NO174792B - 1-metyl-3,5,7-triaza-1-azoniatricyklodekantrijodid, og anvendelse derav ved bekjempelse av mikroorganismer i vandige systemer - Google Patents

Description

Den foreliggende beskrivelse vedrører forbindelsen l-metyl-3,5,7-triaza-l-azoniatricyklodekantrijodid med formelen

og anvendelse derav for preservering av et vandig system som er utsatt for mikrobiell nedbrytning. Typiske systemer er vandige løsninger, emulsjoner og suspensjoner.

Et stort antall handels- og industriprodukter omfatter vandige systemer som inneholder organiske materialer. Eksempler er latekser, overflateaktive midler, dispergeringsmidler, stabilisatorer, smøremidler, fortykningsmidler, klebemidler, stivelser, vokser, proteiner, emulgeringsmidler, vaskemidler, celluloseprodukter og harpikser formulert i vandige løsninger, emulsjoner eller suspensjoner. Slike produkter inneholder ofte relativt store mengder vann. Temperaturen hvorved disse produkter lagres, samt deres pH gjør disse produkter utsatt for vekst av mikroorganismer. Disse mikroorganismer kan innføres under fremstillingen av disse produkter (fra utsettelse for luft, tanker, rør, utstyr og mennesker) og/eller under deres anvendelse (fra flere åpninger og lukninger av forpakkede produkter og innføring av forurensede gjenstander for å røre eller fjerne materiale).

Mikrobiologisk nedbrytning av vandige systemer som inneholder organisk materiale kan manifestere seg med en rekke problemer. Disse er tap av viskositet, gassdannelse, ubehagelige lukter, nedsatt pH, emulsjonsbrytning, fargeforandring og geling.

Friedrich et al., Zur Kenntnis des Hexamethylentetra-mins, I-, 54B Berichte 1531-42 (1921) beskriver l-metyl-3,5,7-triaza-l-azoniatricyklodekan-forbindelser som inneholder slike anioner som metylsulfat, nitrat, pikrat, perklorat og tiocyanatgrupper. US-patentsøknadene 174 812 og 174 819 beskriver i tillegg anioner av acetat, citrat, borat, fosfat og molybdat.

US-patent nr. 4 505 831 og 4 650 866 omtaler 1-metyl-3,5,7-triaza-l-azoniatricyklodekan-forbindelser som er anvendelige som mikrobicider. Disse patenter er imidlertid begrenset til slike forbindelser som har monohalogenidanioner. US-patent nr. 4 650 8 66 omtaler også en fremgangsmåte for fremstilling av slike l-metyl-3,5,7-triaza-l-azoniatricyklo-dekan-halogenider omfattende omsetningen av et ammonium-halogenid med metylamin, formaldehyd og ammoniakk i et vandig medium.

Et vandig system som er utsatt for mikrobiologisk nedbrytning preserveres ved å tilsette systemet en forbindelse med formelen

hvori forbindelsen tilsettes i en tilstrekkelig mengde til å inhibere veksten og formeringen av minst én mikroorganisme i det vandige systemet.

Forbindelsen ifølge oppfinnelsen kan fremstilles ved at man erstatter et monohalogenidanion med et trijodidion i forbindelsene som er beskrevet i US-patent nr. 4 650 866, fortrinnsvis l-metyl-3,5,7-triaza-l-azoniatricyklodekanklorid. En trijodidløsning kan fremstilles ved'å blande jod og et alkalimetalljodid, fortrinnsvis natrium- eller kaliumjodid i vann. Monohalogenidforbindelsen tilsettes, og forbindelsen ifølge foreliggende oppfinnelse oppnås. Alle utgangsmaterialene for denne fremgangsmåten er lett tilgjengelige handlesprodukter.

I den fremstillingsmetoden fremstilles trijodidløsningen fortrinnsvis med en styrke på 0,01-0,1 molar konsentrasjon i vann, spesielt ca. 0,05 molar. Denne løsningen kan fremstilles ved å oppløse 0,01-0,1 mol jod og 0,02-0,20 eller flere mol alkalimetalljodid pr. liter vann. Det foretrukne forhold er 0,05 mol jod til 0,12 mod jodid pr. liter vann.

Reaksjonen utføres fortrinnsvis ved romtemperatur. Den er ikke en eksoterm reaksjon.

Reaksjonen utføres i tilstrekkelig tid til å fremstille trijodidsaltet ifølge foreliggende oppfinnelse. Fortrinnsvis utføres reaksjonen i ca. 1-4 timer.

Forbindelsen kan brukes til å forhindre mikrobiologisk nedbrytning i alle vandige systemer som er utsatt for slik nedbrytning, såsom vandige løsninger, emulsjoner og suspensjoner.

Eksempler på vandige løsninger, emulsjoner og suspensjoner som er gjenstand for biologisk nedbrytning er vannbaserte malinger, lateksemulsjoner såsom akryl- og polyvinylacetatemulsjoner, klebemiddelløsninger og emulsjoner, voksemulsjoner, poleringsmidler, metallbehandlingsfluidløsninger og emulsjoner, tettings- og forseglingsprodukter, kjemiske papirfremstillingsprodukter såsom alumløsninger, leire- og pigmentdispersjoner, stivelseslam og løsninger, og proteinbeleggformuleringer og kosmetiske preparater. Mange av disse materialer brukes også i andre industri- og handelsprodukter. Vandige systemer kan brukes i petroleumsfremstilling og ved fremstilling av vaskemidler, overflateaktive midler, trykksverter og tekstiler.

En spesielt foretrukket anvendelse av forbindelsen ifølge foreliggende oppfinnelse er ved preservering av vannbaserte malinger.

Den antimikrobielle aktiviteten til forbindelsen ifølge oppfinnelsen strekker seg til en rekke forskjellige mikroorganismer innbefattende bakterier, såsom Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Enterobacter aerogenes, Klebsielle pneumoniae, Proteus vulgaris, Salmonella choleraesuis og Bacillus subtilis, og sopp såsom Candida albicans og Aspergillus niger.

Konsentrasjonen av forbindelsen ifølge denne oppfinnelsen som inhiberer vekst og formering av en mikroorganisme, og så således gir den preserverende virkning som her er beskrevet, kan lett bestemmes av en fagmann på området uten utstrakt eksperimentering, og vil fortrinnsvis ligge mellom ca. 25 og 5000 vektdeler av forbindelsen pr. million deler av det vandige system som skal preserveres.

Forbindelsen ifølge oppfinnelsen kan anvendes som et faststoff eller kan være oppløst i vann før tilsetning til produktet som skal preserveres. I disse tilfeller hvor nærvær av vann kan forårsake en viss nedbrytning av det kvaternære ammoniumsaltet over et langt tidsrom, kunne ikke-vandige dispersjoner fremstilles ved riktig valg av løsningsmidler, dispergeringsmidler og stabilisatorer som er velkjente på området som egnet for dannelse av slike dispersjoner.

I slike tilfeller, hvor forbindelsen ifølge oppfinnelsen er gjenstand for rask nedbrytning ved varme, kan stabilisatorer tilsettes.

De følgende eksempler illustrerer oppfinnelsen.

Eksempel 1

Fremstilling av l- metyl- 3. 5. 7- triaza- l- azoniatricvklodekan-triiodjd

En løsning av 12,7 g (0,05 mol) jod, 20 g (0,12 mol) kaliumjodid og 1 liter vann ble fremstilt i et 2 liter beger-glass. Til den ovenfor nevnte godt rørte løsning satte man langsomt 54 g 18% løsning av l-metyl-3,5,7-triaza-l-azoniatri-cyklodekanklorid (0,05 mol). Under tilsetningen av det organiske klorid til trijodidløsningen utfeltes et brunt fast stoff. Dette ble filtrert og tørket og ga 11,7 g (44,5% utbytte) av et brunt fast stoff med et smeltepunkt på 160-162°C. Elementæranalyse av dette viste at dette var temmelig rent:

Eksempel 2

Preserveringsvirkningen av det kvaternære ammoniumtrijodid fremstilt i eksempel 1 ble bestemt i en nyfremstilt vannbasert maling formulering med titandioksyd og kalsiumkarbonat som pigmenter, en akrylemulsjonharpiks, dispergeringsmidler, og hydroksyetylcellulose som fortykningsmiddel. pH i denne malingen var ca. 9,0. En multippelangrepsmetode som ble brukt var som følger: A. Vei 100 g maling i fornummererte French

firkantflasker.

B. Tilsett den tilsvarende mengde av

preserveringsmiddelet for å oppnå den ønskede parts

pr. million.

C. Tilsett 1 ml inoculum. Bland godt ved å riste innholdende av hver flaske umiddelbart etter tilsetningen av inoculumet. Inoculumet ble fremstilt ved å tilsette 2 ml sterilt saltvannsløsning til en 18- til 24-timers agarkultur av Enterobacter aerogenes, røre for å løsne overflateveksten og dekantere til et sterilt prøverør. Fremgangsmåten ble gjentatt med kulturer av Pseudomonas aeruginosa og Bacillus subtilis, og alle tre suspensjoner ble dekantert i det samme prøverør. Konsentrasjonen av den blandede bakteriesuspensjon ble så justert, slik at en sluttkonsentrasjon på 1 x IO<5> celler pr. ml oppnås når

1 ml av inoculumet settes til 100 ml av malingen.

D. Innta et minimum på to kontroller (flasker som inneholder substrat og inoculum bare).

E. Inkuber ved 37"C i 9 uker.

F. Strek fra innholdene av hver flaske på

næringsagarplater med intervaller på 3 dager, 7 dager, 14 dager og 21 dager etter inokulering (første

angrep). Inkuber de strekede plater ved 37°C i 24 timer og observer de strekede plater etter vekst. G. Reinokuler prøven med de samme forsøksorganismer på

slutten av 21 dager og strek fra innholdene av hver blaske på næringsagarplater i mellomrom på 3 dager, 7 dager, 14 dager og 21 dager etter inokulering (andre angrep). Inkuber de strekede plater ved 37°C i 24

timer og observer de strekede plater etter vekst. H. Reinokuler prøven med den samme forsøksorganisme ved slutten av 42 dager og strek fra innholdene fra hver flaske på næringsagarplater i mellomrom på 3 dager, 7 dager, 14 dager og 21 dager etter inokulering (tredje angrep). Inkuber de strekede plater ved 37°C i 24

timer og observer de strekede plater etter vekst.

I. Observer innholdene av hver flaske etter

—>>1. Fargeforandring

2. Lukt

. ^3. Fortykning av maling.

J. Evaluer resultatene. Et kjemikalium anses som et effektivt preserveringsmiddel når det forhindrer vekst av bakterier 21 dager etter hver inokulering.

Det kvaternære ammoniumtrijodid som er beskrevet i eksempel 1 var et effektivt preserveringsmiddel i konsentrasjoner på 400 deler salt pr. million deler maling og også ved høyere konsentrasjoner. Se tabell 2 nedenunder. Ingen fargeforandringer ble bemerket i noen av prøvene. I tillegg ble ingen uønsket lukt observert, og viskositetene til de preserverte malingsprøver forandret seg ikke.

Claims (4)

1. Forbindelse, karakterisert ved at den er l-metyl-3,5,7-triaza-l-azoniatricyklodekantrijodid.

2. Anvendelse av en forbindelse med formelen for preservering av et vandig system som er utsatt for mikrobiell nedbrytning.

3. Anvendelse ifølge krav 2, hvor det vandige system er valgt fra gruppen bestående av vandige løsninger, emulsjoner og suspensjoner.

4. Anvendelse ifølge krav 3, hvor det vandige system er en vannbasert maling.