专利名称：有迅速杀灭速率的抗微生物化合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于控制或抑制微生物生长的抗微生物化合物的应用。尤其是涉及二噻唑化合物作为抗微生物化合物的应用。
抗微生物化合物大规模地在多种场合用于控制广谱的微生物。
转让给Bayer AG的DE Pat.2848221A公开了1，2，3-二噻唑化合物及它们作为抗微生物化合物用于药物的应用。该发明未公开或建议该化合物用于在工业场合下控制或抑制细菌或藻类生长。US 4059590(Moore)公开了一类4-卤素-5-芳基-1，2，3-二噻唑化合物及它们作为除莠剂和杀真菌剂的应用，但未公开或建议该化合物用于在工业场合下控制或抑制细菌或藻类生长。
许多抗微生物化合物的问题是它们杀微生物慢和/或化合物存留在环境里。近来人们普遍关心在环境里可吸附的有机卤。需要不存留在环境里、有降低的卤素含量并有快速杀菌力的抗微生物化合物。
本发明包括一种在工业场所抑制细菌或藻类生长的方法，包括在工业场所引入式I或II中至少一种的有效剂量的抗微生物化合物，
其中X和Y独立选自Cl、Br和I，
、O、S或N-R；R＝苯基、取代的苯基、苄基、甲基或乙基；R1＝(C1-C8)烷基；R2和R3独立选自H和(C1-C8)烷基。
本发明的另一方面提供式II的抗微生物化合物和进一步包括水和/或可与水混溶的有机溶剂的组合物。
根据式I和II的化合物在许多工业场所有用。适合的工业场所包括例如木材、涂料、黏合剂、腻子胶、腻子、乳胶、纸浆、织物、皮革、塑料、卡纸板、润滑剂、肥皂、化妆品、洗涤剂、家用产品、冷却塔、空气洗涤器、纸浆和纸处理水、金属加工液、颜料浆、照相洗印液和燃料。优选工业场所是冷却塔、空气洗涤器、纸浆和纸处理水和颜料浆。
根据式I和II的化合物在工业场所抑制细菌和藻类生长的用量是本领域技术人员熟知的。基于被保护的场所典型的用量从0.1到2000ppm。优选的抗微生物化合物用量从0.1到300ppm，特别优选1-25ppm。
取代的苯基是指一个或多个氢被其它取代基取代的苯基。适合的取代基的例子包括(C1-C3)烷基、(C1-C3)烷氧基、羟基、硝基、卤素、氰基、和(C1-C3)烷硫基。
作为在此使用的抗微生物化合物包括杀菌剂和杀藻剂并且抗微生物活性被认为包括同时消除和抑制或防止工业场所中微生物诸如细菌和藻类的生长。
用于本发明的优选抗微生物化合物包括例如4-氯-5H-1，2，3-二噻唑-5-酮；5-(对硝基苯亚氨)-4-氯-1，2，3-二噻唑和5-(2-氯苯亚氨)-4-氯-1，2，3-二噻唑。
根据U.S.4508908(Virgilio)一般描述的方法，用合适的烷基化试剂与相应的4-卤二噻唑酮通过季铵化作用制备式II化合物。优选最活泼的烷基化试剂诸如硫酸二甲酯、硫酸二乙酯、氟磺酸甲酯、六氯锑酸三甲基氧鎓、氟硼酸三乙基氧鎓、三氟甲磺酸正丙基或正辛基酯、六氟磷酸三甲基氧鎓、三氟甲磺酸甲酯、三氟甲磺酸烯丙基酯等等。季铵化反应通过在20-100℃ 4-卤二噻唑酮和烷基化试剂反应来进行。该反应可以纯净反应物进行或在诸如甲苯、己烷或二甲苯溶剂的存在下进行。式II化合物可用本领域已知方法纯化。
在本领域已知杀微生物剂的性能可通过与一种或多种其它杀微生物剂联合得以提高。这样，其它已知的杀微生物剂可有益地与本发明的杀微生物剂联合。可有益地与本发明的杀微生物剂联合的杀微生物剂包括-但不局限于-5-氯-2-甲基-3-异噻唑酮、2-甲基-3-异噻唑酮、2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺、溴氯二甲基乙内酰脲、亚甲基-双-硫氰酸酯、戊二醛、季铵化合物、2-正辛基-3-异噻唑酮、4，5-二氯-2-正辛基-3-异噻唑酮、丁基氨基甲酸碘炔丙酯、1，2-二溴-2，4-二氰基丁烷、2-硫氰甲基硫代苯并噻唑、四氯间苯二氰、5-溴-5-硝基-1，3-二噁烷、2-溴-2-硝基丙二醇、N，N’-二甲基羟基-5，5’-二甲基乙内酰脲、1，2-苯并异噻唑啉-3-酮和4，5-三亚甲基-2-甲基-3-异噻唑酮。用5-氯-2-甲基-3-异噻唑酮、2-甲基-3-异噻唑酮、2，2-二溴-3-次氮基丙酰胺、溴氯二甲基乙内酰脲、亚甲基-双-硫氰酸酯、戊二醛、季铵化合物及它们的混合物与本发明的杀微生物剂联合是优选的。
下列实施例进一步说明本发明的各个方面，但不在任何方面限制本发明的范围。实施例14-氯-5H-1，2，3-二噻唑-5-酮的制备用与在DE 2848221 A1实施例2中所述的相同方法制备4-氯-5H-1，2，3-二噻唑-5-酮。实施例25-(对硝基苯亚氨)-4-氯-1，2，3-二噻唑的制备用与在DE 2848221 A1实施例4中所述的相同方法制备5-(对硝基苯亚氨)-4-氯-1，2，3-二噻唑。实施例35-(2-氯苯亚氨)-4-氯-1，2，3-二噻唑的制备用与在DE 2848221 A1实施例4中所述的相同方法制备5-(2-氯苯亚氨)-4-氯-1，2，3-二噻唑。实施例4抗微生物试验数据抗微生物活性谱和阴离子表面活性剂对本发明抗微生物化合物抗微生物活性的影响在最小抑制浓度(MIC)试验中测定。MIC通过一种化合物在基本盐类培养基(Minimal Salts Media，M9G)、胰蛋白酶大豆清汤(Trypticase Soy Broth，TSB)或胰蛋白酶大豆清汤(Trypticase Soy Broth)加上阴离子表面活性剂(TSB＋AOS)中二倍系列稀释剂中测定。用在5∶3∶2的丙酮、甲醇和水溶剂溶液中制备的典型浓度为1％wt的试验化合物的贮备液或分散液进行试验。一体积的贮备液被分配到培养基里使初期起始试验浓度为500ppm化合物。
当准备好做试验时，除了第一个容器之外，稀释系列的每个容器含有等体积的无化合物的大豆清汤。第一个容器中含有两倍体积的有起始浓度的试验化合物的大豆清汤。第一个容器里的一半大豆清汤被转移到第二个容器。在混合后所得体积的一半从第二个容器移出并被转移到第三个容器。整个循环充分重复，得到一系列浓度分别为500、250、125、63、31、16、8、和4、2、1、0.5、0.25ppm。
然后每个容器用适当的试验生物的细胞悬浮液接种。试验生物及其来源在下面表1中标出。
表1生 物 来 源大肠杆菌ATCC 11229深红酶母R＋H 156(从污染的乳液分离)绿脓杆菌ATCC 15442黑曲霉 ATCC 6275细菌在大豆清汤中、霉菌在琼脂斜面上在一段时间和对被试验样品适合的温度下生长，藻类是在培养基中生长的绿藻和蓝绿菌混合物。在生长期结束时，对于细菌，摇动大豆清汤使细胞分散。
对于真菌，通过移液管吸取水到斜面上和用无菌环移动孢子来收集孢子。通过控制培养时间、温度和稀释体积使细胞/孢子悬浮液标准化。悬浮液然后被用来接种含清汤化合物的容器。
容器然后在适合的温度温育。温育后，检验容器以确定生长/未生长。最小抑制浓度(MIC)定义为得到完全抑制试验生物生长的最低化合物浓度。MIC试验的结果在下面表2中表示。
表2最小抑制浓度(ppm)大肠杆菌 大肠杆菌 绿脓杆菌 黑曲霉 深红酵母 大肠杆菌化合物 M9GTSB TSB TSB TSB TSBA119 ＞300125 75 7.5 3002250500 500 50 50500332 500 500 50 50500实施例5 对藻类的最小抑制浓度对藻类的MIC用与前述试验相同的方法确定，所不同的是分配到培养基里的储备液体积足够使初期起始试验浓度达到25ppm化合物。试验生物和其来源列于表3。MIC试验的结果在表4中表示。
表3生物来源(UTEX#)Chlorella pyrenoidosa1230Scenedesmus quadricauda 614水花项圈藻(Anabaena flos-aquae) 426Phormidium luridum var olivace584
表4最小抑制浓度(ppm)化合物 Chlorella Scenedesmus Anabaena Phormidium4-氯-5H-1，2，3-二噻唑-5-酮 3.9 3.9 3.9 7.8从这些数据可以看出4-氯-5 H-1，2，3-二噻唑-5-酮抑制藻类生长在最低水平。实施例6 杀灭速度本发明化合物的杀灭速度在根据下列步骤合成的冷却塔水(“SCW”)里测定。
TSB培养基通过称量30g TSB到2L烧瓶里，加入1L去离子水，摇动烧瓶直到TSB完全溶解而制备。然后培养基在121℃高压灭菌20分钟。
营养贮备液通过称量下列物质到2L烧瓶里而制备5.28g硝酸铵，2.08g无水磷酸钾，4.62g葡萄糖，21.50g碳酸钠和20.10g硫酸钾。用水将总体积调至1L。溶液过滤灭菌并在室温储藏。
硬性贮备液通过称量下列物质到2L烧瓶里而制备59.36g氯化钙(二水合)，45.02g氯化镁(六水合)，0.18g氯化铁(六水合)和0.24g乙二胺四乙酸。用水将总体积调至1L。溶液过滤灭菌并在室温储藏。
浓缩的侵蚀/结垢抑制剂贮备液通过称量下列物质到2L烧瓶里而制备238.5g去离子水，125.0g 45％wt氢氧化钾水溶液，23.0g 49.5-51％wt甲苯三唑钠水溶液，63.5g 42-44％wt水化丙烯酸聚合物和50.0g近似50％wt的2-膦酰基-1，2，4-丁烷三羧酸水溶液。摇动烧瓶直到所有液体溶解，然后溶液过滤灭菌并在室温储藏。
该浓缩的侵蚀/结垢抑制剂贮备液用于通过在2L烧瓶里加入9.20ml浓缩的侵蚀/结垢抑制剂贮备液、用水将总体积调至1L并摇动制备一种侵蚀/结垢抑制剂贮备液，所得的侵蚀/结垢抑制剂贮备液过滤灭菌并在室温储藏。
SCW通过加入900ml去离子水和10.88ml营养贮备液(pH10-13)到2L烧瓶里而制备。pH被调低到pH6，然后加入10.88ml适应性强的贮备液。此后加入10.88ml侵蚀/结垢抑制剂贮备液。然后pH被调到8.5并用去离子水将最终体积调至1L。最终溶液过滤灭菌并在室温储藏。
浓缩的合成冷却水(“ESCW”)通过加入葡萄糖和酵母提取物使各自最后浓度为3000mg/L和1000mg/L而制备。
被试验的细菌的贮存培养物通过用来自冰冻的细菌贮存培养物的环状培养物接种TSB琼脂平板而制备。每个平板只用一种细菌划线。然后平板在30℃培养过夜，密封，并放在冰箱里直到需要(直到一个月)。下列生物用于生成贮备培养基。绿脓杆菌ATCC15442肠炎克氏杆菌ATCC13883产气肠杆菌 ATCC13048接种物通过用接种环从冰冻的贮备培养基转移一个细菌菌落到125ml锥形瓶中的50ml的ESCW而进行制备。该烧瓶被放置在加热的摇动器上(30℃)过夜，然后将培养物调至在660nm处0.3光密度单位(“OD”)，得到108菌落形成单位(“CFU”)/ml。如果需要，通过加入SCW调整接种浓度。一旦每种细菌培养基的接种物被调到在660nm处0.3OD，三种培养物被混合起来得到1∶1∶1混合的三种试验细菌接种物。
每种试验的抗微生物化合物的贮备液制备成1％wt的DMSO的溶液。试验的抗微生物化合物是4-氯-5H-1，2，3-二噻唑-5-酮(“发明”)和一种已知的商业用抗微生物化合物亚甲基二硫氰酸酯(“对比”)。
试验样品如下制备。在八个标记1-8的125ml的锥形瓶里，每个加入49.5ml的SCW。样品1只有SCW，是空白样。在样品2-8里加入0.5ml的细菌接种物混合物。样品2只有SCW和接种物，是未处理样。样品3-8配入本发明化合物或对比化合物。配制之前，将配制的体积从每个烧瓶里移出使最终体积保持在50ml。样品3-5分别配制成1，5和10ppm的4-氯-5H-1，2，3-二噻唑-5-酮。样品6-8分别配制成1，5和10ppm亚甲基二硫氰酸酯。从空白样和未处理样都取出2ml等份作为零时间点。然后把所有样品放在35℃的震荡器上。
在1，3，6，24和48小时取出每个样品的等份。每个等份用于含有TSB的微量滴定板的接种，用十倍系列稀释。每个板在30℃培养48小时。然后每个板测试生长。显示生长的孔数被输入计算机程序，计算CFU/ml的最可能数(“MPN”)。六小时后CFU/ml的3对数降低-作为与未处理样对比-认为是快杀灭速率。数据如下所示。
CFU/ml的MPN的对数样品 抗微生物化合物 0小时 1小时3小时 6小时24小时1空白＜1.11 ＜1.11 ＜1.11 ＜1.11 ＜1.112未处理样 6.266.67 6.76 7.81 7.493发明(1ppm) - 6.76 6.76 6.26 8.064发明(5ppm) - 3.49 ＜1.11 ＜1.11 4.065发明(10ppm)-2.06 ＜1.11 ＜1.112.066对比(1ppm) -6.676.495.764.497对比(5ppm) -6.266.765.49 ＜1.118对比(10ppm)-6.446.495.26 ＜1.11这些数据表明5和10ppm的4-氯-5H-1，2，3-二噻唑-5-酮在1小时有效，而10ppm的一种已知的商品抗微生物化合物亚甲基二硫氰酸酯直到24小时才有效。
权利要求
1.一种在工业场所抑制细菌或藻类生长的方法，包括在工业场所引入有效剂量的式I或II中至少一种的快速杀灭、无环境存留的抗微生物化合物，
其中X和Y独立选自Cl、Br和I；
、O、S或N-R；R＝苯基、取代的苯基、苄基、甲基或乙基；R1＝(C1-C8)烷基；R2和R3独立选自H和(C1-C8)烷基。
2.根据权利要求1的方法，其中所述抗微生物化合物的所述有效剂量基于所述工业场所的总重量是0.1-300ppm。
3.根据权利要求1的方法，其中所述工业场所是从下列组中选出木材、涂料、黏合剂、腻子胶、腻子、乳胶、纸浆、织物、皮革、塑料、卡纸板、润滑剂、肥皂、化妆品、洗涤剂、家用产品、工业冷却水、金属加工液、颜料浆、照相洗印液和燃料。
4.根据式II的抗微生物化合物。
5.组合物，包括根据式II的抗微生物化合物及水和/或水溶性有机溶剂。
全文摘要
公开了一种在工业场所使用式I或II的化合物，抑制细菌或藻类生长的方法。还公开了用于工业场所抑制细菌或藻类生长的抗微生物化合物和包括该抗微生物化合物的组合物。
文档编号A01N43/72GK1154794SQ9612194
公开日1997年7月23日 申请日期1996年10月31日 优先权日1996年10月31日
发明者R·W·约瑟夫, D·L·安逖斯, P·奥塞伊马 申请人:罗姆和哈斯公司