二溴丙二醯胺組合物及其作為殺生物劑的用途的製作方法

2023-12-09 02:27:11 1

相關申請的交叉引用

本申請要求2009年9月28日提交的美國臨時申請系列號61/246,186的權益，通過參考將其整體引入本文中。

發明領域

本發明涉及殺生物組合物及其用於在水系統和含水系統中控制微生物的方法。該組合物包含2,2-二溴丙二醯胺和醛系(aldehyde-based)殺生物化合物。

發明背景

水系統為藻類、細菌、病毒、和真菌提供肥沃的滋生地，它們中的一些可以是致病性的。微生物汙染可以導致多種問題，包括美學上使人不愉快諸如令人作嘔的綠水，嚴重的健康風險諸如真菌、細菌、或病毒感染，和機械問題，包括堵塞、設備腐蝕、和傳熱減少。

殺生物劑通常用於消毒和控制水系統和含水系統中微生物的生長。然而，並非全部殺生物劑均對廣泛範圍的微生物和/或溫度有效，且一些與其他化學處理添加劑不相容。另外，一些殺生物劑不在足夠長的時期內提供微生物控制。

儘管這些缺點中的一些可以通過使用較大量的殺生物劑來克服，但是這種選擇引起其自身的問題，包括增加成本、增加廢物、和增加殺生物劑幹擾被處理介質所需性質的可能性。另外，即使使用較大量的殺生物劑，許多商業殺生物劑化合物也不能提供有效的控制，這是因為針對某些類型微生物具有弱活性或微生物對那些化合物具有耐抗性。

提供用於處理水系統的產生一種或多種以下優點的殺生物組合物應該是本領域中的重大進展：以較低濃度產生增加的功效，與被處理介質中物理條件和其他添加劑相容，針對廣譜微生物有效，和/或能夠提供微生物的短期和長期控制。

發明簡述

在一方面，本發明提供一種殺生物組合物。該組合物有效用於在水系統或含水系統中控制微生物。該組合物包含：2,2-二溴丙二醯胺和醛系殺生物化合物，所述醛系殺生物化合物選自由戊二醛、三(羥甲基)硝基甲烷、4,4-二甲基唑烷、7-乙基雙環唑烷、1-(3-氯烯丙基)-3,5,7-三氮雜-1-氮金剛烷氯化物、和1,3,5-三乙基六氫-s-三嗪組成的組。

在第二方面，本發明提供用於在水系統或含水系統中控制微生物的方法。該方法包括使用有效量的如本文中所述的殺生物組合物處理所述系統。

發明詳述

如上所述地，本發明提供殺生物組合物和利用它控制微生物的方法。該組合物包含：2,2-二溴丙二醯胺和醛系(即包含醛的或釋放醛的)殺生物化合物，所述醛系殺生物化合物選自由戊二醛、三(羥甲基)硝基甲烷、4,4-二甲基唑烷、7-乙基雙環唑烷、1-(3-氯烯丙基)-3,5,7-三氮雜-1-氮金剛烷氯化物、和1,3,5-三乙基六氫-s-三嗪組成的組。已經意外地發現處於一定重量比的如本文中所述的2,2-二溴丙二醯胺和醛系殺生物化合物的組合在用於水性或含水介質中的微生物控制時是協同的。即，組合的材料導致與基於它們各自性能預期的殺生物性質相比提高的殺生物性質。該協同作用允許使用減少量的材料來獲得所需的殺生物性能，由此減少由工業過程用水中微生物生長導致的問題，同時潛在地減小環境影響和材料成本。

為了本說明書的目的，「微生物」的含義包括，但不僅限於，細菌、真菌、藻類、和病毒。詞語「控制(control)」和「控制(controlling)」應該廣泛地解釋為在其含義內包括，並不僅限於，抑制微生物的生長或繁殖，殺滅微生物，消毒，和/或防腐。在一些優選實施方案中，「控制(control)」和「控制(controlling)」意指抑制微生物的生長或繁殖。在其他實施方案中，「控制(control)」和「控制(controlling)」意指殺滅微生物。

術語「2,2-二溴丙二醯胺」指由以下化學式表示的化合物：

2,2-二溴丙二醯胺和本發明的醛系殺生物化合物是可商購的，和/或可以由本領域中技術人員利用公知技術容易地製備。1-(3-氯烯丙基)-3,5,7-三氮雜-1-氮金剛烷氯化物化合物是可以是順式異構體、反式異構體、或順式和反式異構體的混合物。優選地，它是順式異構體或順式和反式異構體的混合物。

在本發明的一些實施方案中，2,2-二溴丙二醯胺與醛系殺生物化合物的重量比是約100:1至約1:1500。

在本發明的一些實施方案中，2,2-二溴丙二醯胺與醛系殺生物化合物的重量比是約100:1至約1:400。

在一些實施方案中，2,2-二溴丙二醯胺與醛系殺生物化合物的重量比是約50:1至約1:350。

在一些實施方案中，2,2-二溴丙二醯胺與醛系殺生物化合物的重量比是約9:1至約1:320。

在一些實施方案中，所述醛系殺生物化合物是戊二醛且2,2-二溴丙二醯胺與戊二醛的重量比是約20:1至約1:20,備選地約9:1至約1:9,或備選地約9:1至約1:1。在一些實施方案中，該重量比是約2:1至約1:350,備選地約1:1至約1:330,或備選地約1:5至約1:320。在一些實施方案中，該重量比是約20:1至約1:400,備選地約10:1至約1:350,或備選地約9:1至約1:320。

在一些實施方案中，所述醛系殺生物化合物是三(羥甲基)硝基甲烷且2,2-二溴丙二醯胺與三(羥甲基)硝基甲烷的重量比是約1:1至約1:50,備選地約1:2至約1:40,或備選地約1:2.5至約1:40。

在一些實施方案中，所述醛系殺生物化合物是7-乙基雙環唑烷且2,2-二溴丙二醯胺與7-乙基雙環唑烷的重量比是約5:1至約1:1500,備選地約1:1至約1:1300,或備選地約1:1至約1:1280,或備選地約1:1.2至約1:1280。

在一些實施方案中，所述醛系殺生物化合物是1-(3-氯烯丙基)-3,5,7-三氮雜-1-氮金剛烷氯化物且2,2-二溴丙二醯胺與1-(3-氯烯丙基)-3,5,7-三氮雜-1-氮金剛烷氯化物的重量比是約10:1至約1:350,備選地約4:1至約1:320,或備選地約3.2:1至約1:320。

在一些實施方案中，所述醛系殺生物化合物是4,4-二甲基唑烷且2,2-二溴丙二醯胺與4,4-二甲基唑烷的重量比是約5:1至約1:5,備選地約1:2至約1:3,或備選地約1:2.5。

在一些實施方案中，所述醛系殺生物化合物是1,3,5-三乙基六氫-s-三嗪且2,2-二溴丙二醯胺與1,3,5-三乙基六氫-s-三嗪的重量比是約10:1至約1:30,備選地約4:1至約1:20,或備選地約2:1至約1:16。

本發明的組合物有效用於在多種水系統和含水系統中控制微生物。這樣的系統的實例包括，但不僅限於，油漆和塗料、水乳劑、乳膠、粘合劑、油墨、色素分散體、家庭和工業清潔劑、洗滌劑、碗碟洗滌劑、礦漿聚合物乳液、嵌縫膠和粘合劑、帶條接縫填料(tape joint compounds)、消毒劑、消毒殺菌劑、金屬加工液、建築產品、個人護理產品、紡織用液諸如紡絲油劑、工業過程用水(例如油田水、漿紙水、冷卻水)、油田功能性流體(functional fluids)諸如鑽探泥漿和壓裂液、燃料、空氣洗滌器(air washer)、廢水、壓艙水、過濾系統、和遊泳池和溫泉水。優選的水系統是金屬加工液、個人護理品、家庭和工業清潔劑、工業過程用水、和油漆和塗料。特別優選工業過程用水、油漆和塗料、金屬加工液、和紡織用液諸如紡絲油劑。

本領域中普通技術人員可以在不需要過度實驗的條件下，容易地確定在任何具體應用中為提供微生物控制所應該使用的組合物的有效量。通過舉例說明，合適的活性濃度(關於2,2-二溴丙二醯胺和醛系殺生物化合物二者的總量)典型地是基於水系統或含水系統總重量的至少約1ppm,備選至少約3ppm,備選至少約7ppm,備選至少約10ppm,或備選至少約100ppm。在一些實施方案中，活性濃度的合適上限是基於水系統或含水系統總重量的約1000ppm,備選約500ppm,備選約100ppm,備選約50ppm,備選約30ppm,備選約15ppm,備選約10ppm,或備選約7ppm。

所述組合物的成分可以單獨添加至水系統或含水系統中，或在添加前預混合。本領域中的普通技術人員可以容易地確定合適的添加方法。所述組合物可以用在具有其他添加劑諸如，但不僅限於，表面活性劑、離子型/非離子型聚合物和汙垢和腐蝕抑制劑、去氧劑、和/或另外的殺生物劑的系統中。

以下實施例舉例說明本發明，但不意欲限制本發明的範圍。除非另外指示，本文中使用的比率、百分比、份等以重量計。

實施例

實施例中提供的結果是利用生長抑制測定或殺滅測定產生。以下提供各自測定的詳細信息。

殺滅測定。該測定用作活性物質之間協同作用的初步評估。程序如下。無機鹽溶液(0.2203g CaCl2,0.1847g MgSO4,和0.2033g NaHCO3，處於1L水中,約pH 8)用等量(約107CFU/ml)的銅綠假單孢菌(Pseudomonas aeruginosa)ATCC 10145和金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)ATCC 6538的混合物來接種。然後使用不同濃度水平的2,2-二溴丙二醯胺("DBMAL")、醛系殺生物化合物、及其組合來處理細胞混懸液的等分試樣。在37℃溫育2小時後，基於完全殺滅等分試樣中細菌細胞所需的最小殺生物劑濃度(MBC)來確定殺生物功效。MBC值然後用於計算協同作用指數(SI)值。

殺滅測定結果的總結顯示在各實施例中。在各表中，顯示關於測試的各殺生物劑和混合物的MBC值。同樣地，列舉了關於組合的協同作用指數("SI")值。SI使用下式來計算：

協同作用指數＝Ca/CA+Mb/CB

其中

Ca:當與殺生物劑B組合使用時，完全殺滅細菌所需的殺生物劑A的濃度

CA:當單獨使用時，完全殺滅細菌所需的殺生物劑A的濃度

Cb:當與殺生物劑A組合使用時，完全殺滅細菌所需的殺生物劑B的濃度

CB:當單獨使用時，完全殺滅細菌所需的殺生物劑B的濃度SI值解釋如下：

SI1:對抗的

生長抑制測定。實施例中使用的生長抑制測定測量微生物聚生體生長的抑制(或生長的缺乏)。生長抑制可以是殺滅細胞(因此無生長發生)、殺滅大部分的細胞群以使得再生需要延長的時間、或在不殺滅條件下抑制生長(停滯)的結果。不考慮作用機理，殺生物劑(或殺生物劑的組合)的影響可以基於群落大小的增加而在一段時間內進行測量。

該測定測量一種或多種殺生物劑防止細菌聚生體在稀釋無機鹽介質中生長的功效。該介質包含(以mg/l為單位)以下成分：FeCl3.6H2O(1)；CaCl2.2H2O(10)；MgSO4.7H2O(22.5)；(NH4)2SO4(40)；KH2PO4(10)；K2HPO4(25.5)；酵母提取物(10)；和葡萄糖(100)。將全部成分加入至去離子水中後，將介質的pH調節至7.5。過濾滅菌後，將等分試樣以100ul的量分配到無菌微量滴定板孔中。然後將DBMAL和/或「殺生物劑B」的稀釋液加入至微量滴定板。製備如下舉例說明的活性物質的組合後，各孔使用含有ca.1x106個細胞/毫升的銅綠假單孢菌(Pseudomonas aeruginosa)、肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)、金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、和枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)混合物的100μl細胞混懸液來接種。各孔中介質的最終總體積是300μl。一旦如本文中所述製備，各活性物質的濃度範圍為25ppm至0.19ppm，如表1中所示。由此產生的矩陣容許測試各活性物質的8種濃度和處於一定(活性物質)比率的活性物質的64種組合。

表1.基於微量滴定板的協同作用測定的模板，其顯示各活性物質濃度。比率基於各活性物質的重量(ppm)。

對照(未顯示)包含無殺生物劑加入的介質。製備如上舉例說明的活性物質的組合後，各孔使用含有ca.1x106個細胞/毫升的銅綠假單孢菌、肺炎克雷伯氏菌、金黃色葡萄球菌和枯草芽孢桿菌的混合物的100μl細胞混懸液來接種。各孔中介質的最終總體積是300μl。

製備了微量滴定板後，立即在580nm處測量各孔的光密度(OD)讀數，並然後將板在37℃溫育24小時。溫育期後，輕輕地攪動該板，隨後收集OD580值。從T24值中減去T0處的OD580值，以確定發生的生長(或其缺乏)的總量。這些數值用於計算由每種殺生物劑和64種組合中的每一種的存在而引起的生長的百分比抑制。將90％的生長抑制用作使用下式計算協同作用指數(SI)值的閾值：

協同作用指數＝MDBMAL/CDBMAL+MB/CB

其中

CDBMAL:當單獨使用時，抑制～90％細菌生長所需的DBMAL的濃度

CB:當單獨使用時，抑制～90％細菌生長所需的殺生物劑(B)的濃度。

MDBMAL:當與殺生物劑(B)組合使用時，抑制～90％細菌生長所需的DBMAL的濃度。

MB:當與DBMAL組合使用時，抑制～90％細菌生長所需的殺生物劑(B)的濃度

SI值解釋如下：

SI1:對抗的組合

在以下實施例中，溶液中殺生物劑的量以mg/升溶液(mg/l)為單位來測量。由於溶液密度是約1.00，所以mg/l測量值對應於重量ppm。這兩種單位因此可以在實施例中互換使用。

實施例1

DBMAL和戊二醛

殺滅測定結果。關於DBMAL和戊二醛(Glut)組合的殺滅測定結果顯示在表2中。在該測定中，當單獨測試時，獲得測試菌株完全殺滅所需的DBMAL和戊二醛的濃度分別是66.7mg/l和29.6mg/l。然而，當以1:1混合一起測試時，僅需要14.8mg/l的每種活性物質；相應的SI是0.72。DBMAL和glut的其他組合展示協同作用。

表2.DBMAL、Glut及其組合的MBC

生長抑制測定的結果。表3顯示關於DBMAL、戊二醛和各種組合的測定結果。提供微生物聚生體的至少90％生長抑制所需的戊二醛的濃度是125mg/l，而對於DBMAL的濃度是12.5mg/l。

表4顯示根據生長抑制測定發現具有協同作用的DBMAL和戊二醛的比率。

表4.

實施例2

DBMAL和CTAC

抑制生長測定的結果。表5顯示關於DBMAL、1-(3-氯烯丙基)-3,5,7-三氮雜-1-氮金剛烷氯化物("CTAC")及各種組合的抑制生長測定的結果。

表7顯示根據生長抑制測定發現具有協同作用的DBMAL和CTAC的比率。比率是基於所述活性物質的濃度。

表7.

實施例5

DBMAL和TN

抑制生長測定的結果。表8顯示關於DBMAL、三(羥甲基)硝基甲烷("TN")、及其組合的抑制生長測定的結果。

表9顯示發現具有協同作用的DBMAL和TN的濃度。比率是基於兩種活性物質的濃度(以mg/l為單位)。

表9.

實施例4

DBMAL和EBO

抑制生長測定的結果。表10顯示關於DBMAL、7-乙基雙環唑烷("EBO")、及其組合的抑制生長測定的結果。

表11顯示發現具有協同作用的DBMAL和EBO的濃度。比率是基於兩種活性物質的濃度(以mg/l為單位)。

表11.

實施例5

DBMAL和4,4-二甲基唑烷

生長抑制測定的結果。表12顯示關於DBMAL、4,4-二甲基唑烷(「4,4-D」)、及其組合的抑制生長測定的結果。

表13顯示發現具有協同作用的DBMAL和4,4-二甲基唑烷(「4,4-D」)的濃度。比率是基於兩種活性物質的濃度(以mg/l為單位)。

表13.

實施例6

DBMAL和1,3,5-三乙基六氫-s-三嗪

生長抑制測定的結果。表12顯示關於DBMAL、1,3,5-三乙基六氫-s-三嗪(「TEHT」)、及其組合的抑制生長測定的結果。

表13顯示發現具有協同作用的DBMAL和1,3,5-三乙基六氫-s-三嗪(「TEHT」)的濃度。比率是基於兩種活性物質的濃度(以mg/l為單位)。

表13.

雖然本發明已經根據其優選實施方案進行描述，但是它可以在本

技術實現要素：
的精神和範圍內進行改良。本申請因此意欲涵蓋利用本文中公開的一般原理進行的本發明的任何變化、使用、或改編。此外，本申請意欲涵蓋從本發明內容的這樣的偏離，只要其屬於本發明所屬領域中已知或通常實踐的範圍內和屬於以下權利要求的範圍內。