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Dokumentenidentifikation DE4116853C2 20.02.2003
Titel Wirkstoff mit bakteriostatischer und bakteriozider Wirkung
Anmelder Enerkom (Pty.) Ltd., Sandton, Transvaal, ZA
Erfinder Cronje, Izak Johannes, Verwoerdburg, Transvaal, ZA;
Cloete, Thomas Eugene, Arcadia, Pretoria, Transvaal, ZA;
Dekker, Johannes, Faerie Glen, Pretoria, Transvaal, ZA;
Swart, Hendrik, Garsfontein, Pretoria, Transvaal, ZA
Vertreter Rechts- und Patentanwälte Reble & Klose, 68165 Mannheim
DE-Anmeldedatum 23.05.1991
DE-Aktenzeichen 4116853
Offenlegungstag 05.12.1991
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 20.02.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.02.2003
IPC-Hauptklasse A01N 61/00
IPC-Nebenklasse A01N 43/16   
IPC additional class // A01N 25/02,C07G 17/00,C07B 41/00  

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Mischung, welche bakterizide oder bakteriostatische Aktivität besitzt.

Es gibt eine große Nachfrage sowohl in der Industrie als auch anderswo für Wirkstoffe, welche bakterizide oder bakteriostatische Wirkung oder beides besitzen. Ein Wirkstoff, welcher bakterizide Aktivität besitzt, zerstört Bakterien, während ein Wirkstoff, welcher bakteriostatische Aktivität besitzt, das Wachstum von Bakterien inhibiert, ohne sie zu zerstören. Beispiele von industriell genutzten bakteriziden Wirkstoffen sind Phenol und Derivate, Hypochlorit, Quecksilberchlorid und organische Quecksilberverbindungen. Viele dieser Wirkstoffe sind spezielle Chemikalien, welche teuer sind.

Die GB 2215603 A beschreibt die Verwendung von aus Kohle hergestellten Huminsäuren und Salzen davon, als bakteriozide und bakteriostatische Wirkstoffe.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Mischung zur Verfügung gestellt, welche bakteriozide und bakteriostatische Wirkung besitzt und aus einem Wirkstoff, der aus aus Kohle hergestellter Fulvinsäure, Salzen und Derivaten davon ausgewählt ist und einem geeigneten Träger besteht.

Weiterhin wird gemäß der Erfindung eine Methode zur Verfügung gestellt, um die bakterielle Aktivität an einem bestimmten Ort zu verringern, welche daraus besteht, die oben beschriebene Mischung an dem betreffenden Ort auszubringen.

Wichtig für die Erfindung ist, daß die Fulvinsäure aus Kohle hergestellt ist, d. h. durch Naßphasenoxidation von Kohle hergestellt wurde. Kohle ist, wie bekannt, ein kohlenstoffhaltiger Felsen, welcher aus pflanzlichem Material entstanden ist, welches durch Temperatur und Druck und eine Vielzahl von chemischen Prozessen während der sogenannten Verkohlungsperiode geformt wurde. Vorzugsweise ist die Kohle von einer Qualität, die von Lignit/Braunkohle bis bituminöser Steinkohle rangiert.

Die Fulvinsäure, wie oben beschrieben, wird hergestellt durch Naßphasenoxidation von Kohle, vorzugsweise in dem Verfahren wie es beschrieben und beansprucht ist in dem US-Patent Nr. 4'912'256. Das Verfahren dieses US-Patentes beinhaltet das Mischen der Kohle mit einem wäßrigen Medium, um einen Slurry zu erzeugen, welcher einen pH im Bereich von 4 bis 9 besitzt, das Reagieren des Slurrys mit einem gasförmigen Oxidationsmittel, welches aus Sauerstoff, Luft und Mischungen davon ausgewählt ist, unter Bedingungen der Temperatur, des Druckes und einer Zeit, die ausreichend ist, um eine Oxidation der Kohle zu bewirken, wobei eine oxidierte Kohle hergestellt wird, welche Huminsäuren und Fulvinsäuren, gelöst in dem wäßrigen Medium, enthält und Trennen der oxidierten Kohle von dem wäßrigen Medium. Das wäßrige Medium kann konzentriert werden. Weiterhin können die Fulvinsäuren aus dem wäßrigen Medium extrahiert werden, in dem man organische Lösungsmittel, wie Butanon und Methanol, verwendet.

Aus Kohle erzeugte Fulvinsäure hat im allgemeinen die folgende Elementaranalyse und/oder funktionelle Gruppenanalyse, beides auf lufttrockener Basis:

Element Bereich (%) Kohlenstoff 10-70 (normalerw. 20-45) Wasserstoff 1-6 (normalerw. 2-4) Stickstoff 1-4 (normalerw. 2-3) Sauerstoff 10-70 (normalerw. 40-60)
Funktionelle Gruppe Bereich (meq/g) Gesamtazidität 2-24, normalerw. 11,8 Carboxylgruppen 2-24, normalerw. 10,7 Phenolgruppen 0,1-12, normalerw. 1,1
Unter meq/g wird die Einheit Milliäquivalent pro Gramm verstanden.

Die Mischung kann in flüssiger oder fester Form vorliegen, was von dem Träger abhängt. Wenn der Träger flüssig ist, ist es vorzugsweise ein wäßriger Träger. In dieser Form kann die Mischung im Haushalt oder als industrielles Desinfektionsmittel verwendet werden. Die Mischung mit einem wäßrigen Träger wurde weiterhin als besonders geeignet gefunden, um Wasser in Kühltürmen oder Kaskadenplatten, über welche Wasser in solchen Türmen läuft, zu desinfizieren. Die Mischung kann ebenfalls in Form einer Seife oder einer anderen geeigneten festen Form verwendet werden.

Wenn ein wäßriger Träger benutzt wird, ist der pH-Wert des Mediums, welches den Wirkstoff und Träger enthält, im allgemeinen im Bereich zwischen 0,5 und 12, vorzugsweise 7 bis 8,5.

Die Konzentration des Wirkstoffes hängt ab von der Art der Anwendung. Im allgemeinen ist die Konzentration des Wirkstoffes im Bereich von 0,1 bis 99 Gewichtsprozent.

Die Mischung kann verwendet werden, um die bakterielle Aktivität eines Ortes, auf den sie ausgebracht wird, zu reduzieren. Die Wirkung der Mischung ist bei höheren Konzentrationen des Wirkstoffes bakterizid und bei niederer Konzentration bakteriostatisch. In beiden Situationen wird die bakterielle Aktivität am Wirkort reduziert.

Die Erfindung wird nun durch die folgenden Beispiele und Versuche beschrieben.

Herstellung

Fulvinsäure wird aus bituminöser Kohle hergestellt, welche nach dem folgenden Verfahren oxidiert wurde:

Kohle (200 g) und Wasser (400 ml) werden in einem 2-Liter-Rührreaktor aufgeschlämmt. Der Reaktor wird mit Sauerstoff auf 8,0 MPa gedrückt, mit äußeren Schlangenheizern auf 200°C erwärmt und Sauerstoff mit einer Geschwindigkeit von 4 Liter/Minute durch den Slurry geleitet. Nach einer Stunde wird der Sauerstofffluß unterbrochen, der Reaktor auf Raumtemperatur abgekühlt und Druck auf Atmosphärendruck reduziert.

Der Slurry besteht aus oxidierter Kohle (unlöslich in Wasser und im folgenden als Oxikohle bezeichnet) und einer Lösung von Fulvinsäure (im folgenden als Oxifulvinsäure bezeichnet) in Wasser. Durch Filtration wird die Oxikohle von der Lösung der Oxifulvinsäure in Wasser getrennt. Die Konzentration der Oxifulvinsäure in Wasser wird mit 8,45% bestimmt (Masse pro Volumen). Die Oxifulvinsäure wird gewonnen durch Trocknen der wäßrigen Oxifulvinsäurelösung.

Die Oxifulvinsäure hat die folgende Analyse (auf lufttrockener Basis):

Element Prozentgehalt C 30,0 H 2,8 N 3,2 O 63,9
Funktionale Gruppen Menge (meq/g) Gesamtazidität 11,8 Carboxylgruppen 10,7 Phenolgruppen 1,1

Diese Oxifulvinsäure wird im folgenden als rohe Oxifulvinsäure bezeichnet. In einer entsprechenden Weise wird eine andere rohe Oxifulvinsäure hergestellt, wobei das verwendete Oxidationsmittel statt Sauerstoff Luft ist.

Die bakteriziden Eigenschaften der Oxifulvinsäure in verschiedenen Formen wurden in Versuchen, die im folgenden beschrieben sind, bestimmt. In diesen Versuchen wurden verschiedene Formen von Oxifulvinsäure und bekannte Biozide verwendet und in der folgenden Tabelle I identifiziert. Tabelle I I Rohe Oxifulvinsäure, hergestellt bei 200°C und Luftoxidation II Rohe Oxifulvinsäure, hergestellt bei 200°C und Sauerstoffoxidation III Rohe Oxifulvinsäure gemäß I, konzentriert auf 10% IV Oxifulvinsäure, hergestellt aus einem Methanolextrakt von II V Oxifulvinsäure, hergestellt aus einem Butanonextrakt von II BioMet ein industrielles Biozid Met Methanol, chemisch rein But Butanon, chemisch rein

Verfahren zur Bestimmung der bioziden Aktivität

Die Fähigkeit von aus Kohle hergestellter Fulvinsäure, das Wachstum von Bakterien zu inhibieren, wurde untersucht. Ein typisches Verfahren, nachdem vorgegangen wurde, ist das folgende:

Die Bakterienkulturen werden in vierfach verdünnter Ringerlösung suspendiert, um eine Ausgangsbakterienzahl zu erhalten von mehr als 106 Bakterienzellen/ml. Jedes Biozid wird getrennt untersucht, unter Verwendung einer Reinkultur jedes Organismus. Die Ausgangsbakterienzahl der Kultursuspension wurde bestimmt durch Standardplatten-Verdünnungstechnik. Standard I Agar (Merck) wurde verwendet und die Inkubation bei 37°C 48 Stunden lang durchgeführt. Danach wird das Biozid zu der Kultursuspension zugefügt und bakterielle Zählungen nach sechs Stunden wiederholt. Eine Kontrolle wird in jeder individuellen Kultur mitgeführt. Der Prozentsatz der Abtötung wird wie folgt berechnet:





1. Versuche

Das obige Verfahren wurde durchgeführt, wobei jeder Organismus zweimal getestet wurde. Die folgenden zwei Organismen wurden untersucht:

Pseudomonas aeruginosa

Staphylococcus aureus

Die folgenden Ergebnisse wurden erhalten: Bestimmung von lufttrockener Oxifulvinsäure (hergestellt aus Präparation II) als Biozid



Aus den obigen Ergebnissen geht hervor, daß die lufttrockene Oxifulvinsäure ein extrem wirksames Biozid ist.

2.

In einer Serie von Versuchen wurden die obigen Oxifulvinsäuren I bis V gegen eine Vielzahl von Bakterien, wie sie in der Tabelle II unten beschrieben sind, untersucht. Tabelle II



Die erhaltenen Ergebnisse sind graphisch in den beigefügten Fig. 1 bis 5 wiedergegeben. Es ist aus diesen Ergebnissen offensichtlich, daß das Produkt I das effektivste Bakterizid der fünf Produkte darstellt.

3.

In einem weiteren Versuch wurden verschiedene Oxifulvinsäuren als Biozide gegen P. aeruginosa in Ringerlösung und gegen Staphylococcus aureus in Ringerlösung untersucht. Die Wirksamkeit dieser Oxifulvinsäure wurde verglichen mit Butanon, Methanol und BioMet® und die erhaltenen Ergebnisse in den Fig. 6 und 7 graphisch wiedergegeben. Es ist wiederum ersichtlich, daß die Oxifulvinsäure gemäß der Erfindung vorteilhaft gegenüber den anderen bekannten Bioziden abschneidet und in einigen Fällen eine stärkere biozide Aktivität aufweist.

4.

Das Wachstum und die Vermehrung von Mikroorganismen in einem industriellen Wasserkühlsystem kann erhebliche Probleme aufwerfen. Die Probleme sind mit dem mikrobiellen Wachstum, insbesondere der biologischen Verschmutzung und der Biokorrosion verbunden. Die biologische Verschmutzung von Systemen führt zu einem erhöhten Fließwiderstand, verringertem Wärmetransport und kann die Korrosion in dem System verursachen oder beschleunigen. Biokorrosion in einem System verringert die Verfahrenswirksamkeit und die Lebensdauer der Ausrüstung mit erheblichen wirtschaftlichen Konsequenzen.

Die Verwendung von Bakteriziden ist einer der wirksamsten Wege, um die Bioverschmutzung und die damit einhergehende Korrosion zu verhindern. In einem Feldversuch wurde gefunden, daß Oxifulvinsäure I effektiver in der Kontrolle des Wachstums und der Vermehrung der Mikroorganismen in industriellen Wasserkühlsystemen ist als BioMet®. Die Ergebnisse sind graphisch in den beigefügten Fig. 8 und 9 wiedergegeben. In diesen Graphiken entspricht der geringere Logarithmus cfu/ml-Wert der größeren bioziden Wirkung.


Anspruch[de]
  1. 1. Mischung mit bakteriozider und bakteriostatischer Aktivität, enthaltend einen Wirkstoff, welcher aus aus Kohle hergestellter Fulvinsäure, Salzen und Derivaten davon ausgewählt ist und einen geeigneten Träger, worin der Wirkstoff in einer Menge von 0,1 bis 99 Gewichtsprozent vorhanden ist.
  2. 2. Eine Mischung gemäß Anspruch 1, worin die Kohle eine Qualität von Lignin/Braunkohle bis bituminöser Steinkohle besitzt.
  3. 3. Eine Mischung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, worin die Fulvinsäure die folgende Elementaranalyse auf lufttrockener Basis besitzt

    Element Bereich (%) Kohlenstoff 20-70 Wasserstoff 1-6 Stickstoff 1-4 Sauerstoff 20-70
  4. 4. Eine Mischung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, worin die Fulvinsäure die folgende Elementaranalyse auf lufttrockener Basis besitzt

    Element Bereich (%) Kohlenstoff 33-45 Wasserstoff 2-4 Stickstoff 2-3 Sauerstoff 48-60
  5. 5. Eine Mischung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, worin die Fulvinsäure die folgende funktionale Gruppenanalyse auf lufttrockener Basis besitzt:

    Funktionelle Gruppen Wert (meq/g) Gesamtazidität 2-24 Carboxylgruppen 2-24 Phenolgruppen 0,1-12
  6. 6. Eine Mischung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die Fulvinsäure die folgende Elementaranalyse auf lufttrockener Basis besitzt:

    Funktionelle Gruppen Wert (meq/g) Gesamtazidität 11,8 Carboxylgruppen 10,7 Phenolgruppen. 1,1
  7. 7. Eine Mischung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, worin der Träger ein flüssiger Träger ist.
  8. 8. Eine Mischung gemäß Anspruch 7, worin der flüssige Träger ein wäßriger Träger ist.
  9. 9. Eine Mischung gemäß Anspruch 8, worin der pH-Wert des Mediums, welches den Wirkstoff und Träger enthält, im Bereich von 0,5 bis 12 liegt.
  10. 10. Eine Mischung nach Anspruch 8, worin der pH-Wert des Mediums, welches den Wirkstoff und Träger enthält im Bereich von 7 bis 8,5 liegt.
  11. 11. Ein Verfahren um die bakterielle Aktivität eines Ortes zu reduzieren, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Mischung nach einem der vorstehenden Ansprüche auf den Ort aufbringt






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