DE2115549C3

DE2115549C3 - Diäthylentriaminderivate, deren Herstellung und Verwendung als Bioeide

Info

Publication number: DE2115549C3
Application number: DE19712115549
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dr. 4300 Essen Hofmann
Original assignee: TH Goldschmidt AG
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1971-03-31
Filing date: 1971-03-31
Publication date: 1974-03-21
Also published as: DE2115549B2; DE2115549A1

Description

R-NH-CH₂-CH₂-N-CHi-CH₂-NH -R

R

in der R ein Wasserstoff-, C₁₂H₂₅- oder ^I0

Jr-CH₂-ReSt Die vorliegende Erfindung betrifft Verbindungen

y der allgemeinen Formel I

ist, jedoch als Rest R sowohl ein Lauryl- wie ein R-NH-Ch₂-CH₂-N-CH₂-CH₂-NH-R

Benzyl- als auch em Wasserstoffrest vorhanden ι

sein müssen. _R (I)

2. Verfahren zur Herstellung von Verbindungen

nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, 20 _{in der R ein} Wasserstoff-, C₁₂H₂₅-oder
daß man entweder Laurylhalogenid mit Diäthylentriamin im Molverhältnis 1:2 bis 1:4 umsetzt, /⁼\
das überschüssige Diäthylentriamin abtrennt und <^ J—CH₂-ReSt
das Verfahrensprodukt mit Benzylhalogenid umsetzt oder Benzylhalogenid mit Diäthylentriamin 25

im Molverhältnis 1:2 bis 1:4 umsetzt, das über- ist, jedoch als Rest R sowohl ein Lauryl- wie ein schüssige Diäthylentriamin abtrennt und das Ver- Benzyl- als auch ein Wasserstoffrest vorhanden sein fahrensprodukt mit Laurylhalogenid umsetzt, wo- müssen, und ihre Verwendung als Bioeide,
bei die Reaktionen in einem Temperaturbereich Als typisches Beispiel sei die Verbindung der

von 80 bis 200° C und bzw. oder in Gegenwart von 30 Formel II genannt

C₁₂H₂₅NH-CH₂-CH₂- NH-CH₂-CH₂-NH-CH₂-^y (U)

Aus der deutschen Patentschrift 947972 sind Verbindungen des Typs III mit biocider Wirksamkeit bekannt.

C₁₂H₂₅NH -CH₂-CH₂- NH-CH₂-CH₂-NH₂

(IH)
C₁₂H₂₅NH-CH₂-CH₂-NH-CH₂-Ch₂-NH-CH₂COOH

Diese Verbindungen weisen aber Nachteile, z. B. einen deutlichen Eiweiß- und Seifenfehler und fast völligen Wirkungsverlust gegenüber bestimmten Problemkeimen wie Pseudomonaden in Gegenwart von hartem Wasser auf.

Aus dem USA.-Patent 2 952 635 ist ferner eine Verbindung der nachstehenden Formel IV bekannt:

-NH-CH₂-CH₂-NH-CH₂-CH₂-Nh₂ (IV)

Diese Verbindung ist als Korrosionsschutzmittel verwendbar. Als biocide Wirksubstanz eignet sich diese Verbindung wegen ihrer schlechten Wasserlöslichkeit und ihrer Empfindlichkeit gegen hartes Wasser, Eiweiß und anionlsche Detergenzien jedoch nicht.

Schließlich sind noch aus der deutschen Qffenlegungsschrift 1 939 921 Verbindungen der Formel V bekannt.

C₁₂H₂₅NH-CH₂-CH₂- NH -CH₂-CH₂- NH —CH₂-^~^ (V)

Cl

wobei Chlor in 2-, 3- oder 4-Stellung stehen kann. 60 empfindlich gegenüber der Einwirkung von Eiweiß Diese Verbindungen zeigen an sich eine recht gute und anionischem Detergenzien sind,
biocide Wirksamkeit, nur sind sie relativ schwer lös- Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbinlich in Wasser und deutlich empfindlich gegen Eiweiß düngen derFormel I setzt man entweder zunächst ein und anionsiche Detergenzien. Laurylhalogenid mit Diäthylentriamin im Molver-Demgegenüber wurde nun überraschenderweise 65 hältnis 1: 2 bis 1:4 und nach Abtrennung von übergefunden, daß die erfindungsgemäßen Verbindungen schüssigem Diäthylentriamin mit Benzylhalogenid der Formell auch in hartem Wasser gut löslich und um.oder man läßt unter Umkehrung obiger Reaktionsvorzüelich biocid wirksam und darüber hinaus un- lolge zunächst ein Benzylhalogenid mit Diäthylcn-

2 I 15549

triamin im Molverbälmis 1:2 bis 1:4 reagieren und setzt nach Abtrennung von überschüssigem Diäthylentriamin mit Laurylhalogenid um.

Die Reaktionen werden bei Temperaturen von 80 bis 200⁰C, gewöhnlich 80 bis 140⁰C, in Gegenwart von Säureakzeptoren sowie eventuell in Gegenwart von Lösungsmitteln durchgeführt. Als Laurylhalogenid können Laurylchlorid und Laurylbromid, als Benzylhalogenid Benzylchlorid und Benzylbromid verwendet werden.

Als Säureakzeptoren können z.B. NaOH, KOH, K₂CO₃, CaO oder überschüssiges Amin eingesetzt werden. Als Lösungsmittel eignen sich z. B. n-Propanol, Dioxan, Äthylglykol, Propylenglykol und Xylol.

Die auf vorgenanntem Wege erhaltenen erfindungsgemäßen Verbindungen der Formell können durch Vakuumdestillation gereinigt werden, wobei sie als fast farblose Flüssigkeit anfallen. Falls technische Reinheit genügt, kann man auch nur die niedriger siedenden Ausgangs- unci Zwischenprodukte abdestillieren.

Die erfindungsgemäßen Verbindungsn der Formel I eignen sich auf Grund der erwähnten vorzüglichen Eigenschaften, insbesondere in Form ihrer Salze, als Desinfektionsmittel, Fungicide, Algicide und Virucide zum Einsatz in Brauereien, der alkoholfreien Getränkeindustrie, in Molkereien, Schlachthöfen, in der Lebensmittelindustrie, in Schwimmbädern sowie in Krankenhäusern.

Als Salze der erfindungsgemäßen Verbindungen der Formel I kommer, j. B. die Formiate, Acetate, Tartrate, Lactate, Zitrate, Gluconate, Hydrochloride und Nitrate in Frage. Der pH-Wert der wäßrigen Zubereitungen dieser Salze kann zwischen 3 bis 10, im allgemeinen zwischen 5 bis 8, liegen.

Zusätzlich können die Zubereitungen der erfindungsgemäßeu Verbindungen außer Wasser noch Lösungsmittel, wie Alkohol, n-Propanol, iso-Propanol, Äthylglykol, Propylenglykol, Dimethylformamid und Dimethylsulfoxid enthalten.

Außerdem können Lösungsvermittler wie die wasserlöslichen Addukte von Äthylenoxid an Fettalkohole, Isotridecylalkohol, Fettsäureglyceride, partielle Fettsäuresorbitester, iso-Octyl- und Nonylphenol, weiterhin die Mischpolymerisate von Äthylenoxid und Propylenoxid sowie äthoxylierte Fettarnine und Fettsäureamide zugesetzt werden, mit denen die erfindungsgemäßen Verbindungen sehr gut verträglich sind.

Ferner können in solchen Zubereitungen Verdickungsmittel wie Methyl-, Hydroxyäthyl- und Carboxymethylcellulose, Polyvinylalkohol, Polyacrylsäurederivate und Polyvinylpyrrolidon, inerte Füllstoffe wie Aluminiumoxid, hochdisperse Kieselsäure, Attapulgit, Harnstoff und Rohrzucker sowie Färb- und Geruchsstoffe enthalten sein.

In den folgenden Beispielen werden die Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen und ihrer Zubereitungen sowie die bakteriologischen Eigenschaften näher erläutert:

Beispiel 1
a) Herstellung von N-Benzyl-diäthylentriamin

4 Mol Diäthylentriamin und 1,5 Mol NaOH werden in einem 2-1-Vierhalskolben mit Rührer, Tropftrichter, Thermometer und Rückflußkühler auf 80° C erwärmt. Dazu läßt man langsam 1 Mol Benzylchlorid tropfen, wobei man die Temperatur nicht über 110° C ansteigen Danach wird noch 3 Stunden bei dieser Temperatur gerührt. Anschließend läßt man abkühlen. Man dekantiert vom anorganischen Rückstand und fraktioniert die organische Phase im Vakuum. Nach einem Vorlauf von Diäthylentriamin gehen bei 110 bis 120° C und O₁I bis 0,2 Torr 162 g N-Benzyl-diäthylentriamin entsprechend einer Ausbeute von 84% der Theorie als schwachgelbes Ol über.

Elementaranalyse für C_nHj₉N₃ (193):

Berechnet ... C68,3, H9,9, N21,7%;
gefunden .... C 68,6, H 9,8, N 21,6%.

b) Herstellung von N-Dodecyl-, N-Benzyl-diäthylentriamin

1 Mol Benzyl-diäthylentriamin, 0,75 Mol KOH und

1 ml Wasser werden in einem 1-1-Vierhalskolben mit Rührer, Tropftrichter, Thermometer und Xückflußkühler auf 90° C erhitzt. Dazu läßt man 0,5 Mol Laurylbromid tropfen, wobei die Temperatur auf 130° C ansteigt. Anschließend läßt man noch 3 Stunden bei dieser Temperatur reagieren. Man dekantiert heiß vom anorganischen Rückstand, extrahiert denselben mit Äthylglykol und vereinigt nach Abdestillieren des Äthylglykols im Vakuum den Destillationsrückstand mit der organischen Phase. Danach destilliert man zunächst bei 10"¹ Torr unumgesetzte Ausgangsprodukte ab. Der Destillationsrückstand wird über eine sogenannte Molekulardestillationsapparatur destilliert. Dabei werden bei Heizbadtemperaturen von 115 bis 165⁰C und Drücken von 5 · 10~² bis lO^Torr 134 g N- Lauryl-, N - Benzyl - diäthylentriamin als schwachgelbes öl entsprechend einer Ausbeute von 74% der Theorie erhalten.

Elementaranalyse für C₂₃H₄₃N₃ (361,6):

Berechnet ... C 76,4, H 12,0, N 11,6%;
gefunden .... C 76,2, H 11,9, N 11,5%.
40

Beispiel 2

Herstellung von N-Dodecyl-, N-Benzyl-diäthylentriamin aus N-Dodecyl-diäthylentriamin (Herstellung aus Diäthylentriamin und Laurylchlorid gemäß deutscher Patentschrift 947 972) und Benzylchlorid

3 Mol N-Dodecyl-diäthylentriamin, 3 Mol NaOH

und 2 ml Wasser werden in einem 2-1-Vierhalskolben auf 9O⁰C erwärmt. Dazu läßt man nach und nach

2 Mol Benzylchlorid tropfen. Durch Kühlung sorgt man dafür, daß die Reaktion nicht über 120° C steigt. Nachdem man noch 3 Stunden bei dieser Temperatur gerührt hat, wird wie im Beispiel 1 b) weitergearbeitet.

Man erhält N-Dodecyl-, N-Benzyldiäthylentriamin in einer Ausbeute von 82% der Theorie. Siedebereich bei 122 bis 134° C bei 0.05 Torr im Dünnschichtverdampfer.

Be i spi el 3

Herstellung einer Zubereitung von N-Dodecyl-,
N-Benzyldiäthylentriamin

10 Gewichtsteile N-Dodecyl-, N-Benzyl-diäthylentriamin, 5 Gewichtsteile eines Additionsproduktes von 12MoI Äthylenoxid an 1 Mol Isotridecylalkohol, 30 Gewichtsteile Äthylglykol, 5 Gewichtsteile Essigsäure und 50 Gewichtsteile Wasser werden unter Er-

wärmen auf 40" C homogenisiert. Man erhält eine klare, beliebig wasserverdünnbare Lösung,

Beispiel 4

20 Gewichtsteile N-Dodecyl-, N-Benzyl-diäthylentriainin, 20 Gewichtsteile eines Additionsproduktes von 15 Mol Äthylenoxid an 1 Mol Nonylphenol, 70 Gewichtsteile n-Propanol, 12 Gewichtsteile Essigsäuire und 78 GewJchlsteile Wasser werden unter schwachem Erwärmen homogenisiert. Es resultiert eine hellfarbige Lösung, die wasserverdünnbpr ist.

Beispiel 5

15

5 Gewichtsteile N-Dodecyl-, N-Benzyl-diäthylentriamin, 5 Gewichtsteile eines Additionsproduktes von 10 Mol Äthylen oxid an 1 Mol Glycerinmonolaurat, 4 Gewichtsteile Weinsäure, 100 Gewichtsteile Äthanol und 386 Gewichtsteile Wasser ergeben beim Rühren und Erwärmen auf 50~C eine klare Lösung mit schwacher Schaumwirkung.

Beispiel 6

25

10 Gewichtsteile N-Dodecyl-, N-Benzyl-diäthyleniriamin, 10 Gewichtsteile eines Additionsprodukles von 10 Mol Äthylenoxid an 1 Mol Laurylamin. 15 Gewichtsteile Gluconsäure. 30 Gewichtsteile Propylenglykol und 35 Gewichtsteile Wasser werden unter schwachem Erwärmen homogenisiert. Man erhält eine wasserverdünnbare Zubereitung, die stark algieid wirkt.

Bakteriologische Versuche

Die Durchführung der bakteriologischen Versuche erfolgte gemäß den Richtlinien der Deutschen Gesellschaft für Hygiene und Mikrobiologie, mit dein Unterr:hied, daß im Interesse größerer Praxisnähe grundsätzlich Wasser von 15" deutscher Hiirte zur Herstellung der Verdünnungen verwendet wurde, soweit in den nachstehenden Tabellen nicht ausdrücklich etwas anderes erwähnt wird.

A. Bakteriologische Wirksamkeit von N-Dodecyl-. N-Benzyldiäthylentriamin im Suspensionsversuch

Es wurde eine Zubereitung gemäß Beispiel 3 ver wendet. Der pH-Wert der 0,1 "0 Wirkstoff enthalten den wäßrigen Verdiinnung wurde auf 7 eingestellt.

+ = Bakterienwachstum.

— = kein Bakterienwachstum.

Teststamm

Staphylococcus
aureus

i'seudomonas
aeruainosa

Kon- Einwirkiings/eit in Minuten

ntration	I	4-	1	5	—
in %	5ΓΤ-	+		_	-
	0.05 j -	+	-	-	-
0,01	—	-	-	—
0,005		+	—	+
0,001			4-	—
0.1	_	—
0.05

.70

Tesisiamin

Pseudomonus
aeruginosa

Proteus
vulgaris

Escherichia
coli

45

Kon	*Einwirkung»)! in I**	vlini	I	2	5	10	20
zentration		—	—	—	-..	—
in %	—	-	-	-	-
0,01		4-	+	+	+
0,005	—	—	—	-	—
0,001	—	—	—	-	-
0,1	4-	4-	-	-	-
0,05	4-	4-	+	-	-
0,01	4-	4-		4-	4-
0,005	—	—	—	—	-
0,001	-	■-	-	-	-
0,1.	—	-	-	-	-
0,05	—	—	-	-	-
0,01	4-	4-	4-	—	-
0,005
0.001

B. Bakteriologische Wirksamkeit einer als Vergleichssubstanz dienenden phenolischen Zubereitung im Suspensionversuch, die wie folgt tj.sammengesetzt ist:

7.5 Gewichtsteile o-Phenylphenol 2.5 Gewichtsteile p-Chlor-o-betv.yl-phenol 7,5 Gewtchtsteile Natriumdodecylbenzolsulfonat

30 Gewichtsteile Äthylglykol 52,5 Gewichtsteile Wasser

und so viel KOH. daß bei Verdünnung dieser 10 Gewichtsprozent Wirkstoff enthaltenden Zubereitung auf 0,1% Wirkstoff (mit Wasser von 15° deutscher Härte) ein pH-Wert von 9 resultiert.

40 Teststamm

j in "Ό

Staphylococcus j 0.1

Kon- j Einwirkungszeit in Minuten zcnlration !

aureus

-

55

Pseudomonas
aeruginosa

Proteus
vulgaris

Escherichia
coli

0.05 0.01 0.005

0.1

0,05

.0,01

0,1 0,05 0,01 0,005

0.1 0,05 0,01 0.005

1	2
4-	-
4-	4-
4-	+
■4
4-	4-
4-	+
	4-
4-	4-
4-	+
4-	4-
4-	4-

__5 J JO j 2'

1 I

20 I 3ii

4-

""1" ' j

4-

4- I +

4-

4- +

¹ I 4-

Bei Vergleich der bakteriologischen Wirksamkeit von erfindungsgemäßer Verbindung und Vcrttleichssubstanz ergibt sich eindeutig die Überlegenheit Her erfinduneseemäßen Verbindung (I).

C. Bakteriologische Wirksamkeit von Laiiryl-, Benzyldiathylentriamin in Wasser von 40 deutscher Märte

pH-Wert der Ο.Γ'η Wirkstoff enthaltenden Verdünnungsstule 7. Die Verdünnungen wurden ausgehend von einer Zubereitung gemäß Heispiel 4 hergestellt.

Suspensionsversuch

j Kon- j Einwirkungs/L'il in Minuten Teslstamm /cnlralion j

Kon- j F.tnwirkunpweit in Minuien

Staphylococcus

aureus

Pseudomonas
aeruginosa

Proteus
vulgaris

Escherichia
coli

0,1

0,05

0,01

0.005

0.001

0.1

0.05

0.01

0.1 0,05 0,01 j 0.005 j 0.001 j

0.1

0.05

0.01

0.005

0.001

in ! :n

ι

i +

ros!';jmm	/enlration	)	I t ■	+■	-	-J-	t-	f	—	-»-	in	:o j 3o	—	-
	in %			4-		4- +	+	-	■-		4-
				4- 4-	4-	,L	f			—	4-
Staphylococcus	0.0!		4- ' -; '	4-	4-	4-			4-	—
aureus	0.005	.4 i .1- ) -L·	₊	+	-	■<-	f
	0.00!	4· 4-	—			4-
Pseudomonas	0.5	f	4-	-*-	+	— : —	+
aeruginosa	0,2	4-	₊	-		4-
	0.1	X.			■f-	4.
	0.05	—	+
Proteus	0.5		—
vulgaris	0.2	4-
	0,1	4-
	0.05	—
Escherichia	0.1	-
coli	0.05
	0.01

Bei Vergleich der bakteriologischen Wirksamkeit in sehr hartem Wasser erkennt man eindeutig die Fortschrittlichkeit der erfindungsgemäßen Verbindung (3), die der Vergleichssubstanz bei den Problemkeimen Pseudomonas und Proteus um den Faktor 2; 10 überlegen ist.

D. Bakteriologisehe Wirksamkeit einer Vergleichssubstanz in Wasser von 40 deutscher Härte (Umsetzungsprodukt von 1 Mol Lauryldiäthylentriamin mit 1 Mol Chloressigsäure)

Der pH-Wert der 0.1 % Wirkstoff enthaltenden wäßrigen Lösung wurde auf 7 eingestellt.

Suspensionsversuch E.a) Bakteriologisehe Wirksamkeit von N-Dodecyk N-Benzyldiäthylentriamin in Gegenwart von 20% Rinderserum

Es wurde eine Zubereitung gemäß Beispiel 3 vcrwendet.

b) Als Vergleichssubstanz wurde eine quaternäre Ammoniumverbindung der Formel

Tcstslamm

Staphylococcus aureus

Konrentration

in %

0,1

0,05

Einwirkungszeit in Minuten i 2 5 10 CH₃ N CH

CH₃

C.^e

gewählt.

Teststamm	Kon zentration	1	a Einwirkungszeit in Minuten	5	i0	σο	30	I	b Einwirkungszeit in Minuten	5	10	20	30
	in %		2		=	—	—	\	2		—
Staphylococcus aureus	0,1 0,05 0,01		'-			ι		\	—			⁺	⁺
Pseudomonas aeruginosa	0,1 0,05 0,01	ι	~	-	-ί	4- I I	—	4-4-4-	ι	ι			—
Escherichia coli	0,1 0,05 0,01			4-

Der Vergleich dei bakteriologischen Wirksamkeit bei l.iweiühelasiuns.¹ ergibt eindeutig die nhcrlcgentieit der ei TindungsgemälkMi Verbindung (5a).

Vergleichs versuch

Die Wirkungsweise von Hexachlorophen als Desinfektionsmittel ist in dem Buch »Sterilisation. Desinfektion. Konservierung. Chemotherapie» '.cn WaII-Ii ii u ü e r und S c It in i d t. Georg I'hieme Verlag. Stuttgart. 1967. S. 193. beschrieben

Als Yerglcichssubstanz wurde eine Mischung aus gleichen Gewichlsleilfn Hexachlorophen und einem Umsct/ungsprodukt von 12 Mol Äthylenoxid mit Tridecylalkohol verwendet. Die angegebenen Konzentrationen beziehen sich auf den Gehalt an Hexachlorophen. Der pH-Wert der wäßrigen Lösung betragt 7.7.

leststamm

S. aureus

c,Nlii tu in

S. aureus

h.coli

P. aeruginosa

C. albicans
P. expansum

Kon zentration	Einwirkunps/cit in	i	2	S	10	Minuten
in %	"Γ		—	—	20
0.1	+		—	—
0.05	—

10

Konzentration

0.5

2.0 1.0 0.5

5.0

2.5 1.0 5.0 2.5 1,0

F.imvirkiiiiuszcil in Minuten

in 'Ό I	2 j 5 j IO	:o
0.01 t	■t ; + j 4-
0.005 ■	4- 4- I -'-	4
1.0 '' i-	ί \ ι ! ■!■! 4-

4-4- 4 4-

4-4- 4-

+ i 4-■4-1 4-

4-

+	4
t-	4-
+	4-
4-	4-
4-	4-
4-	4-
4-
+

Die Tabelle zxigt die Überlegenheit der erfindungsgemäßen Verbindung in bezug auf ihre mikrobicide Wirksamkeit.

Claims

1 2

Lösungsmitteln und bzw. oder Säureakzeptoren Patentansprüche: durchgeführt werden.

3. Verwendung der Verbindungen nach Patent-

1. Verbindungen der allgemeinen Formel ansprach 1 als Dessnfektions-, Konservierungs-

5 mittel und Mittel zur sanitären Reinigung.