DE2447547C2 - Antibakterielles Mittel - Google Patents

Description

N ^N⁺-CH₂-CH = CH-CH₂-⁺N ^-N | 2CT ^

enthält. Das Hexamethylentetraminaddukt wird dadurch hergestellt, daß man 3,4-Dichlorbuten-l mit Hexamethylentetramin bei einer Temperatur unter ungefähr 130° C in einem inerten organischen Lösungsmittel, in dem die Reaktionsteilnehmer löslich sind, aber das Reaktionsprodukt unlöslich ist, umsetzt.

Das in den erfindungsgemäßen Mitteln enthaltene 2 : 1 Aadukt aus Hexamethylentetramin und 3,4-Dichlorbuten-l ist wirksamer und weniger toxisch, als die bekannten 1 : 1 Addukte und somit deutlich vorteilhafter als Desinfektionsmittel, besonders vom Standpunkt des Umweltschutzes und der Sicherheit aus.
Es wird angenommen, daß die Reaktion zwischen Hexamethylentetramin und 3,4-Dichlorbuten-l über eine Umlagerung läuft, die dazu führt, daß während der Reaktion zwei reaktionsfähige Stellen an dem Dihalogenid vorliegen und dadurch ein 2 : 1 quaternäres Ammoniumaddukt entsteht und nicht ein 1 : 1 Addukt. Es wird angenommen, daß die Umlagerung erreicht wird durch das Austreten des Chloratoms in Dreistellung und die Verschiebung der Doppelbindung.

I> 1

N ^N + Ci-CH₂-CH(CI)-CH =

Cf³

CH₂-CH(Cl)-CH = CH₃ + N

I /"Ν ι N \-Ν

CH₂CH=CH₂CH₂

Cf

Die Umsetzung von Hexamethylentetramin und 3,4-Dichlorbuien-l unter Bildung des 2 : 1 quaternären Ammoniumadduktes wird in einem inerten organischen Lösungsmittel durchgeführt, in dem die Reaktionsteilnehmer im wesentlichen löslich sind und das Produkt im wesentlichen unlöslich ist. Geeignete Lösungsmittel sind Kohlenwasserstoffe und chlorierte Kohlenwasserstoffe wie Chloroform und Perchloräthylen.

Die Reaktion sollte bei einer Temperatur zwischen 0⁰C und einer oberen Grenze von ungefähr 130⁰C, der Zersetzungstemperaturdes2 : I quaternären Ammoniumaddukls, durchgeführt werden. Bei der Reaktion brauchen keine speziellen Druckbedingungen eingehalten zu werden und die Reaktion kann bei Unter- oder Überdruck durchgeführt werden. Bei der Anwendung von Überdruck wird die Reaktionszeit wesentlich herabgesetzt.

Folglich sind die einzigen wichtigen Reaktionsparameter, daß erstens die Reaktion in einem inerten organischen Lösungsmittel durchgeführt wird, in dem das Produkt im wesentlichen unlöslich ist und zweitens die Reaktionstemperatur auf weniger als 130°C gehalten wird, um eine Zersetzung des Produktes zu vermeiden.

In Tabelle 1 ist ein Vergleich der analytischen Daten betreffend den organischen und ionischen Chlorgehalt des in den erfindungsgemäßen Mitteln enthaltenen Produkts und der Produkte, die bei Abwandlung der Bedingungen des Beispiels 1 der FR-PS 13 63 240 erhalten worden sind, angegeben. Die Daten in Tabelle 1 bestätigen, daß das erfindungsgemäß enthaltene Produkt ein 2 : 1 und nicht ein 1: 1 quaternäres Ammoniumaddukt ist.

Tabelle I

Produkt und Herstellungsverfahren

Gfcsamtnhlorgehalt Gehalt an organ. Gehalt berech- erhal- Chlor heraus dem anorg. „_e, ,„„ Gesamtchlorgehalt Chlor

erhalten

berechnet

erhalten

Geh. an ionischem
Chlor ber. a. d.
Gesamtchlorgehalt

berech- erhalnet ten

Gehalt an

ionischem

Chlor ber.

a. d. Ge-

samlchlor-

geh.

erhalten

26,6% 24,7% 13,3% 12,4% 10,8% 13,3% 12,4% 13,9%
26,6% 25,9% 13,3% 13,0% 11,8% 13,3% 13,0% 14,1%

1) Beispiel 1 der FR-PS 13 63 240

2) wie 1) mit großem Überschuß von l,4-Dichlorbuten-2

3) wie 2) unter Rückfluß 26,6% 25,7% 13,3% 12,9% erhitzt

4) erfindungsgemäß unter Verwendung von 3,4-Dichlorbuten-l

5) wie 4)

6) wie 4)

7) wie 4)

17,5% 17,7% 0 0

17,5% 17,1% 0 0

17,5% 17,1% 0 0

17,5% 16,1% 0 0

11,7% 13,3% 12,9% 14,0%

0,4% 17,5% 17,7% 17,3%

2,1% 17,5% 17,1% 15,0%

1,0% 17,5% 17,1% 16,1%

0,2% 17,5% 16,1% 15,9%

Stickstoff berechnet

Stickstoff erhalten

Beispiel 1 der FR-PS 13 63 340 21,1%

2 : 1 Addukt 27.6%

22,6%
27.8%

Ferner bestätigen die Bestimmungen des prozentualen Stickstoffgehalts bei dem erfindungsgemäß verwendeten Produkt, daß es sich um ein 2 : 1 quaternäres Ammoniumaddukt handelt. In Tabelle 2 ist ein Vergleich des berechneten und erhaltenen prozentualen Stickstoffs für das 2 : 1 Addukt und das 1 : 1 quaternäre Ammoniumaddukt nach Beispiel 1 der FR-PS 13 63 240 angegeben.

Tabelle 2

Das kernmagnetische Resonanzspektrum und die Infrarotanalyse bestätigen, daß das erfindungsgemäß verwendete Produkt ein 2 : 1 quaternäres Ammoniumaddukt ist, das vermutlich durch den oben angegebenen Umlagerungsmechanismus erhalten worden ist. Diese Daten zeigen erstens das Fehlen von monosubstituierten Äthylen- oder Vinylgruppen und zweitens eine hohe Symmetrie um die Doppelbindung. Diese beiden Strukturmerkmale bestätigen, daß das Produkt vollständig oder nahezu vollständig aus dem symmetrischen 2 : 1 A ddukt besteht. Durch diese Verfahren kann das Vorliegen unbedeutender Mengen eines 1 : 1 Adduktes jedoch nicht vollständig ausgeschlossen werden.

Wirksamkeit des Produktes als Desinfektionsmittel

Die in dem erfindungsgemäßen antibakteriellen Mittel enthaltene Verbindung ist wirksamer als das 1 : 1 quaternäre Ammoniumaddukt der US-PS 32 29 S29 und der FR-PS 13 63 240. Die höhere Wirksamkeit beruht auf der Tatsache, daß zwei Hexamethylentetraminkerne in dem erfindungsgemäßen Mittel vorhanden sind, die beide bei der Zersetzung Formaldehyd freisetzen. Folglich ist die gleiche Gewichtsmenge des 2 : 1 quaternären Ammoniumadduktes nach der Erfindung wirksamer als antibakterielles Mittel als die gleiche Gewichtsmenge eines 1 : 1 Adduktes. In diesem Zusammenhang bedeutet wirksamer, daß unter der Voraussetzung, daß erstens die Menge des quaternären Ammoniumadduktes, die angewandt wird, und zweitens die Geschwindigkeit der Formaldehyd-Freisetzung gleich sind, die antimikrobiologische Wirksamkeit des 2 : 1 quaternären Ammoniumadduktes langer anhält, da das 2 : 1 Addukt Formaldehyd eine wesentlich längere Zeit freisetzt. Folglich ist die gleiche Menge des 2 : 1 quatemären Ammoniumadduktes imstande, mehr Mikroorganismen zu bekämpfen.

Ferner ist das 2 : 1 Addukt aus Hexamethylentetramin und 3,4-Dichlorbuten-l weniger tjxisch als die bekannten 1 : 1 Addukte. Zum Beispiel zeigt ein Vergleich der toxikologischen Eigenschaften des 2 : 1 Adduktes sowohl mit dem 1 : 1 Addukt des Beispiels 1 der FR-PS13 63 240 als auch mit dem 1 : 1 Addukt aus Hexamethylentetramin und 1,3-Dichlorpropen nach der US-PS 32 28 829 (Dowicil 100 und 200), daß das 2 : 1 Addukt ein wesentlich günstigeres toxikologisches Profil besitzt.

Tabelle 3 zeigt diese Daten für akute dermale und akute orale LD₅₀-Versuche. Sowohl die Versuche zur Bestimmung der akuten oralen LD₅₀ als auch zur Bestimmung der akuten dermalen LD₅₀ wurden nach übl ichen Standardverfahren durchgeführt.

Tabelle 3 Produkt

1 : 1 Addukt aus Hexamethylentetramin und 1,3-Dichlorpropen

1 :1 Addukt aus Hexamethylentetramin und 1 ^-Dichlorbutene

2 :1 Addukt aus Hexamethylentetramin und 3,4-Dichlorbuten-l

Aus den Daten der Tabelle 3 geht hervor, daß das 2 : 1 Addukt bezüglich der Toxizität wesentlich betser ist als die bekannten 1 : 1 Addukte.

Das 2 : 1-Addukt ist wasserlöslich und wirksam gegen ein breites Spektrum grampositiver und gramnegativer Mikroorganismen. Es ist besonders geeignet als Mittel in Latexanstrichmitteln, Harzemulsionen, Klebezement, Bindemittel, Klebemitteln, dispergierten Pigmenten und Farbstoffen und anderen ähnlichen wäßrigen Gemischen.

Das erfindungsgettäße Mittel kann bei der Herstellung und Lagerung von Systemen angewandt werden, die gegen eine Zerstörung durch Mikroorganismen, wie übliche Bakterien, empfindlich sind. Die genaue Konzentration der wirksamen Verbindungen während der Anwendung hängt von einer Anzahl von Faktoren ab, wie der Dauer der Lagerung und der Lagerungstemperatur. Konzentrationen im Bereich von 0,05 bis 0,20%, bezogen auf das Gewicht des Gemisches, haben sich jedoch im allgemeinen als wirksam erwiesen. Es ist jedoch zu bemerken, daß die minimale Hemmkonzentration gegenüber üblichen Bakterien hier viel geringer ist als c*er Tür kommerzielle Zwecke empfohlene Bereich.

Es wurde das in der BE-PS 6 94 052 angegebene 2 : 1 Addukt aus Hexamethylentetramin und Di(a-chlor-ptolyl)äther der Formel I hergestellt und hinsichtlich seiner Desinfektionswirkung mit dem erfindungsgemäßen 2 : 1 Addukt aus Hexamethylentetramin und 3,4-Dichlorbuten-l der Fonel II verglichen.

Akute orale LD50	Akute dermale LD50
745 mg/kg	540 mg/kg
1,6 g/kg	2,0 g/kg
3,4 g/kg	8,0 kg

2CP

_N/\ NO-CH₂-CH =

N-'

2CP

(D

(II)

Ein Gemisch von 14 g (0,1 Mol) Hexamethylentetramin, 13,5 g (0,05 Mol) Di(<7-chlor-p-tolyl)äther und 2,5 g Natriumcarbonat (Säureakzeptor) in 200 ml Chloroform wurde 72 Stunden unter Rückfluß erhitzt, wobei sich ein festes Produkt abschied. Nach dem Abkühlen wurde das Gemisch filtriert und das feste Produkt (27,2 g) mit Chloroform gewaschen und getrocknet; F. 187°C (Zersetzung; Verfärbung ab 175⁰C).

5 Analyse für C₂₆Hj₆CI₂NsO · 0.1 NaCI:

berechnet: C 51,33%, H 5,97%, Cl 17,72%, N 18,42%, C/N-Verhältnis 2,79; gefunden: C 51,12%, H 6,30%, Cl 18,68%, N 18,61%, C/N-Verhältnis 2,75.

Daraus geht hervor, daß es sich tatsächlich um das 2 : 1-Addukt der Formel I handelt.

Der als Ausgangssubstanz angewandte DKa-chlor-p-tolyDäther wurde nach dem in der US-PS 30 04 072

beschriebenen Verfahren hergestellt; F. 61 bis 62,5⁰C.
Es wurde die minimale Hemmkonzentration (MIC) für eine repräsentative Gruppe von Mikroorganismen bestimmt. Man erhielt die folgenden Ergebnisse:

, __

Organismus minimale ilemmkonzentration

I	mmol/l	II ifrfinilunosupn	nälll
mg/1	0,91	mg/1	mmol/l
500	0,91	250	0,64
500	0,11	250	0,64
62,5	0,11	31,25	0,08
62,5	31,25	0,08

Pseudomonas aeruginosa
E. coli
P. Vulgaris

Enterobacter aeruginosa

Daraus geht hervor, daß die erfindungsgemäß verwendete Verbindung - bezogen auf das Gewicht - eine doppelt so gute Wirksamkeit besitzt wie die bekannte Verbindung. Bezogen auf Mol liegt die Wirksamkeit der erfindungsgemäß verwendeten Substanz um etwa 40% über derjenigen der Vergleichssubstanz, d. h. durch das erfindungsgemäße Mittel kann eine Wirkungssteigerung von etwa 40 % bezogen auf ein Äquivalent Hexamethylentetramin erreicht werden.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, wobei die Beispiele 1 bis 3 die Herstellung von geeigneten Wirkstoffen und die Beispiele 4 und 5 Anwendungsbeispiele betreffen.

35 D a : - „ ; „ ι ι

In einen Ein-Liter-Kolben, der mit Rührer, Thermometer und Rückfiußkühler versehen war, wurden die folgenden Bestandteile gegeben:

Chloroform	600 ml
Hexamethylentetramin	70 g
3,4-Dichlorbuten-l	125 g
Natriumcarbonat	10 g

Das Reaktionsgemisch wurde 30 Stunden unter Rückfluß erhitzt und dann auf Raumtemperatur abgekühlt und filtriert. Der Filterkuchen wurde dreimal mit insgesamt 750 ml Chloroform gewaschen und dann an der Luft getrocknet. Die theoretisch berechnete Ausbeute beträgt 111g, während die tatsächlich erhaltene Menge 108 g war.

B e i s ρ i e 1 2

In einen Zwei-Liter-Autoklav wurden unter Rühren die folgenden Substanzen gegeben:

Chloroform 1020 ml

Hexamethylentetramin 119 g

butyliertes Hydroxytoluol 0,184 g

3,4-Dichlorbuten-l 212,5 g

Natriumcarbonat 8,5 g

Das Reaktionsgemisch wurde 18 Stunden auf 80⁰C gehalten, wobei ein Höchstdruck von 0,84 kg/cm² auftrat. Nach Beendigung der Reaktion wurde das Gemisch abgekühlt und filtriert. Der Filterkuchen wurde dann dreimal mit je 350 ml Chloroform gewaschen und bis zur Gewichtskonstanz in einem Vakuumofen von 40⁰C gegeben. Die theoretische Ausbeute beträgt 180,5 g, die erhaltene Ausbeute 166 g.

Beispiel 3

In einen Ein-Liter-Kolben, der mit Rührer, Thermometer und Rückflußkühler versehen war, wurden die folgenden Substanzen gegeben:

Perchloräthylen 600 ml

3,4-Dichlorbuten-l 125 g Hexamethylentetramin 70 g

Natriumcarbonat 10 g

Das Reaktionsgemisch wurde 25 Stunden auf 75⁰C erhitzt. Das Gemisch wurde abgekühlt und filtriert. Der ^:

Filterkuchen wurde viermal mit je 250 ml Perchloräthylen gewaschen und an der Luft getrocknet. Die theore- .:

tische Menge des erhaltenen Produkts beträgt 111g, die tatsächlich erhaltene Menge 104 g. '.;

ίο Beispiel 4

In ein 3,8-Liter-Gefaß aus korrosionsfreiem Stahl, das mit einem scherenartigen Rührer versehen war, wurden die folgenden Bestandteile nacheinander gegeben:

Wasser 849 g

anionisches Dispersionsmittel 18 g

Kaliumtripolyphosphate 4,5 g

nichtionisches oberflächenaktives Mittel 6 g

Antischaummittel 6 g

Äthylengylkol 60 g

erfindungsgemäße Verbindung 3,6 g

Titandioxid 750 g

Pigment-Streckmittel 450 g

In einem gesonderten 100 ml Bechergias wurde das folgende Vorgemisch hergestellt:

Hydroxyäthylcellulose 9 g

Kupplungs-Lösungsmittel 24 g

Dieses Vorgemisch wurde dann unter Rühren zu dem obigen Gemisch gegeben, so daß nicht zuviel Luft aufgenommen wurde. Zu dem gesamten Gemisch wurden 1401 g einer Vinyl-Acryl-Harz-Emulsion gegeben und das Ganze zehn Minuten gemischt.

Das wie oben hergestellte Anstrichmittel wurde auf seine antibakteriellen Eigenschaften untersucht, in dem ein Teil davon mit ungefähr 10⁸ Organismen pro ml Pseudomonas aeruginosa beimpft wurde. Die Proben waren innerhalb von 24 Stunden nach dem Beimpfen wieder steril und blieben über neun Monate steril, während denen die Untersuchung unterbrochen wurde. Durch die Zugabe des erfindungsgemäßen Mittels konnte das Anstrichmittel gegen den Angriff einer durch Mikroorganismen verursachten Verunreinigung geschützt werden, wobei die Viskosität, Stabilität und Anwendbarkeit des Anstrichmittels erhalten blieben.

B e i s ρ i e 1

Im folgenden ist die Rezeptur für ein Öl-Haarwasser angegeben:

Teil A

Petroleum 5,5 %

Mineralöl 35,0%

Bienenwachs 4,5%

von Lanolin abgeleiteter Emulgator 4,0% .!■

nichtionischer Emulgator 2,0%

Teil B

Wasser 48,3 % .:

TeilC β

4 erfindungsgemäße Verbindung 0,2% ?i

Teil A wurde auf 75°C erhitzt, Teil B auf 70⁰C. Die zu untersuchende Verbindung (Teil C) wurde in Teil B §

gelöst und die entstehende Lösung zu Teil A unter kräftigem Rühren zugegeben. Das Gemisch wurde bei 45°C |

mit Duftstoffen versehen und bis zum Abkühlen gerührt. '§

Die Stabilität des Mittels gegen Bakterien wurde nach 6 Monaten bei 35°C untersucht. Beim Beimpfen mit |·

Bakterienkulturen zeigte sich, daß das Mittel noch gegenüber Bakterien stabil war. ||

m

Claims (6)

1. Patentanspruch:
2. Antibakterielles Mittel, enthaltend als Wirkstoffein quatemäres 2 : 1 Ammoniumaddukt aus Hexamethylentetramin und 3,4-Dich!orbuten-l.
3. Es ist bekannt, daß eine Anzahl wasserlöslicher quaternärer 1 : 1 Ammoniumaddukte ungesättigter organischer Halogenide und Dihalogenide mit Hexamethylentetramin als antibakterielle Mittel geeignet sind.
4. In den Jahren 1915 und 1917 veröffentlichten Dr. Walter Jakobs und Mitarbeiter am Rockefeller Institute for Medical Research verschiedene Arbeiten, in denen der allgemeine bakterizide Charakter der quaternären Ammoniumsalze von Hexamethylentetramin beschrieben ist. Die bakterizide Wirksamkeit dieser Verbindungen wurde primär dem Vorhandensein des Hexamethylentetramin-Kernes zugeschrieben. Der Grad dieser Aktivität sollte jedoch bestimmt werden durch die Art der molekularen Gruppen, die mit dem Hexamethylentetramin ein Addukt bilden. Die hauptsächliche Wirkungsweise dieser quaternären Ammoniumsalze von Hexamethylentetramin sollte die gesteuerte Zersetzung des Hexamethylentetramins unter Freisetzung von Formaldehyd sein. In diesem Zusammenhang sind die folgenden Veröffentlichungen von Interesse: Proc. Nat. Acad. Sei. U.
5. S.A. 1, 226 (1915); J. Biol. Chem., 20, 659 (1915); J. Biol. Chem., 21,465 (1915); J. Exp. Med., 24, 563

   2S (1916); und J. Exp. Med.,25,363 (1917). In diesen Veröffentlichungen von Jacobs sind jedoch keine quaternären Ammoniumaddukte von Hexamethylentetramin mit ungesättigten acyclischen Dihalogeniden beschrieben. In der US-PS 32 28 829 ist eine Gruppe von 1 :1 quaternären Ammoniumaddukten von Hexamethylentetramin mit ungesättigten Halogeniden und Dihalogeniden beschrieben, die als antibakterielle Mitfei geeignet sind. Bei den ungesättigten Halogeniden und Dihalogeniden sind Dihalogenalkene und Halogenalkine angegeben, besonders 1,3-Dichlorpropen.

   In der FR-PS 13 63 240 sind 1 :1 quaternäre Ammoniumaddukte von Hexamethylentetramin mit a,<»-dihalog.enierten Kohlenwasserstoffen als antibakterielle Mittel beschrieben. Zu der angegebenen Gruppe geeigneter a,d>-dihalogenierter Kohlenwasserstoffe gehört l,4-Dichlorbuten-2.
   Aus den bekanntgemachten Unterlagen der belgischen Patenschrift 6 94 052 ist bekannt, daß bestimmte Addukte von Hexamethyltetramin und organischen Resten zur Desinfektion von kolloidalen Kieselsäureaquasolen geeignet sind. In der auf Seite 4 oben sowie Seite 13 unten bis Seite 14 oben angegebenen Formel umfassen die Hexamethylentetraminaddukte sowohl 1: 1 als auch 1 : 2 Addukte. Auf den Seiten 5 bis 7 sind zahlreiche uinzelverbindungen formelmäßig angegeben. Bei diesen Verbindungen handelt es sich nahezu ausnahmslos und 1 : 1 Addukte. Lediglich die
6. 6. Verbindung auf Seite 6 dieser Druckschrift ist ein 2 : 1 Addukt, bei dem die beiden Hexamethylentetraminreste an unterschiedliche Kohlenstoffatome gebunden sind. (Diese Verbindung wurde bei den weiter unten angegebenen Untersuchungen als Vergleichssubstanz herangezogen.)

   Gegenstand der Erfindung ist nun ein antibakterielles Mittel, das als Wirkstoffein quaternäres 2 : 1 Ammoniumaddukt aus Hexamethylentetramin und 3,4-Dichlorbuten-l der Formel