JP5332679B2 - 安定性に優れる過酢酸水溶液 - Google Patents

Description

本発明は、消毒、漂白、洗浄、エポキシ化剤、合成原料、除草剤等に使用される安定かつ安全な過酢酸組成物に関する。

過酢酸は酢酸と過酸化水素の平衡反応によって得られ、通常の条件では酢酸と水のみに分解するため、環境負荷の小さな組成物である。殺菌・消毒薬として用いられている過酢酸製剤は、使用時に希釈し０．２〜０．３５ｗ／ｖ％として用いられるものが多く、このような製剤の例としては抗菌組成物（特許文献１参照）や殺菌・消毒用過酢酸組成物（特許文献２参照）が挙げられる。

既に述べた通り過酢酸は平衡組成物であり、水により希釈すると平衡は反応系へ移動する。このため前記発明に係る過酢酸組成物のシェルフライフ（製品の日持ち期間）は長くとも７日間程度であり、コストの増加原因となっていた。しかも、これらの過酢酸組成物を通常の医療現場で使用すると、診療の殆どない土曜日、日曜日にも希釈による平衡移動が続き過酢酸濃度が低下するため、７日間のシェルフライフとは言っても、実際は５日間のシェルフライフしか確保されていなかった。特許文献２では使用時に希釈液のｐＨを３付近とし、非イオン界面活性剤等を加えることで希釈液のシェルフライフが延長できることを開示しているが、満足できるものではなかった。

シェルフライフを延長するための手段として、使用時に希釈しない、即ち過酸化水素６〜８％、過酢酸０．３〜１％及び酢酸２〜１０％を含む組成の水溶液からなり、過酸化水素に対する酢酸プラス過酢酸の比が１より小さい衛生剤（特許文献３参照）が開示されている。しかしながら、当該発明における衛生剤は６％以上の過酸化水素を含むため、医薬用外劇物となっていることから、安全な衛生製剤とは言い難い。

ここで薬剤のｐＨと皮膚刺激性について述べる。ＯＥＣＤ（経済協力開発機構）のガイドライン（非特許文献１参照）では、ｐＨ２以下を皮膚腐食性と定めており、安全性の観点から薬剤のｐＨは２より大なることが望ましい。先に述べた特許文献２に係る組成物は、使用液のｐＨを３付近とすることで、この問題を解決している。しかし、当該発明でも希釈前の組成物のｐＨを３付近に維持する方法については開示していない。また、特許文献３についても同様である。

特公平７−８４３６２号公報 ＷＯ００／２２９３１号公報 特許第２５９９２０４号公報

ＯＥＣＤ化学品テストガイドライン４０４

本発明の目的は、高殺菌性と長いシェルフライフを維持しつつ、皮膚刺激性等の危険性を低減させた安全な過酢酸組成物を提供することにある。

発明者らは、上記について鋭意研究を重ねた結果、ジエチレントリアミンペンタメチレンホスホン酸及び／又はその塩を含有する過酢酸組成物は、過酢酸が安定に存在し得ることを見出し本発明を完成させるに至った。
即ち本発明は、ジエチレントリアミンペンタメチレンホスホン酸及び／又はその塩を含有し、過酸化物濃度が１．２〜５．０ｍｏｌ／Ｌ、かつｐＨが２〜５であることを特徴とする安定性に優れる過酢酸水溶液であって、過酢酸濃度が１．８２重量％以下であり、かつ酢酸と過酢酸の合計が０．０００２５モル／ｇ以上である過酢酸水溶液に関する。

本発明によれば、高殺菌性と長いシェルフライフを維持しつつ、安全な過酢酸水溶液を得ることができる。

本発明の過酢酸水溶液は、種々の方法で製造できるが、酢酸１．５〜３０重量％、好ましくは１．５〜１５重量％、過酸化水素３．５〜１６重量％、好ましくは３．５〜６重量％、ジエチレントリアミンペンタメチレンホスホン酸及び／又はその塩０．０１〜０．２重量％、好ましくは０．０１〜０．１５重量％、および水を混合し、過酢酸を生成させた後、アルカリ剤を用いてｐＨを２〜５に調整する製造方法が望ましい。

過酢酸水溶液の平衡についてはｐＨが低いほど反応移動速度が速く、平衡も生成系へ傾くことが知られている。よって、本発明においては低ｐＨにて速やかに過酢酸を生成させた後、所望のｐＨに調整することが好ましい。前工程の低ｐＨでの過酢酸の生成反応においては、所望のｐＨで平衡に到達した際、系中に存在し得る量の過酢酸を生成させれば良い。

また、本発明の過酢酸水溶液においてはアルカリ剤によってｐＨを調整するため、過酸化水素に対する酢酸のモル比は０．２５〜１．０が好ましく、より好ましくは０．４５〜１．０である。この範囲を超えても本発明に係る過酢酸水溶液は調製可能であるが、過剰の酢酸は結局アルカリ剤により中和されるため、経済性に反する。

前述の酢酸、過酸化水素の濃度が濃度範囲の下限を下回った場合には、生成する過酢酸の濃度が小さくなり殺菌力が低下する。濃度範囲上限を上回ると過酢酸水溶液の安定性が低下する。ジエチレントリアミンペンタメチレンホスホン酸及び／又はその塩の濃度については、下限を下回った場合には安定化効果が小さく、上限を超えた場合には経済性が悪化する。

本発明に用いられる酢酸は、工業用の酢酸や無水酢酸を用いることができるが、酢酸が好適である。本発明に用いられる過酸化水素は、広く使われている工業用過酸化水素や半導体洗浄の分野で使用される高度に精製された超純過酸化水素が適用可能であり、過酸化水素水溶液が好ましく用いられる。安全性及び輸送費低減の観点から、２５〜４５重量％過酸化水素水溶液が好ましく、より好ましくは３０〜４５重量％過酸化水素水溶液である。
本発明のジエチレントリアミンペンタメチレンホスホン酸及び／又はその塩は、特に限定されるものではないが、例えば、ジエチレントリアミンペンタメチレンホスホン酸水溶液などを用いることができ、精製品が好適である。本発明に用いられる水は、純水やイオン交換水を用いることができ、好ましくは超純水である。

本発明に用いられるアルカリ剤は、一般的に使われるアルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物、アンモニア等が使用可能であるが、好ましくは、安価で容易に入手可能な水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、及びアンモニアから選ばれる一種以上が好適に使用される。

過酢酸生成反応は室温で行っても良いが、より短時間で平衡に達するように、３０〜６０℃程度に加熱しても良い。本発明においてジエチレントリアミンペンタメチレンホスホン酸を用いる場合は安定化剤としての効果とともに、過酢酸の生成反応時の触媒としても作用するため、他の触媒を添加せずとも良好な反応性を付与できるが、反応速度をさらに高める目的で酸触媒を添加することも可能である。酸触媒としては、硫酸、リン酸、縮合リン酸類、ホスホン酸類、メタンスルホン酸等が好適に使用される。

本発明の過酢酸水溶液は、ジエチレントリアミンペンタメチレンホスホン酸及び／又はその塩を含有し、過酸化物濃度が１．２〜５．０ｍｏｌ／Ｌ、かつｐＨが２〜５である。

本発明における過酸化物（以下、全過酸化物ということがある）とは、本発明の過酢酸水溶液における過酢酸と過酸化水素のことをいい、それぞれの濃度（ｍｏｌ／Ｌ）の和を過酸化物濃度（以下、全過酸化物濃度ということがある）という。本発明の過酸化物濃度は１．２〜５．０ｍｏｌ／Ｌであり、好ましくは１．２〜２．０ｍｏｌ／Ｌである。この範囲を下回った場合には、過酢酸濃度、即ち殺菌力が低下し、この範囲を上回った場合には安定性が低下する。

本発明の過酸化物水溶液のｐＨは２〜５であり、好ましくはｐＨ３〜４．５である。この範囲を下回った場合には薬剤の安全性が低下し、この範囲を上回った場合には過酸化物の安定性が低下する。

本発明の過酢酸水溶液にさらに、過カルボン酸の安定剤として知られているジピコリン酸や１−ヒドロキシエタン−１，１−ジホスホン酸等の化合物も添加することも可能である。また、本発明の過酢酸水溶液の安定性を向上させる目的で、高純度原料を用いて調製することやイオン交換樹脂等に接触させることにより精製することも可能である。

本発明の過酢酸水溶液は、原液でまたは水で希釈して被殺菌消毒物に接触させて消毒することができる。本発明の過酢酸水溶液には、必要に応じて一般的な殺菌・消毒用薬剤等に使用される添加剤、例えば界面活性剤、増粘剤、香料、着色剤等が適宜配合されていてもよい。
本発明の過酸化物水溶液は、原液のままでも高殺菌性と長いシェルフライフを維持しつつ、皮膚刺激性等の危険性を低減した安全な過酢酸水溶液であり、特に医療器具等の被殺菌消毒物の殺菌、消毒薬として好適に用いることができる。

実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に何らの制限を受けるものではない。

＜過酸化水素および過酢酸濃度の定量＞
過酸化水素濃度は過マンガン酸カリウム法で、過酢酸濃度はヨードメトリー法で定量した。試料を約０．１ｇ精秤した後、滴定中に過酸化水素と過酢酸の平衡が変化しないように、氷を加え試料を０℃付近に保った。４Ｎの硫酸５ｍＬと適量の水を加え、１／１０規定過マンガン酸カリウム溶液で滴定した。過マンガン酸カリウムの赤紫色が消えなくなる点を終点とし、過酸化水素濃度を求めた。
次いで、ヨウ化カリウム約２ｇ、モリブデン酸アンモニウムの飽和水溶液２〜３滴を加え、１／４０規定チオ硫酸ナトリウム溶液で滴定した。ヨウ素の黄色が薄くなったところで、デンプン指示薬を加え、紫色が消えたところを終点とし、過酢酸濃度を求めた。

（Ａ）過酸化水素濃度は、以下のように求めた。
過酸化水素濃度（重量％）＝ 滴定量（ｍＬ）×０．１×ｆ／２／１０００×３４．０２／試料（ｇ）×１００
ここに、ｆは過マンガン酸カリウム溶液のファクターを表す。
（Ｂ）過酢酸濃度は、以下のように求めた。
過酢酸濃度（重量％）＝ 滴定量（ｍＬ）×０．０２５×ｆ’／２／１０００×７６．０５／試料（ｇ）×１００
ここで、ｆ’はチオ硫酸ナトリウム溶液のファクターを表す。
（Ｃ）全過酸化物濃度（ｍｏｌ／Ｌ）は、以下のように求めた。
全過酸化物濃度（ｍｏｌ／Ｌ）＝過マンガン酸カリウム溶液の滴定量（ｍＬ）×０．１×ｆ／２／１０００／試料（ｍＬ）×１０００＋チオ硫酸ナトリウムの滴定量（ｍＬ）×０．０２５×ｆ’／２／１０００／試料（ｍＬ）×１０００

＜枯草菌芽胞を用いた殺菌試験方法＞
本発明の過酢酸水溶液の殺菌力を調べるため、以下の方法で殺菌試験を実施した。使用した枯草菌芽胞、培地、殺菌試験方法は以下の通りである。
枯草菌芽胞：ＡＴＣＣ６６３３
培養用培地：ＳＣＤＬＰ寒天培地（メルク社製 製品番号１０７３２４−Ｐ）
殺菌試験方法：
（１）被験液０．９ｍＬに芽胞分散液（１０^６ｃｆｕ／ｍＬ）０．１ｍＬを加えた［１］。
（２）［１］を５分間放置し、１％チオ硫酸ナトリウム９ｍＬを加えた［２］。
（３）［２］の０．５４ｍＬをＳＣＤＬＰ寒天培地に展開した［３］。
（４）［３］を３５℃にて４８時間以上培養した。
（５）コロニーが発生しなければ殺菌されたと判定した。
（６）殺菌された場合は「−」と表記し、殺菌されなかった場合には「＋」と表記した。
なお、ブランクでは被検液の替わりに超純水を用いた。

実施例１〜４、比較例１〜６
［略号の説明］
ＨＰＯ：３５％工業用過酸化水素水溶液（三菱ガス化学製）
ＤＴＰＰ：１０％ジエチレントリアミンペンタメチレンホスホン酸（三菱ガス化学製精製品）
ＤＰＡ：ジピコリン酸（ＡＣＲＯＳ製試薬）
以下の表１に従って実施例１〜４及び比較例１〜６で使用する溶液約１００ｇを調製した。

調製した溶液を５０℃恒温水槽中に一週間静置した。この液の組成を確認した後、静置後の液を約２０ｇ分取し、５０％水酸化ナトリウム水溶液にてｐＨを３．５に調整した。液組成、分取量及び水酸化ナトリウム水溶液の使用量からｐＨ調整直後の組成を求め、結果を表２に示した。

ｐＨを調整した水溶液を再び３５℃恒温水槽中に１５日間静置した。静置後の液の組成を前記滴定法により求め、全過酸化物の残存率を以下のように算出した。結果を表３に示した。
残存率（％）＝（静置後全過酸化物濃度）／（ｐＨ調整直後全過酸化物濃度）×１００

以上のように、過酢酸の安定剤として最も効果があることが知られているジピコリン酸と比較して、初期全過酸化物が５ｍｏｌ／Ｌより小さい範囲ではｐＨ３．５において同等ないし優位に安定であると言える。

実施例５〜７、比較例７〜９
実施例５〜７、比較例７〜９は、それぞれ実施例１、２、４、比較例３、４、６のｐＨ調整前の液約２０ｇを再調製し、５０％水酸化ナトリウム水溶液でｐＨ４．０に調整した。ｐＨ調整後の溶液を５０℃恒温水槽中に１４日間静置した以外は、先の例と同様に実験を行なった。結果を表４に示した。

以上のように、過酢酸の安定剤として最も効果があることが知られているジピコリン酸と比較して、初期全過酸化物が５ｍｏｌ／Ｌより小さい範囲ではｐＨ４．０においても優位に安定であると言える。

実施例８〜１７、比較例１０〜１１
以下の表５に従って実施例８〜１７及び比較例１０〜１１で使用する溶液約１００ｇを調製した。

調製した溶液を５０℃恒温水槽中に一週間静置した。この液の組成を確認した後、静置後の液を約２０ｇ分取し、５０％水酸化ナトリウム水溶液にてｐＨを５．０に調整した。液組成、分取量及び水酸化ナトリウム水溶液の使用量からｐＨ調整直後の組成を求め、結果を表６に示した。

ｐＨ調整後の溶液を５０℃恒温水槽中に６日間静置した以外は、先の例と同様に実験を行なった。結果を表７に示した。

以上のように、過酢酸の安定剤として最も効果があることが知られているジピコリン酸と比較して、ｐＨ５．０においても優位に安定であると言える。また、１０重量％ジエチレントリアミンペンタメチレンホスホン酸水溶液の添加量０．１〜１．１重量部において、水溶液の安定性に有意差はなかった。

比較例１２〜１７
比較例１２〜１７では、ＤＴＰＰを添加しなかった以外はそれぞれ実施例１〜４、比較例１、２と同様な仕込みで過酸溶液を調製し、５０℃恒温水槽中に７日間静置した。前記例と同様の方法でｐＨを３．５とした後、さらに５０℃恒温水槽中に７日間静置した。滴定により液の組成を求め、全過酸化物残存率を算出した。結果を表８に示した。

以上のように、安定剤を添加しないと過酸化物の濃度維持は困難である。

実施例１８〜２３、比較例１８〜２０
実施例２で調製した液を５０％水酸化ナトリウム溶液にてｐＨ３．５、４．０、５．０に調整した。各ｐＨに調整した液を過酢酸濃度が０．３重量％、０．２重量％、０．１重量％となるようにそれぞれ希釈し、９種類の液を調整した。これらの液を前述の殺菌試験に供した。結果を表９に示した。

以上のようにｐＨ３．５〜５．０において殺菌力に違いは認めらなかった。本試験では、原液を希釈して殺菌試験を行なったが、本来は原液をそのまま用いることが望ましい。

Claims (5)

1. ジエチレントリアミンペンタメチレンホスホン酸及び／又はその塩を含有し、過酸化物濃度が１．２〜５．０ｍｏｌ／Ｌ、かつｐＨが２〜５であることを特徴とする安定性に優れる過酢酸水溶液であって、過酢酸濃度が１．８２重量％以下であり、かつ酢酸と過酢酸の合計が０．０００２５モル／ｇ以上である過酢酸水溶液。
2. 請求項１記載の過酢酸水溶液の製造方法であって、酢酸１．５〜１３．１重量％、過酸化水素３．５〜１４．８４重量％、ジエチレントリアミンペンタメチレンホスホン酸及び／又はその塩０．０１〜０．２重量％および水を混合し、過酢酸を生成させた後、アルカリ剤を用いてｐＨを２〜５に調整することを特徴とする過酢酸水溶液の製造方法。
3. さらに、過酸化水素に対する酢酸のモル比が０．２５〜１．０である、請求項２記載の製造方法。
4. アルカリ剤が水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウムおよびアンモニアから選ばれる一種以上である請求項２または３に記載の製造方法。
5. 請求項１記載の過酢酸水溶液を原液で、または水で希釈して被殺菌消毒物に接触させることを特徴とする消毒方法。