AT406163B

AT406163B - Verfahren zur gewinnung eines desinfektionsmittels

Info

Publication number: AT406163B
Application number: AT67898A
Authority: AT
Original assignee: P O C Oil Industry Technology
Priority date: 1998-04-22
Filing date: 1998-04-22
Publication date: 2000-03-27
Also published as: WO1999054291A1; ATA67898A; AU3588299A

Description


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   Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gewinnung eines Desinfektionsmittels auf Basis von Polyhexamethylenguanidin (PHMG), welches in der Medizin, in der Veterinärmedizin, bei der Abwasserreinigung, im Haushalt sowie in allen Bereichen, in denen ein Bedarf an bioziden Präparaten besteht, Verwendung findet 
Aus der US-PS-2 325 586 ist ein Verfahren zur Gewinnung von Polyguanidinen bekannt, das die Kondensation von toxischem Bromzyan und Hexamethylendiamin beinhaltet 
Der Nachteil dieses Verfahrens liegt in der Verwendung von toxischem Bromzyan oder einer instabilen Guanidinbase sowie in der geringen Molekülmasse des gewonnenen Polymers 
In der SU-1 616 898 ist ein Verfahren zur Gewinnung des Desinfektionsmittels Polyhexamethylenguanidin (PHMG) durch die Wechselwirkung von Hexamethylendiamin (HMD) und einer Guanidinhydrochlorid-Schmelze (GHCI)

   bei der Erhitzung beschrieben. Dabei wird HMD vorher geschmolzen und der Prozess mit einem Molverhältnis von HMD zu GHCI von 1:(0,85 - 0,95) gerührt. Die gewonnene HMD-Schmelze wird innerhalb von 2,5 Stunden bei einer Temperatur von 180 C gleichmässig der GHCI-Schmelze zugegeben und die Temperatur anschliessend auf 240 C erhöht, wobei die Erhitzung bei dieser Temperatur 5 Stunden lang aufrecht erhalten wird. 



   Nachteilig bei diesem Verfahren ist der Anteil von Beimischungen im PHMG, die im Stadium der GHCI-Synthese aus Dizyandiamid (DZDA) und Ammoniumchlorid (ACI) entstanden sind GHCI enthält als Beimischungen die Derivate der Zyanursäure - Amelid und   Amelin   Das Endpolymer enthält neben diesen Beimischungen auch Beimengungen der toxischen Ausgangsmonomere (GHCI - zweite Gefahrenklasse und HMD - erste Gefahrenklasse), hervorgerufen durch die angeführte Verfahrensweise des Prozesses, die allmähliche Zugabe einer Komponente der Polykondensation zu einer zweiten vor dem Hintergrund des ablaufenden Prozesses Die Durchführung des Polykondensationsprozesses unter hohen Temperaturen führt zu einer Sublimation beträchtlicher Mengen an HMD aus dem Reaktionsgemisch.

   Diese Sublimation erschwert die Durchrührung des Prozesses in besonderem Masse und verkompliziert auch dessen apparative Ausstattung. Ausserdem werden beträchtliche Mengen an HMD mit dem abgehenden Ammoniak mitgerissen. 



   Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein homogenes, reines, hochmolekulares Desinfektionsmittel PHMG mit erhöhter Bakteriziditat und geringerer Toxizität zu gewinnen Es sollen weiters die Ausgangskomponenten GHCI und HMD in grösserem Umfang im Polykondensationsprozess verwendet werden und die apparative Ausstattung des Prozesses soll vereinfacht werden 
Das gesetzte Ziel wird dadurch erreicht, dass Hexamethylendiamin und Guanidinhydrochlond einmal im Molverhältnis 1 :1 vermischt werden, die Mischung 5 Stunden auf 120 C erhitzt wird, innerhalb welcher Zeit die Wechselwirkung erfolgt, und anschliessend die Temperatur auf 150 C erhöht und eine 10-stündige Erhitzung bei dieser Temperatur stattfindet. 



   Der Prozess findet vorzugsweise in einer Polyethylenglykollösung statt. 



   Als Ausgangsprodukt für die Gewinnung von GHCI wird zweckmässig Guanidinkarbonat (GK) eingesetzt, welches unmittelbar vor dem Prozess der Wechselwirkung mit HMD mit Ammoniumchlorid bearbeitet wird. 



   Das Verfahren wird beispielsweise wie folgt durchgerührt: 
Zur Gewinnung von PHMG wird das bekannte Guanidinkarbonat (GK) mit einem Reinheitsgrad von 99% verwendet. Das GK wird in die Reaktion mit Ammoniumchlorid (ACI) in Polyethylenglykol (PEG) eingebracht. Als Ergebnis der Reaktion bildet sich bei einer Temperatur von 100 - 120 C GHCI in Form einer Lösung in PEG (50%-ige Konzentration) mit hoher Ausbeute und minimalem Gehalt an Beimischungen. In diese Lösung wird einmalig eine äquimolare Menge an HMD eingebracht und zunächst 5 Stunden lang bei einer Temperatur von 120 C und anschliessend 10 Stunden lang bei einer Temperatur von 150 C erhitzt Als Ergebnis erhält man ein zweischichtiges Reaktionsgemisch, das in PEG (obere Schicht) und PHMG (untere Schicht) aufgeteilt ist Das PEG wird für die nochmalige Synthese verwendet und das PHMG wird hermetisch verpackt. 



   Dank der einmaligen Vermischung von HMD und GHCI im Molverhältnis 1 1 verläuft der Prozess unter niedrigen Temperaturen und entwickelt sich homogener. Die Ausgangskomponenten werden in grösserem Umfang verwendet und das gewonnene PHMG hat eine höhere Molekularmasse und eine molekulare Gewichtsverteilung auf kleinerem Raum, wodurch eine erhöhte Bakterizidität und eine geringere Toxizität erreicht wird. 



   Die Verwendung des Lösungsmittels PEG gewährleistet den reibungslosen Verlauf des Prozesses bei einer einmaligen Vermischung von HMD und GHCI in einem Molverhältnis von 1 1 und senkt die Verluste der Komponente HMD, die eine höhere Flüchtigkeit aufweist Die 

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 Aufspaltung des Reaktionsgemisches bei Erreichung eines bestimmten Niveaus an Molekularmasse des PHMG 1000 vereinbarte Einheiten) gewährleistet die Gewinnung des Präparates in reiner Form, da alle möglichen Beimengungen (GHCI, HMD, niedermolekulare Oligomere), die in PEG gut löslich sind, in der oberen Schicht konzentriert sind und sich mit dem Fertigprodukt nicht vermischen. Als Ergebnis davon erübrigt sich die spezielle Reinigung des PHMG durch Umfällung.

   Der PEG Bestandteil des PHMG erhöht dessen antimikrobielle Aktivität und macht dessen Anwendung im Kontakt mit dem Menschen sicherer, da geringe PEG-Zusätze in Guanidinantiseptika als Synergisten eingebracht werden. Der vom Fertigprodukt abgesonderte Hauptanteil des Lösungsmittels kann wiederholt bei der Synthese verwendet werden. 



   Der Einsatz von reinem GHCI, das aus Guanidinkarbonat (GK) gewonnen wurde, als Ausgangskomponente, sowie von Ammoniumchlorid (ACI) gewährleistet, dass das gewonnene PHMG keine Beimischungen und keine Derivate der Zyanursäure enthält. 



   Den Prozess der Polykondensation von HMD und GHCI kann man auch ohne Einsatz eines Lösungsmittels durchführen. In diesem Fall wird der Prozess wie folgt durchgeführt : 
In den Reaktionsapparat werden gleichzeitig die Schmelzen der beiden Komponenten (GHCI und HMD) im Molverhältnis 1:1gegeben und 5 Stunden bei einer Temperatur von 120 C bzw 10 Stunden bei einer Temperatur von 150 C gelagert. Anschliessend wird der Reaktionsapparat entleert und das PHMG wird verpackt. Bei diesem Verfahren steigt der Ausnutzungskoeffizient des Volumens des Reaktionsapparates um das Doppelte. 



   Nachstehend wird an Hand von Beispielen die Erfindung näher beschrieben 
Beispiel 1 
In einen Kolben mit einem Fassungsvermögen von 100 ml werden 20 ml PEG und danach eine zerkleinerte Mischung von 5,3 g ACI und 9 g GK gegeben. Der Kolben wird im Ölbad 5 Stunden lang bei einer Temperatur von 120 C erhitzt Der Abschluss der Reaktion wird dadurch beurteilt, dass keine Kohlensäure mehr abgesondert wird und dass sich die Reagenzien auflösen. Danach werden 11,5 g HMD in den Kolben eingebracht, ein   Rückflussluftkühler   wird angeschlossen und die Erhitzung wird fortgesetzt. Nach 2 Stunden verlangsamt sich die Abgabe von Ammoniak merklich und die Temperatur des Bades wird auf 150 C erhöht. Die Mischung wird 10 Stunden bei dieser Temperatur gelagert. In dieser Zeit kommt es zu einer Aufspaltung des Reaktionsgemisches in zwei ungefähr gleiche Schichten.

   Der Kolben wird abgekühlt und die PEG-Schicht wird abgegossen Dabei gewinnt man 20 ml Lösungsmittel zurück. Für das gewonnene PHMG wird die Molekularmasse bestimmt (nach der charakteristischen Viskosität), es wird das Vorkommen von HMD analysiert und die Mindesthemmkonzentration für E. Coli bestimmt (siehe Tabelle). 



   Beispiel 2 
In einen Pilotreaktionsapparat mit einem Fassungsvermögen von 50 I werden 20 I PEG eingefüllt, die Heizung des Apparates wird eingeschaltet und im Mantel wird eine Temperatur von 120 C eingestellt Eine zerkleinerte Mischung von 5,3 kg ACI und 9 kg GK wird in das erhitzte Lösungsmittel hineingestreut. Das Mischwerk wird eingeschaltet und nach 2 Stunden erhält man eine homogene Lösung, die 9,5 kg GHCI in 20 I PEG enthält. In die gewonnene Lösung wird in einer Portion 11,5 kg hartes HMD (zerkleinert zu einer Stückgrösse 1 cm) eingebracht, die Heizung wird ausgeschaltet und der Rückflussluftkühler wird angeschlossen Nach 30-minütigem "Kochen" der Mischung geht die Temperatur infolge des abgehenden Ammoniaks auf 100 C zurück. Die Heizung des Reaktionsapparates wird eingeschaltet und das Reaktionsgemisch wird 5 Stunden bei einer Temperatur von 120 C gehalten.

   Danach wird die Temperatur auf 150 C erhöht und 10 Stunden bei dieser Temperatur gehalten, bis es zu keiner Absonderung von Ammoniak mehr kommt. Der Reaktionsapparat wird auf Zimmertemperatur abgekühlt und durch Umdrehen des Kolbens werden 20 I PEG abgegossen. Die Heizung wird auf eine Temperatur von 180 C eingeschaltet, 2 Stunden gehalten und der Reaktionsapparat wird in ein Trockenblech aus rostfreiem Stahl entleert. Das PHMG wird nach dessen Abkühlung zerkleinert und hermetisch verpackt. Es werden die Viskosität, der HMD-Gehalt und die Mindesthemmkonzentration für E Coli bestimmt (siehe Tabelle). 



   Beispiel   3-   
In einem Vierhalskolben mit einem Fassungsvermögen von 1 I, der mit einem Mischwerk, einem Rückflusskühler und zwei von Thermostaten beheizten Tropftrichtern versehen ist, werden gleichzeitig eine GHCI-Schmelze (142 ml) und eine HMD-Schmelze (280 ml) mit einer Geschwindigkeit von 45 bzw. 90 Tropfen pro Minute eingebracht. Nachdem die Zugabe der Komponenten der Polykondensation beendet ist (= 1 Stunde), wird das Reaktionsgemisch 5 Stunden im Ölbad mit einer Temperatur von 120 C gelagert, danach 3 Stunden bei 150 C und 1 

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 Stunde bei 180 C. Dabei geht die Absonderung von Ammoniak ihrem Ende zu und im Kolben bleibt eine durchsichtige PHMG-Schmelze (350g, 99%) zurück. Diese wird herausgenommen und analysiert (Daten siehe in der Tabelle). 



   Beispiel 4 : 
In einen 50-I-Reaktionsapparat werden 20 I PEG und eine Mischung aus 5,3 kg ACI und 4,2 kg DZDA gefüllt. Es wird eine Temperatur von 180 C eingestellt und das Mischwerk wird eingeschaltet. Das Reaktionsgemisch homogenisiert sich nach 2 Stunden. Es wird auf 120 C abgekühlt und es werden 11,5 kg hartes HMD in das Gemisch eingebracht Anschliessend wird es 5 Stunden lang bei dieser Temperatur und weitere 10 Stunden bei 150 C gelagert Der Reaktionsapparat wird wie in Beispiel 2 entleert und das gewonnene PHMG wird analysiert (siehe Tabelle) 
 EMI3.1 
 
 EMI3.2 
 
<tb> 



  @ <SEP> x <SEP> 10-3 <SEP> vereinbarte <SEP> % <SEP> Mindesthemm- <SEP> LD <SEP> 50 <SEP> mg/kg
<tb> 
<tb> Einheiten <SEP> konzentration,
<tb> 
<tb> 
<tb> %
<tb> 
<tb> 
<tb> 1 <SEP> 0,1 <SEP> 10 <SEP> fehlt <SEP> 0,0007 <SEP> 2500 <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 2 <SEP> 0,07 <SEP> 5 <SEP> fehlt <SEP> 0,0015
<tb> 
<tb> 
<tb> 3 <SEP> 0,07 <SEP> 5 <SEP> 0,01 <SEP> 0,0015 <SEP> 2000
<tb> 
<tb> 
<tb> 4 <SEP> 0,05 <SEP> 3 <SEP> 0,0? <SEP> 0,003
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Prototyp* <SEP> 0,05 <SEP> 3 <SEP> 0,5 <SEP> 0,004 <SEP> 1000
<tb> 
 * entsprechend SU-1 616 898 ** Für E. Coli : Stamm Nr. 2?90 *** Für Ratten 
Beispiel 5.

Claims

In einen Kolben mit einem Fassungsvermögen von 100 ml werden 20 ml PEG (MM = 400) sowie 9 g KG (Karbonatguanidin) eingebracht und stetig werden 10 ml konzentrierte Salzsäure hinzugegossen. Nachdem keine Kohlensäure mehr abgeschieden wird, wird das Reaktionsgemisch im Ölbad mit einer Temperatur von 120 C erhitzt, um das mit der Salzsäure eingebrachte Wasser zu entfernen. Nachdem das Gemisch zum Kochen aufgehört hat, werden 11,5 g HMDA (Hexamethylendiamin) eingebracht, der Rückflussluftkühler wird angeschlossen und die Erhitzung bei dieser Temperatur wird 5 Stunden lang fortgesetzt. In diesem Zeitraum verlangsamt sich die Ammoniumabsonderung beträchtlich und die Temperatur des Bades wird auf 150 C angehoben Das Gemisch wird bei dieser Temperatur 10 Stunden lang gelagert In diesem Zeitraum ist die Entmischung des Reaktionsgemisches zu beobachten.

Der Kolben wird auf Zimmertemperatur abgekühlt und die flüssige obere PEG-Schicht wird abgegossen In Bezug auf das gewonnene PHMG werden die charakteristische Viskosität, der HMD-Bestandteil sowie die Mindesthemmkonzentration für E. Coli (Stamm Nr. 25922) bestimmt. Die erzielten Werte betragen @ = 0,1 p 1/g HMD kommt nicht vor, die Mindesthemmkonzentration beträgt 0,0007% Patentansprüche: 1.

Verfahren zur Gewinnung des Desinfektionsmittels Polyhexamethylenguanidin durch die Wechselwirkung von Hexamethylendiamin und Guanidinhydrochlond bei der Erhitzung, dadurch gekennzeichnet, dass Hexamethylendiamin und Guanidinhydrochlorid einmal im Molverhältnis 1 :1 vermischt werden, die Mischung 5 Stunden auf 120 C erhitzt wird, innerhalb welcher Zeit die Wechselwirkung erfolgt, und anschliessend die Temperatur auf 150 C erhöht und eine 10-stündige Erhitzung bei dieser Temperatur stattfindet
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselwirkung von Hexamethylendiamin und Guanidinhydrochlorid bei Vorliegen eines Lösungsmittels erfolgt
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Lösungsmittel Polyethylenglykol eingesetzt wird. <Desc/Clms Page number 4>
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselwirkung von Hexamethylendiamin und Guanidinhydrochlorid ohne Lösungsmittel in der Masse der Ausgangskomponenten erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Gewinnung von Guanidinhydrochlorid als Ausgangsprodukt Guanidinkarbonat verwendet wird, welches unmittelbar vor dem Prozess seiner Wechselwirkung mit Hexamethylendiamin mit Ammoniumchlorid oder Salzsäure behandelt wird Hiezu 0 Blatt Zeichnungen