DE102009052667A1

DE102009052667A1 - Polymere oder oligomere Wirkstoffe mit biozider Wirkung, Verfahren zu deren Herstellung und Zusammensetzung umfassend einen polymeren oder oligomeren Wirkstoff

Info

Publication number: DE102009052667A1
Application number: DE102009052667A
Authority: DE
Inventors: Andreas Prof. Dr. Greiner; Seema Dr. Agarwal; Claudia Mattheis
Original assignee: Philipps Universitaet Marburg
Current assignee: Philipps Universitaet Marburg
Priority date: 2009-11-12
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2011-05-19
Also published as: EP2498766A1; AU2010317214A1; JP2013510909A; CN102753160B; US20120259064A1; CN102753160A; RU2561606C2; RU2012119073A; BR112012011267A2; WO2011057611A1

Abstract

Die Erfindung stellt neue polymere oder oligomere Wirkstoffe mit biozider Wirkung bereit. Solche besonders vorteilhaften polymeren oder oligomeren Wirkstoffe mit biozider Wirkung sind erhältlich durch Polykondensation eines Guanidin-Säureadditionssalzes mit einem Amingemisch, welches wenigstens ein Diamin und/oder ein Triamin enthält, wobei wenigstens ein Amin ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus i) Diamin, das wenigstens einen cycloaliphatischen Rest aufweist, und ii) Dialkylentriamin besteht. Vorzugsweise ist dabei wenigstens ein Amin ausgewählt aus 4,4'-Methylenbis(cyclohexylamin) und Diethylentriamin. Außerdem ist es günstig, wenn das Guanidin-Säureadditionssalz Guanidinhydrochlorid ist.

Description

Die Erfindung betrifft polymere oder oligomere Wirkstoffe mit biozider Wirkung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, ein Verfahren zu deren Herstellung entsprechend Anspruch 14, eine Zusammensetzung umfassend einen polymeren oder oligomeren Wirkstoff entsprechend Anspruch 15, ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung entsprechend Anspruch 17 sowie die Verwendung der polymeren oder oligomeren Wirkstoffe entsprechend Anspruch 21.
Polymere und oligomere Wirkstoffe mit biozider Wirkung, beispielsweise Polyguanidine, sind seit langem bekannt. Sie sind für eine Vielzahl von Anwendungen einsetzbar.
So beschreibt beispielsweise die US 2,325,586 A die Herstellung von Polyguanidinen und deren Salze mit Hilfe eines Polykondensationsverfahrens. Dabei werden Diamine mit einem Halogencyan umgesetzt, wobei sich ein Cyanamid bildet. In der nachfolgenden Polymerisation werden aus diesem Cyanamid die gewünschten Polyguanidine bzw. deren Salze gewonnen.
Eine besondere Eigenschaft solcher Polyguanidine ist deren biozide Wirkung. So sieht die EP 0 439 699 A2 eine Lösung enthaltend Polymere Guanidinsalze mit erhöhter Biozidwirksamkeit vor.
Problematisch bei solchen Bioziden ist – wie allgemein bei antimikrobiellen Wirkstoffen – die schnelle Anpassungsrate von Mikroorganismen an die entsprechenden Wirkstoffe. Deshalb befindet sich die Entwicklung von neuen antimikrobiellen Wirkstoffen stets im Wettlauf mit der Entwicklung von Resistenzen der entsprechenden Zielorganismen. Es ist entsprechend notwendig, fortlaufend neue, wirksame Biozide bereitzustellen, an welche die zu unterdrückenden Mikroorganismen noch nicht angepasst sind.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, neue polymere oder oligomere Wirkstoffe zur Verfügung zu stellen, die eine biozide Wirkung haben. Dieser soll zudem auf einem möglichst einfachen Weg, rasch und bei Bedarf in großen Mengen erhältlich sein. Es ist daher außerdem Ziel der Erfindung, die Wirkstoffe in einer gut verarbeitbaren und gut lagerbaren Form zur Verfügung zu stellen. Entsprechend ist es auch Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der polymeren oder oligomeren Wirkstoffe, eine Zusammensetzung enthaltend einen erfindungsgemäßen Wirkstoff und ein Verfahren zur Herstellung dieser Zusammensetzung bereitzustellen.
Hauptmerkmale der Erfindung sind im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1, Anspruch 14, Anspruch 15 und Anspruch 17 angegeben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 13, 16 und 19 bis 21.
Die Erfindung sieht polymere oder oligomere Wirkstoff mit biozider Wirkung vor, welche erhältlich sind durch Polykondensation eines Guanidin-Säureadditionssalzes mit einem Amingemisch, welches wenigstens ein Diamin und/oder ein Triamin enthält, wobei wenigstens ein Amin ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus i) Diamin, das wenigstens einen cycloaliphatischen Rest aufweist, und ii) Dialkylentriamin besteht.
Vorzugsweise ist sind die polymeren oder oligomeren Wirkstoffe dabei das Produkt einer Polykondensation eines Guanidin-Säureadditionssalzes mit einem Amin-Gemisch, welches wenigstens ein Diamin und/oder ein Triamin enthält, ist, wobei wenigstens ein Amin ausgewählt ist aus 4,4'-Methylenbis(cyclohexylamin) und Diethylentriamin.
Dabei können aus den genannten Aminen sowohl Homopolymere als auch Copolymere erhalten werden.
Vorteilhaft ist dabei, wenn das Guanidin-Säureadditionssalz Guanidinhydrochlorid ist.
In einer ersten Ausführungsvariante ist ein erfindungsgemäßer polymerer oder oligomerer Wirkstoff ein Homopolymer. Das Amin-Gemisch enthält dann lediglich eine einzige Amin-Verbindung. So kann es sich bei dem polymeren oder oligomeren Wirkstoff beispielsweise um Poly(diethylentriaminguanidinhydrochlorid) (PDETAG) bzw. Polyiminoimidazol handeln. Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Amin-Gemisch aus dem Triamin Diethylentriamin besteht.
Das Homopolymer kann auch Poly(4,4'-Methylenbis(cyclohexylamin) sein, wobei das Amin-Gemisch aus dem Diamin 4,4'-Methylenbis(cyclohexylamin) besteht.
In einer weiteren Ausführungsvariante ist ein erfindungsgemäßer polymerer oder oligomerer Wirkstoff ein Copolymer, beispielsweise ein polymeres Guanidinderivat. Das Amin-Gemisch enthält dann wenigstens zwei verschiedene Amine. In anderen Worten, das Amin-Gemisch enthält eine erste Komponente und wenigstens eine zweite Komponente, wobei

• die erste Komponente ein Diamin oder ein Triamin ist, ausgewählt aus der Gruppe, die aus Diamin, das wenigstens eine cycloaliphatischen Rest aufweist, und Dialkylentriamin besteht, wobei
• die zweite Komponente ein Diamin oder ein Triamin ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Diamin, das wenigstens einen cycloaliphatischen Rest aufweist, Dialkylentriamin, Alkylendiamin und Oxyalkylendiamin besteht, und
• wobei die erste Komponente von der zweiten Komponente verschieden ist.

Besonders bevorzugte Copolymere ergeben sich aus den Kombinationen von 4,4'-Methylenbis(cyclohexylamin) mit einem Amin aus der Gruppe, die aus Diethylentriamin, Hexamethylendiamin, Triethylenglycoldiamin besteht, und aus den Kombinationen von Diethylentriamin mit Hexamethylendiamin oder Triethylenglycoldiamin.
Erfindungsgemäß ist es daher günstig, wenn

• die erste Komponente ein Diamin oder ein Triamin ist, ausgewählt aus der Gruppe 4,4'-Methylenbis(cyclohexylamin), Diethylentriamin, und wobei
• die zweite Komponente ebenfalls ein Diamin oder ein Triamin ausgewählt aus der Gruppe 4,4'-Methylenbis(cyclohexylamin), Diethylentriamin, Hexamethylendiamin, Triethylenglycoldiamin ist und
• wobei die erste Komponente von der zweiten Komponente verschieden ist.

Man erkennt, dass bei einem erfindungsgemäßen polymeren oder oligomeren Wirkstoff in einer ersten bevorzugten copolymeren Ausführungsform die erste Komponente 4,4'-Methylenbis(cyclohexylamin) ist und die zweite Komponente ausgewählt ist aus Diethylentriamin, Hexamethylendiamin, Triethylenglycoldiamin.
In einer zweiten bevorzugten copolymeren Ausführungsform ist die erste Komponente Diethylentriamin und die zweite Komponente ist ausgewählt aus Hexamethylendiamin und Triethylenglycoldiamin.
Bekanntlich spielt bei der Herstellung von Copolymeren insbesondere das Mischungsverhältnis der Ausgangsmonomere eine wesentliche Rolle. Für Ausführungsformen der erfindungsgemäßen polymeren oder oligomeren Wirkstoffe, bei denen es sich um Copolymere handelt, hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn die Monomere in einem äquimolaren Verhältnis bis hin zu einem vierfachen Überschuss eines der beiden Monomere vorliegen. Das heißt, dass die erste Komponente und die zweite Komponente in einem Molverhältnis von 4:1 bis 1:4, vorzugsweise von 2:1 bis 1:2 vorliegen.
Günstig ist es weiterhin, wenn das Amin-Gemisch und das Guanidin-Salz äquimolar zueinander eingesetzt werden.
Die unter diesen Bedingungen erhaltenen Ausführungsformen des polymeren oder oligomeren Wirkstoffs weisen allesamt eine antibakterielle Wirkung auf, die sich mit Hilfe der sogenannten minimalen Hemmkonzentration beschreiben lässt. Diese gibt die niedrigste Bakterizidkonzentration an, die das Wachstum von Bakterien in einer bestimmten Lösung hemmt. Besonders günstig ist dabei eine minimale Hemmkonzentration von weniger als 50 μg/ml. Bei vielen der Ausführungsbeispiele, bei denen es sich um polymere Guanidinderivate handelt, liegt die minimale Hemmkonzentration sogar deutlich niedriger und beträgt weniger als 10 μg/ml oder sogar weniger als 5 μg/ml. Je geringer diese Konzentration ist, umso effektiver kann der entsprechende Wirkstoff als Biozid eingesetzt werden.
Für die weitere effektive Verwendung als Biozid ist es daher eine besonders günstige Eigenschaft der erfindungsgemäßen polymeren oder oligomeren Wirkstoffe, dass ihre minimale Hemmkonzentration 50 μg/ml oder weniger beträgt, bevorzugt weniger als 30 μg/ml, besonders bevorzugt 10 μg/ml oder weniger und ganz besonders bevorzugt weniger als 5 μg/ml.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen polymeren oder oligomeren Wirkstoffe ist, das relativ einfache Herstellungsverfahren. Es umfasst die Schritte

• Vorlegen von einem Äquivalent Guanidinhydrochlorid
• Zugeben eines Äquivalents der Amin-Mischung
• Erhitzen auf 140°C bis 180°C, bevorzugt 145°C bis 175°C, besonders bevorzugt 150°C bis 170°C
• Rühren der Schmelze bei 140°C bis 180°C, bevorzugt 145°C bis 175°C, besonders bevorzugt 150°C bis 170°C bis die Gasentwicklung beendet ist, wenigstens aber für 5 Stunden

Ein solches Verfahren ist auch im industriellen Maßstab gut und praktikabel umsetzbar. So dass die erfindungsgemäßen polymeren oder oligomeren Wirkstoffe ohne besonderen Aufwand in großem Maßstab kommerziell herstellbar sind.
Je nach dem gewünschten Endprodukt variiert das Verfahren leicht, so ist es zur Herstellung eines Homopolymeres auf Basis von 4,4'-Methylenbis(cyclohexylamin) günstig, wenn die Reaktionstemperatur beispielsweise 170°C beträgt. Ein auf Basis von Diethylentriamin hergestelltes Homopolymer kann dagegen bei 150°C gewonnen werden. Die Herstellung der erfindungsgemäßen Copolymere erfolgt wiederum bevorzugt bei 170°C.
Bei diesen genannten Reaktionsbedingungen wurde völlig überraschend beobachtet, dass beispielsweise bei der Kondensation von Triaminen nicht nur polymere Guanidin-Strukturen, sondern auch cyklische Strukturen, nämlich Iminoimidazol-Strukturen, innerhalb der Monomereinheiten entstanden, so dass es sich bei den erfindungsgemäßen Ausführungsformen des polymeren oder oligomeren Wirkstoffes nicht nur um polymere Guanidinderivate, sondern auch um Polyiminoimidazol handelt.
Neben den erfindungsgemäßen polymeren oder oligomeren Wirkstoffen und dem Verfahren zu deren Herstellung sieht die Erfindung auch eine Zusammensetzung umfassend wenigstens einen erfindungsgemäße polymeren oder oligomeren Wirkstoff vor, die sich dadurch auszeichnet, dass die Zusammensetzung ein Kunststoffgranulat ist.
Die Bereitstellung eines solchen Kunststoffgranulates ist in vielerlei Hinsicht vorteilhaft. So ist es nicht nur gut lagerbar, sondern auch gut dosierbar und entsprechend rasch und einfach verarbeitbar. Es kann beispielsweise dazu verwendet werden, Kunststoffgegenstände herzustellen, die dann durch den enthaltenen Wirkstoff eine entsprechende biozide Wirkung haben. Solche Gegenstände können in vielen Bereichen des täglichen Lebens eine sehr vorteilhafte Rolle spielen, beispielsweise als (Ab)Wasserohre, Mobiliar, Griffe, Sanitärartikel, Duschvorhänge, Dichtungsmaterial, Nahrungsmittelverpackungen, Nahrungsmittelausgießer und -ausläufe, Nahrungsmittelverarbeitungsmaschinen, Bodenbeläge, Reinigungstücher, Reinigungsflüssigkeiten, Agrar- und Futteranlagen, Tierdecken, Teppiche, Schuhsohlen, Zahnreinigungsutensilien, Trinkgefäße, Tastaturen oder andere Eingabegeräte und Bedienelemente, Fernsprechgeräte, antibakterielle Anstriche. Eine Vielzahl weiterer Gegenstände ist selbstverständlich vorstellbar, beispielsweise Bekleidungstextilien, Funktionstextilien, antibakterielle Papiere, technischen Filtern, Verpackungsmaterialien für Kosmetika und/oder Gebrauchsgegenständen im Medizinbereich.
Entsprechend ist es günstig, wenn die Zusammensetzung weiterhin mindestens einen Kunststoff, vorzugsweise mindestens ein thermoplastisches Polymer, insbesondere ausgewählt aus Polyurethan, Polyolefin, Polyvinylchlorid, Polypropylen, Polycarbonat, Polystyrol, Polyethersulfon, Silikon und Polyamid aufweist. Denkbar sind selbstverständlich auch weitere Polymere vorstellbar, die entsprechend der gewünschten speziellen Verwendung ausgewählt werden können.
Das erfindungsgemäße Kunststoffgranulat kann auch in Form eines Masterbatches bereitgestellt werden. Dieses wird dann vor der entsprechenden Verwendung nochmals verdünnt.
Wie bereits bei den erfindungsgemäßen polymeren oder oligomeren Wirkstoffen selbst, ist es ein weiterer Vorteil der Erfindung, dass auch das erfindungsgemäße Kunststoffgranulat auf einem sehr raschen und einfachen Weg herstellbar ist. Ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffgranulats, umfasset die Schritte

a) Zusammenführung und Vermischen eines erfindungsgemäßen polymeren oder oligomeren Wirkstoffes mit biozider Wirkung mit einem thermoplastischen Polymer,
b) Granulieren des unter Schritt a) erzeugten Gemischs.

Dabei wird der polymere oder oligomere Wirkstoff dem thermoplastischen Polymer bevorzugt in flüssiger Form zugeführt und das Vermischen in Schritt a) erfolgt in einem Extruder. Das thermoplastische Polymer ist ausgewählt aus der Gruppe, die Polyurethan, Polyolefin, Polyvinylchlorid, Polypropylen, Polycarbonat, Polystyrol, Polyethersulfon, Silikon und Polymaid umfasst.
Man erkennt, dass die erfindungsgemäßen polymeren Guanidinderivate vorteilhafterweise zur Herstellung von Bekleidungstextilien, Funktionstextilien, antibakteriellen Papieren, technischen Filtern, Verpackungsmaterialien für Nahrungsmittel und Kosmetika und/oder Gebrauchsgegenständen im Medizinbereich verwendet werden können.
So können beispielsweise Kittel, Handschuhe, Hauben oder Schuhe, die in Labors oder klinischen Steril-Bereichen eingesetzt werden können, sowie Funktionstextilien wie Mundschutz, Operationsdecken und Bettwäsche unter Verwendung der erfindungsgemäßen polymeren oder oligomeren Wirkstoffe bzw. eines erfindungsgemäßen Kunststoffgranulats gefertigt werden. Auch Reinigungstücher, Sterilfilter, Luftfilter und die Oberfläche von Möbeln oder Tabletts, sowie Gardinen im Krankenhausbereich können vorteilhaft zumindest teilweise unter Verwendung der erfindungsgemäßen Wirkstoffe hergestellt werden. Vorteilhaft ist auch die Verwendung zur Herstellung von Verpackungsmaterialien für Nahrungsmitteln oder Kosmetika. Insbesondere sind die erfindungsgemäßen polymeren oder oligomeren Wirkstoffe zur Verwendung bei der Herstellung von (Ab)Wasserohren, Mobiliar, Griffen, Sanitärartikeln, Duschvorhängen, Dichtungsmaterialien, Nahrungsmittelverpackungen, Nahrungsmittelausgießer und -ausläufe, Nahrungsmittelverarbeitungsmaschinen, Bodenbeläge, Reinigungstücher, Reinigungsflüssigkeiten, Agrar- und Futteranlagen, Tierdecken, Teppiche, Schuhsohlen, Zahnreinigungsutensilien, Trinkgefäße, Tastaturen oder andere Eingabegeräte und Bedienelemente, Fernsprechgeräte, antibakterielle Anstriche mit Vorteil geeignet.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen.
Beispiel 1 – Synthese von Poly(4,4'-methylenbis(cyclohexylamin)guanidinhydrochlorid) (PMBCG)
In einen dreifach ausgeheizten 100 ml-Dreihalskolben wird im Argon-Gegenstrom 1 Äquivalent (8,12 g, 85 mmol) Guanidinhydrochlorid gegeben. Anschließend wird in der Glovebox 1 Äquivalent (17,88 g, 85 mmol) 4,4'-Methylenbis(cyclohexylamin) zugefügt.
Der Kolben wird mit einem Innenthermometer und einem dreifach ausgeheizten Rückflusskühler mit Rückschlagventil nach Stutz (im Folgenden Stutzkühler) ausgestattet.
In einem Ölbad wird das Reaktionsgemisch erwärmt, wobei ab einer Temperatur von 100°C eine langsame Gasentwicklung einsetzt. Bei weiterer Temperaturerhöhung wird die Gasentwicklung nur langsam stärker. Nach insgesamt 85 Minuten wird eine Temperatur von 170°C erreicht.
Diese Temperatur wird für neun Stunden beibehalten, bis die Gasentwicklung nach Augenschein beendet ist.
Unter Eiskühlung und Ölpumpenvakuum wird die Schmelze auf Raumtemperatur abgekühlt.
Die eingesetzten Ausgangsmengen liefern unter den zuvor genannten Bedingungen 24,48 g eines transparenten, farblosen und spröden Feststoffs.
Die Struktur des erhaltenen Polymers lässt sich entsprechend Formel (I) darstellen.
Dabei ist n = 1 bis 8, vorwiegend 1 bis 3.
Die Reste R1 und R2 können sowohl von dem eingesetzten Monomer als auch von dem eingesetzten Guanidinhydrochlorid stammen und sind daher wie folgt definiert:
R1 ist ausgewählt aus H oder
und
R2 ist ausgewählt aus NH₂ oder
Das entstehende Produktgemisch enthält somit polymere Verbindungen entsprechend den Formeln (II), (III) und (IV):
Beispiel 2 – Synthese von Poly(diethylentriaminguanidinhydrochlorid) (PDETAG)
In einem dreifach ausgeheizten und mit Argon befüllten 100 ml-Dreihalskolben mit Innenthermometer, Stutzkühler und einem Absaugstück mit Hahn werden 1 Äquivalent (8,12 g, 85 mmol) Guanidinhydrochlorid und 1 Äquivalent (8,77 g, 85 mmol) Diethylentriamin mit Hilfe eines Ölbades innerhalb von 50 Minuten auf eine Temperatur von 150°C erwärmt.
Ab dem Erreichen einer Temperatur von 95°C ist eine Gasentwicklung zu beobachten, die bei weiterer Erhöhung der Temperatur schnell zunimmt.
Die Schmelze wird unter Rühren für fünf Stunden bei 150°C gehalten bis die Gasentwicklung beendet ist.
Unter Eiskühlung und Ölvakuum wird die Schmelze auf Raumtemperatur abgekühlt.
Die eingesetzten Ausgangsmengen liefern unter den zuvor genannten Bedingungen 11,96 g eines weißen und spröden Feststoffs.
Überraschenderweise zeigt die repetitive Monomereinheit des entstehenden polymeren Wirkstoffs die zyklische Struktur entsprechend Formel (V):
Dabei ist n = 1 bis 12, vorwiegend 2 bis 8.
R3 ist entweder NH₂ oder
und
R4 ist ausgewählt aus
Das entstehende Produktgemisch enthält somit polymere Verbindungen entsprechend den Formeln (VI), (VII) und (VIII):
Beispiel 3 – Synthese von erfindungsgemäßen Guanidin-Copolymeren
In einem entsprechend den vorbeschriebenen Beispielen vorbereiteten Reaktionskolben werden jeweils 1 Äquivalent (8,12 g, 85 mmol) Guanidinhydrochlorid und 1 Äquivalent der Comonomere, die in einem Mischungsverhältnis entsprechend Tabelle 1 vorliegen, gemeinsam mit Hilfe eines Ölbades innerhalb von 30 Minuten auf eine Temperatur von 170°C erwärmt.

Die Schmelze wird unter Rühren für fünf Stunden bei dieser Temperatur gehalten. Unter Eiskühlung und Ölvakuum wird die Schmelze auf Raumtemperatur abgekühlt.

Nr.	Monomer 1	Monomer 2	Eingesetzte Menge Monomer 1	Eingesetzte Menge Monomer 2
C1	4,4'-Methylenbis(cyclohexylamin)	Diethylentriamin	14,30 g 68 mmol 0,80 Äq	2,21 g 17 mmol 0,2 Äq
C2	4,4'-Methylenbis(cyclohexylamin)	Diethylentriamin	13,41 g 63,75 mmol 0,75 Äq	2,77 g 21,25 mmol 0,25 Äq
C3	4,4'-Methylenbis(cyclohexylamin)	Diethylentriamin	11,92 g 56,67 mmol 0,67 Äq	3,69 g 28,33 mmol 0,33 Äq
C4	4,4'-Methylenbis(cyclohexylamin)	Diethylentriamin	8,94 g 42,50 mmol 0,50 Äq	5,53 g 42,50 mmol 0,50 Äq
C5	4,4'-Methylenbis(cyclohexylamin)	Hexamethylendiamin	3,58 g 17,00 mmol 0,20 Äq	7,90 g 68,00 mmol 0,80 Äq
C6	4,4'-Methylenbis(cyclohexylamin)	Hexamethylendiamin	4,47 g 21,25 mmol 0,25 Äq	7,41 g 63,75 mmol 0,75 Äq
C7	4,4'-Methylenbis(cyclohexylamin)	Hexamethylendiamin	5,96 g 28,33 mmol 0,33 Äq	6,59 g 56,67 mmol 0,67 Äq
C8	4,4'-Methylenbis(cyclohexylamin)	Hexamethylendiamin	8,94 g 42,50 mmol 0,50 Äq	4,94 g 42,50 mmol 0,50 Äq
C9	4,4'-Methylenbis(cyclohexylamin)	Hexamethylendiamin	11,92 g 56,67 mmol 0,67 Äq	3,29 g 28,33 mmol 0,33 Äq
C10	4,4'-Methylenbis(cyclohexylamin)	Hexamethylendiamin	13,41 g 63,75 mmol 0,75 Äq	2,47 g 21,25 mmol 0,25 Äq
C11	4,4'-Methylenbis(cyclohexylamin)	Hexamethylendiamin	14,30 g 68,00 mmol 0,80 Äq	1,98 g 17,00 mmol 0,20 Äq
C12	4,4'-Methylenbis(cyclohexylamin)	Triethylenglycoldiamin	13,41 g 63,75 mmol 0,75 Äq	3,15 g 21,25 mmol 0,25 Äq
C13	4,4'-Methylenbis(cyclohexylamin)	Triethylenglycoldiamin	11,92 g 56,67 mmol 0,67 Äq	4,20 g 28,33 mmol 0,33 Äq
C14	4,4'-Methylenbis(cyclohexylamin)	Triethylenglycoldiamin	8,94 g 42,50 mmol 0,50 Äq	6,30 g 42,50 mmol 0,50 Äq
C15	4,4'-Methylenbis(cyclohexylamin)	Triethyienglycoldiamin	5,96 g 28,33 mmol 0,33 Äq	8,40 g 56,67 mmol 0,67 Äq
C16	4,4'-Methylenbis(cyclohexylamin)	Triethylenglycoldiamin	4,47 g 21,25 mmol 0,25 Äq	9,45 g 63,75 mmol 0,75 Äq
C17	Diethylentriamin	Hexamethylendiamin	1,75 g 17,00 mmol 0,20 Äq	7,90 g 68,00 mmol 0,80 Äq
C18	Diethylentriamin	Hexamethylendiamin	2,19 g 21,25 mmol 0,25 Äq	7,41 g 63,75 mmol 0,75 Äq
C19	Diethylentriamin	Hexamethylendiamin	3,69 g 28,33 mmol 0,33 Äq	6,59 g 56,67 mmol 0,67 Äq
C20	Diethylentriamin	Hexamethylendiamin	5,53 g 42,50 mmol 0,50 Äq	4,94 g 42,50 mmol 0,50 Äq
C21	Diethylentriamin	Triethylenglycoldiamin	8,30 g 63,75 mmol 0,75 Äq	3,15 g 21,35 mmol 0,25 Äq
C22	Diethylentriamin	Triethylenglycoldiamin	7,38 g 56,67 mmol 0,67 Äq	4,20 g 28,33 mmol 0,33 Äq
C23	Diethylentriamin	Triethylenglycoldiamin	5,53 g 42,50 mmol 0,50 Äq	6,30 g 42,50 mmol 0,50 Äq

Tabelle 1: Mischungsverhältnisse der in dem Amin-Gemisch eingesetzten Di- und Triamine zur Herstellung von Guanidin-Copolymeren (Äq = Äquivalent).

Man erkennt, dass das Mischungsverhältnis der beiden in dem Amin-Gemisch enthaltenden Monomere zwischen 1:1 und 1:4 bzw. zwischen 4:1 und 1:1 liegt.
Beispiel 4 – Bestimmung der minimalen Hemmkonzentration
Zur Überprüfung der bioziden Wirkung der erfindungsgemäßen polymeren oder oligomeren Wirkstoffe werden die Verbindungen, die entsprechend einem der vorangegangenen Beispiele hergestellt werden in einem Bakterien-Nährmedium, vorzugsweise Tryptic Soy Broth, angesetzt und auf verschiedene Konzentrationen verdünnt. Diese Lösungen unterschiedlicher Konzentration werden mit einer Suspension von Escherichia coli inokuliert und für 24 h bei 37°C inkubiert.
Unter der minimalen Hemmkonzentration (MHK) wird dann die geringste Konzentration des zu untersuchenden Biozids in der Lösung verstanden, bei der das Wachstum der Bakterien gehemmt wird. Bei der entsprechenden Lösung ist dann keine Eintrübung durch das Wachstum der Bakterien beobachtbar.

Für die in Beispiel 1 und Beispiel 2 dargestellten Homopolymere entsprechend Formel (I) und Formel (V) sowie für die aus den in Beispiel 3 genannten Comonomer-Mischungen C1 bis C23 erhaltenen Copolymere werden die in Tabelle 2 aufgeführten mittleren minimalen Hemmkonzentrationen (MHK) erhalten.

Verbindung	MHK/ml [μg/ml]	Verbindung	MHK [μg/ml]
Kontrollpolymer	5	C11	9,75
Entspr. Formel (I)	5	C12	5,5
Entspr. Formel (V)	> 250	C13	8,5
Cl	7,5	C14	10
C2	22,5	C15	10
C3	25	C16	10
C4	50	C17	3
C5	1,5	C18	10
C6	4,7	C19	10
C7	4,25	C20	40
C8	2,5	C21	> 50
C9	3,5	C22	> 50
C10	2,5	C23	> 50

Tabelle 2: Bestimmung der minimalen Hemmkonzentration erfindungsgemäßer polymerer Guanidinderivate (MHK = minimale Hemmkonzentration).

Als Kontrolle wurde ein Kontrollpolymer eingesetzt, dessen biozide Wirkung bekannt ist und dessen minimale Hemmkonzentration üblicherweise bei 5 μg/ml liegt.

Man erkennt, dass alle erfindungsgemäßen polymeren oder oligomeren Wirkstoffe, insbesondere die erfindungsgemäßen Copolymere, bei denen es sich um polymere Guanidinderivate handelt, eine biozide Wirkung aufweisen. Dabei weisen insbesondere Copolymere, die als zweites Monomer Hexametyhlendiamin aufweisen, eine minimale Hemmkonzentration auf, die sogar unterhalb von 5 μg/ml liegt:

Copolymer	Monomer 1	Monomer 2	Mischungsverhältnis	Reaktionsbedingungen	MHK
C5	MBC	HMD	1:4	5 h, 170°C	1,5
C6	MBC	HMD	1:3	5 h, 170°C	4,7
C7	MBC	HMD	1:2	5 h, 170°C	4,25
C8	MBC	HMD	1:1	5 h, 170°C	2,5
C9	MBC	HMD	2:1	5 h, 170°C	3,5
C10	MBC	HMD	3:1	5 h, 170°C	2,5
C17	DETA	HMD	1:4	5 h, 170°C	3

Tabelle 3: Ausgewählte erfindungsgemäße Copolymere mit besonders niedriger minimaler Hemmkonzentration (MHK). (MBC = 4,4'-Methylenbis(cyclohexylamin), HMD = Hexamethylendiamin, DETA = Diethylentriamin).

Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar.
Man erkennt, dass besonders vorteilhafte polymere oder oligomere Wirkstoffe mit biozider Wirkung erhältlich sind durch Polykondensation eines Guanidin-Säureadditionssalzes mit einem Amingemisch, welches wenigstens ein Diamin und/oder ein Triamin enthält, wobei wenigstens ein Amin ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus i) Diamin, das wenigstens einen cycloaliphatischen Rest aufweist, und ii) Dialkylentriamin besteht. Vorzugsweise ist dabei wenigstens ein Amin ausgewählt ist aus 4,4'-Methylenbis(cyclohexylamin) und Diethylentriamin. Außerdem ist es günstig, wenn das Guanidin-Säureadditionssalz Guanidinhydrochlorid ist.
Vorteilhaft ist es auch, wenn das Amingemisch ein Alkylendiamin, insbesondere eine Verbindung der allgemeinen Formel NH₂(CH₂)_nNH₂ in welcher n eine ganze Zahl zwischen 2 und 10, insbesondere 6, ist, umfasst oder wenn das Amingemisch ein Oxyalkylendiamin, insbesondere eine Verbindung der allgemeinen Fromel NH₂[(CH₂)₂O]_n(CH₂)₂NH₂ ist, in welcher n eine ganze Zahl zwischen 2 und 5, insbesondere 2, ist, umfasst.
In einer ersten Ausführungsvariante ist ein erfindungsgemäßer polymerer oder oligomerer Wirkstoff ein Homopolymer. Dabei ist vorgesehen, dass das Amin-Gemisch aus dem Triamin Diethylentriamin besteht oder dass das Amin-Gemisch aus dem Diamin 4,4'-Methylenbis(cyclohexylamin) besteht.
In einer weiteren Ausführungsvariante enthält das Amin-Gemisch eine erste Komponente und wenigstens eine zweite Komponente, wobei

• die erste Komponente ein Diamin oder ein Triamin ist, ausgewählt aus der Gruppe, die aus Diamin, das wenigstens eine cycloaliphatischen Rest aufweist, und Dialkylentriamin besteht, und wobei
• die zweite Komponente ein Diamin oder ein Triamin ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Diamin, das wenigstens einen cycloaliphatischen Rest aufweist, Dialkylentriamin, Alkylendiamin und Oxyalkylendiamin besteht, und
• wobei die erste Komponente von der zweiten Komponente verschieden ist.

Besonders günstig ist es dabei, wenn

• die erste Komponente ein Diamin oder ein Triamin ist, ausgewählt aus der Gruppe 4,4'-Methylenbis(cylcohexylamin), Diethylentriamin, und wobei
• die zweite Komponente ein Diamin oder ein Triamin ausgewählt aus der Gruppe 4,4'-Methylenbis(cylcohexylamin), Diethylentriamin, Hexamethylendiamin, Triethylenglycol-diamin ist und
• wobei die erste Komponente von der zweiten Komponente verschieden ist.

Insbesondere polymere oder oligomere Wirkstoffe, bei denen die erste Komponente 4,4'-Methylenbis(cyclohexylamin) ist und die zweite Komponente ausgewählt ist aus Diethylentriamin, Hexamethylendiamin, Triethylenglycoldiamin oder bei dem die erste Komponente Diethylentriamin ist und die zweite Komponente ausgewählt ist aus Hexamethylendiamin und Triethylenglycoldiamin, sind dabei besonders vorteilhaft. Weiterhin ist es günstig, wenn die erste Komponente und die zweite Komponente in einem Molverhältnis von 4:1 bis 1:4, vorzugsweise 2:1 bis 1:2 vorliegen.
Einen weiterer Vorteil der Erfindung erkennt man in dem Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen polymeren oder oligomeren Wirkstoffe umfassend die Schritte

a) Vorlegen von einem Äquivalent Guanidinhydrochlorid
b) Zugeben eines Äquivalents der Amin-Mischung
c) Erhitzen auf 140°C bis 180°C, bevorzugt 145°C bis 175°C, besonders bevorzugt 150°C bis 170°C
d) Rühren der Schmelze bei der in Schritt d) eingestellten Temperatur, nämlich bei 140°C bis 180°C, bevorzugt 145°C bis 175°C, besonders bevorzugt 150°C bis 170°C, bis die Gasentwicklung beendet ist, wenigstens aber für 5 Stunden

Des Weiteren erkennt man den Vorteil einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung umfassend wenigstens einen erfindungemäßen polymeren oder oligomeren Wirkstoff, wobei die Zusammensetzung ein Kunststoffgranulat ist. Günstig ist es dabei, wenn die Zusammensetzung weiterhin mindestens einen Kunststoff, vorzugsweise mindestens ein thermisches Polymer, insbesondere ausgewählt aus Polyurethan, Polyolefin, Polyvinylchlorid, Polypropylen, Polycarbonat, Polystyrol, Polyethersulfon, Silikon und Polyamid aufweist.
Günstig ist dabei auch das Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffgranulats, umfassend die Schritte

Dabei wird der polymere oder oligomere Wirkstoff dem thermoplastischen Polymer in flüssiger Form zugeführt und das Vermischen in Schritt a) erfolgt in einem Extruder. Das thermoplastische Polymer ist ausgewählt aus der Gruppe, die Polyurethan, Polyolefin, Polyvinylchlorid, Polypropylen, Polycarbonat, Polystyrol, Polyethersulfon, Silikon und Polymaid umfasst.
Man erkennt den besonderen Vorteil einer Verwendung eines erfindungsgemäßen polymeren oder oligomeren Wirkstoffes zur Herstellung von Bekleidungstextilien, Funktionstextilien, antibakteriellen Papieren, technischen Filtern, Verpackungsmaterialien für Nahrungsmittel und Kosmetika und/oder Gebrauchsgegenständen im Medizinbereich Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2325586 A [0003]
EP 0439699 A2 [0004]

Claims

Polymerere oder oligomere Wirkstoffe mit biozider Wirkung, welche erhältlich sind durch Polykondensation eines Guanidin-Säureadditionssalzes mit einem Amingemisch, welches wenigstens ein Diamin und/oder ein Triamin enthält, wobei wenigstens ein Amin ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus i) Diamin, das wenigstens einen cycloaliphatischen Rest aufweist, und ii) Dialkylentriamin besteht.
Polymere oder oligomere Wirkstoffe entsprechend Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Amin ausgewählt ist aus 4,4'-Methylenbis(cyclohexylamin) und Diethylentriamin.
Polymere oder oligomere Wirkstoffe entsprechend Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Guanidin-Säureadditionssalz Guanidinhydrochlorid ist.
Polymere oder oligomere Wirkstoffe entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Amingemisch ein Alkylendiamin, insbesondere eine Verbindung der allgemeinen Formel NH₂(CH₂)_nNH₂ in welcher n eine ganze Zahl zwischen 2 und 10, insbesondere 6, ist, umfasst.
Polymere oder oligomere Wirkstoffe entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Amingemisch ein Oxyalkylendiamin, insbesondere eine Verbindung der allgemeinen Fromel NH₂[(CH₂)₂O]_n(CH₂)₂NH₂ ist, in welcher n eine ganze Zahl zwischen 2 und 5, insbesondere 2, ist, umfasst.
Polymere oder oligomere Wirkstoffe entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der polymere oder oligomere Wirkstoff ein Homopolymer ist.
Polymere oder oligomere Wirkstoffe entsprechend Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Amin-Gemisch aus dem Triamin Diethylentriamin besteht.
Polymere oder oligomere Wirkstoffe entsprechend Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Amin-Gemisch aus dem Diamin 4,4'-Methylenbis(cyclohexylamin) besteht.
Polymere oder oligomere Wirkstoffe entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Amin-Gemisch eine erste Komponente und wenigstens eine zweite Komponente enthält, wobei • die erste Komponente ein Diamin oder ein Triamin ist, ausgewählt aus der Gruppe, die aus Diamin, das wenigstens eine cycloaliphatischen Rest aufweist, und Dialkylentriamin besteht, und wobei • die zweite Komponente ein Diamin oder ein Triamin ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Diamin, das wenigstens einen cycloaliphatischen Rest aufweist, Dialkylentriamin, Alkylendiamin und Oxyalkylendiamin besteht, und • wobei die erste Komponente von der zweiten Komponente verschieden ist.
Polymere oder oligomere Wirkstoffe entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Amin-Gemisch eine erste Komponente und wenigstens eine zweite Komponente enthält, wobei • die erste Komponente ein Diamin oder ein Triamin ist, ausgewählt aus der Gruppe 4,4'-Methylenbis(cyclohexylamin), Diethylentriamin, und wobei • die zweite Komponente ein Diamin oder ein Triamin ausgewählt aus der Gruppe 4,4'-Methylenbis(cyclohexylamin), Diethylentriamin, Hexamethylendiamin, Triethylenglycol-diamin ist und • wobei die erste Komponente von der zweiten Komponente verschieden ist.
Polymere oder oligomere Wirkstoffe entsprechend Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente 4,4'-Methylenbis(cyclohexylamin) ist und die zweite Komponente ausgewählt ist aus Diethylentriamin, Hexamethylendiamin, Triethylenglycoldiamin.
Polymere oder oligomere Wirkstoffe entsprechend Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente Diethylentriamin ist und die zweite Komponente ausgewählt ist aus Hexamethylendiamin und Triethylenglycoldiamin.
Polymere oder oligomere Wirkstoffe entsprechend einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente und die zweite Komponente in einem Molverhältnis von 4:1 bis 1:4, vorzugsweise 2:1 bis 1:2 vorliegen.
Verfahren zur Herstellung polymerer oder oligomerer Wirkstoffe entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 13, umfassend die Schritte a) Vorlegen von einem Äquivalent Guanidinhydrochlorid b) Zugeben eines Äquivalents der Amin-Mischung c) Erhitzen auf 140°C bis 180°C, bevorzugt 145°C bis 175°C, besonders bevorzugt 150°C bis 170°C d) Rühren der Schmelze bei der in Schritt d) eingestellten Temperatur, nämlich bei 140°C bis 180°C, bevorzugt 145°C bis 175°C, besonders bevorzugt 150°C bis 170°C, bis die Gasentwicklung beendet ist, wenigstens aber für 5 Stunden
Zusammensetzung umfassend wenigstens einen polymeren oder oligomeren Wirkstoff entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung ein Kunststoffgranulat ist.
Zusammensetzung entsprechend Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung weiterhin mindestens einen Kunststoff, vorzugsweise mindestens ein thermisches Polymer, insbesondere ausgewählt aus Polyurethan, Polyolefin, Polyvinylchlorid, Polypropylen, Polycarbonat, Polystyrol, Polyethersulfon, Silikon und Polyamid aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffgranulats, umfassend die Schritte a) Zusammenführung und Vermischen eines polymeren oder oligomeren Wirkstoffes mit biozider Wirkung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 mit einem thermoplastischen Polymer, b) Granulieren des unter Schritt a) erzeugten Gemischs.
Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffgranulats entsprechend Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der polymere oder oligomere Wirkstoff dem thermoplastischen Polymer in flüssiger Form zugeführt wird.
Verfahren entsprechend Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Vermischen in Schritt a) in einem Extruder erfolgt.
Verfahren entsprechend einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Polymer ausgewählt ist aus der Gruppe, die Polyurethan, Polyolefin, Polyvinylchlorid, Polypropylen, Polycarbonat, Polystyrol, Polyethersulfon, Silikon und Polymaid umfasst.
Verwendung eines polymeren oder oligomeren Wirkstoff entsprechend wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13 zur Herstellung von Bekleidungstextilien, Funktionstextilien, antibakteriellen Papieren, technischen Filtern, Verpackungsmaterialien für Nahrungsmittel und Kosmetika und/oder Gebrauchsgegenständen im Medizinbereich