SE459003B - Kvaternaer ammoniumfoerening, desinfektionsmedelskomposition innefattande en vattenhaltig loesning av en kvaternaer ammoniumfoerening samt foerfaranden foer desinfektion med kvaternaera ammoniumfoereningar - Google Patents

Description

459 D03 10 15 20 25 30 35 2 cyl" i alla dessa exempel användes för att ange den ovan nämnda blandningen av primära 10-kol-förgrenade kedjor, som har CAS-nummer 68551-08-6*.

Exemgel l Decylalkohol + HCl > decylklorid Ungefär 500 g decylalkohol och ungefär 10 g zink- klorid upphettas till ca 140°C och torr väteklorid leds in i blandningen. Utloppsàngorna kondenseras och in- fångas. När kondensatets volym förblir konstant (vid ca 60-65 ml efter ca 3 h) avbrytes reaktionen. Det orga- niska skiktet i reaktionskolven tvättas med kallt vatten och renas genom destillation.

Exemgel 2 Decylalkohol + metylamin > decylmetylamin 1 mol decylklorid upphettas i en autoklav med en koncentrerad lösning av monometylamin i vatten (isopro- panol eller kan också vatten/isopropanolblandningar användas), innehållande ca 10 mol monometylamin, vid ca ll0°C i 8-10 h. Efter kylning tillsättes ca 1,1 mol natriumhydroxid under omrörning. Det organiska skiktet avskiljes från blandningen, befrias från isopropanol (om den är närvarande) och fraktioneras. Utbytet är ca 0,75-0,80 mol decylmetylamin.

Exemgel 3 Decylklorid + decylmetylamin > didecylmetylamin En blandning av l mol decylmetylamin och l mol natriumhydroxid upphettas till ca l60°C vid atmosfärs- tryck och l mol decylkloríd tillsättes långsamt under en tidsperiod av 1 h. Upphettningen fortsättes ytter- ligare i ungefär 1 h. Den kylda organiska blandningen tvättas med kallt vatten och renas genom destillation.

När n-decylklorid användes istället för decylklorid är produkten n-decyl-decylmetylamin. Vilken som helst annan n-alkylklorid med decylmetylamin ger n-alkyl-decy1- metylamin. När n-decylklorid användes¿istä1let för decyl- klorid och n-decylmetylamin användes istället för decyl- metylamin är produkten di-n-decylmetylamín. 10 15 20 25 30 35 459 003 Exemgel 4 Didecylmetylamin + metylklorid > didecyldimetyl- _ammoniumklorid (tidigare känd) l mol didecylmetylamin i en autoklav blandas med ungefär en lika stor volym isopropanol, eller 50/50 isopropanol/vatten som lösningsmedel. Sedan pumpas l mol metylkloridgas (plus 1-2% överskott) in i autoklaven och innehållet däri upphettas vid ca 80-llO°C i ca 12-15 h.

Didecyldimetylammoniumklorid, den kvaternära ammo- niumsaltprodukten, lämnas i lösning, varvid dess kon- centration är ca 35-50% beroende på mängden av lösnings- medel som användes i reaktionen.

När n-decyl-decylmetylamin användes istället för didecylmetylamin är produkten n-decyl-decylmetylammo- niumklorid (föreliggande uppfinning). När di-n-decyl- metylamin användes istället för didecylmetylamin är produkten di~n-decyldimetylammoniumklorid. När n-alky1- -decylmetylamin användes istället för n-decyl-decyl- metylamin är produkten n-alkyl-decy1dimetylammonium~ klorid.

Exemgel 5 I jämförande syfte (såsom framgår senare) framställ- des blandningar av kvaternära ammoniumsalter enligt följande: (a) 95 vikt% didecyl-dimetylammoniumklorid, 5 vikt% di-n-decyl-dimetylammoniumklorid_ (b) 90 vikt% didecyl-dimetylammoniumklorid, 10 vikt% di-n-decyl-dimetylammoniumklorid. (c) 75% didecyl-dimetylammoniumklorid, 25 vikt% di-n-decyl-dimetylammoniumklorid.

Exemgel 6 När metylamin behandlades med en ekvimolär blandning av decylklorid och n~decylklorid genom förfarandet som visats i exempel 2 var produkten en blandning av ca 50% decylmetylamin och ca 50% n-decylmetylamin. När denna blandning av sekundära aminer behandlades med en ekvimolär blandning av samma två alkylhalogenider 459 003 10 15 20 25 30 35 4 genom förfarandet som visats i exempel 3, var produkten en blandning av ca 25% didecyl-metylamin, ca 25% di-ns -decyl-metylamin och ca 50% decyl-n-decylmetylamin.

När denna blandning av tertiära aminer kvaterniserades med metylklorid genom förfarandet som visats i exempel 4 var produkten antagligen en blandning av di-alkyl-di- metylammoniumkloridsalter i ungefär samma proportioner som deras ursprungliga tertiära aminer, nämligen ca 25% didecyl-dimetylammoniumklorid, ca 25% di-n-decyl-di- metylammoniumklorid och ca 50% decyl-n-decyl-dimetyl- ammoniumklorid.

I jämförande syfte undersöktes de antimikrobiella egenskaperna hos didecyl-dimetylammoniumklorid, di-n- -decyl-dimetylammoniumklorid och de tre blandningarna (a), (b) och (c) Som visats i exempel 5, med användning av följande förfarande. 1. 50 ml av lösning som innehöll det lösta ämnet som skulle testas vid testkoncentrationen sattes asep- tiskt till i förväg steriliserade 125 ml Erlenmeyer-kol- var som var försedda med bomullsproppar. 2. En serie kolvar som innehöll varje löst ämne vid olika testkoncentrationer inokulerades med 0,5 ml av en l/10 näringsbuljonglösning av en 24-h närings- buljongkultur av Pseudemonas aeruginosa. En annan serie inokulerades med 0,5 ml av l/10 näringsbuljonglösning av en 24-h näringsbuljongkultur av Aerobacter aerogenes. 3. Efter 30 min uttogs en 0,5 ml alikvot från varje kolv och sattes till 50 ml sterilt azolektin/"Tween 80" neutraliseringsmedel. "Tween 80" är ett polyoxietylen- derivat av partiella fettsyraestrar av hexitolanhydrider som framställs av Atlas Power Co., Wilmington, Delaware, USA. 4. Agarplatta-räkningar gjordes av alikvotlösningarna.

Tabell I visar de testade produkternas plattafräk- ningar. Den verkliga mikrobiella räkningen kan beräknas genom multiplicering av varje tal med 102 Testerna utfördes samtidigt för att minimera jäm- 10 459 003 5 förelsefel beroende på fluktueringar i omgivningsbe- tingelserna. Tabellen visar att vid koncentrationer av så lite som 50 ppm, åtminstone beträffande Pseude- monas aeruginosa, har dídecyl-dimetylammoniumklorid bättre aktivitet än di-n-decyl-dimetylammoniumklorid, och detta är viktigt ty Pseudemonas aeruginosa är en av de svåraste mikroorganismerna att avdöda.

"BTC 776", kontrollen, är ett välkänt och potent antimikrobiellt medel. Den är en kvaternär bensalkonium som tillverkas av Onyx Chemical Company, Jersey City, New Jersey, USA. 459 003 o o o o o; oo o. o o o o o o o o o o; oo o o o; ...o o o o o .o o o o o.oo 2 o o o o o o; o o o o o... o; 3 o o.o o; oáo 2 o o: o »X2 o o o o; oJo 3 o o o man" o ...too o o o o; ox fi: 2 f: oåo o o o; o; QS o; oJo o o o; o o o; ox.. oåo ...äfl oäoo o... ...å o o.o~ o.o~ .Too m WS ÉS o; o.o~ To ...om ~ of. oao o . .E m... . äwß I ml .ooa l _ :mm I ~ w Û. :won vän.. :oåocuuoïwuccx ¶....c_xE:ÉoEE=_>ovzlvrfi>uofl|cnflo n Z wucomouwn uwuunnouflå u .<.< tfofiššicccšf>ousfiïffiucuqn n H dnocwvnuon mocoeounomm n .<..._ o ofño... 10 15 20 25 30 35 459 003 7 Förutom användning av klorid som anjon i de ovan angivna föreningarna är det möjligt, ehuru mindre före- draget, att använda andra halogener som har en atomvikt större än 30 samt metosulfat eller etosulfat.

Ehuru didecyl-kvaternära ammoniumföreningar som ovan beskrivits är mycket effektiva, särskilt mot Pseu- domonas aeruginosa, vid låga koncentrationer, kan denna effektivitet till stor del förstöras i närvaro av hårt vatten eller organiskt avloppsvatten. Det är i själva verket välkänt att de flesta mikrobiocida kvaternära ammoniumföreningarna förlorar en stor andel av sin anti- mikrobiella aktivitet i närvaro av hårt vatten eller organiskt avloppsvatten (organic soil).

Ehuru vissa hitintills kända dialkyl-dimetylammo- niumsalter kvarhåller tillräcklig aktivitet i närvaro av dessa föroreningar för att vara användbara som bak- teriostatiska medel eller sanitetsmedel är de dåliga desinfektionsmedel. (Ett "sanitetsmedel" definieras här som en förening, vilken minskar koncentrationen av mikroorganismer till en förut bestämd acceptabel nivå utan att nödvändigtvis avdöda l00% av organismerna.

Ett "desinfektionsmedel“ definieras här som en förening som avdödar 100% av organismerna).

De kvaternära ammoniumföreningarnas effektivitet som sanitetsmedel i hårt vatten mätes vanligen genom "germicid och detergent sanitetsmedelstest“, varvid ökande koncentrationer av hårdhet användes för att be- stämma den maximala vattenhårdheten - vanligen uttryckt i ppm som kalciumkarbonat - vid vilket en koncentration av en förutbestämd mängd av en kvaternär förening avdödar 99,999% av testorganismerna i inokulum mätt efter kontakt i 30 s. Detta test anges ofta även som "hårdvattenstole- ranstest".

"Germicid och detergent sänitetsmedelstestet" kan vara adekvat när de mikrobiella föroreningarna endast involverar de mindre virulenta, icke-patologiska arter- na av mikroorganismer, eller när avsikten endast är 459 003 10 15 20 25 30 35 8 att minska den mikrobiella halten till förutbestämda acceptabla nivåer. Men när virulenta, patologiska arter av mikroorganismer utgör föroreningarna år enbart sani- tetsbehandling otillräcklig. I ett sådant fall kan endast desinfektering (l00% avdödning av mikroorganismer) tole- reras.

De kvaternära föreningarnas effektivitet som des- infektionsmedel mätes vanligen genom "användningsutspäd- ningstestet". Detta test mäter den minimala koncentra- tionen av ett desinfektionsmedel som avdödar l00% av mikroorganismer på en hård yta på 10 min.

Ehuru "användningsutspädningstestet“ ofta tjänar som ett medel för jämförande av de kvaternära föreningar- nas effektivitet som desinfektionsmedel har det en all- varlig praktisk brist; nämligen det utföres i destil- lerat vatten. De flesta samhällen i världen befinner sig i hárdvattenomráden och eftersom hàrt vatten minskar desinfektionsmedlens antimikrobiella effektivitet är det nödvändigt att modifiera “användningsutspädníngs- testet" så att det beaktar vattenhàrdheten.

För att bestämma kvaternära desinfektionsmedels verkliga effektivitet i hårt vatten har här vissa aspek- ter av "användningsutspädningstestet" kombinerats med vissa aspekter av “germicida och detergent sanitets- medelstest“. I ett sådant kombinerat test utväljes en koncentration av desinfektionsmedel, och med användning av den koncentrationen utföres på varandra följande “användningsutspädningstest" vid stegvis ökande koncent- rationer av hàrdvattenförorening tills den kvaternära föreningen ej längre avdödar 100% av testorganismerna.

Den maximala hárdvattennivån vid vilken den kvaternära föreningen passerar detta test är det signifikanta måttet pà desinfektíonsmedelseffektivitet i hårt vatten.

I enlighet med föreliggande uppfinning har man nu upptäckt att decyl-n-decyl-dimetylammoniumsalter (där uttrycket "decyl“ användes såsom ovan för att ange en blandning av primära 10-kolatom-förgrenade kedjor 10 15 20 25 30 35 459 003 9 med ett CAS-nummer av 68441-08-6*) är synnerligen effek- tiva desinfektionsmedel i närvaro av antingen hårt vatten eller organiskt avloppsvatten eller bàda.

Dessa salter har strukturformeln: decyl --- N n-decyl i vilken R är en lägre alkylgrupp med l-4 kolatomer och X antingen är en halogen med en atomvikt av större än 30, metosulfat eller etosulfat, varvid uttrycket "decyl" hänför sig till en blandning av primära gren- kedjiga alkylgrupper som var och en har 10 kolatomer och innehåller en rak kedja med minst tvâ förgreningar, varvid den förhärskande komponenten är trimetylheptyl, och uttrycket "n-decyl" hänför sig till den normala decyl-gruppen.

Förutom upptäckten av decyl-n-decyl~dimetylammo- niumsalternas effektivitet som desinfektionsmedel i hàrt vatten eller organiskt avloppsvatten har man också funnit att ehuru både di-n~decyl- och di-decyl-dimetyl- ammoniumsalter är relativt dåliga desinfektionsmedel i hårt vatten eller i närvaro av organiskt avloppsvatten när de användes för sig själva uppvisar de tillsammans en synergistisk effekt, varigenom blandningen också blir ett effektivt desinfektionsmedel både i hårt vatten och i närvaro av organiskt avloppsvatten.

Decyl-n-decyl-dimetylammoniumsalter, samt di-decyl- och di-n-decyl-dimetylammoniumsalter framställes genom alkylering av en tertiär amin med en primär alkylhalo- genid. Exempelvis framställs decyl-n-decyl-dimetylammo- niumklorid genom kvaternisering av decyl~n-decyl-metyl- amin med metylklorid.

För att belysa föreliggande uppfinning framställdes följande kvaternära föreningar, varvid var och en av dessa föreningar representeras av namnet på de två alkyl- 459 005 10 15 20 25 30 10 substituenterna efterföljt av “DMAC" som användes såsom en förkortning för dimetylammoniumkloridz decyl-n-decyl-DMAC 1 d-decyl-DMAC di-n-decyl-DMAC Förutom de ovan angivna enskilda föreningarna fram- ställdes även följande blandningar: 90 vikt% di-decyl-DMAC, 10 50 vikt% di-decyl-DMAC, S0 10 vikt% di-decyl-DMAC, 90 vikt% di-n-decyl-DMAC 25 vikt% di-decyl-DMAC, 25 vikt% di-n-decyl-DMAC och 50 vikt% decyl-n-decyl-DMAC. vikt% di-n-decyl-DMAC vikt% di-n-decyl-DMAC Alla de ovan angivna sju materialen underkastades "användningsutspädningstest" i destillerat vatten, mot Pseudemonas aeruginosa för att bestämma minimumkoncent- rationen vid vilken var och en avdödar 100% av mikro- organismerna. Var och en passerade "användningsutspâd- ningstestet" vid minimumkoncentrationen 500 ppm i destil- lerat vatten.

Dessa samma sju material, var och en vid den ovan- nämnda koncentrationen 500 ppm, underkastades sedan en modifierad form av “användningsutspädningstestet" med användning av teknikerna enligt "germicida och de- tergent sanitetsmedelstest", varvid, i närvaro av 5% blodserum som organisk förorening, koncentrationen av hårdhet ökades i steg av 50 ppm i separata experiment tills den nivå av vattenhàrdhet uppnåddes vid vilken desinfektionsmedlet inte avdödade 100% av mikroorganis- merna. Detta test är klart den bästa metoden för test- ning av desinfektionsmedlens hârdvattensprestation.

Resultaten av testerna, i vilka alla koncentra- tioner verifierades genom reproducerade tester, visas i följande tabell: 10 15 20 25 30 459 003 ll TABELL 2 Koncentration av hårdhet i vatten (i ppm av hårdhet) gentemot Pseudomonas aeruginosa ATCC nr 15442, med an- vändning av SOO ppm av kvaternär förening passerade misslyckade di-n-decyl-DMAC 250 300 di-decyl-DMAC 250 300 decyl-n-decyl-DMAC 550 600 (90% di-decyl-DMAC (l0% di-n-decyl-DMAC 450 500 (50% di-decyl-DMAC (50% di-n-decyl-DMAC 500 550 (l0% di-decyl-DMAC (90% di-n-decyl-DMAC 500 550 (25% di-decyl-DMAC (25% di-n-decyl-DMAC (50% decyl-n-decyl-DMAC 550 600 I destillerat vatten har di-decyl-DMAC, di-n-decyl- -DMAC och decyl-n-decyl-DMAC alla ungefär samma des- infektionsmedelseffektivitet.

Resultaten i den ovan angivna tabellen indikerar tydligt följande: l. I närvaro av hàrt vatten och organiskt avlopps- vatten, är decyl-n-decyl-dimetylammoniumklorid ensam den effektivaste hårdvattendesinfektionsmedlet, ty den kan tolerera en större koncentration av hårt vatten och organiskt avloppsvatten än de andra kvaternära före- ningarna ensamma. 2. När de användes i blandningar med varandra poten- tierar di-n-decyl och di-decy1-dimetylammoniumklorider, ehuru de uppvisar relativt dålig effektivitet ensamma i hårt vatten och organiskt avloppsvatten, varandra för att i hög utsträckning öka blandningens effektivi- 459 003 12 tet under sådana betingelser, och denna blandnings effek- tivitet ökas ytterligare genom tillsättning av decyl- -n-decyl-dimetylammoniumklorid.

Claims (11)

10 15 20 25 30 35 459 003 13 PATENTKRAV k ä n n e t e c k -

1. Kvaternär ammoniumföreníng, n a d därav, att den har strukturformeln: R I decyl-_ NC2___ X- I R i vilken A är n-decyl, R är en lägre alkylgrupp med l-4 kolatomer och X är antingen en halogen med en atomvikt större än 30, metosulfat eller etosulfat, uttrycket "decyl" hänför sig till en blandning av primära grenkedjiga alkyl- grupper som var och en har 10 kolatomer och innehåller en rak kedja med minst två förgreningar, varvid den för- härskande komponenten är trimetylheptyl, och uttrycket "n-decyl" hänför sig till den normala decylgruppen. l

2. Förening enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a d därav, att X är klor.

3. Förening enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att R är CH3.

4. Förening enligt kravet 1, k ä n n e t e c k - n a d därav, att X är klor och R är CH3.

5. Förening enligt kravet l, k ä n n e t e c k - 23 a d därav, att den föreligger i vattenhaltig lösning i en desinficerande effektiv mängd.

6. Desinfektionsmedelskomposition innefattande en vattenhaltig lösning av en kvaternär ammoniumförening, k ä n n e t e c k n a d därav, att den kvaternära ammonium~ föreningen är närvarande i en mängd av minst 500 ppm, varvid den kvaternära ammoniumföreningen är decyl-n-decyl~dimety1- ammoniumhalogenid, varvid uttrycket "decyl" hänför sig till en blandning av grenkedjiga alkylgrupper, som var och en har 10 kolatomer och innehåller en rak kedja med minst två förgreningar, varvid den förhärskande komponenten 459 10 15 20 25 30 35 003 14 är trimetylheptyl, och uttrycket “n-decyl“ hänför sig till den normala decylgruppen.

7. Förfarande för desinfektion, k ä n n e t e c k - n a t därav, att det innefattar applicering av en kvaternär ammoniumförening i vattenhaltig lösning, varvid i lösningen innefattas en desinficerande effektiv mängd av en kvaternär ammoniumförening med strukturformeln: R l (5 - decyl -1 Ill __'- Å R i vilken A är n-decyl, R är en lägre alkylgrupp med 1-4 kolatomer och X är antingen en halogen med en atomvikt större än 30, metosulfat eller etosulfat, uttrycket "decyl" hänför sig till en blandning av primära grenkedjiga alkyl- grupper som var och en har l0 kolatomer och innehåller en rak kedja med minst tvâ förgreningar, varvid den för- härskande komponenten är trimetylheptyl, och uttrycket "n-decyl" hänför sig till den normala decylgruppen.

8. Förfarande enligt kravet 7, n a t därav, att X är klor. k ä n n e t e c k -

9. Förfarande enligt kravet 7, n a t därav, att R är CH k ä n n e t e c k- 3.

10. Förfarande enligt kravet 7, k ä n n e t e c k - n a t därav, att X är klor och R är CH 3.

11. ll. Förfarande för desinfektion, k ä n n e t e c k - n a t därav, att det innefattar applícering av en decyl- -n-decyl~dimetylammoniumhalogenid i vattenhaltig lösning i blandning med en lika stor sammanlagd mängd av di -decyl-dimetylammoniumhalogenid och di-decyl _n_ -dimetylammonium- halogenid, vilka föreligger i inbördes lika förhållande, varvid i lösningen innefattas en desinficerande effektiv mängd av nämnda blandning, och varvid uttrycket "decyl" hänför sig till en blandning av primära grenkedjiga alkyl- grupper som var och en har 10 kolatomer och innehåller en rak kedja med minst två förgreningar, varvid den för- 459 003 15 härskande komponenten är trimetylheptyl, och uttrycket "nçdecyl" hänför sig till den normala decylgruppen.