SK36996A3

SK36996A3 - Synergistic antimicrobial compositions containing 2-(thiocyanomethylthio)benzothiazole and an organic acid

Info

Publication number: SK36996A3
Application number: SK369-96A
Authority: SK
Inventors: David Oppong; C George Hollis
Original assignee: Buckman Labor Inc
Priority date: 1993-09-24
Filing date: 1994-08-26
Publication date: 1996-09-04
Also published as: US5494904A; CA2172543A1; EP0720428B1; WO1995008267A1; JPH09502974A; ZA947127B; US5604250A; NZ274294A; FI961310A0; DE69421622T2; CN1135708A; BR9407708A; ES2141256T3; EP0720428A1; AU7828194A; DE69421622D1; NO961190D0; CN1077769C; AU680948B2; FI961310A

Description

Synergicky antimikrobiálne prostriedky obsahujúce 2-(tiokyanometyltio)benzotiazol a organickú kyselinu

Oblasť techniky

Predložený vynález sa vzťahuje na určité prostriedky a postupy použiteľné na reguláciu rastu jedného alebo viacej mikroorganizmov a na prevenciu poškodenia spôsobeného baktériami, plesňami a hubami na rôznych produktoch, materiáloch alebo prostrediach, najmä priemyselných produktoch, materiáloch alebo prostrediach. Tieto materiály alebo prostredia zahrňujú drevnú buničinu, drevné štiepky, stavebné drevo, lepidlá, obklady, zvieracie nevyčinené kože, papierenské výluhy, farmaceutické prípravky, kozmetické a toaletné prípravky, geologické vŕtacie mazivá, agrochemické prípravky, nátery, vyčinené kože, drevo, kvapaliny používané na tvárnenie a obrábanie kovov, vodu v chladiacich vežiach, činiace brečky, škrob, petrochemikálie, bielkovinové materiály, akrylátové latexové náterové emulzie a textil. Nové postupy a zmesi predkladaného vynálezu ukazujú nečakané synergické aktivity voči mikroorganizmom vrátane baktérií, plesní a húb. Typicky je vynález zameraný na použitie prostriedkov obsahujúcich 2-(tiokyanometyltio)benzotiazol a najmenej jednu organickú kyselinu alebo jej soľ.

Doterajší stav techniky

Rad produktov, materiálov alebo prostredí vyššie uvedených, ak sú vlhké alebo sú v styku s vodou, sú náchylné k poškodeniu alebo odbúraniu baktériami, plesňami alebo hubami, pokiaľ nie sú prijaté opatrenia k zamedzeniu týchto poškodení alebo odbúraní.

K regulácii poškodenia alebo odbúrania spôsobeného mikroorganizmami sa používajú rôzne priemyselné mikrobiocídy. Odborníci v priemysle pokračujú vo vyhľadávaní účinnejších biocídov, ktoré majú nízku toxicitu a sú schopné vykazovať predĺžený biocídny účinok pri bežných podmienkach používania.

Organické kyseliny sa môžu používať samy o sebe na reguláciu mikroorganizmov, ale mnohé z nich majú nízku účinnosť voči baktériám, plesniam a hubám, pokiaľ sa nepoužívajú v extrémne vysokých koncentráciách. 2-(Tiokyanometyltio)benzotiazol sa môže použiť sám o sebe v nízkych koncentráciách ako biocíd.

Podstata vynálezu

Predmetom tohto vynálezu je vytvoriť mikrobiocídny prostriedok schopný regulovať rast prinajmenšom jedného mikroorganizmu, najmä plesni, huby alebo baktérie, počas dlhšej doby. Dodatočným predmetom je vytvoriť také prostriedky, ktoré budú hospodárne použiteľné. Metódy regulácie rastu prinajmenšom jedného mikroorganizmu sú tiež predmetom tohto vynálezu.

Predkladaný vynález poskytuje prostriedok zahrňujúci 2-(tiokyanometyltio)benzotiazol a prinajmenšom jednu organickú kyselinu alebo jej soľ, kde zložky sú prítomné vo vzájomnom množstve synergicky účinnom regulovať rast aspoň jedného mikroorganizmu.

Predložený vynález taktiež poskytuje metódu regulácie rastu aspoň jedného mikroorganizmu v alebo na materiále alebo prostredí schopnom napadnutia mikroorganizmom, ktorá zahrňuje postup pridania k materiálu alebo prostrediu v množstve synergicky účinnom regulovať rast mikroorganizmu. Synergicky účinné množstvo sa mení v závislosti na materiále alebo prostredí, na ktoré sa pôsobí, a môže byť na jednotlivé použitia rutinne určené priemerným odborníkom.

Predkladaný vynález taktiež zahrňuje oddelené pridanie 2-(tiokyanometyltio)benzotiazolu a najmenej jednej organickej kyseliny alebo jej soli k produktu, materiálu alebo prostrediu, ktoré sa vyššie popisovali. Podľa tohto postupu sú zložky jednotlivo pridané k systému a to tak, že konečné množstvo 2-(tiokyanometyltio)benzotiazolu a najmenej jednej organickej kyseliny alebo jej soli prítomnej v čase jeho použitia v systéme je také množstvo, ktoré synergicky účinne reguluje rast najmenej jedného mikroorganizmu.

Prostriedky uvedené v predloženom vynáleze sú tiež použiteľné na ochranu rôznych typov priemyselných prostredí alebo materiálov náchylných k napadnutiu mikroorganizmami. Takéto prostredia alebo materiály zahrňujú, ale nie sú obmedzené na farbivá, pasty, stavebné drevo, kože, textil, buničinu, drevné štiepky, koželužiarske činiace brečky, papierenské lúhy, polymérne emluzie, nátery, kvapaliny v kovopriemysle, geologické vrtové mazivá, chladiace vodné systémy, farmaceutické prípravky, kozmetické a toaletné prípravky.

Prostriedky sa môžu tiež použiť v agrochemických prípravkoch na účely ochrany sadby alebo úrody proti mikrobiálnemu napadnutiu.

Ďalšie predmety a výhody predkladaného vynálezu sú dané sčasti v popise, ktorý nasleduje, sčasti budú zrejmé z popisu, alebo môžu byť známe používaním predloženého vynálezu. Predmety a výhody predkladaného vynálezu sa môžu realizovať a získať zo základov a kombinácií zvlášť uvedených v nárokoch.

Je treba vedieť, že ako predchádzajúci všeobecný popis, tak i nasledujúci všeobecný popis, uvádza iba príklady a vysvetlenia a nijak neobmedzuje predložený vynález a nároky.

Ak sú dva chemické mikrobiocídy spojené v jeden produkt alebo pridané oddelene, sú možné tri výsledky:

1. Výsledný produkt bude poskytovať aditívny (neutrálny) účinok.

2. Produkty v produkte poskytnú antagonistický účinok, alebo

3. Chemikálie v produkte poskytnú synergický účinok.

Aditívny účinok nemá ekonomickú výhodu oproti jednotlivým zložkám. Antagonistický účinok má negatívny dopad. Iba synergický účinok, ktorý je menej pravdepodobný ako aditívny alebo antagonistický účinok, môže poskytnúť pozitívny účinok a teda byť ekonomicky výhodný.

Mikrobiálne prípravky obsahujúce 2-(tiokyanometyltio)benzotiazol a najmenej jednu organickú kyselinu alebo jej soľ majú neočakávaný synergický účinok v porovnaní so samotnými jednotlivými zložkami. Teda tieto prípravky dosahujú vynikajúce, t. j. vyššie ako aditívne, mikrobiálne aktivity pri nízkych koncentráciách voči širokému spektru mikroorganizmov. Príklady mikroorganizmov zahrňujú plesne, huby a baktérie ako Trichoderma viride a Pseudomonas aeruginosa. Výhodne, prípravky podľa predloženého vynálezu majú nízku toxicitu.

Prípravu 2-(tiokyanometyltio)benzotiazolu (TCMTB) popisuje U. S. Patent No. 3,520,976. TCMTB je komerčne dostupný a môža sa tiež ľahko pripraviť z komerčne dostupných surovín.

Organickou kyselinou môže byť akákoľvej organická kyselina, ktorá poskytuje synergický efekt v kombinácii s 2-(tiokyanometyitio)benzotiazolom. Príklady zahrňujú aromatické organické kyseliny, cyklické organické kyseliny, alifatické organické kyseliny alebo ich soli. Špecifickými príkladmi účinných organických kyselín sú kyselina dehydrooctová, kyselina oktánová, kyselina nonanová, kyselina mravenčia, kyselina sorbová, kyselina octová, kyselina šťaveľová, kyselina glykolová, kyselina citrónová, kyselina glukonová, kyselina jablčná, kyselina propionová, kyselina laurová, kyselina undecylenová, kyselina benzoová alebo deriváty kyseliny benzoovej ako sú kyselina 2hydroxybenzoová, kyselina 3-hydroxybenzoová alebo kyselina 4hydroxybenzoová. Môžu sa použiť tiež soli organických kyselín, najmä soli vápenaté, zinočnaté, draselné alebo sodné. Taktiež sa môžu použiť zmesi organických kyselín. Ak sa takéto zmesi použijú v kombinácii s TCMTB, najmenej jedna organická kyselina v zmesi má synergický účinok s TCMTB. Organické kyseliny použiteľné v predmete vynálezu sú komerčne dostupné a môžu sa pripraviť z komerčne dostupných surovín.

Organické kyseliny sa môžu zvoliť v závislosti na kompatabilite s materiálom alebo prostredím. Kompatibilita je daná kritériami ako je rozpustnosť v kvapalnom systéme alebo nereaktivita s predmetnou kvapalinou, materiálom alebo prostredím. Kompatibilitu ľahko určí priemerný odborník pridaním organickej kyseliny k materiálu alebo prostrediu, s ktorým alebo v ktorom sa má použiť. Pri použití v kvapalnom systéme je výhodné, aby organická kyselina bola voľne rozpustná v predmetnej kvapaline za vzniku homogénneho roztoku alebo disperzie.

V nasledujúcej diskusii výhodného uskutočnenia je zložkou a) 2-(tiokyanometyltio)benzotiazol a zložkou b) organická kyselina alebo jej soľ.

Ako bolo už predtým uvedené, zložky a) a b) sa používajú v synergicky účinnom množstve. Váhové pomery (a) a (b) sa menia v závislosti na type mikroorganizmu, materiále alebo prostredí, kde sa má prípravok použiť. Priemerný odborník môže ľahko určiť bez experimentovania zodpovedajúce váhové pomery pre určitú plikáciu. Všeobecne je pomer zložky (a) k zložke (b) výhodne v rozmedzí 1:99 až 99:1, výhodnejšie od 1:30 do 30:1 a najvýhodnejšie 1:5 do 5:1.

Nasledujúce váhové pomery TCMTB k nasledujúcim organickým kyselinám sú tiež výhodné:

TCMTB: kyselina benzoová	2:1	až	1:555
TCMTB: benzoan sodný	1:2,5	až	0,1:133
TCMTB: kyselina p-hydroxybenzoová	2:1	až	0,1:266
TCMTB: 2-hydroxybenzoan sodný	1:8	až	1:166
TCMTB: kyselina dehydroacetová	2:1	až	1:100
TCMTB : dehydracetát sodný	1:5	až	1:67
TCMTB: kyselina oktánová	2:1	až	1:266
TCMTB: kyselina nonanová	2:1	až	1:266
TCMTB: kyselina mravenčia	1:2,5	až	1:133
TCMTB: kyselina sorbová	2:1	až	1:100
TCMTB: sorban draselný	1:100	až	1:700
TCMTB: kyselina octová	1:3	až	0,1:300
TCMTB: kyselina šťavelová	2:1	až	1:166
TCMTB: kyselina glykolová	1:2,5	až	1:666
TCMTB: kyselina citrónová	1:5	až	1:166
TCMTB: kyselina glukonová	1:20	až	1:500
TCMTB: kyselina jablčná	1:2,5	až	1:666
TCMTB: kyselina propionová	1:1	až	0,1:133
TCMTB: propionan sodný	0,1:177	až	1:666
TCMTB: kyselina laurová	1:1	až	1:333

TCMTB: kyselina undecylenová 2:1 až 1:533

TCMTB: undecylenan sodný 1:20 až 0,1:100

V závislosti na špecifickej aplikácii prípravok sa môže pripraviť v kvapalnej forme rozpustením prípravku v organickom rozpúšťadle. Ochranný prostriedok sa môže pripraviť vo forme emulzie jeho emulgáciou vo vode alebo, ak je to nutné, s prídavkom povrchovo aktívnej látky. Ďalšie chemikálie ako sú insekticídy sa môžu pridať do uvedeného prípravku.

Synergický efekt vyššie uvedených kombinácií sa overil použitím bežných laboratórnych postupov, ako je uvedené ďalej. Nasledujúce príklady sú uvedené len na ilustráciu, neobmedzujú predkladaný vynález.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Mikrobiologické vyhodnotenie

A. Fungicídne vyhodnotenie

Použilo sa médium obsahujúce minerálne soli a glukózu. Na prípravu média sa k 1 litru deionizovanej vody pridali nasledujúce zložky: 0,7 g KH2PO4, 0,7 g MgSO₄.7 H₂0,1,0 g NH4NO3, 0,005 g NaCl, 0,002 g FeSC>4.7 H₂O, 0,002 g ZnSO4.H₂O, 0,001 g MnSO4_7 H₂O, 10 g glukózy. pH média sa nastavilo na hodnotu 6 prídavkom 1 N NaOH. Médium sa rozdelilo po 50 g množstvách do 250 ml fliaš a zahrievalo 20 minút v autokláve na 121 °C. Pleseň Trichoderma viride sa pestovala na šikmej vrstve zemiakového dextrozového agaru 7 až 10 dní a suspenzia spór sa pripravila vymytím spór zo šikmej vrstvy do sterilného soľného roztoku. Po pridaní biocídov v požadovanej koncentrácii do sterilného média obsahujúceho minerálne soli a glukózu sa pridala suspenzia spór plesne. Konečná koncentrácia spór bola približne 10θ cfu/ml. Inokulované médium sa inkubovalo 14 dní pri 28 °C.

B. Baktericídne vyhodnotenie

Pripravila sa živná pôda (2,5 g/liter deionizovanej vody) a jej pH sa nastavilo 1 N HCI na hodnotu 6. Ďalej sa rozdelila po 5 ml množstvách do skúmaviek a zahrievala 20 minút na 121 ’C v autokláve. Po pridaní biocídov v požadovanej koncentrácii k živnej pôde sa pridalo 100 mikrolitrov suspenzie buniek Pseudomonas aeruginosa v približnej koncentrácii 9,3.10θ cfc/ml a inkubovalo 48 hodín pri 37 °C.

V príkladoch 1 až 22 sa dokázal synergický účinok v oddelených pokusoch testovaním 2-(tiokyanometyltio)benzotiazolu označeného ako zložka A a zodpovedajúcej organickej kyseliny alebo jej soli ako zložky B v sérii testov v premenných pomeroch a rozmedzí koncentrácie voči plesni Tríchoderma viride a taktiež voči baktérii Pseudomonas aeruginosa podľa vyššie popísanej metódy.

Najnižšia koncentrácia každej zmesi alebo zložky, ktorá celkom zabraňuje dva týždne rastu plesne alebo 48 hodín rastu baktérie, sa vzali ako koncové body na výpočet synergizmu. Koncové body pre rôzne zmesi sa potom porovnali s koncovými bodmi pre čisté aktívne zložky samotné v súbežne pripravených fľašiach alebo skúmavkách.

Synergizmus sa dokázal metódou, ktorú popísali Kuli, E. C., Eisman, P.

C., Sylwesrtwicz, H. D., a Mayer, R. L. 1961. Applied Microbiology. 9:538-541, ak je

QA/Qa + QB/Qb menšie ako 1

Qa = Koncentrácia látky A v ppm (parts per million), ktorá vedie ku koncovému bodu, ak látka pôsobí sama.

Qb = Koncentrácia látky B v ppm (parts per million), ktorá vedie ku koncovému bodu, ak látka pôsobí sama.

QA = Koncentrácia látky A v ppm (parts per million), ktorá vdie ku koncovému bodu ak látka pôsobí v zmesi.

QB = Koncentrácia látky B v ppm (parts per million), ktorá vedie ku koncovému bodu, ak látka pôsobí v zmesi.

Ak je súčet QA/Qa a QB/Qb väčší ako jedna, je indikovaný antagonizmus a ak je tento súčet rovný jednej, je indikovaná aditivita. Ak je hodnota tohto súčtu menšia ako jedna, ide o synergizmus.

Tento postup na dokázanie synergizmu prípravkov tohto vynálezu je široko používaným a prijatým postupom. Podrobnejšie informácie o tomto postupe sú obsiahnuté v U. S. Patent No. 3,231,509, ktorý je tu zahrnutý ako odkaz.

Všeobecne účinná fungicidna a baktericídna odozva môže sa získať, ak sa synergická kombinácia použije v koncentráciách v rozsahu od asi 0,1 do asi 3000 ppm 2-(tiokyanometyltio)benzotiazolu, výhodnejšie 0,1 až 1000 ppm a najvýhodnejšie 0,1 až 500 ppm, a od asi 0,1 do asi 1 % organickej kyseliny, výhodnejšie 0,1 až 5000 ppm a najvýhodnejšie 0,1 až 2000 ppm.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Prostriedok, vyznačujúci sa tým, že obsahuje (a) 2(tiokyanometyltio)benzotiazol a (b) najmenej jednu organickú kyselinu alebo jej soľ, pričom uvedené zložky (a) a (b) sú prítomné v množstve synergicky účinnom regulovať rast najmenej jedného mikroorganizmu.
2. Prostriedok podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že uvedeným mikroorganizmom je baktéria alebo huba.
3. Prostriedok podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že uvedenou baktériou alebo hubou je Trichoderma viride alebo Pseudomonas aeruginosa.
4. Prostriedok podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že uvedená organická kyselina alebo jej soľ je vybraná zo súboru zahrňujúceho aromatické organické kyseliny, cyklické organické kyseliny, alifatické organické kyseliny a ich soli.
5. Prostriedok podľa nároku 4, vyznačujúci sa tým, že uvedená organická kyselina alebo jej soľ je vybraná zo súboru zahrňujúceho kyselinu benzoovú, benzoan· sodný, kyselinu p-hydroxybenzoovú, 2-hydroxybenzoan sodný, kyselinu dehydrooctovú, dehydracetát sodný, kyselinu oktánovú, kyselinu nonanovú, kyselinu mravenčiu, kyselinu sorbovú, sorban draselný, kyselinu octovú, kyselinu šťavelovú, kyselinu glykolovú, kyselinu citrónovú, kyselinu glukonovú, kyselinu jablčnú, kyselinu propionovú, propionan sodný, kyselinu laurovú, kyselinu undecylenovú a undecylan sodný.
6. Prostriedok podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že je váhový pomer (a) k (b) od asi 1:99 do asi 99:1.
7. Prostriedok podľa nároku 6, vyznačujúci sa tým, že je váhový pomer (a) k (b) od asi 1:30 do asi 30:1.
8. Prostriedok podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že je váhový pomer (a) k (b) od asi 1:5 do asi 5:1.
9. Spôsob regulácie rastu najmenej jedného mikroorganizmu v alebo na materiále alebo prostredí prístupnom napadnutiu mikroorganizmom, vyznačujúci sa tým, že zahrňuje stupeň pridania prostriedku obsahujúceho (a) 2-(tiokyanometyltio)benzotiazol a (b) najmenej jednu organickú kyselinu alebo jej soľ v synergicky účinnom množstve na reguláciu uvedeného rastu k materiálu alebo prostrediu.
10. Spôsob podľa nároku 9, vyznačujúci sa tým, že uvedeným mikroorganizmom je baktéria alebo huba.
11. Prostriedok podľa nároku 10, vyznačujúci sa tým, že uvedenou baktériou alebo hubou je Trichoderma viride alebo Pseudomonas aeruginosa.
12. Spôsob podľa nároku 9, vyznačujúci sa tým, že uvedeným materiálom alebo prostredím je drevná buničina, drevné štiepky, drevo, stavebné drevo, nátery, kože, lepidlá, povlaky, zvieracie nevyčinené kože, činiace brečky, papierenské lúhy, kvapaliny pre kovopriemysel, škrob, petrochemikálie, akrylátové latexové náterové emulzie, farmaceutické prípravky, vody chladiacich veží, kozmetické a toaletné prípravky, textil, geologické vŕtacie mazivá alebo agrochemické prípravky.
13. Spôsob podľa nároku 9, vyznačujúci sa tým, že uvedený materiál alebo prostredie je vo forme pevnej látky, disperzie, emulzie alebo roztoku.
14. Spôsob podľa nároku 9, vyznačujúci sa tým, že uvedená organická kyselina alebo jej soľ je vybraná zo súboru zahrňujúceho kyselinu benzoovú, benzoan sodný, kyselinu p-hydroxybenzoovú, 2-hydroxybenzoan sodný, kyselinu dehydrooctovú, dehydracetát sodný, kyselinu oktánovú, kyselinu nonanovú, kyselinu mravenčiu, kyselinu sorbovú, sorban draselný, kyselinu octovú, kyselinu šťavelovú, kyselinu glykolovú, kyselinu citrónovú, kyselinu glukonovú, kyselinu jablčnú, kyselinu propionovú, propionan sodný, kyselinu laurovú, kyselinu undecylenovú a undecylan sodný.
15. Spôsob ochrany proti poškodeniu materiálu alebo prostredia spôsobeného baktériami a/alebo hubami, vyznačujúci sa tým, že zahrňuje stupeň pridania (a) 2-(tiokyanometyltio)benzotiazolu a (b) najmenej jednej organickej kyseliny alebo jej soli v synergicky účinnom množstve k materiálu alebo prostrediu na zabránenie uvedeného poškodenia.
16. Spôsob podľa nároku 15, vyznačujúci sa tým, že uvedeným materiálom je sadba alebo úroda.
17. Spôsob podľa nároku 15, vyznačujúci sa tým, že uvedená organická kyselina alebo jej soľ je vybraná zo súboru zahrňujúceho kyselinu benzoovú, benzoan sodný, kyselinu p-hydroxybenzoovú, 2-hydroxybenzoan sodný, kyselinu dehydrooctovú, kyselinu oktánovú, kyselinu nonanovú, kyselinu mravenčiu, kyselinu sorbovú, sorban draselný, kyselinu octovú, kyselinu šťavelovú, kyselinu glykolovú, kyselinu citrónovú, kyselinu glukonovú, kyselinu jablčnú, kyselinu propionovú, propionan sodný, kyselinu laurovú, kyselinu undecylenovú a undecylenan sodný.
18. Spôsob podľa nároku 9, vyznačujúci sa tým, že uvedené zložky (a) a (b) sa môžu pridať oddelene k materiálu alebo prostrediu.