずる又は除去するような不利な相互作用を受けるべきではない。不利な相互作用が起きる可能性がある場合には別々の製剤化が好ましい。
本発明による組成物は、その使用に依存して、技術上公知の種々な形態で製造することができる。例えば、組成物を液体形で、溶液、分散液、エマルジョン、懸濁液若しくはペースト；非溶媒中の分散液、懸濁液若しくはペーストとして；又はスルホンアミドを溶媒又は溶媒の組合せ中に溶解することによる溶液として製造することができる。適当な溶媒は非限定的にアセトン、グリコール、エーテル又は他の水分散性溶媒を包含する。水性製剤が好ましい。
組成物は、その予定の使用前に希釈するための液体濃縮物として製造することができる。例えば水性組成物又は系のような、液体組成物又は系におけるスルホンアミド又は他の成分の溶解性を高めるために、技術上知られているように、例えば界面活性剤、乳化剤、分散剤等のような、一般的な添加剤を用いることができる。多くの場合に、本発明の組成物は単純な撹拌によって可溶化することができる。例えばトイレット用水のような適当な用途のためには、染料又は芳香剤を加えることもできる。
本発明の組成物は固体形で製造することもできる。例えば、スルホンアミドは技術上公知の手段を用いて粉末又は錠剤として製剤化することができる。錠剤は例えば染料若しくは他の着色剤及び香料若しくは芳香剤のような製錠分野（tableting art）で公知の多様な賦形剤を含有することができる。例えば充填剤、結合剤、グライダント（glidant）、潤滑剤又は付着防止剤のような技術上公知の他の成分も含めることができる。これらの後者の成分は錠剤の性質及び／又は製錠プロセスを改良するために含めることができる。
本発明の性質をさらに明確に開示するために、次の具体的な実施例を提供する。しかし、本発明がこれらの実施例に述べる特定の条件又は詳細に限定されないことを理解すべきである。
実施例：
試験方法： 下記方法は、種々な型の表面への細菌付着を阻害する、又は既存の付着微生物の形成にアタックする化学化合物の能力を効果的に定義する。概観として、バイオリアクターの縁に約１インチｘ３インチのスライド（ガラス、ポリスチレン、金属）を固定した、バイオリアクターを構成した。スライドの下縁（約２インチ）を既知濃度の試験化学薬品を含有するバイオリアクター内の細菌増殖培地（ｐＨ７）中に浸漬した。既知細菌種を接種した後に、試験溶液を３日間連続的に撹拌した。以下の結果に他に指示しないかぎり、バイオリアクター内の媒質は３日間の終了までに混濁した。この混濁は、試験した化学薬品の存在にも拘わらず細菌が培地中で増殖したことを実証した。このことはまた、試験した濃度におけるこの化学薬品が殺生物剤（殺菌剤）活性を実質的に示さないことも実証する。次に、スライドの表面に付着した細菌の量を測定するために、スライドに染色操作を用いた。
バイオリアクターの構成： バイオリアクターは、その上に蓋（標準９ｃｍ直径ガラスペトリ皿から成るカバー）を載せた、４００ｍｌのガラスビーカーを含むものであった。蓋を除去して、選択した物質のスライドの一端にマスキング・テープを巻き、これらのスライドをビーカーの上縁からバイオリアクターの内側に吊るした。これはスライドを試験培地中に沈めることを可能にした。通常、４個のスライド（反復試験）をバイオリアクターの周囲に均一に間隔を置いて配置した。以下に表示したスコアは４回の反復試験の平均値である。磁気撹拌バーをこのユニットの底部に置き、蓋を適当な位置に置き、バイオリアクターをオートクレーブ処理した。親水性表面の例としてガラススライドを用いた。
細菌増殖培地： バイオリアクター中に用いた液体培地はＤａｌａｑｕｉｓ等の“栄養ストレスに反応した、ガラス表面上のバイオフィルムからのＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｓの剥離”、Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ Ｅｃｏｌｏｇｙ １８：１９９〜２１０、１９８９によって既に述べられている。培地の組成は次の通りであった：
グルコース １．０ｇ
Ｋ₂ＨＰＯ₄ ５．２ｇ
ＫＨ₂ＰＯ₄ ２．７ｇ
ＮａＣｌ ２．０ｇ
ＮＨ₄Ｃｌ １．０ｇ
ＭｇＳＯ₄・７Ｈ₂Ｏ ０．１２ｇ
微量元素 １．０ｍｌ
脱イオンＨ₂Ｏ １．０リットル
微量元素溶液：
ＣａＣｌ₂ １．５ｇ
ＦｅＳＯ₄・７Ｈ₂Ｏ １．０ｇ
ＭｎＳＯ₄・２Ｈ₂Ｏ ０．３５ｇ
ＮａＭｏＯ₄ ０．５ｇ
脱イオンＨ₂Ｏ １．０リットル
培地をオートクレーブ処理してから、冷却させた。オートクレーブ処理した培地中に沈降物が生じたならば、使用前に振とうによって培地を再懸濁させた。
細菌接種物の調製： Ｂａｃｉｌｌｕｓ属、Ｆｌａｖｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ属及びＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属の細菌を製紙工場ヘドロ堆積物から単離し、連続培養に維持した。試験生物を平板計数用寒天上で別々線条接種し（streaked）、３０℃において２４時間インキュベートした。滅菌した綿スワブによって、コロニーの一部を取り出し、滅菌した水中に懸濁させた。懸濁液を非常に充分に混合して、６８６ｎｍにおいて０．８５８（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）、０．６２５（Ｆｌａｖｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）及び０．７７５（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）の光学密度に調節した。
バイオフィルム製造／化学的試験： ４個の別々のバイオリアクターに、上記で製造した２００ｍｌの滅菌培地を加えた。バイオ分散剤（biodispersant）として評価すべき化学薬品を最初に、溶媒として水又は９：１のアセトン：メタノール混合物（ａｃ／ＭｅＯＨ）のいずれかを用いてストック溶液（４０ｍｇ／２ｍｌ）として調製した。中等度の連続磁気撹拌を用いながら、ストック溶液の１．０ｍｌアリコートをバイオリアクターに加えた。これは試験化合物の１００ｐｐｍの初期濃度を生じた。１個のバイオリアクター（対照）は試験化合物を含有しない。次に３種類の細菌懸濁液の各々からのアリコート（０．５ｍｌ）を各バイオリアクターに導入した。次に、バイオリアクターを３日間連続撹拌して、細菌集団をとスライド表面上の細胞堆積とを増加させた。
結果の評価： 上記方法を用いて化合物（ａ）〜（ｙ）を評価した。試験が完了した後に、スライドをバイオリアクターから取り出して、垂直に適当な位置に置いて、風乾を可能にした。次に、試験表面への細菌付着度を染色操作を用いて評価した。細胞を表面に固定するためにスライドを短時間火に当ててから、ＧｒａｍＣｒｙｓｔａｌ Ｖｉｏｌｅｔ（ＤＩＦＣＯ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，ミシンガン州，デトロイド）の容器に２分間移した。スライドを流れる水道水の下で穏やかにすすぎ洗いしてから、注意深くブロットした（blotted）。次に、微生物付着（細菌付着）度を各スライドの目視検査と主観的なスコアリングとによって評価した。着色（stain）の強度は細菌付着量に直接比例する。下記バイオフィルム・スコアが得られる：
０＝本質的になし ３＝中等度
１＝僅か ４＝重度
２＝軽度
化学的処理は、典型的に３〜４の範囲内の４個のバイオリアクター・スライドの平均スコアを受ける対照に比較して評価した。０〜２の範囲内の平均スコアを受ける化合物は、水中に沈んだスライドへの細菌付着を防止するために有効であると考えられた。結果は次の表に示す。

本発明の特定の実施態様を説明したが、本発明がこのような実施態様に限定されないことは当然理解されるであろう。他の改変をおこなうこともできる。添付請求の範囲はこのような改変のいずれも本発明の実際の要旨と範囲内に入るものとして包括するように意図される。

Claims (14)

1. 水中に沈められる表面を、水中に沈められる表面に、細菌を殺すことなく細菌が付着するのを阻害するために有効な量のスルホンアミドと接触させる工程を含む、水中に沈められる表面に細菌が付着するのを阻害する方法であって、
   スルホンアミドが式：
   

   

   ［式中、Ｒ¹とＲ²はそれぞれ独立的に水素、Ｃ₁−Ｃ₄アルキル基、Ｃ₁−Ｃ₄ヒドロキシアルキル基、シクロペンチル基又はシクロヘキシル基であるか、又はＲ¹とＲ²はそれらを有する窒素原子と一緒に式：
   

   

   （式中、ＸはＯ、ＮＨ又はＣＨ₂であり；Ｒ⁴はメチル、ヒドロキシメチル又はヒドロキシエチルであり；ｎは０〜３の範囲であり；Ｒ³はＣ₈−Ｃ₂₀アルキル基、ペルフルオロ−Ｃ₁−Ｃ₃アルキル基又は式−Ａｒ−Ｒ⁵のアリール基であり；Ａｒはフェニレニル又はナフチレニル基であり、Ｒ⁵はＣ₁−Ｃ₂₀アルキル基である）で示される五員〜八員複素環を形成する］
   で示される化合物である方法。
2. スルホンアミドが下記化合物：
   Ｎ，Ｎ−ジメチル−４−（ｎ−ドデシル）ベンゼンスルホンアミド、
   Ｎ，Ｎ−ジメチル−４−ドデシルベンゼンスルホンアミド、
   Ｎ，Ｎ−ビス−（２−ヒドロキシエチル）−４−ドデシルベンゼンスルホンアミド、
   Ｎ，Ｎ−ジエタノール−４−ドデシルベンゼンスルホンアミド、
   １−（４−ｎ−ドデシルベンゼンスルホニル）−３−ヒドロキシメチルピペリジン、
   １−（４−ｎ−ドデシルベンゼンスルホニル）−２−ヒドロキシメチルピペリジン、
   ４−（４−ｎ−ドデシルベンゼンスルホニル）モルホリン、
   １−（４−ｎ−ドデシルベンゼンスルホニル）ヘキサヒドロ（１Ｈ）アゼピン、
   １−（４−ｎ−ドデシルベンゼンスルホニル）−３−メチルピペリジン、
   Ｎ−（３，５−ジクロロ−２−ピリジル）−４−（ｎ−ドデシル）ベンゼンスルホンアミド、
   Ｎ，Ｎ−ジシクロヘキシル−トリフルオロメタンスルホンアミド、
   Ｎ，Ｎ−ジオクチル−トリフルオロメタンスルホンアミド、
   １−（トリフルオロメタンスルホニル）ヘキサヒドロ［１Ｈ］アゼピン、
   １−トリフルオロメタンスルホニル−３−メチルピペリジン、
   ２−メチルピペリジノトリフルオロメチルスルホンアミド、
   ４−（トリフルオロメタンスルホニル）モルホリン、
   １−トリフルオロメタンスルホニル−３，５−ジメチルピペリジン、
   Ｎ，Ｎ−ジシクロヘキシル−ｎ−ドデシルスルホンアミド、
   Ｎ，Ｎ−ジオクチル−ｎ−ドデシルスルホンアミド、
   １−（ｎ−ドデシルスルホニル）ヘキサヒドロ［１Ｈ］アゼピン、
   １−（ｎ−ドデシルスルホニル）−３−メチルピペリジン、
   １−（ｎ−ドデシルスルホニル）−２−メチルピペリジン、
   ４−（ｎ−ドデシルスルホニル）モルホリン、
   １−（ｎ−ドデシルスルホニル）−３，５−ジメチルピペリジン、
   Ｎ，Ｎ−ジプロピル−ｎ−ドデシルスルホンアミド、
   及びこれらの混合物から選択される、請求項１記載の方法。
3. 水中に沈められる表面が船体、ボート船体、海洋構造体、歯の表面、医学的インプラントの表面、又は水性系の表面である、請求項２記載の方法。
4. 水性系内の水中に沈んだ表面に、細菌を殺すことなく細菌が付着するのを阻害するための有効量のスルホンアミドを水性系に添加する工程を含む、水性系の生物汚染を制御する方法であって、
   スルホンアミドが式：
   

   

   ［式中、Ｒ¹とＲ²はそれぞれ独立的に水素、Ｃ₁−Ｃ₄アルキル基、Ｃ₁−Ｃ₄ヒドロキシアルキル基、シクロペンチル基又はシクロヘキシル基であるか、又はＲ¹とＲ²はそれらを有する窒素原子と一緒に式：
   

   

   （式中、ＸはＯ、ＮＨ又はＣＨ₂であり；Ｒ⁴はメチル、ヒドロキシメチル又はヒドロキシエチルであり；ｎは０〜３の範囲であり；Ｒ³はＣ₈−Ｃ₂₀アルキル基、ペルフルオロ−Ｃ₁−Ｃ₃アルキル基又は式−Ａｒ−Ｒ⁵のアリール基であり；Ａｒはフェニレニル又はナフチレニル基であり、Ｒ⁵はＣ₁−Ｃ₂₀アルキル基である）で示される五員〜八員複素環を形成する］
   で示される化合物である方法。
5. スルホンアミドが下記化合物：
   Ｎ，Ｎ−ジメチル−４−（ｎ−ドデシル）ベンゼンスルホンアミド、
   Ｎ，Ｎ−ジメチル−４−ドデシルベンゼンスルホンアミド、
   Ｎ，Ｎ−ビス−（２−ヒドロキシエチル）−４−ドデシルベンゼンスルホンアミド、
   Ｎ，Ｎ−ジエタノール−４−ドデシルベンゼンスルホンアミド、
   １−（４−ｎ−ドデシルベンゼンスルホニル）−３−ヒドロキシメチルピペリジン、
   １−（４−ｎ−ドデシルベンゼンスルホニル）−２−ヒドロキシメチルピペリジン、
   ４−（４−ｎ−ドデシルベンゼンスルホニル）モルホリン、
   １−（４−ｎ−ドデシルベンゼンスルホニル）ヘキサヒドロ（１Ｈ）アゼピン、
   １−（４−ｎ−ドデシルベンゼンスルホニル）−３−メチルピペリジン、
   Ｎ−（３，５−ジクロロ−２−ピリジル）−４−（ｎ−ドデシル）ベンゼンスルホンアミド、
   Ｎ，Ｎ−ジシクロヘキシル−トリフルオロメタンスルホンアミド、
   Ｎ，Ｎ−ジオクチル−トリフルオロメタンスルホンアミド、
   １−（トリフルオロメタンスルホニル）ヘキサヒドロ［１Ｈ］アゼピン、
   １−トリフルオロメタンスルホニル−３−メチルピペリジン、
   ２−メチルピペリジノトリフルオロメチルスルホンアミド、
   ４−（トリフルオロメタンスルホニル）モルホリン、
   １−トリフルオロメタンスルホニル−３，５−ジメチルピペリジン、
   Ｎ，Ｎ−ジシクロヘキシル−ｎ−ドデシルスルホンアミド、
   Ｎ，Ｎ−ジオクチル−ｎ−ドデシルスルホンアミド、
   １−（ｎ−ドデシルスルホニル）ヘキサヒドロ［１Ｈ］アゼピン、
   １−（ｎ−ドデシルスルホニル）−３−メチルピペリジン、
   １−（ｎ−ドデシルスルホニル）−２−メチルピペリジン、
   ４−（ｎ−ドデシルスルホニル）モルホリン、
   １−（ｎ−ドデシルスルホニル）−３，５−ジメチルピペリジン、
   Ｎ，Ｎ−ジプロピル−ｎ−ドデシルスルホンアミド、
   及びこれらの混合物から選択され、スルホンアミドの有効量が１０ｐｐｍから５００ｐｐｍまでの範囲である、請求項４記載の方法。
6. 添加工程が水性系内の既存の生物汚染を減ずるために充分なスルホンアミドを水性系に添加することを含む、請求項４記載の方法。
7. 冷却水系、金属加工用流体系、製紙用水系又は織物製造用水系から選択される工業用水系である、請求項４記載の方法。
8. 水性系が水泳プール、噴水、鑑賞用池、鑑賞用プール及び鑑賞用流れから選択されるレクレーション用水系である、請求項４記載の方法。
9. 水性系がトイレット用水、水処理系及び下水処理系から選択される衛生用水系である、請求項４記載の方法。
10. 水性系中での微生物の増殖を制御するための有効量の殺生物剤を水性系に添加する工程をさらに含む、請求項４記載の方法。
11. 前記水性系が工業用水、レクレーション用水系及び衛生用水系から選択される、請求項１０記載の方法。
12. 水性系内の水中に沈められる表面又は水中に沈んだ表面に、細菌を殺すことなく細菌が付着するのを阻害するための有効量で少なくとも１種のスルホンアミドを含む、水性系の生物汚染を制御するための組成物であって、
    スルホンアミドが式：
    

    

    ［式中、Ｒ¹とＲ²はそれぞれ独立的に水素、Ｃ₁−Ｃ₄アルキル基、Ｃ₁−Ｃ₄ヒドロキシアルキル基、シクロペンチル基又はシクロヘキシル基であるか、又はＲ¹とＲ²はそれらを有する窒素原子と一緒に式：
    

    

    （式中、ＸはＯ、ＮＨ又はＣＨ₂であり；Ｒ⁴はメチル、ヒドロキシメチル又はヒドロキシエチルであり；ｎは０〜３の範囲であり；Ｒ³はＣ₈−Ｃ₂₀アルキル基、ペルフルオロ−Ｃ₁−Ｃ₃アルキル基又は式−Ａｒ−Ｒ⁵のアリール基であり；Ａｒはフェニレニル又はナフチレニル基であり、Ｒ⁵はＣ₁−Ｃ₂₀アルキル基である）で示される五員〜八員複素環を形成する］
    で示される化合物である組成物。
13. スルホンアミドが下記化合物：
    Ｎ，Ｎ−ジメチル−４−（ｎ−ドデシル）ベンゼンスルホンアミド、
    Ｎ，Ｎ−ジメチル−４−ドデシルベンゼンスルホンアミド、
    Ｎ，Ｎ−ビス−（２−ヒドロキシエチル）−４−ドデシルベンゼンスルホンアミド、
    Ｎ，Ｎ−ジエタノール−４−ドデシルベンゼンスルホンアミド、
    １−（４−ｎ−ドデシルベンゼンスルホニル）−３−ヒドロキシメチルピペリジン、
    １−（４−ｎ−ドデシルベンゼンスルホニル）−２−ヒドロキシメチルピペリジン、
    ４−（４−ｎ−ドデシルベンゼンスルホニル）モルホリン、
    １−（４−ｎ−ドデシルベンゼンスルホニル）ヘキサヒドロ（１Ｈ）アゼピン、
    １−（４−ｎ−ドデシルベンゼンスルホニル）−３−メチルピペリジン、
    Ｎ−（３，５−ジクロロ−２−ピリジル）−４−（ｎ−ドデシル）ベンゼンスルホンアミド、
    Ｎ，Ｎ−ジシクロヘキシル−トリフルオロメタンスルホンアミド、
    Ｎ，Ｎ−ジオクチル−トリフルオロメタンスルホンアミド、
    １−（トリフルオロメタンスルホニル）ヘキサヒドロ［１Ｈ］アゼピン、
    １−トリフルオロメタンスルホニル−３−メチルピペリジン、
    ２−メチルピペリジノトリフルオロメチルスルホンアミド、
    ４−（トリフルオロメタンスルホニル）モルホリン、
    １−トリフルオロメタンスルホニル−３，５−ジメチルピペリジン、
    Ｎ，Ｎ−ジシクロヘキシル−ｎ−ドデシルスルホンアミド、
    Ｎ，Ｎ−ジオクチル−ｎ−ドデシルスルホンアミド、
    １−（ｎ−ドデシルスルホニル）ヘキサヒドロ［１Ｈ］アゼピン、
    １−（ｎ−ドデシルスルホニル）−３−メチルピペリジン、
    １−（ｎ−ドデシルスルホニル）−２−メチルピペリジン、
    ４−（ｎ−ドデシルスルホニル）モルホリン、
    １−（ｎ−ドデシルスルホニル）−３，５−ジメチルピペリジン、
    Ｎ，Ｎ−ジプロピル−ｎ−ドデシルスルホンアミド、
    及びこれらの混合物から選択される、請求項１２記載の組成物。
14. 水性系中の微生物の増殖を制御するための有効量で殺生物剤をさらに含む、請求項１２記載の組成物。