KR20010050093A

KR20010050093A - 이소티아졸론 농축물

Info

Publication number: KR20010050093A
Application number: KR1020000047361A
Authority: KR
Inventors: 패티가라라메시발루바이; 가레트크리스틴엘리자베스
Original assignee: 마크 에스. 아들러; 롬 앤드 하스 캄파니
Priority date: 1999-08-30
Filing date: 2000-08-17
Publication date: 2001-06-15
Also published as: JP4707808B2; US6417211B1; DE60004451T2; BR0003847A; JP2001081004A; EP1082901A1; CN1286026A; CN1229021C; DE60004451D1; EP1082901B1; KR100743605B1

Abstract

비-할로겐화된 3-이소티아졸론을 고농도로 함유하는 안정한 액체 살균조성물이 개시된다. 비-활로겐화된 3-이소티아졸론을 60-95%함유하는 수성 농축물은 우수한 저온 저장 안정성 및 우수한 화학적 안정성을 제공하며 따라서 그리 진하지 않은 항미생물 배합물제조시 유연성(flexibility)이 증대된다.

Description

이소티아졸론 농축물{ISOTHIAZOLONE CONCENTRATES}

본 발명은 수중에서 고도로 농축된 이소티아졸론, 특히, 2-메틸-3-이소티아졸론 용액 및 그 제조방법에 관한 것이다.

살균제는 냉각탑, 금속 가공유 시스템, 라텍스(도료같은) 및 화장품류와 같은 다량한 환경에서 미생물의 성장을 방지하기 위해 실질적으로 사용된다. 중요한 살균제의 일종은 3-이소티아졸론이다. 많은 3-이소티아졸론은 광범위한 조건하에서 미생물의 성장을 방지하는데 매우 효과적임으로 상업적으로 성공하였다. 가장 중요한 3-이소티아졸론은 2-메틸-3-이소티아졸론 같은 수용성 이소티아졸론이다.

3-이소티아졸론이 매우 효과적인 살균제이지만, 이들은 특정 조건하에서는 불안정한 문제가 있다. 안정화제가 존재하지 않으면, 많은 3-이소티아졸론은 화학적으로 퇴화하고 살균활성을 잃는다. 3-이소티아졸론, 특히 용액중 활성성분의 농도가 약 5-약 35중량%(전형적으로 12-15%)인 3-이소티아졸론의 수성 배합물을 안정화시키기 위한 많은 연구가 행하여져 왔다; 미국 특허 제 5,910,503참조. 이들 용액은 전형적으로 예를들어 질산염(nitrate salt) 및 구리염과 같은 안정화제의 사용을 필요로 한다. 유기 화합물 안정화제는 길항환경(antagonistic environments)에서 3-이소티아졸론의 보호에 또한 사용된다; 미국 특허 제 5,142,058. 지금까지, 배합자에게 제공되는 수성 농축 조성물에서 활성성분(3-이소티아졸론)의 농도는 상기한 5-35%(전형적으로 12-15%), 혹은 특정한 유기 용매(프로필렌 글리콜과 같은) 농축물인 경우에는 최고 약 50%이다.(미국 특허 제 5,756,005).

본 발명은 (a) 비교적 낮은 농도의 활성성분이 통상의 수성 농축물에서 배합자가 고려할수 있는 희석 범위를 현저하게 제한하는 경우 그리고 (b) 고형 공업용 (technical grade)의 물질이 예를들어, 후속 생성물의 퇴화(degradation) 및 암화(darkening)를 초래할 수 있는 고형물의 용융과 같은 부가적인 공정을 필요로하는 경우, 통상의 살균용액(예를들어, 활성성분의 농도가 5-50%) 혹은 고형 기술등급 물질을 사용하기 어려운 문제를 해결하고자 하는 것이다.

본 발명은,

(a) 조성물의 중량을 기준으로 최소 하나의 수용성, 비-활로겐화된 3-이소티아졸론 60-95%; 및

(b) 조성물의 중량을 기준으로 물, (C₁-C₄)알카놀, 물과 혼화가능한(water-miscible) (C₂-C₈)알콕시/히드록시 화합물 및 물과 혼화가능한 (C₂-C₄)비양성자성 화합물로 부터 선택된 최소 하나의 용매 5-40%;

를 포함하는 안정한 액체 살균 조성물을 제공하는 것이다.

다른 예로, 본 발명은,

(a) 조성물의 중량을 기준으로, 최소 하나의 수용성, 비-활로겐화된 3-이소티아졸론 60-95%; 및

(b) 조성물의 중량을 기준으로 물, (C₁-C₄)알카놀, 물과 혼화가능한(C₂-C₈)알콕시/히드록시 화합물 및 물과 혼화가능한 (C₂-C₄)비양성자성 화합물로 부터 선택된 최소 하나의 용매 5-40%;

를 혼합함을 포함하며, 액체 살균 조성물은 20∼25℃의 온도에서 최소 24시간동안 균일하고 유체상태로 유지되는 안정한 액체 살균조성물을 제조하는 방법이 제공된다.

또 다른 예에서, 본 발명은 상기한 액체 살균조성물 0.005-1중량부와 혼화가능한 희석제 1중량부를 혼합함을 포함하는 배합된 살균 용액을 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명자들은 액체 농축물의 물리적 그리고 화학적 안정성은 유지되면서 비-할로겐화된 3-이소티아졸론 농축 조성물이 조성물의 총중량을 기준으로 활성성분(3-이소티아졸론)이 50%이상으로 제조될 수 있음을 발견하였다. 본 발명자들은 놀랍게도 특정한 3-이소티아졸론과 특정한 용매의 특정한 상대적인 비율의 혼합물이 본 발명의 안정하고, 고도로 농축된, 비-할로겐화된 3-이소티아졸론 용액을 제공함을 발견하였다.

본 명세서 전반에서 사용된 다음 용어들은 특히 달리 언급하지 않는 한 다음과 같은 의미를 갖는다. 용어 "살균제(microbicide)"는 특정한 환경에서 미생물의 성장을 억제 또는 조절할 수 있는 화합물을 말한다. 용어 "물과 혼화가능한(water-miscible)"은 배합자에 의해 사용될 수 있는 수성매체로 희석시 배합물과의 혼화 및 배합물에서의 용해를 말한다. 본 명세서에서 다음 약어가 사용되었다: HPLC = 고성능 액체 크로마토그래피; C = 섭씨도. 모든 양은 특히 달리 나타내지 않은 한 중량%이고 모든 중량% 범위는 포함된다;모든 비율은 중량비율이고 모든 비율의 범위는 포함된다.

어떠한 수용성, 비-할로겐화된 3-이소티아졸론(NHITA) 화합물은 본 발명의 조성물에 유용하다. 수용성 NHITA 화합물은 수용해도가 5%이상인 것이다. 적절한 NHITA화합물은 예를들어 치환된 그리고 치환되지 않은 2-(C₁-C₄)알킬-3-이소티아졸론을 포함하며, 여기서 치환된 이소티아졸론은 이소티아졸론 고리의 4- 및 5-위치중 하나 혹은 모두에 (C₁-C₄)알킬을 함유할 수 있다. 특정한 NHITA 화합물로는 예를들어, 2-메틸-3-이소티아졸론, 2-에틸-3-이소티아졸론, 2-프로필-3-이소티아졸론, 2-이소프로필-3-이소티아졸론, 2-부틸-3-이소티아졸론(2-n-부틸-, 2-이소부틸- 및 2-sec 부틸- 유도체 포함)을 포함한다. 바람직하게, 상기 NHITA 화합물은 2-메틸-3-이소티아졸론이다.

본 발명의 안정한 액체 살균 조성물은 조성물의 중량을 기준으로 전형적으로 NHITA를 60-95%, 바람직하게는 70-95%, 보다 바람직하게는 75-94% 그리고 가장 바람직하게는 80-90%함유한다.

본 발명의 안정한 액체 살균조성물에 유용한 용매의 양은 조성물의 중량을 기준으로 전형적으로 5-40%, 바람직하게는 5-30%, 보다 바람직하게는 1-25% 그리고 가장 바람직하게는 1-20%이다.

본 발명의 조성물에 사용하기 적절한 용매로는 예를들어, 물 및 물과 혼화가능한 유기 용매를 포함한다. 적절한 물과 혼화가능한 용매로는 예를들어, 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올 및 이소부틸 알코올과 같은 (C₁-C₄)알카놀; 예를들어, 2-메톡시에탄올, 2-부톡시에탄올, 2-(2-부톡시에톡실)에탄올, 페녹시에탄올, 벤질 알코올, 펜에틸 알코올, 에틸렌 글리콜, 1,2-디메톡시에탄, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜 및 글리세린과 같은 (C₂-C₈)알콕시/히드록시 화합물; 및 예를들어, 디메틸 술폭사이드, 디에틸 카보네이트 및 프로필렌 카보네이트와 같은 (C₂-C₄)비양성자성 화합물을 포함한다.

바람직하게 용매는 물이다. 사용되는 경우, 물과 혼화가능한 유기 용매는 2-프로판올, 에틸렌 글리콜 및 프로필렌 글리콜로 부터 바람직하게 선택된다. 물 및 하나 또는 그 이상의 물과 혼화가능한 용매의 혼합물 뿐만아니라 물이 없는 하나 또는 그 이상의 물과 혼화가능한 용매의 혼합물이 또한 사용될 수 있다.

본 발명에 의한 조성물의 잇점은 제조 및 저장시 물리적으로 그리고 화학적으로 모두 안정하다는 것이다. 즉, 이들 고농도의 NHITA용액은 저장시 물리적으로 안정하며 다른 상으로 가라앉거나, 분리되거나 침전되지 않는다. "물리적 안정"은 20-25℃에서 최소 24시간동안 조성물이 균일하고 유체상태임을 의미한다. 바람직하게 조성물은 20℃이하에서 최소 3일 동안, 보다 바람직하게는 최소 2주동안, 그리고 가장 바람직하게는 최소 4주동안 물리적으로 안정하다. 더욱이, 조성물이 15℃이하, 바람직하게는 5℃이하의 온도에서 비슷한 기간동안 그 물리적 안정성을 보유하는 것이다.

더욱이, 본 발명의 액체 살균조성물은 화학적으로 안정하다. 즉, 이들은 3-이소티아졸론 화합물의 화학적 분해를 방지하기 위한 "안정화제"를 필요로 하지 않는다. "화학적안정"이란 활성성분(비-할로겐화 3-이소티아졸론)이 주위조건(20-25℃)에서 최소 10일, 바람직하게는 최소 30일동안 그 초기 활성성분 농도의 최소 90%, 바람직하게는 최소 95% 그리고 보다 바람직하게는 최소 98% 보유됨을 의미한다. 또한 조성물이 25℃이상의 온도, 바람직하게는 최고 약 55℃에서 비슷한 기간동안 이들의 화학적 안정성을 보유하는 것이 바람직하다. 전형적인 3-이소티아졸론 안정화제는 예를들어 요오드산염(iodate), 브롬산염(bromate), 질산염 및 구리염과 같은 금속염을 포함한다. 통상의 3-이소티아졸론 농축물(활성성분 12-15%)에 존재하는 금속염은 염 안정화제로 인하여 침전, 응고 혹은 상분리가 일어날 수 있는 라텍스와 같은 많은 최종 사용처에서 종종 바람직하지 않다. 필요로하는 것은 아니지만, 제한된 양의 금속염이 본 발명의 액체 살균조성물에 첨가될 수 있다. 그러나, 조성물에 금속염이 실질적으로 없는 것이 바람직하다; 즉, 조성물의 중량을 기준으로 0-0.5%, 바람직하게는 0-0.1% 그리고 보다 바람직하게는 0-0.001%의 금속염이 존재할 수 있다.

본 발명의 액체 살균조성물은 미생물의 공격을 받는 환경상에 혹은 환경내에 조성물을 살균활성양으로 도입함으로써 미생물의 성장을 저해하는데 사용될 수 있다. 전형적인 환경으로는 예를들어, 냉각탑, 공기 세척기, 보일러, 미네랄 슬러리, 폐수처리, 장식용 분수, 역삼투 여과, 한외여과, 밸러스트 수(Ballast water), 증발 콘덴서, 열교환기, 펄프 및 종이 가공유, 플라스틱, 에멀젼 및 분산제, 도료, 라텍스, 코팅제(바니쉬 같은), 건축용 제품(매스틱스(mastics), 쵸오크 및 밀봉제 같은), 건축용 접착제(세라믹 접착제, 카펫트 백킹 접착제 및 라미네이팅 접착제 같은), 산업용 또는 소비자용 접착제, 사진 화학물질, 인쇄 유체, 가정용 제품(욕실 소독제 혹은 위생제같은), 화장품 및 욕실용품, 샴푸, 비누, 세제, 산업용 소독제 혹은 위생제(냉온 살균제 및 경표면 살균제 같은), 바닥 광택제, 세탁 헹굼수, 금속가공유, 콘베이어 윤활제, 수압유체, 가죽 및 가죽제품, 섬유, 섬유제품, 목재 및 목제품(합판, 칩 보오드, 플레이트 보오드, 라미네이트된 비임, 배향된 스트랜드보오드, 하드보오드 및 파티클보오드 같은), 원유 공정유체, 연료, 유정 유체(분사수(injection water), 마찰유 및 드릴링 머드 같은), 농경 보조제 보존, 계면활성제 보존, 의약기구, 진단 시약 보존, 음식물 보존(플라스틱 혹은 페이퍼 푸드랩 같은), 수영장 및 스파를 포함한다. 본 발명의 액체 살균조성물은 다음 환경에 특히 유용하다: 냉각탑, 보일러, 폐수처리, 역삼투 필터, 증발 콘덴서; 열 교환기; 펄프 및 종이 가공유, 에멀션 및 분산물, 도료, 라텍스 및 금속가공유.

미생물의 성장을 저해 혹은 조절하는데 적절한 살균제의 양은 이 기술분야에 잘 알려져 있으며 보호되어야 하는 환경에 따라 다르다. 지금까지, 배합자는 최종 용도 항미생물 배합물 제조시 활성성분 수성 농축물 혹은 공업용("technical" grade) 고형 활성성분(전형적으로 최소 90%, 바람직하게는 최소 95% 순도)을 5-30%(전형적으로 12-15%)로 사용할 것이 요구되었었다. 통상의 수성 농축물에서 이용가능한 비교적 낮은 농도의 활성성분은 이용가능한 배합자가 고려할 수 있는 희석의 범위(농도 및 용매타입)를 현저하게 제한한다. 고형 고업용 살균제는 이용가능한 희석농도의 범위가 넓어지도록 하지만, 살균제가 퇴화 및 암화되도록 하는 고형 물질(예를들어, 2-메틸-3-이소티아졸론은 45-55℃에서 녹는다)의 용융을 필요로한다. 따라서, 활성성분을 60-95% 함유하는 본 발명의 액체 살균조성물은 (a)공업용 물질을 용융하기 위한 장치를 더 이상 필요로 하지 않고 (b) 얻어지는 최종 용매 및 농도 대 통상의 활성 성분 농축물의 비율이 보다 큼으로 배합자에게 보다 큰 잇점을 제공한다.

전형적으로, 본 발명의 안정한 액체 살균 조성물은 살균 배합물을 제조하기 위해 다음과 같은 방법으로 배합자가 이용할 수 있다: 액체 살균제 조성물 0.005-1중량부, 바람직하게는 0.01-0.5중량부, 보다 바람직하게는 0.1-0.2중량부가 혼화가능한 희석제 1부와 혼합된다. 적절한 희석제로는 예를들어, 상기한 것들; 즉, 물, (C₁-C₄)알카놀, 물과 혼화가능한 (C₂-C₈)알콕시/히드록시 화합물 및 물과 혼화가능한 (C₂-C₄)비양성자성 화합물 및 액체 살균제 농축물과 혼화가능한 다른 희석제이다. 더욱이, 희석제는 배합자에게 유용한 다른 항미생물제를 포함하는 임의의 성분을 함유할 수 있다.

임의로, 다른 항미생물제는 조성물의 물리적 및 화학적 안정성에 실질적으로 영향을 미치지 않도록 본 발명의 액체 살균조성물에 존재할 수 있다. 예를들어, 5-클로로-2-메틸-3-이소티아졸론(CMI)같은 할로겐화된 3-이소티아졸론의 제한된 양이 존재할 수 있다. 바람직하게, 조성물은 실질적으로 할로겐화된 3-이소티아졸론이 없다; 즉, 할로겐화된 3-이소티아졸론과 비-할로겐화된 3-이소티아졸론의 혼합된 중량을 기준으로 0-최고 3%, 바람직하게는 0-최고 1%, 보다 바람직하게는 0-최고 0.5%의 할로겐화된 3-이소티아졸론이 존재할 수 있다. 액체 살균조성물에 존재할 수 있는 다른 적절한 항미생물제는 예를들어, 3-요오도-2-프로피닐부틸카바메이트, 2-브로모-2-니트로프로판디올, 글루타르산 디알데이드, 2-n-옥틸-3-이소티아졸론, 소디움 2-피리딘티올-1-옥사이드, p-히드록시 벤조산 알킬 에스테르, 트리스(히드록시메틸)-니트로메탄, 디메틸올-디메틸-히단토인 및 벤즈이소티아졸론을 포함한다. 바람직하게, 상기 조성물은 실질적으로 다른 항미생물제를 함유하지 않는다; 즉, 조성물의 중량을 기준으로 다른 항미생물제가 0-최고 20%, 바람직하게는 0-최고 5%, 보다 바람직하게는 0-최고 1%로 존재할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 모든 비율, 부(parts) 및 퍼센트는 달리 언급하지 않는한 중량으로 표현되며, 사용된 모든 시약은 달리 언급하지 않는 한 우수한 상업용 품질의 것이다. 실시예 및 표에서 사용된 약어는 다음과 같다.

MeOH = 메탄올 PG = 프로필렌 글리콜 DPG = 디프로필렌 글리콜 IPA = 이소프로판올CH₂OH = 벤질 알코올OCH₂CH₂OH = 페녹시에탄올 BEE = 2-(2-부톡시에톡실)에탄올 DEC = 디에틸 카보네이트 PC = 프로필렌 카보네이트 DME = 1,2-디메톡시에탄 CMI = 5-클로로-2-메틸-3-이소티아졸론 MI = 2-메틸-3-이소티아졸론 NA = 분석되지 않음

실시예 1

공업용 2-메틸-3-이소티아졸론(MI) 샘플을 사용하여 여러가지 용매에서 다른 농도로 NHITA용액을 제조하였다. 공업용 MI는 전형적으로 순도가 95-98%이다. 20㎖바이알에서 칭량된 양의 탈이온수(혹은 용매 혹은 용매-물 혼합물)에 칭량된 양의 용융된 MI(약 55℃에서 용융됨)를 첨가하여 용액을 제조하였다; 혼합물을 소용돌이치게하고 실온으로 냉각하였다. 제조된 샘플을 실온(20-25℃)에서 24시간동안 방치한 후 보다 낮은 온도(5-17℃)에서 최소 72시간동안 저장하였다; 각 조건에서 물리적 안정성(균일성, 투명성, 결정화, 침전, 상분리)를 관찰하였다. 결정화, 상분리 혹은 침전이 발생하지 않으면 샘플이 물리적으로 안정한 것으로 간주하였다; 조성물이 불안정한 농도(혹은 농도범위)를 ** 첨자로 나타냈으며, 리스트된 다른 농도(범위)는 안정하였다; 결과를 하기 표 1에 요약하였다(농도는 MI중량%이다). 하기 표 1의 데이타 뿐만아니라, 물에서의 80% 및 90% MI 용액은 5℃에서 적어도 4달동안 안정하였다. 화학적 안정성의 예는 하기 표 2에 나타내었다.

물리적 안정성

	저장온도
용매 시스템	20-25℃	5℃	-17℃
물50/50 MeOH/물MeOHPGDPGIPACH₂OHOCH₂CH₂OHBEEDECDMSODMEPC	60-94.4;95.48878-8868-8875-9078-88606068-8870;80-9070-80;9070-80;9069;80-90**	60-89.5; 90.58878;8868;78-8875-9078;88606068-887070-8070-8069	70-77;88887868NA786060**NANANANANA

** = 물리적으로 불안정한 결정 형성 혹은 불용

화학적 안정성

초기 MI 농도*	용매 시스템	저장 조건	잔류 활성성분(MI)%*
85.8687888	물PGMeOH50/50 MeOH/물	55℃/4주40℃/11주40℃/11주40℃/11주	97.1100104101

* HPLC분석에 근거함, ±1-2%

본 발명의 농축된 살균농축물은 우수한 저온 저장 안정성, 화학적 및 물리적 안정성을 나타낸다.

Claims

(a) 조성물의 중량을 기준으로 최소 하나의 수용성, 비-활로겐화된 3-이소티아졸론 60-95%; 및

(b) 조성물의 중량을 기준으로 물, (C₁-C₄)알카놀, 물과 혼화가능한 (C₂-C₈)알콕시/히드록시 화합물 및 물과 혼화가능한 (C₂-C₄)비양성자성 화합물로 부터 선택된 최소 하나의 용매 5-40%;

를 포함하는 안정한 액체 살균 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 액체 조성물은 20-25℃에서 최소 24시간동안 균일하고 유체임을 특징으로 하는 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 액체 조성물은 수용성, 비-할로겐화된 3-이소티아졸론을 75-94%포함함을 특징으로 하는 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 수용성, 비-할로겐화된 3-이소티아졸론은 2-메틸-3-이소티아졸론, 2-에틸-3-이소티아졸론, 2-이소프로필-3-이소티아졸론 및 2-프로필-3-이소티아졸론으로 부터 선택됨을 특징으로 하는 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 물과 혼화가능한 (C₂-C₈)알콕시/히드록시 화합물은 2-메톡시에탄올, 2-부톡시에탄올, 2-(2-부톡시에톡실)에탄올, 페녹시에탄올, 벤질 알코올, 펜틸 알코올, 에틸렌 글리콜, 1,2-디메톡시에탄, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜 및 글리세린으로 부터 선택됨을 특징으로 하는 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 (C₁-C₄)알카놀은 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올 및 이소부틸 알코올로 부터 선택됨을 특징으로 하는 조성물.
제 1항에 있어서, 나아가 할로겐화된 3-이소티아졸론과 비-할로겐화된 3-이소티아졸론의 혼합중량을 기준으로 할로겐화된 3-이소티아졸론 3%를 포함함을 특징으로 하는 조성물.
제 1항에 있어서, 나아가 조성물의 중량을 기준으로, 3-요오도-2-프로피닐부틸카바메이트, 2-브로모-2-니트로프로판디올, 글루타르산 디알데히드, 2-n-옥틸-3-이소티아졸론, 소디움 2-피리딘에티올-1-옥사이드, p-히드록시 벤조산 알킬 에스테르, 트리스(히드록시메틸)니트로메탄, 디메틸올-디메틸-히단토인 및 벤즈이소티아졸론으로 부터 선택된 최소 하나의 항미생물제를 최고 20% 포함함을 특징으로 하는 조성물
(a) 조성물의 중량을 기준으로, 최소 하나의 수용성, 비-활로겐화된 3-이소티아졸론 60-95%; 및

(b) 조성물의 중량을 기준으로 물, (C₁-C₄)알카놀, 물과 혼화가능한 (C₂-C₈)알콕시/히드록시 화합물 및 물과 혼화가능한 (C₂-C₄)비양성자성 화합물로 부터 선택된 최소 하나의 용매 5-40%;를 혼합함을 포함하며,

액체 살균 조성물은 20∼25℃의 온도에서 최소 24시간동안 균일하고 유체상태로 유지되는 안정한 액체 살균조성물 제조방법
청구항 1항의 액체 살균 조성물 0.005-1중량부와 혼화가능한 희석제 1중량부를 혼합함을 포함하는 배합된 살균용액을 제조방법