DE68925801T2

DE68925801T2 - Biozide Zusammensetzungen

Info

Publication number: DE68925801T2
Application number: DE68925801T
Authority: DE
Inventors: Jemin Charles Hsu
Original assignee: Rohm and Haas Co
Current assignee: Rohm and Haas Co
Priority date: 1988-12-22
Filing date: 1989-12-19
Publication date: 1997-02-06
Anticipated expiration: 2009-12-20
Also published as: ES2124479T3; DE68925801D1; JP2886226B2; AU4686689A; PT92653B; DE68928874T2; KR900008947A; EP0685158A1; FI94207B; EP0375367B1; KR0151952B1; HUT58469A; ES2083977T3; US4964892A; JPH02221205A; EP0375367A2; PT92653A; IL92728A; HU896748D0; AU624884B2

Description

Diese Erfindung befaßt sich mit bioziden Zusammensetzungen einschließlich eines Isothiazolons und eines anderen Biozids, die, indem sie eine synergetische Wirkung zeigt, eine effektivere und breitere Bekämpfung von Mikroorganismen in verschiedenen Systemen, die einem Befall ausgesetzt sind, ermöglicht. Die Zusammensetzung der Erfindung enthält 2-n-Octyl-4-isothiazolin-3-on, ebenfalls als 2-n-Octyl-3-isothiazolon oder 2-n-Octylisothiazolon bekannt, mit 2-(Hydroxymethyl)amino- 2-methylpropanol.
Wie hierin verwendet, ist es beabsichtigt, daß der Ausdruck "Biozid" Bakterizide, Fungizide und Algizide umfaßt, aber nicht darauf begrenzt ist, und "biozide Aktivität" sich sowohl auf die Eliminierung von und ebenfalls auf die Inhibierung des Wachstums von Bakterien, Pilzen und Algen bezieht.
Biozide Isothiazolone sind in US-A-3,761,488, 4,105,431, 4,252,694, 4,265,899 und 4,279,762 und anderswo beschrieben. Das darin beschriebene 2-n-Octyl-4-isothiazolin-3-on (Octhilinon) ist ein überlegenes Fungizid mit relativ geringer Aktivität gegen gram-negative Bakterien. Die geringe Aktivität gegen gram-negative Bakterien hat seine Anwendung in industriellen Systemen, worin sowohl Bakterien als auch Pilze die Systeme verunreinigen, beschränkt. Um diese Situationen zu bekämpfen, wird eine höhere Konzentration von Octhilinon benztigt, was die Kosten der Behandlung erhöht. Daher ist es wünschenswert gewesen, Zusammensetzungen aufzufinden, die effektiver sind und eine breitere Bekämpfung ermöglichen.
Wir haben nun gefunden, daß Zusammensetzungen, die 2-n-Octyl- 4-isothiazolin-3-on und 2-(Hydroxymethyl)amino-2-methylpropanol innerhalb eines bestimmten Verhältnisbereiches enthalten, eine unerwartete synergistische antimikrobielle Aktivität gegen einen weiten Bereich von Mikroorganismen zeigen. Die Synergie, in der die zerstörende Wirkung auf Organismen durch beide Verbindungen zusammen größer ist als die Summe beider Verbindungen alleingenommen, ist unerwartet in Anbetracht der bekannten Aktivität der Komponenten. Als Folge der Synergie ist die effektive Dosis, die herabgesetzt werden kann, nicht nur ökonomischer, sondern erhöht die Sicherheitsreserven. Noch wichtiger ist es, daß die synergistischen Zusammensetzungen eine effektivere und breitere Bekämpfung von Mikroorganismen in einer Vielzahl von Systemen bereitstellen.
Wichtige Anwendungen der synergistischen antimikrobiellen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt: die Inhibierung des Wachstums von Bakterien und Pilzen in wäßrigen Farben, Klebstoffen, Latexemulsionen und Vergußmassen, Holzkonservierung, Konservierung von Schneidflüssigkeiten, Bekämpfung von schleimerzeugenden Bakterien und Pilzen in Pulpe und Papiermühlen und Kühltürmen, Verwendung als Spray oder Tauchbehandlung von Textilien und Leder, um Schimmelwachstum zu verhindern, Schutz von Farbüberzügen, insbesondere Außenanstrichen gegen Befall von Pilzen, der durch Witterungseinflüsse auf dem Farbanstrich auftritt, Schutz von Bearbeitungsausrüstungen vor Schleimablagerungen während der Herstellung von Rohr- und Rübenzucker, Verhinderung des Aufbaus und Ablagerungen von Mikroorganismen in Luftwäschern oder Gaswäschersystemen und in industriellen Frischwasserversorgungssystemen, Bekämpfung von Verunreinigungen und Ablagerungen von Mikroorganismen in Bohrflüssigkeiten und Spülschlämmen für die Ölförderung und in sekundären Petroleumrückgewinnungsprozessen, Verhinderung von bakteriellem und Pilzwachstum in Papierbeschichtungsprozessen, Verhinderung von bakteriellem und Pilzwachstum und Ablagerungen während der Herstellung verschiedener Spezialpappen, z.B. Karton und Spanplatten, Verhinderung der Zellsaftentfärbung bei frisch geschlagenem Holz verschiedener Art, Bekämpfung von bakteriellem und Pilzwachstum in Ton- und Pigmentaufschlämmungen verschiedener Arten, Verwendung als Flächendesinfektionsmittel, um das Wachstum von Bakterien und Pilzen an Wänden, Böden etc. zu vermeiden, z.B. in Swimming Pools, um Algenwachstum zu vermeiden, Inhibierung des Wachstums von gefährlichen Bakterien, Hefen, Pilzen auf Pflanzen, Bäumen, Früchten, Samen oder Boden, Schutz von Badezusammensetzungen für Tiere gegen den Aufbau von Mikroorganismen und bei der Fotoentwicklung, um den Aufbau von Mikroorganismen und dergleichen zu verhindern.
Die Komponenten der synergistischen Zusammensetzung der Erfindung können getrennt voneinander dem betreffenden System oder dem System, in dem Mikroorganismen bekämpft werden sollen, zugesetzt werden oder können als einfache Mischung, die ihre essentiellen Bestandteile und, falls erwünscht, einen geeigneten Träger oder Lösungsmittel enthält oder als eine wäßrige Emulsion oder Dispersion formuliert werden.
Die Erfindung stellt daher mikrobizide Zusammensetzungen bereit, die (a) Octhilinon und (b) 2-(Hydroxymethyl)amino-2- methylpropanol enthalten, wobei das Verhältnis von (a) zu (b) von 150:1 bis 1:450, bezogen auf Gewicht, beträgt.
Die Erfindung stellt ebenfalls ein Verfahren zur Inhibierung des Wachstums von Bakterien, Pilzen oder Algen an einem Ort, der einer Verunreinigung durch Bakterien, Pilze oder Algen ausgesetzt oder dafür empfindlich ist, bereit, welches das Einbringen auf oder in den Ort einer oder mehrerer der oben beschriebenen synergistischen Kombinationen in einer Menge, umfaßt, die wirksam ist, das Wachstum von Bakterien, Pilzen oder Algen nachteilig zu beeinflussen.
Die Zusammensetzung der Erfindung kann als Lösungen in Wasser formuliert werden. Während die Menge der Ausgangszusammensetzungen in der formulierten Lösung über einen großen Bereich variieren kann, können die Lösungen geeigneterweise so formuliert werden, daß sie von ungefähr 20 bis ungefähr 400 ppm der Zusammensetzung in Lösung enthalten, wobei der bevorzugte Bereich der Zusammensetzung zwischen ungefähr 25 und 200 ppm liegt. Bei der Formulierung der Lösungen können andere Lösungsmittel, die wasserlöslich sind, wie z. B. Ethylalkohol, Propylalkohol, Isopropylalkohol, Diethylenglykol, Dipropylenglykol, Polyethylenglykol, Diethylenglykolethylether und dergleichen eingesetzt werden, um die Auflösung der aktiven Komponenten zu erleichtern. Weiterhin können verschiedene andere konventionelle Zusatzstoffe, wie z.B. oberflächenaktive Mittel, Dispergiermittel, Korrosionsinhibitoren und dergleichen eingesetzt werden.
Im allgemeinen liegt das Gewichtsverhältnis des Isothiazolins zu 2-(Hydroxymthyl)amino-2-methylpropanol im Bereich von ungefähr 150:1 bis ungefähr 1:400. Die anderen bevorzugten Verhältnisse werden in den Beispielen angegeben.
Der Synergismus dieser Zweikomponentenzusammensetzungen wird durch Untersuchung eines weiten Bereichs von Konzentrationen und Verhältnissen von Verbindungen gegen das Bakterium Escherichia coli (ATCC 11229) oder einen Pilz Candida albicans (ATCC 11651) oder einer gemischten Kultur von Bakterien und Pilzen, die natürliche Verunreinigungen von Metallbearbeitungsflüssigkeiten sind, demonstriert, die durch zweifache serielle Verdünnungen in einem flüssigen Wachstumsmedium eines Biozids in einer Richtung und eines anderen Biozids in der zweiten Richtung erzeugt. Jedes Reagenzglas wurde mit ungefähr 2 x 10&sup7;-Bakterien pro ml oder 2 x 10&sup6;-Pilzen pro ml geimpft. Die niedrigsten Konzentrationen jeder Verbindung oder der Mischungen, die das sichtbare Wachstum (Trübung) bei 37ºC für E. coli oder bei 30ºC für C. albicans oder der gemischten Kultur wenigstens während 2 Tagen verhindert, ist die minimale irihibitorische Konzentration (MIC). Die niedrigste Konzentration einer jeden Verbindung oder der Mischungen, die 99,95 der Pilze oder 99,999% der Bakterien nach einer bestimmten Aussetzungsdauer von 1 bis 7 Tagen abtötet, wird als minimale biozide Konzentration (MBC) betrachtet. Beide, MIC und MCB werden als Endpunkte der Aktivität herangezogen. Die Endpunkte für die Mischungen von Verbindung A und Verbindung B werden dann mit den Endpunkten der Verbindung A alleine und der Verbindung B alleine verglichen. Synergismus wird mittels einer allgemein verwendeten und akzeptierten Methode, die von Kull, F.C., Eisman, P.C., Sylwestrowicz, H.d. und Mayer, R.L. in Applied Microbiology 9:538-541 (1961) beschrieben wurde, unter Verwendung des Verhältnisses, das durch
Qa/QA +Qb/QB = Synergie-Index (SI)
bestimmt, worin
QA = die Konzentration der Verbindung A in Teilchen pro Million (ppm) allein, die einen Endpunkt erzeugt, ist.
Qa = die Konzentration der Verbindung A in ppm in der Mischung, welche einen Endpunkt erzeugt, ist.
QB = die Konzentration der Verbindung B in ppm allein, welche einen Endpunkt erzeugt, ist.
Qb = die Konzentration der Verbindung B in ppm in der Mischung, die einen Endpunkt erzeugt, ist.
Wenn die Summe von Qa/QA und Qb/QB größer als 1 ist, deutet dies auf Antagonismus hin. Wenn die Summe gleich 1 ist, deutet das auf additive Wirkung hin, und wenn sie kleiner als 1 ist, wird Synergismus demonstriert.
Die Testergebnisse, mit denen Synergismus von bioziden Zusammensetzungen aufgezeigt wird, sind in den Tabellen 1 und 2 gezeigt. Jede Tabelle ist so aufgebaut, daß sie zeigt:
1. die spezifische Kombination von Verbindung A und Verbindung B,
2. den Test gegen E. coli (Ecol) oder C. albicans (Calb), oder einer gemischten Kultur von Bakterien und Pilzen (gemischt),
3. entweder Trypticase-Sojanährlösung (TSB) oder ein Medium mit minimaler Salzkonzentration + 0,2% Glukose (M9G),
4. Bestimmungsverfahren (Test) durch entweder MIC oder MBC. MBC1d bedeutet MBC, bestimmt nach 1 Tag Behandlung durch Biozide. MBC2d bedeutet MBC, bestimmt nach 2 Tagen Behandlung durch Biozide etc.,
5. die Endpunktaktivität in ppm, gemessen durch MIC oder MBC für die Verbindung A alleine (QA), für Verbindung B alleine (QB), für Verbindung A in der Mischung (Qa), oder für Verbindung B in der Mischung (Qb),
6. die Berechnung des Synergie-Index (SI), bezogen auf die Formel SI = Qa/QA + Qb/QB, und das Verhältnis von Verbindung A zu Verbindung B in den synergistischen Kombinationen (Qa:Qb),
7. der Bereich der Verhältnisse, die Synergismus zeigen und die bevorzugten Verhältnisse. Tabelle 1 Kombination von Octhilinon und 2-(Hydroxymethyl)amino-2-methylpropanol Verbindung A = Octhilinon Verbindung B = 2-(Hydroxymethyl)amino-2-methylpropanol
Die synergistischen Verhältnisse von Verbindung A zu Verbindung B liegen im Bereich von 8:1 bis 1:16.
Die bevorzugten Verhältnisse sind 1:2 bis 1:16. Tabelle 2 Kombination von Octhilinon und Natriumdichlorophen Verbindung A = Octhilinon Verbindung B = Natriumdichlorophen
NA = nicht akzeptabel&sub3; da es keine Endpunktaktlvität ist.
Wie aus der Betrachtung der Tabelle 1 ersichtlich, zeigen die Zusammensetzungen der Erfindung synergistische antimikrobielle Aktivitäten, bestimmt durch minimale inhibitorische Konzentrationen (MIC) und synergistische biozide Aktivität, bestimmt durch minimale biozide Konzentrationen (MBC) und zeigen überraschenderweise eine höhere Aktivität als die algebraische Summe der individuellen Bestandteile, die die jeweilige Zusammensetzung aufbauen.
Im Unterschied dazu ist ein Beispiel einer nicht-synergistischen Kombination von Octhilinon und Natriumdichlorophen in Tabelle 2 gezeigt. In diesem Beispiel von Nichtsynergismus wird die antibakterielle Aktivität von sowohl Octhilinon als auch Natriumdichlorophen, gemessen durch die Aktivitäten gegen E. coli, nicht durch die Gegenwart oder Abwesenheit der anderen Komponente in der Kombination beeinflußt. Sie ist ebenfalls nicht antagonistisch, da kein Verlust von Aktivität einer der Komponenten in der Kombination aufgezeigt wurde. Die Antipilzwirkung, gemessen durch die Aktivität gegen C. albicans, nahm tatsächlich als Folge der Kombination zu. Die erhöhte Aktivität ist aber nur additiv, da der Synergie-Index gleich 1 ist.
Die synergistischen Aktivitäten sind in den meisten Fällen auf Bakterien, Pilze und eine Mischung von Bakterien und Pilzen anwendbar. Daher wird durch die Kombinationen nicht nur die Verwendungsmenge des Biozids herabgesetzt, sondern auch das Spektrum der Aktivität verbreitert. Dies ist insbesondere geeignet in Situationen, in denen Octhilinon aufgrund einer geringen Aktivität gegen bestimmte Organismen nicht die besten Ergebnisse ergibt. Bei Octhilinon-Kombinationen ist die synergistische Aktivität gegen gram-negative Bakterien am wichtigsten in Situationen, bei denen sowohl Bakterien als auch Pilze in dem System vorhanden sind.

Claims

1. Biozide Zusammensetzung enthaltend (a) 2-n-Octyl-4isothiazolin-3-on und (b) 2-(Hydroxymethyl)amino-2-150:1 bis 1:400 beträgt.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis von (a) zu 2-(Hydroxymethyl)amino-2-methylpropanol von 8:1 bis 1:16 beträgt.

3. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis von (a) zu 2-(Hydroxymethyl)amino-2-methylpropanol von 1:2 bis 1:16 beträgt.

4. Verfahren zur Inhibierung des Wachstums von Bakterien, Pilzen oder Algen an einem Ort, der einer Verunreinigung durch Bakterien, Pilze oder Algen ausgesetzt ist oder dafür empfindlich ist, welches das Einbringen auf oder in den Ort einer Zusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche in einer Menge umfaßt, die wirksam ist, das Wachstum von Bakterien, Pilzen oder Algen nachteilig zu beeinflussen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Ort ein wäßriges Medium ist.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Zusammensetzung in einer Menge zwischen 20 bis 400 ppm von (a) plus (b) vorhanden ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Zusammensetzung in einer Menge von 25 bis 200 ppm von (a) plus (b) vorhanden ist.