專利名稱：穩定的鹵代炔基殺微生物劑組合物的制作方法
背景技術：
本發明涉及在金屬離子存在下含鹵代炔基殺微生物劑的含水組合物。特別地，本發明涉及鹵代炔丙基殺微生物劑的穩定組合物，其中以螯合地金屬離子形式提供金屬離子。典型地，含水組合物含有額外的殺微生物化合物如3-異噻唑酮，和可在各種最終應用領域中使用，如在保護油漆防止微生物污染中使用。
使用各類涂料來保護基質，特別是木材，以防止物理和微生物的降解。典型地以油漆、噴漆和清漆形式存在的這些涂料充當用于殺微生物劑的載體，和也提供阻擋環境的保護層。其中特別有用的是含水基涂料，如乳膠漆。
在涂料組合物中使用的一類公知的殺微生物劑是基于鹵代炔基化合物，特別地基于鹵代炔丙基化合物，和尤其是基于含有碘代炔丙基的化合物如3-碘-2-丙炔基丁基氨基甲酸酯(IPBC)的那些。在含水和有機溶劑混合物二者中，將包括氨基甲酸鹵代炔丙酯在內的鹵代炔基化合物與各種其它成分配制，形成涂料。常在配方中包括額外的抗微生物劑以增加殺微生物活性的總功效。例如，當在含水涂料組合物中包括3-異噻唑酮如4，5-二氯-2-正辛基-3-異噻唑酮時，理想的是包括金屬離子穩定劑，以延長3-異噻唑酮組分的活性。然而，已知金屬離子會化學降解鹵代炔基殺微生物劑和有損于配方總的抗微生物效率。例如，美國專利No.5916930公開了使用大范圍的螯合劑作為醇酸組合物中的添加劑，所述醇酸組合物含有未-螯合的過渡金屬離子和鹵代炔基化合物。
需求穩定的含水組合物，其可提供增加的抗微生物劑如鹵代炔基殺微生物劑活性，而同時容許金屬離子的存在，所述金屬離子否則會降解鹵代炔基的活性成分。本發明要解決的問題是通過在螯合的金屬離子存在下，提供鹵代炔基化合物的含水組合物，從而克服在金屬離子存在下，含有鹵代炔基殺微生物劑的抗微生物劑配方的穩定性缺陷。
發明概述
本發明提供一種殺微生物劑組合物，其包括(a)基于組合物重量，0.5-20％的鹵代炔基化合物；(b)基于組合物重量，0.3-10％的螯合金屬離子化合物；(c)基于組合物重量，40-99％的水；和(d)基于組合物重量，0-30％的3-異噻唑酮化合物。
本發明進一步提供一種在某一場地抑制微生物生長的方法，其包括引入微生物抑制量的前述殺微生物組合物到該場地之內或之上。
本發明另一實施方案提供一種殺微生物組合物，其包括(a)基于組合物重量，5-10％的鹵代炔基化合物，該化合物選自以下的一種或多種3-碘-2-丙炔基丙基氨基甲酸酯、3-碘-2-丙炔基丁基氨基甲酸酯、3-碘-2-丙炔基己基氨基甲酸酯、3-碘-2-丙炔基環己基氨基甲酸酯和3-碘-2-丙炔基苯基氨基甲酸酯；(b)基于組合物重量，2-5％的螯合金屬離子化合物，其中該螯合金屬離子化合物是胺螯合劑和銅離子的1∶1摩爾絡合物，且胺螯合劑選自以下的一種或多種乙二胺四乙酸及其鹽、1，3-二氨基丙烷四乙酸及其鹽、1，2-丙二胺四乙酸及其鹽、1，2-二氨基環己烷四乙酸及其鹽和乙二胺；(c)基于組合物重量，60-70％的水；和(d)基于組合物重量，10-20％的3-異噻唑酮化合物，該化合物選自以下的一種或多種2-正辛基-3-異噻唑酮、4，5-二氯-2-正辛基-3-異噻唑酮、苯并異噻唑酮和苯并異噻唑酮的N-烷基衍生物；和(e)基于組合物重量，0-20％的助劑，所述助劑選自一種或多種表面活性劑、分散劑和共溶劑。
發明詳述
我們已發現，鹵代炔基化合物可與選擇的螯合金屬離子結合，提供具有有效抗微生物活性和鹵代炔基活性成分的延長的穩定性的含水組合物，然而，未螯合形式的金屬離子組分會在含水組合物中降解鹵代炔基化合物。
已發現，選擇的螯合劑以某一形式提供金屬離子，該形式足以使金屬離子提供在含水組合物中的其它抗微生物組分穩定性，而沒有同時降解鹵代炔基活性成分的抗微生物效果。另一方面，本發明包括穩定含有鹵代炔基化合物和金屬離子的含水組合物的抗微生物活性的方法，該方法包括提供以螯合金屬離子化合物形式存在的金屬離子。
除非在上下文特別清楚地指出，此處所使用的下述術語具有指定的定義。術語“殺微生物劑”或“抗微生物”是指在某一場地能抑制微生物生長或控制微生物生長的化合物，殺微生物劑包括殺細菌劑、殺真菌劑和殺藻劑。術語“微生物”包括例如真菌(如酵母菌和霉菌)、細菌和藻類。術語“場地”是指遭受微生物污染的工業系統或產品。在整個說明書中使用下述縮寫ppm＝份數/百萬重量(重量/重量)，mL＝毫升。除非特別說明，所例舉的范圍應理解為包括端值且可組合，溫度單位為攝氏度(℃)，和百分數(％)是以重量為基礎。
本發明的含水殺微生物組合物典型地包括0.5-20％，優選2-15％，和更優選5-10％的鹵代炔基化合物；0.3-10％，優選0.5-7％，和更優選2-5％的螯合金屬離子化合物；40-99％，優選50-90％，和更優選60-70％的水；和0-30％，優選1-25％，和更優選5-20％的3-異噻唑酮化合物。非必需地，可將0-20％，典型地5-15％的助劑物質加入到含水組合物中，所述助劑物質例如表面活性劑、粘合劑、分散劑、增稠劑、防凍劑、著色劑、顏料、共溶劑、穩定劑、其它抗微生物劑、污垢抑制劑和防腐添加劑；助劑典型地選自一種或多種表面活性劑、分散劑和共溶劑。
在本發明組合物中可用的合適的鹵代炔基化合物包括分子式(I)表示的那些
Y-C≡C-(CH2)a-X(I)
其中Y是鹵素(氯、溴、碘、氟)，a是1-3的整數，和X是通過氧、氮、硫或碳原子連接到相鄰的亞甲基(-CH2-)上的有機官能團。代表分子式(I)中X取代基的合適的官能團包括例如醚、酯、氨基甲酸酯、胺、酰胺、脲、腈、硫醇、硫烷(thiane)、砜、亞砜和烷基。
鹵代炔基化合物優選是鹵代炔丙基(鹵代丙炔基)衍生物，特別地是具有殺真菌活性的碘代炔丙基衍生物。代表性鹵代炔丙基化合物包括例如碘代炔丙醇衍生物，如酯、醚、縮醛、氨基甲酸酯和碳酸酯；和嘧啶、噻唑啉酮、四唑、三嗪酮、硫酰胺、苯并三唑、銨鹽、羧酰胺、異羥肟酸酯和脲的碘代炔丙基衍生物。
在這些化合物當中，特別優選的是分子式(II)代表的氨基甲酸鹵代炔酯
其中Y是鹵素(氯、溴、碘、氟)，a是1-3的整數，和R是氫、具有1-20個碳原子的取代或未被取代的烷基、具有6-20個碳原子的取代或未被取代的芳基、烷芳基或芳烷基、或具有3-10個碳原子的取代或未被取代的環烷基或環烯基。合適的R取代基包括例如甲基、乙基、丙基、正丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基和十八烷基、環己基、苯基、芐基、甲苯基、枯基、鹵代烷基和芳基(氯代丁基、氯代苯基)和烷氧芳基(乙氧基苯基)。
特別優選的是對應于分子式(II)的氨基甲酸碘代炔丙酯(也稱為碘代丙炔酯)，其中Y是碘，a為1和R為(C3-C6)烷基、環烷基或苯基。在本發明組合物中可用的合適的氨基甲酸碘代炔丙酯包括例如3-碘-2-丙炔基丙基氨基甲酸酯、3-碘-2-丙炔基丁基氨基甲酸酯(IPBC)、3-碘-2-丙炔基己基氨基甲酸酯、3-碘-2-丙炔基環己基氨基甲酸酯和3-碘-2-丙炔基苯基氨基甲酸酯；最優選的是3-碘-2-丙炔基丁基氨基甲酸酯或3-碘-2-炔丙基丁基氨基甲酸酯(IPBC)。
在本發明組合物中可用的合適的螯合金屬離子化合物包括一種或多種選自銅、鋅、鐵、鎂、鈷和銀離子的金屬離子；金屬離子優選銅離子。
在本發明組合物中可用的合適的螯合金屬離子化合物包括與一種或多種胺螯合劑螯合的金屬離子，所述胺螯合劑選自亞烷基多胺和含羧酸鹽的胺化合物。
在本發明中可用的螯合金屬離子優選其中螯合金屬化合物以胺螯合劑和金屬離子(優選銅離子)的1∶1摩爾絡合物形式存在的那些，1∶1摩爾絡合物應當理解為胺螯合劑與金屬離子的摩爾比為1∶1。然而，螯合劑與金屬離子的其它摩爾比(如2∶1或3∶1，所有的整數比)也可適用于本發明，這取決于特定的螯合劑/金屬離子復合物，而該復合物是以每個螯合劑分子可獲得的結合位點數量和金屬離子的價態為基礎的。例如，乙二胺(EDA)可與銅離子形成1∶1、2∶1或3∶1摩爾比的絡合物。
在本發明組合物中可用的合適的胺螯合劑包括選自亞烷基多胺和含羧酸鹽的胺化合物的那些，含羧酸鹽的胺化合物優選含羧酸鹽的亞烷基多胺化合物。合適的亞烷基多胺包括例如乙二胺(EDA)、丙二胺(1，2-二氨基丙烷)、二亞乙基三胺和三亞乙基四胺。合適的含羧酸鹽的胺和亞烷基多胺化合物包括例如乙二胺四乙酸(EDTA)及其鹽、羥基乙二胺四乙酸及其鹽、乙二胺二琥珀酸(EDDS)及其鹽、亞氨基二琥珀酸及其鹽、次氮基三乙酸及其鹽、1，3-二氨基丙烷四乙酸及其鹽、1，2-二氨基環己烷四乙酸及其鹽、1，2-丙二胺四乙酸及其鹽。胺螯合劑優選選自以下的一種或多種乙二胺四乙酸及其鹽、1，3-二氨基丙烷四乙酸、1，2-丙二胺四乙酸及其鹽、1，2-二氨基環己烷四乙酸及其鹽和乙二胺。
盡管上述類型的多胺螯合劑適用于在本發明的組合物中使用，但我還發現，不是所有螯合劑可給鹵代炔基活性成分提供充分的穩定性，以使得隨后的有效抗微生物控制成為可能。出人意料地，我已發現，芳族多胺螯合劑，和一些含氧螯合劑在防止鹵代炔基活性成分降解的穩定性方面不是有效的。例如參見實施例3-1C到3-4C(表3)，其中示出了在這些形式的絡合銅存在下，葡糖酸(葡糖酸鹽)、檸檬酸(檸檬酸鹽)、乙酰丙酮酸鹽(acetoacetonate)和2，2’-二吡啶基(2，2’-雙吡啶)螯合的銅絡合物在IPBC的穩定性方面不是有效的。
在本發明組合物中可用的合適的3-異噻唑酮化合物包括例如2-正辛基-3-異噻唑酮、4，5-二氯-2-正辛基-3-異噻唑酮、4，5-二氯-2-芐基-3-異噻唑酮、2-環己基-3-異噻唑酮、2-甲基-3-異噻唑酮、5-氯-2-甲基-3-異噻唑酮、2-芐基-3-異噻唑酮、苯并異噻唑酮和苯并異噻唑酮的N-烷基衍生物。3-異噻唑酮優選選自以下的一種或多種2-正辛基-3-異噻唑酮、4，5-二氯-2-正辛基-3-異噻唑酮、苯并異噻唑酮和苯并異噻唑酮的N-烷基衍生物。
當使用時，非必需的助劑物質占含水組合物的最多20％。加入到該組合物中的代表性助劑物質包括例如表面活性劑、分散劑和共溶劑。合適的表面活性劑既包括非離子表面活性劑，又包括離子表面活性劑，如陰離子表面活性劑。合適的共溶劑包括例如二元醇(如乙二醇、丙二醇、二乙二醇、二丙二醇、三丙二醇、聚乙二醇和聚丙二醇)和二元醇醚(如丙二醇正丁醚、丙二醇叔丁醚、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、三丙二醇甲醚和丙二醇正丁醚)。
可使用本發明的殺微生物組合物，以通過引入殺微生物有效量的組合物到遭受微生物進攻的場地之上、之內或之中，從而抑制微生物的生長。合適的場地包括例如冷卻塔；空氣洗滌器；鍋爐；礦漿；廢水處理；觀賞噴泉；反滲透過濾；超濾；壓艙水；蒸發冷凝器；熱交換器；紙漿和紙張加工流體；塑料；乳液；分散液；油漆；膠乳；涂料如清漆；建筑產品如厚漿涂料、膩子膠和密封劑；建筑粘合劑如陶瓷粘合劑、地毯襯墊粘合劑和層壓粘合劑；工業或消費粘合劑；攝影化學品；印刷流體；家用產品如浴室和廚房除垢器；美容品；化妝品；香波；肥皂；洗滌劑；工業除垢器；地板拋光劑；洗滌漂洗水、金屬加工液體；傳送帶潤滑劑；液壓流體；皮革和皮革產品；紡織品；紡織產品；木材和木材產品如膠合板、刨花板、碎料板、層壓梁、取向絞合板、硬板和木屑板；石油加工流體；燃料；油田流體如注射用水、裂隙流體和鉆井泥漿；農業助劑防腐；表面活性劑防腐；醫療器件；診斷試劑防腐；食品防腐如塑料或紙制食品包裝紙、水池和溫泉浴場。
優選使用本發明的殺微生物組合物，來抑制在場地上微生物的生長，所述場地選自一種或多種乳液、分散液、油漆、膠乳、家用產品、美容品、化妝品、香波、肥皂、洗滌劑和工業除垢器。特別地，該殺微生物組合物可用于涂料配方如乳液、分散液、油漆和膠乳內。
在場地上抑制或控制微生物生長所必須的鹵代炔基組合物的具體用量取決于鹵代炔基化合物的含量和類型、任何其余的抗微生物劑的存在，和待保護的特定場地。典型地，若本發明的殺微生物組合物在場地中提供0.1-10,000ppm的總的抗微生物活性成分，則其可控制微生物生長的用量是足夠的。優選在該場地中總的活性成分存在量為1-5000ppm，和更優選10-3000ppm。
在下述實施例中詳細地描述了本發明的一些實施方案。除非特別說明，所有比例、份數和百分數以重量表達，和所使用的所有試劑具有良好的商業質量，除非特別說明。以下列出了實施例和表中所使用的縮寫與其意義
實施例1；螯合的銅化合物的制備
使用銅EDTA絡合物作為代表性實例，如下制備螯合的金屬化合物；在各情況下，制備1∶1摩爾的絡合物。將0.06mol氯化銅(10.0gCuCl2·2H2O，FW＝170.5)溶解在100ml去離子水中。在攪拌的同時，向氯化銅溶液中加入螯合劑(游離酸形式或鈉鹽)0.06mol(17.4gEDTA)。用NaOH調節混合物的pH到＞9，然后攪拌混合物1小時。接著將混合物轉移到結晶皿內并經12-16小時加熱到100℃，以蒸發水。回收固體殘渣并用研缽和杵子研碎，以干粉形式提供螯合的金屬化合物。
實施例2
表1概述了在含3-異噻唑酮的含水濃縮制劑中，一些銅鹽對IPBC穩定性的影響。制備3-異噻唑酮(12.3-13.6％DCOIT)、鹵代炔基化合物(5.9-6.6％IPBC)、表面活性劑(1-2％)、共溶劑(10％二丙二醇/三丙二醇)、顏料(1％二氧化鈦)和增稠劑/分散劑(1-2％)在水(約65％)中的濃縮溶液，并在不存在銅離子和存在銅離子(兩種不同的銅鹽形式)這兩種情況下，在升高的溫度(40℃)下儲藏達4周。盡管DCOIT在這些條件下穩定，但銅離子(DCOIT用常規穩定劑)使混合物中的IPBC組分完全降解。在這些實驗中使用的銅(如二價銅離子)量占混合物的0.5-6.0％重量。在表1-3中，大于100％的“％DCOIT或％IPBC保留”值被認為代表活性成分1 00％的保留(在分析測量的實驗誤差之內)。
表1
實施例3
表2概述了在含3-異噻唑酮的濃縮制劑中，螯合的金屬離子(EDTA絡合物)與未螯合的金屬離子(硝酸鹽和DBSA鹽)對IPBC穩定性的影響。使用實施例2中所述的相同的DCOIT/IPBC濃縮溶液。在包含未螯合的金屬離子(對比例2-1C和2-4C)的這兩種情況下，在40℃下4周之后，IPBC完全降解。當將螯合劑加入到IPBC/DCOIT和硝酸銅的混合物(對比例2-5C)中時，在相同的時間段內約80％的IPBC降解，因此證明了金屬離子在與IPBC接觸之前應當是以螯合形式存在。僅當使用已經以螯合形式存在的金屬離子(2-2和2-3)作為DCOIT穩定劑時，才維持滿意的IPBC穩定性(在4周之后至少80％保留)。在這些實驗中使用的銅(如二價銅離子)量為在2-1C和2-2中占混合物的約0.5％重量，和在2-4C和2-5C中占0.6％，和在2-3中占約1.2％。
表2
*在加入硝酸銅之后立即將EDTA加入到IPBC/DCOIT混合物中
實施例4
表3提供了在本發明中可用的其它螯合金屬離子化合物(3-5到3-9)與包括除本發明所要求的亞烷基多胺和含羧酸鹽的胺螯合化合物之外的螯合劑的螯合金屬離子化合物(對比例3-1C到3-4C)的比較；其中后一組提供令人不滿意的IPBC穩定性。類似于實施例2和3中所述的那些進行穩定性研究。在這些實驗中使用的銅(二價銅離子)量相當于混合物的約0.5wt％。
表權利要求
1.一種殺微生物劑組合物，其包括
(a)基于組合物重量，0.5-20％的鹵代炔基化合物；
(b)基于組合物重量，0.3-10％的螯合金屬離子化合物；
(c)基于組合物重量，40-99％的水；和
(d)基于組合物重量，0-30％的3-異噻唑酮化合物。
2.權利要求1的組合物，其中鹵代炔基化合物選自以下的一種或多種3-碘-2-丙炔基丙基氨基甲酸酯、3-碘-2-丙炔基丁基氨基甲酸酯、3-碘-2-丙炔基己基氨基甲酸酯、3-碘-2-丙炔基環己基氨基甲酸酯和3-碘-2-丙炔基苯基氨基甲酸酯。
3.權利要求1的組合物，其中螯合金屬化合物包括一種或多種選自銅、鋅、鐵、鎂、鈷和銀離子中的金屬離子。
4.權利要求1的組合物，其中螯合金屬化合物包括與一種或多種胺螯合劑螯合的金屬離子，所述胺螯合劑選自亞烷基多胺和含羧酸鹽的胺化合物。
5.權利要求4的組合物，其中螯合金屬化合物以胺螯合劑和銅離子的1∶1摩爾絡合物形式存在。
6.權利要求4的組合物，其中胺螯合劑選自乙二胺四乙酸及其鹽、羥基乙二胺四乙酸及其鹽、1，3-二氨基丙烷四乙酸及其鹽、1，2-二氨基環己烷四乙酸及其鹽、1，2-丙二胺四乙酸及其鹽、乙二胺、丙二胺、二亞乙基三胺和三亞乙基四胺中的一種或多種。
7.權利要求1的組合物，其包括1-25％的3-異噻唑酮化合物。
8.權利要求1的組合物，其中3-異噻唑酮化合物選自2-正辛基-3-異噻唑酮、4，5-二氯-2-正辛基-3-異噻唑酮、苯并異噻唑酮和苯并異噻唑酮的N-烷基衍生物中的一種或多種。
9.一種殺微生物組合物，其包括
(a)基于組合物重量，5-10％的鹵代炔基化合物，該化合物選自3-碘-2-丙炔基丙基氨基甲酸酯、3-碘-2-丙炔基丁基氨基甲酸酯、3-碘-2-丙炔基己基氨基甲酸酯、3-碘-2-丙炔基環己基氨基甲酸酯和3-碘-2-丙炔基苯基氨基甲酸酯中的一種或多種；
(b)基于組合物重量，2-5％的螯合金屬離子化合物，其中該螯合金屬離子化合物是胺螯合劑和銅離子的1∶1摩爾絡合物，且胺螯合劑選自乙二胺四乙酸及其鹽、1，3-二氨基丙烷四乙酸及其鹽、1，2-丙二胺四乙酸及其鹽、1，2-二氨基環己烷四乙酸及其鹽、乙二胺中的一種或多種；
(c)基于組合物重量，60-70％的水；
(d)基于組合物重量，10-20％的3-異噻唑酮化合物，該化合物選自2-正辛基-3-異噻唑酮、4，5-二氯-2-正辛基-3-異噻唑酮、苯并異噻唑酮和苯并異噻唑酮的N-烷基衍生物中的一種或多種；和
(e)基于組合物重量，0-20％的助劑，所述助劑選自表面活性劑、分散劑和共溶劑中的一種或多種。
10.一種在場地中抑制微生物生長的方法，其包括引入微生物抑制量的殺微生物組合物到該場地之內或之上，所述殺微生物組合物包括
(a)基于組合物重量，0.5-20％的鹵代炔基化合物；
(b)基于組合物重量，0.3-10％的螯合金屬離子化合物；
(c)基于組合物重量，40-99％的水；和
(d)基于組合物重量，0-30％的3-異噻唑酮化合物。
全文摘要
本發明公開了一種基于鹵代炔基活性成分的抗微生物組合物，其在螯合的金屬離子存在下是化學穩定的。特別優選使用基于選擇的胺化合物的金屬離子螯合劑，所述螯合劑以下述形式提供金屬離子，該形式足以使金屬離子給在含水組合物中的其它抗微生物組分提供穩定性，而沒有同時降解鹵代炔基活性成分的抗微生物效果。
文檔編號A01N47/20GK1475116SQ0317861
公開日2004年2月18日 申請日期2003年7月17日 優先權日2002年7月18日
發明者B·J·艾阿瑪, S·L·納伽哈施, B J 艾阿瑪, 納伽哈施 申請人:羅姆和哈斯公司