CZ44497A3 - Water soluble ionic polymer and process for preparing thereof - Google Patents

Description

Oblast techniky _ . ¹¹ lí : ™ , i Í

Tento vynález se týká nových ionenových polymerů, způsok^₀Q .

jejich výroby a jejich různých použití. Podrobněji - nov^ ione- | nové polymery obsahují jako kationtovou část molekuly kvár£qr$íV, f. ⁿ . amoniové skupiny v polymerním základním skeletu a jako č^st a-j niontové části molekuly alespoň jeden anion odvozený od biolo^L^^-” gicky aktivní sloučeniny. Nové ionenové polymery podle vynálezu jsou rozpustné ve vodě a jsou užitečné například jako herbicidy, mikrobicidy, regulátory růstu rostlin, farmaceutická činidla, desinfekční činidla, algicidy, sanitární činidla a ochranná činidla.

Dosavadní stav techniky

Ionenové polymery nebo polymerní kvarterní amoniové sloučeniny (polyquaty), tj. kationtové polymery obsahující kvarterní atomy dusíku v polymerním základním skeletu, patří mezi dobře známé skupiny biologicky aktivních sloučenin. Viz např. A. Rembaum: Biological Activity of Ionene Polymers, Applied Polymer Symposium č. 22, 299 až 317 (1973). Ionenové polymery mají různá použití ve vodných systémech, jako mikrobicidy, baktericidy, algicidy, sanitrární činidla a dezinfekční činidla. USA patenty číslo 3 778 476, 3 874 870, 3 898 336, 3 931 319,

013 507, 4 027 020, 4 089 977, 4 111 670, 4 506 081, číslo

581 058, 4 778 813, 4 970 211, 5 051 124 a 5 093 078 uvádějí * různé příklady těchto polymerů, jejich výrobu a jejich použití. |

USA patenty č. 3 778 476, 3 898 536 a 4 960 590 popisují nerozpustné ioneové polymery obsahující trihalogenid. USA patent č. < 4 013 507 popisuje ionenové polymery, které selektivně ínhibují I růst maligních buněk in vitro.

Bylo ukázáno, že kationtové polymery obecně a zvláště kvarterní amoniové ionenové polymery silně interagují s povrchy a ulpívají na nich, zvláště na polárních površích. Většina po2 vrchů je obecně aniontové povahy. Tyto elektrostatické interakce jsou považovány za základ mnoha použití kationtových polymerů. Kationtové polymery jsou například velmi efektivními flokulačními činidly. Předpokládá se, že také biocidové vlastnosti ionenových polymerů pocházejí od elektrostatických interakci mezi kationtovým základním skeletem ionenového polymeru a povrchem biologického substrátu, který je ošetřen ionenovým polymerem, nebo jsou těmito interakcemi zvyšovány.

Je znám a pro svoje biologicky aktivní vlastnosti je používán velký počet relativně jednoduchých monomerních organických a anorganických sloučenin s nízkou molekulovou hmotností. Mezi tyto biologicky aktivní sloučeniny patří, ale bez omezení, pesticidy, mikrobicidová povrchově aktivní činidla, apretační činidla, regulátory růstu rostlin, umělá hnojivá, desinfekční činidla, fluorescenční činidla, ochranná činidla a farmaceutická činidla. Tyto sloučeniny se vyskytují ve všech skupinách sloučenin, např. jako organické nebo anorganické kyseliny, estery, aminy, anhydridy nebo alkoholy.

I když jsou obecně pro zamýšlený účel účinné, mnohé biologicky aktivní sloučeniny mají jeden nebo více .nedostatků, které příslušné sloučenině brání, aby dosáhla své plné aktivity. Například při použití signálu pro aplikaci na substrát, jako je tomu v případě herbicidů, biologicky aktivní sloučenina nemusí vždy optimálně přilnout na povrch listu nebo stonku ošetřené rostliny. Aplikovaný herbicid tedy může ztratit část své účinnosti díky odpadnutí během aplikace. Při jiných použitích může být sloučenina dostupná pouze pro bezprostřední účinek, ale nezůstává žádná zbytková aktivita.

Podle tohoto vynálezu se účinek těchto biologicky aktivních sloučenin může zlepšit zahrnutím těchto sloučenin jako aniontů do ionenového polymeru. Anionty jsou tedy integrálními složkami struktury ionenového polymeru. Podobně může zahrnutí těchto biologicky aktivních aniontů do ionenového polymeru zlepšit také biologickou účinnost ionenového polymeru.

Podstata vynálezu

Podle tohoto vynálezu se získává ve vodě rozpustný ionenový polymer obecného vzorce I nebo II

OH

R R , X ,3

-CH -CH-CH -N-B-N2 2 . ,

OH

R R , 1 ,3

OH

A, X(I)

-CH -CH-CH -N-B-N-CH -CH-CH -N2 2 , , 2 2 ,

A“, X (II) v němž n znamená číslo od 4 do 400 odpovídající stupni polymerace polymeru,

R , R__, R₃ a R^ znamenají stejný nebo různý substituent, který je vybrán ze skupiny sestávající z atomu vodíku, alkylové skupiny s 1 až 16 atomy uhlíku, alkylové skupiny s 1 až 16 atomy uhlíku substituované jednou nebo více hydroxylovými skupinami, benzylovou skupinu a benzylovou skupinu substituovanou jednou nebo více alkylovými skupinami s 1 až 16 atomy uhlíku,

B znamená dvojvaznou alifatickou uhlovodíkovou skupinu s 2 až 16 atomy uhlíku, která může být substituována hydroxylovou skupinou, dvojvaznou cyklickou uhlovodíkovou skupinu s 5 až 9 atomy uhlíku, dialkylen(se 2 až 6 atomy uhlíku)etherovou, fenylenovou nebo alkylovou skupinou substituovanou fenylenovou skupinu nebo dvojvazná skupina R_xR__NBNR₃R₄ z obecného vzorce I nebo II znamená dvojvaznou skupinu obecného vzorce

R R N-(CH ) -NR -C(O)-NR -(CH ) -NR R , v němž p znamená číslo od 2 do 6, R_x, R₂, R₃ a R₄ znamenají jak shora uvedeno a R a R znamenají stejnou nebo různou skupinu, která je vybrána ze skupiny sestávající z atomu vodíku a alkylové skupiny s 1 až 16 atomy uhlíku, nebo dvojvazná skupina

R_iR₂NBNR₃R₄ tvoří heterocyklickou skupinu, která je vybrána z 1,2-pyrazolidinylové, 1,3-imidazolindiylové, 1,4-piperazindiylové, aminopyrrolidinylové a aminopiperidiylové skupiny, při čemž heterocyklická skupina může být substituována jednou nebo více skupinami, které jsou vybrány ze skupiny sestávající z alkylové skupiny s 1 až 6 atomy uhlíku, hydroxylové skupiny, halogenidové skupiny a fenylové skupiny,

A“ znamená anion odvozený od biologicky aktivní sloučeniny s alespoň jednou kyselinovou funkcí a

X- znamená anion odvozený od minerální nebo organické kyseliny.

V ionenových polymerech podle vynálezu stupeň substituce (D.S. podle anglického degree of substitution) definuje množství přítomného aktivního aniontu A“·'. Pro ionenové polymery obecného vzorce I se může stupeň substituce polymeru měnit od 0,005 do 0,5 (jedna polovina). Ionenové polymery obecného vzorce II mohou mít D.S. od 0,005 do 0,33 (jedna třetina).

Tento vynález poskytuje také způsob výroby nových ionenových polymerů použitím částečně nebo plně protonovaných amoniových monomerů obsahujících biologicky aktivní anion. Polymerací těchto monomerů se získá ionenový polymer, který má jako integrální část biologicky aktivní anion.

Biologická aktivita ionenových polymerů obecného vzorce I a II pochází od základního skeletu ionenového polymeru a/nebo biologicky aktivního aniontu. Ionenové polymery mohou mít nejenom aktivitu a použití známé pro ionenové polymery, ale také aktivitu a použití biologicky aktivního aniontu. Do jistého rozsahu tedy pouze dostupnost biologicky aktivních aniontů omezuje přípravu, aktivitu a použití ionenových polymerů podle tohoto vynálezu. Tento vynález tedy poskytuje také různé prostředky a způsoby použití nových ionenových polymerů.

Podrobný popis, který následuje, uvádí další vlastnosti a výhody tohoto vynálezu. Další vlastnosti a výhody budou a5 lespoň částečně zřejmé z popisu nebo je lze zjistit při praktickém používání vynálezu. Předměty a další výhody podle vynálezu budou realizovány a dosaženy vynálezem, jak je to zde popsáno, nárokováno a ukázáno na doprovázejících obrázcích.

Obrázky 1 a 2 ukazují reakční schémata pro výrobu ionenových polymerů podle tohoto vynálezu.

Podle prvního provedení tento vynález poskytuje nové ve obecného vzorce I nebo II

2-+A“, X- (I) vodě rozpustné ionenové polymery

OH R R r I Γ Γ-CH -CH-CH -N-B-NL ^{2 2} | | .

R R

4

OH R R i I x I 3

X' (II)

OH R i r

-CH -CH-CH -N-B-N-CH -CH-CH -NL ^{2 2} | | ² |

R R R

4 2

V každém z obou uvedených obecných vzorců mají proměnné a substituenty následující významy.

Proměnná n znamená číslo od 4 do 400 odpovídající stupni polymerace polymeru. S výhodou se n pohybuje v rozmezí od 5 do 100, nejvýhodněji od 5 do 50. Obecně řečeno, ionenové polymery, které mají tento stupeň polymerace, mohou mít molekulové hmotnosti v rozmezí od 1 000 do 20 000. Ionenové polymery podle tohoto vynálezu mají molekulové hmotnosti s výhodou v rozmezí od 1 000 do 10 000, nejvýhodněji od 3 000 do 5 000.

Substituenty R,, R₂, R_a a znamenají stejné nebo různé substituenty, které jsou vybrány ze skupiny sestávající z atomu vodíku, alkylové skupiny s 1 až 16 atomy uhlíku, alkylové skupiny s 1 až 16 atomy uhlíku substituované jednou nebo dvěma hydroxylovými skupinami, benzylové skupiny nebo benzylové skupiny substituované jednou nebo více alkylovými skupinami s 1 až 16 atomy uhlíku. R , R_?, R_g a R^ s výhodou znamenají methylovou, e thylovou nebo benzylovou skupinu, nejvýhodněji methylovou skupinu. Alkylová skupina tak, jak se zde používá, může mít přímý nebo rozvětvený řetězec.

”B znamená dvojvaznou alifatickou uhlovodíkovou skupinu s 2 až 16 atomy uhlíku, která může být substituována hydroxylovou skupinou, dvojvaznou cyklickou uhlovodíkovou skupinu s 5 až 9 atomy uhlíku, dialkylen(se 2 až 6 atomy uhlíku)etherovou, fenylenovou nebo alkylovou skupinou substituovanou fenylenovou skupinu. B s výhodou znamená methylenovou, ethylenovou, propylenovou, 2-hydroxypropylenovou, butylenovou, isobutylenovou, hexylenovou, diethylenetherovou nebo fenylenovou skupinu.

Dvojvazná skupinu R^R^NBNR^R^ z obecného vzorce I nebo II může znamenat také dvojvaznou skupinu odvozenou od reakčního produktu močoviny a alifatického směsného terciárního/primárního aminu. V tomto případě dvojvazná skupina R_iR₂NBNR_=jR₄ znamená skupinu obecného vzorce

R R N-(CH ) -NR -C(O)-NR -(CH ) -NR R .

X 2 ' 2 * jp £5 ' * €5 ' 2 * 3 4 r'

Proměnná p znamená číslo od 2 do 6, s výhodou od 2 do 4, nejvýhodněji číslo 2 nebo 3. R_s a R_e znamenají stejné nebo různé skupiny, které jsou vybrány ze skupiny sestávající z atomu vodíku a alkylové skupiny s 1 až 16 atomy uhlíku. Výhodnými substituenty R_s a R_e jsou atom vodíku, methylová skupina a ethylová skupina. USA patent č. 4 506 801, který je zde zahrnut jako odkaz, popisuje ionenové polymery odvozené od diaminů močoviny.

Dvojvazná skupina R_iR₂NBNR₃R₄ může také tvořit heterocyklickou skupinu, která je vybrána z 1,2-pyrazolidinylové, 1,3-imidazolindiylové, 1,4-piperazindiylové, aminopyrrolidinylové a aminopiperidiylové skupiny. Tyto heterocyklické skupiny mohou být substituovány například jednou nebo vlče skupinami, které jsou vybrány ze skupiny sestávající z alkylové skupiny s 1 až atomy uhlíku, hydroxylové skupiny, halogenidové skupiny a fenylové skupiny.

A~” znamená anion odvozený od biologicky aktivní organické nebo anorganické sloučeniny s alespoň jednou kyselinovou funkcí. Biologicky aktivní anion ”A^- může znamenat jednomocný, dvojmocný, trojmocný, tetramocný nebo jinak vícemocný anion.

”A“ⁿ tedy představuje anion obecně a není omezen na jednomocné anionty. Náboj příslušného aniontu ”A~” závisí na odpovídající biologicky aktivní sloučenině.

Biologicky aktivní anion A^- může být poskytnut skutečně jakoukoliv biologicky aktivní sloučeninou, která má kyselinovou funkci schopnou reagovat s aminem za vzniku protonované aminové soli. Patří sem organické a anorganické biologicky aktivní sloučeniny. S výhodou je tedy biologicky aktivní sloučenina poskytující anion ·’ A^-’¹ Brónstedovou kyselinou.

Mezi biologicky aktivní sloučeniny patří, ale omezení jenom na tyto, pesticidy, povrchově aktivní činidla, apreatční činidla, regulátory růstu rostlin, umělá hnojivá, desinfekční činidla, ochranná činidla, mikrobicidy, dispergační činidla a léčivá činidla, jako jsou farmaceutická činidla a topická antiseptika. Chemikálie, které jsou známy jako pesticidy, se rozsáhle používají po celém světě v mnoha zemědělských a zahradnických aplikacích. Mezi pesticidy patři, ale nejsou na ně omezeny, herbicidy, fungicidy, insekticidy, sporacidy a nematicidy. Mezi pesticidy mohou patřit také chemikálie, které se používají pro jiné typy aplikací, jako jsou umělá hnojivá, regulátory růstu rostlin, desinfekční činidla, defolianty a ochranná činidla semen. Umělými hnojivý jsou takové chemikálie, které se mohou aplikovat na olistění, i když umělá hnojivá nejsou považována za pesticidy.

Mezi zdroje pro výběr sloučenin, které mají potřebnou kyselinovou funkci, patří například takové publikace, jako The

Farm Chemicals Handbook, The Physician's Desk Reference of

Drugs of the Future, obě zde zahrnuté jako odkazy. Níže uvedené tabulky 1 a 2 poskytuji příklady některých biologicky aktivních organických a anorganických aniontů ”A~” a jejich použití.

Tabulka 1

Příklady organických biologicky aktivních sloučenin

aktivita	obvyklý název	chemický název
pesticid	kys. citronellová	3,7-dimethyl-6-oktanová kys.
herbicid	2,4-D	2,4-dichlorfenoxyoctová kys.
	endothall	7-oxabicyklot 2,2,1Jhapten2,3-dikarboxylové kyselina
	chloramben	3-amino-2,5-dichlorbenzoová kyselina
	glyphosate	N-(fosfonomethyl)glycin
mikrobicid	BHAP	bromhydroxyacetofenon
	orthofenylfenol	2-hydroxybifenyl
	guanidinoctová	guanidinoctová kyselina
	kyselina	f
	3-indolpropionová kyselina	indol-3-propionová kyselina
regulátor rů-	kys. gibberelová	1,4a-lakton 2,4a,7-trihydroxy
stu rostlin		-l-methyl-8-methylengib-3-en 1,10-dikarboxylové kyseliny
	endothall	7-oxabicyklot 2,2,1]hapten-2,3 dikarboxylové kyselina
	ethephon	(2-chlorethyl)fosforečná kys.
	IBA	indol-3-máselná kyselina
	NAA	1-naftalenoctová kyselina
fluorescence	fluorescein	3 ',6’-dihydroxyspiro[isobenzo

furan-1(3H),9'-[9H]xanthen]-3-on

Tabulka 1 (pokračování)

aktivita	obvyklý název	chemický název
kontrola	kyselina citro-	2-hydroxy-l,2,3-propantri-
velikosti	nová	karboxylová kyselina
farmaceutické	amethopterin	N—[4—[[(2,4-diamino-6-pteri-
činidlo	(léčení	diny1)methyl]methy1-amino]-
	rakoviny)	benzoyl]-1-glutamová kys.
	PABA (sluneční	p-aminobenzoová kyselina
	filtr)
	aspirin	acetylsalicylová kyselina
	p-HBA	p-hydroxybenzoová kyselina
desinfekční	fenol	fenol
činidlo
apreatční	kyselina abietová	1,2,3,4,4a,4b,5,6,10,10a-deki
činidlo		hydro-1,4a-dimethyl-7-(1-me·
		thylethyl)-1-fenantrenkarbo
		xylová kyselina
povrchově	kyselina stearová	oktadekanová kyselina
aktivní	kyselina laurová	dodekanová kyselina
činidlo	kyselina kaprová	dekanová kyselina

Tabulka 2

Příklady anorganických biologicky aktivních sloučenin

aktivita	obvyklý název	chemický název
mikrobicidy	trihalogenidy oxyhalogenidy	Br , I , Brl , Cli , ClBr 3 r 3 ' 2 ' 2 ' Z Br I, I Cl atd. OCl, OBr, 01
termiticidy/ činidla pro ochranu dřeva	boritany tetraboritany	HBO ~ 3 B O 2 4 *7
zdravotnická činidla	polyhalogenidy	I3, Is, Iv atd.
Vedle aktivity uvedené v tabulce 2 jsou anorganické biologicky aktivni anionty, jako jsou trihalogenidové a oxyhalogenidové anionty, známy také jako desinfekční činidla. Mezi výhodné

trihalogenidové anionty patří například Br₃ , I₃ , Brl₂ , C1I₂ , ClBr^, I₂C1~ a Br^I, při čemž I₃~ je zvláště výhodný. Mezi výhodné oxyhalogenidové anionty patří OCl, OBr a OI.

Anion X“’· je odvozen od minerální (např. anorganické) nebo organické kyseliny obecného vzorce HX. Pokud jde o ”A”, anion ”X~ může znamenat jednomocný, dvojmocný, trojmocný, čtyřmocný nebo jinak vícemocný anion minerální kyseliny. X“ znamená obecně anion a není omezen na jednomocné anionty. Podobně HX není omezena na jednoprotonové kyseliny. Mezi minerální kyseliny patří například kyselina flurovodíková, chlorovodíková, bromovodíková, sírová, dusičná a fosforečná. Mezi organické kyseliny patři, ale nejsou na ně omezeny, kyselina mravenčí, octová, propionová, máselná, valerová, kapronová, cyklohexankarboxylová a benzoová. Výhodnou je kyselina octová. Mezi výhodné anionty patří halogenidové anionty, zvláště Cl.

Ve vodě rozpustné, biologicky aktivní ionenové polymery podle vynálezu se obecně nemohou vyrábět nějakým jednoduchým způsobem, jako je smíchání aniontu biologicky aktivní sloučeniny s existujícím ionenovým polymerem, který se vytvoří známými způsoby. K dostatečné výměně iontu nedochází u ionenových polymerů tímto jednoduchým rovnovážným procesem. Například ionenový polymer vyrobený reakcí di-terciárního aminu, kyseliny chlorovodíkové a epichlorhydrinu má chloridové anionty. Aby se chloridové anionty tohoto polymeru nahradily biologicky aktivním aniontem využitím rovnovážného procesu, byl by zapotřebí velký nadbytek biologicky aktivního aniontu a pouze malá frakce by byla nahrazena chloridovými ionty.

Druhé provedeni podle tohoto vynálezu se tedy týká přípravy ionenových polymerů obsahujících biologicky aktivní anionty, při čemž tyto anionty jsou bezprostředně asociovány s ionenovým polymerem a jsou v tomto polymeru distribuovány. Ionenové polymery obecných vzorců I nebo II se mohou konvenčně vyrábět obecným způsobem uvedeným na obrázcích 1 a 2. Obecný postup sestává z následujících stupňů:

1. úplné nebo částečné neutralizování diaminu biologicky aktivní kyselinovou sloučeninou za vzniku protonované diaminové soli,

2. vytvoření meziproduktu reakcí protonované diaminové soli s epihalogenhydrinem a

3. polymerování meziproduktu s dalším diaminem nebo jiným aminem za vzniku ionenového polymeru podle tohoto vynálezu.

Tento obecný způsob se může a s výhodou se provádí v jediné reakční nádobě nebo zóně s použitím vodného media.

Podle tohoto obecného způsobu všechny kvarterní amoniové (dusík obsahující) skupiny v inonenovém polymeru pocházejí z reakce terciárních, sekundárních nebo dokonce primárních aminů.

Asociovaný anion (protiion) pochází ze dvou zdrojů. V první cá12 sti tohoto procesu biologicky aktivní nebo jiná kyselina reaguje s částí aminových skupin, které jsou přítomny, za protonace všech nebo části těchto amoniových skupin. Všechny anionty z tohoto počátečního neutralizačního nebo protonačního stupně končí jako anionty na konečném ionenovém polymeru. Ostatní anionty pocházejí z halogenidu epihalogenhydrinu používaného v polymeračním stupni. Následuje, s odkazem na obrázky 1 a 2, podrobný popis tohoto způsobu.

Jak je uvedeno na obrázku 1, diaminová sloučenina obecného vzorce III se neutralizuje biologicky aktivní kyselinovou sloučeninou obecného vzorce HA samotnou nebo v kombinaci s jinou kyselinou obecného vzorce HX. Alespoň část aminových skupin zreaguje s kyselinovými skupinami sloučeniny obecného vzorce HA za částečného nebo úplného protonování aminových skupin a za tvorby soli obecného vzorce IV. Neutralizační stupeň se může provádět jakýmikoliv prostředky známými z oblasti techniky, ale s výhodou se provádí tak, že se sloučenina obecného vzorce HA přidá k vodnému roztoku bis-terciárního diaminu.

Jakýkoliv diamin obecného vzorce III může být neutralizován biologicky aktivní kyselinovou sloučeninou, obecného vzorce HA. Jelikož diamin obecného vzorce III je výchozím materiálem pro ionenové polymery podle vynálezu, substituenty R_x, R_a, R₃ a R^ znamenají jak shora uvedeno pro ionenové polymery obecného vzorce I a II, včetně výhodných provedení. Všechny substituenty mohou být shodné nebo se mohou navzájem lišit. Mezi zvláště výhodné diaminy obecného vzorce III patři například:

N,N,N',N'-tetramethyIethylendiamin (TMEDA),

N,N,N',N'-tetramethyl-1,3-propylendiamin,

N,N,N',N'-tetramethyl-1,3-butylendiamin,

N,N,N',N'-tetramethyl-1,4-butylendiamin,

N,N,N',N'-tetramethyl-1,6-hexylendiamin, bis(beta-dimethylaminoethyl)ether a 1,3-bis(dimethylamino)-2-propanol.

Diamin obecného vzorce III může také znamenat polyamin odvozený od reakčního produktu močoviny a alifatického směsného terciárního/primárního aminu, diaminu močoviny. V této alternativě má diamin močoviny strukturu obecného vzorce

R R N-(CH ) -NR -C(O)-NR -(CH ) -NR R .

Proměnná p znamená číslo od 2 do 6, s výhodou 2 až 4, nejvýhodněji 3. R a R znamenají stejnou nebo různou skupinu, která je vybrána ze skupiny sestávající z atomu vodíku a alkylové skupiny s 1 až 16 atomy uhlíku. Výhodnými substituenty R_s a R_g jsou methylová a ethylová skupina. USA patent č. 4 581 058 popisuje ionenové polymery odvozené od diaminů močoviny a je zde zahrnut jako odkaz. Výhodný diamin močoviny je sloučenina následujícícho vzorce (CH ) N-CH -CH -CH -NH-C(0)-NH-CH -CH -CH -N(CH ) .

Výhodný diamin močoviny se může s výhodou vyrobit zahříváním močoviny a dimethylaminoethylaminu nebo dimethylaminopropylaminu s amoniakem uvolňovaným jako vedlejší produkt. Jestliže konverze na diamin močoviny dosahuje 100 % hmotn., uvolňování amoniaku se zastaví, což ukazuje na skončení reakce. Dalšími výhodnými diaminy močoviny jsou ty, které se získají reakcí dialkylalkylendiaminů, v nichž alkylová skupina znamená alkylovou skupinu s 1 až 16 atomy uhlíku, s výhodou methylovou, ethylovou nebo propylovou skupinu, a alkylenová skupina znamená alkylenovou skupinu se 2 až 6 atomy uhlíku, s výhodou se 2 až 4 atomy uhlíku.

Jestliže dvojvazná skupina obecného vzorce R^R^NBNR^R^ tvo ří heterocyklickou skupinu, diaminová sloučenina obecného vzorce III je vybrána ze skupiny sestávající z 1,2-pyrazolidinu,

1,3-imidazolidinu, 1,4-piperazinu, aminopyrrolidinu a aminopiperidinu. Jak bylo shora uvedeno, tyto heterocyklické diaminy mohou být substituovány, například jednou nebo více skupinami vybranými ze skupiny sestávající z alkylové skupiny s 1 až 8 atomy uhlíku, hydroxylové skupiny, halogenidové skupiny a fenylové skupiny.

Neutralizační reakce mezi diaminem obecného vzorce II a sloučeninou obecného vzorce HA může být regulována tak, aby se vytvořila částečně nebo plně protonovaná diaminová slučenina obecného vzorce IV. Ve sloučenině obecného vzorce V je protonovaný aminový kation iontově navázán na aniontovou část biologicky aktivní sloučeniny A^-.

Stechiometrický poměr molů sloučeniny obecného vzorce HA k molům diaminu se může měnit podle počtu molů sloučeniny HA a/nebo počtu kyselinových skupin ve sloučenině obecného vzorce HA použitých k neutralizaci diaminu obecného vzorce III. Například jestliže reaguje sloučenina obecného vzorce HA, která má pouze jednu kyselinovou skupinu, přidávají se dva moly sloučeniny HA k úplné neutralizaci každého molu diaminu. Podobně pro úplné zreagování molu diaminu s biologicky aktivní dikyselinou je potřeba jenom jeden mol dikyseliny. Stechiometrický poměr se může měnit také u těch biologicky aktivních sloučenin obecného vzorce HA, které mají více než jednu kyselinovou skupinu, při čemž ale ne všem kyselinovým skupinám je dovolena reakce nebo ne všechny kyselinové skupiny jsou dostupné pro reakci s diaminem. Diamin obecného vzorce III může být tedy neutralizován až jedním ekvivalentem biologicky aktivní kyseliny HA na aminovou skupinu.

Stechiometrický poměr mezi sloučeninou obecného vzorce HA a diaminem obecně určuje množství biologicky aktivních aniontů A^- přítomných v konečném ionenovém polymeru. Jestliže se v neutralizační reakci jako jediná kyselina používá biologicky aktivní kyselina, potom všechny anionty asociované s protonovaným diaminem obecného vzorce IV budou pocházet z biologicky aktivní kyseliny.

Ionenové polymery podle vynálezu však nevyžadují, aby všechny anionty byly odvozeny od biologicky aktivních kyselinových sloučenin. Ve skutečnosti může mít ionenový polymer ve výhodném provedení méně než plně stechiometrický počet biologicky aktivních aniontů na kvarterní amoniovou jednotku. Ionenové polymery, které mají méně než stechiometrický počet biologicky aktivních aniontů, se s výhodou připravují neutralizací diaminové sloučeniny obecného vzorce III s menším než stechiometrickým množstvím biologicky aktivní kyselinové sloučeniny obecného vzorce HA.

Při neutralizačních reakcích, které nepoužívají stechiometrická množství biologicky aktivní sloučeniny obecného vzorce HA k diaminu obecného vzorce III, lze použít k úplnému zneutralizování diaminu další kyselinu. Množství další použité kyseliny zvyšuje celkové molární množství použité kyseliny na přibližně na shodné nebo přímo shodné se stechiometrickým množstvím přítomných aminových skupin. Další kyselinou může být jiná biologicky aktivní sloučenina obecného vzorce HA nebo minerální nebo organická kyselina obecného vzorce HX. To je na obrázku 1 uvedeno jako reakční složka HA/HX. Úplná neutralizační reakce používající reakční složku HA/HX se může provádět současně nebo postupně v jakémkoliv pořadí.

Jestliže se používá jedna nebo více různých biologicky aktivních sloučenin, o každé sloučenině může být známo, že má stejnou nebo jinou aktivitu než jiná biologicky aktivní sloučenina. Další biologicky aktivní sloučenina se může použít pro plné nebo částečné zneutralizování zbývajících aminových skupin v diaminu. Jestliže se používá jiná biologicky aktivní sloučenina obecného vzorce HA v takovém množství, že také pouze částečně neutralizuje zbývající aminové skupiny, může se pro plné zneutralizování diaminu použit minerální kyselina nebo jiná biologicky aktivní sloučenina. Pro daný ionenový polymer podle tohoto vynálezu se mohou připravit četné kombinace biologicky aktivních aniontů.

'•Méně než stechiometrické ionenové polymery podle tohoto vynálezu obsahují alespoň dostatečně biologicky aktivních ani16 ontů pro to, aby měly žádanou funkci a/nebo úroveň aktivity. Například herbicidní ionenový polymer podle tohoto provedení podle vynálezu obsahuje dostatečné množství herbicidně aktivních aniontů, aby se získal ionenový polymer s herbicidními vlastnostmi. Stupeň herbicidní aktivity, jako je rychlé zabití nebo trvání účinnosti, lze dosáhnout použitím více nebo méně herbicidních aniontů na ionenový polymer, tj. zvýšením nebo snížením stupně substituce.

Jako bylo shora uvedeno, jestliže zreaguje ménší než stechiometrické množství biologicky aktivní sloučeniny obecného vzorce HA, může se jako další kyselina použit jakákoliv minerální nebo organická kyselina obecného vzorce HX. Mohou se tedy použit halogenovodíkové kyseliny, jako je chlorovodíková, bromo vodíková nebo jodovodíková kyselina, kyseliny fosforu, jako je fosforitá nebo fosforečná kyselina, kyseliny síry, jako je sírová nebo siřičitá kyselina, nebo organická kyselina, jako je kyselina octová.

Použití další kyseliny poskytuje protonovanou diaminovou sloučeninu obecného vzorce IV se směsnými anionty a umožňuje variaci stupně substituce, D.S. S přidáním nebo bez přidání další kyseliny poskytuje reakce mezi kyselinou a diaminem protonovanou diaminovou sloučeninu obecného vzorce IV jako výchozí materiál pro tvorbu ionenového polymeru podle vynálezu.

Neutralizační reakce se může snadno provádět způsoby známými odborníkům. S výhodou dochází k neutralizaci ve vodném prostředí, nejvýhodněji ve vodě. Tato neutralizace, jednoduše reakce kyseliny s bází, obecně probíhá v podstatě spontánně za teploty místnosti. V některých případech může být zapotřebí chlazení reakční směsi.

Jak je uvedeno jako druhý stupeň na obrázku 1, protonovaný diamin obecného vzorce IV reaguje s epihalogenhydrinem obecného vzorce V za vzniku meziproduktu - sloučeniny obecného vzorce

VI, která má kvarterní amoniové skupiny a atom halogenu obsahu17 jící koncové skupiny schopné další reakce, např. polymerace. Kyselinové anionty ^MA~” a/nebo ”X“ zůstávají bezprostředně asociovány s kvarterními amoniovými skupinami meziproduktu iontovými vazbami.

Pro přípravu meziproduktu obecného vzorce VI se může použít téměř jakýkoliv epihalogenhydrin obecného vzorce V, substituovaný nebo nesubstituovaný. Mezi výhodné epihalogenhydriny patří epichlorhydrin, epibromhydrin, epifluorhydrin a epijodhydrin. Skupina Z” ve sloučeninách obecného vzorce V a VI tedy znamená atom fluoru, chloru, bromu nebo jodu. Zvláště výhodný je epichlorhydrin.

Protonovaný diamin obecného vzorce IV a epihalogenhydrin obecného vzorce V reagují za relativně mírných podmínek známých z oblasti techniky. Protonovaný diamin reaguje otevřením epoxidových kruhů epihalogenhydrinu za vzniku elektrofilní skupiny, která se aduje na jednu z terciárních aminových skupin tvořících halogenovaný meziprodukt obecného vzorce VI. Reakce se snadno provádí ve vodném prostředí nebo ve vhodných organických rozpouštědlech (např. nižších alkylalkoholech) a, jestliže je to nutné, za mírného zahřívání, například na 30 až 60 °C. Reakce s výhodou probíhá ve vodě nebo ve vodném prostředí, nejvýhodně ji se pro výrobu protonované diaminové sloučeniny obecného vzorce IV používá reakční prostředí na bázi vody. Nejvýhodněji se první dva stupně, ve skutečnosti všechny stupně, při výrobě ionenových polymerů podle tohoto vynálezu provádějí ve stejné reakční nádobě nebo stejné zóně.

Jak bylo shora uvedeno, biologicky aktivní anion ”A~” může být poskytnut jakoukoliv biologicky aktivní sloučeninou obecného vzorce HA, která má kyselinovou funkci schopnou reagovat s diaminem obecného vzorce III za vzniku protonované diaminové sloučeniny obecného vzorce IV. Jelikož rekce, při které se tvoří polymer, probíhá obvykle v bazickém prostředí, biologicky aktivní sloučenina by měla být alespoň rozumně stabilní v bazickém prostředí. Vedle toho by měla být relativně nereaktivní s epoxidovými skupinami, pokud je epihalogenhydrin přítomen v reakční směsi. Podobně by se neměla organická sloučenina obsahující kyselou funkci snadno esterifikovat volnou hydroxylovou skupinou generovanou reakcí epoxidové skupiny epihalogenhydrinu s protonovanou aminovou solí.

Jak je uvedeno na obrázku 2, meziprodukt obecného vzorce VI lze pak polymerovat s dalším diaminem obecného vzorce III nebo aminem obecného vzorce VII za podmínek dostatečných k tvorbě ionenových polymerů podle tohoto vynálezu. Reakce na levé straně obrázku 2 ukazuje polymeraci meziproduktu obecného vzorce VI s diaminem obecného vzorce III za vzniku polymeru obecného vzorce I. Reakce na pravé straně obrázku 2 ukazuje polymeraci meziproduktu obecného vzorce VI se sekundárním aminem obecného vzorce VII, která poskytuje ionenový polymer obecného vzorce II.

Diamin III použitý pro polymeraci meziproduktu obecného vzorce VI může být stejný nebo jiný než ten, který byl použit při přípravě protonované diaminové sloučeniny obecného vzorce VI. Při polymerační reakci se může použít jakýkoliv amin obecného vzorce VII. Mezi výhodné aminy patří například dimethylamin, diethylamin, dipropylamin a methylethylamin. Nejvýhodnější je dimethylamin.

Jakákoliv polymerace se může provádět způsoby známými v oblasti techniky. Meziprodukt obecného vzorce VI snadno polymeruje s diaminem obecného vzorce III nebo sekundárním aminem obecného vzorce VII, při čemž nevyžaduje žádné další reakční složky nebo katalyzátory. Polymerační reakce probíhá snadno za použití mírného tepla, tj. od 75 do 105 °C, s výhodou 80 až 95 ^eC. Ve výhodném provedení se diamin obecného vzorce III nebo sekundární amin obecného vzorce VII přidává k horkému roztoku, například 40 až 65 °C, a potom se zahřívá, aby proběhla polymerace nebo aby se reakce ukončila.

Během polymerace se nahrazuje koncový atom halogenu Z” jako halogenidový anion ”Z~” a tvoří se nové kvarterní amoniové skupiny. Halogenidový anion ”Z·’ zůstává asociován s rostoucím ionenovým polymerem iontovou vazbou na nově se tvořící kvarterni amoniovou skupinu. V definici konečných ionenových polymerních produktů obecného vzorce I a II uvedených na obrázku 2 anion X” má stejný význam a zahrnuje halogenidový anion Z”’¹. Ve výhodném provedení anion X^- v protonované diaminové sloučenině obecného vzorce IV znamená stejnou skupinu jako atom halogenu v epihalogenhydrinu použitém pro tvorbu meziproduktu obecného vzorce VI. Například anion X“” může znamenat Cl“ odvo zený od kyseliny chlorovodíkové použité jako HX a epichlorhydrinu použitého jako epihalogenhydrin.

Jestliže se při polymeraci používá diamin močoviny jako diamin obecného vzorce III, jedním z vhodných způsobů kontrolování molekulové hmotnosti konečného polymeru je měnění reakční doby reakce, která se používá pro přípravu diaminu močoviny. Jestliže se příprava diaminu močoviny zastaví před dosažením 100% konverze, potom jakýkoliv konečný ionenový polymer vyrobený z tohoto přípravku diaminu močoviny bude mít nižší molekulovou hmotnost než ionenový polymer připravený z plně konvertovaného přípravku diaminu močoviny. Stejný výsledek lze získat použitím menšího než stechiometrického poměru reakčních složek při přípravě diaminu močoviny a použitím tohoto přípravku při polymerační reakci.

Jestliže se v tomto procesu používají epibromhydrin, bromovodik a brom, výsledný ionenový polymer může obsahovat až 100 % hmotn. tribromidu. Může být dokonce možné provádět polymerační reakci tak, že dva nebo tři trihalogenidy jsou na stejné straně molekuly ionenového polymeru. Jak vyplývá ze shora uvedené diskuse, odborník z oblasti techniky ocení, že další variace zahrnují směsné trihalogenidy, např. I₂C1“.

Ionenové polymery obecného vzorce I a II mohou být také na konci uzavřeny, tj. mají specifickou koncovou skupinu. Uzavření se dosáhne způsoby známými v oblasti techniky. Pro získá20 ní uzavírací skupiny lze použít například nadbytek jakékoliv reakční složky použité pro výroby ionenového polymeru. Nebo se může nechat zreagovat s ionenovým polymerem vypočtené množství monofunkčního terciárního aminu nebo monofunkčního substituovaného nebo nesubstituovaného alkylhalogenidu, aby se tak získal na konci uzavřený ionenový polymer. Ionenové polymery mohou být uzavřeny na jednom konci nebo na obou koncích. USA patenty č. 3 931 319 a 5 093 078 popisují ionenové polymery uzavřené na konci a jejich mikrobicidní vlastnosti. Tyto popisy jsou zde zahrnuty jako odkazy.

Ionenové polymery obecných vzorců I a II mohou být také zesíťovány primárními, sekundárními nebo jinými polyfunkčními aminy způsoby známými v oblasti techniky. Ionenové polymery mohou být zesíťovány buď kvarterním atomem dusíku nebo jinou funkční skupinou připojenou na polymerní základní skelet nebo na vedlejší řetězec.

USA patent č. 3 738 945 a znovuvydaný USA patent č. 28 808 popisují zesíťované ionenové polymery připravené různými zesíťovacími reakčními složkami. Tyto popisy jsou zde zahrnuty jako odkazy. Znovuvydaný patent popisuje zesíťování ionenových polymerů připravených reakcí dimethylaminu a epichlorhydrinu. Do seznamu zesíťovacích reakčních složek patři amoniak, primární aminy, alkylendiaminy, polyglykolaminy, piperaziny, heteroaromatické diaminy a aromatické diaminy.

USA patent č. 5 051 124, jehož popis je zde zahrnut jako odkaz, popisuje zesíťované ionenové polymery pocházející z reakce dimethylaminu, polyfunkčního aminu a epichlorhydrinu. Tento patent také popisuje způsoby inhibování růstu mikroorganismů použitím těchto zesíťovaných ionenových polymerů.

Další příklady různých zesíťovaných ionenových polymerů a jejich přípravu lze nalézt v USA patentu č. 3 894 946, č.

894 947, 3 930 877, 4 104 161, 4 164 521, 4 147 627, Číslo

166 041, 4 606 773 a 4 769 155. Popisy všech těchto patentů jsou zde zařazeny jako odkazy.

Množství biologicky aktivních aniontů A“'· přítomných v daném ionenovém polymeru podle tohoto vynálezu je definováno stupněm substituce (D.S.) tohoto polymeru. Pojem stupeň substituce se týká analogie ke známým ionenovým polymerům, které typicky obsahují pouze halogenidové anionty, jako je Cl“. Jelikož lze biologicky aktivní anionty vidět jako nahrazující nebo substituující typické halogenidové anionty ionenového polymeru, stupeň substituce pro daný ionenový polymer podle tohoto vynálezu se týká počtu aniontů, které jsou biologicky aktivními anionty A“. D.S. 0,5 tedy znamená, že 50 % aniontů znamená biologicky aktivní anionty A“. Množství biologicky aktivní sloučeniny obecného vzorce HA, které reaguje s diaminem, lze zvolit podle požadovaného stupně substituce v produktu ionenového polymeru.

Odborník z oblasti techniky chápe, že D.S. bude záviset také na mocnosti biologicky aktivních aniontů A^-. Jestliže se tedy používají dvojmocné nebo jiné vícemocné biologicky aktivní anionty, D.S. může znamenat spíše počet substituovaných aniontových nábojů než počet skutečně nahrazených aniontů.

Stupeň substituce tedy definuje počet biologicky aktivních aniontů A^- iontově vázaných na ionenový polymer. Jestliže pro tónovaný diamin obecného vzorce IV obsahuje jeden biologicky aktivní anion A~ na aminovou skupinu, v produktu ionenového polymeru se dosáhne maximální D.S. Obecně platí, že ionenové polymery obecného vzorce I mají D.S. menší nebo rovný 0,5 (jedna polovina), s výhodou 0,005 až 0,5. Podobně ionenové polymery obecného vzorce II mají D.S. menší nebo rovný 0,33 (jedna třetina), s výhodou 0,005 až 0,33. Je tomu tak proto, že protonovaný diamin reaguje s epihalogenhydrinem, část aniontů navázaných na polymer bude znamenat halogenidové anionty z epihalogenhydrinu. Další anionty pocházejí z biologicky aktivní sloučeniny obecného vzorce HA použité pro neutralizování diaminu obecného vzorce III a vyrobí se tak protonovaný diamin obecného vzorce IV.

Z různých důvodů nemusí být žádoucí nebo možné dosáhnout stupeň substituce menší nebo rovný 0,5 u ionenových polymerů obecného vzorce I a menší nebo rovný 0,33 u ionenových polymerů obecného vzorce II. Je třeba si uvědomit, že minimální stupeň substituce musí odpovídat alespoň jednomu aktivnímu aniontu na molekulu ionenového polymeru.

Jelikož se stupeň polymerace (n) ve vzorcích pohybuje v širokém rozmezí, musí se měnit také D.S., jelikož D.S. je přirozeně závislý na stupni polymerace. Výhodným rozmezím D.S. pro polymery obecného vzorce I je tedy rozmezí od 0,005 do 0,5, i když mohou existovat velmi velké polymery, které mají velké n.

V tomto případě může být D.S. menší než 0,005. Podobně pro ionenové polymery obecného vzorce II platí, že výhodný D.S. se může pohybovat mezi 0,005 a 0,33, ale velmi velké polymery mohou mít D.S. menší než 0,005.

Jednou významnou výhodou získanou zahrnutím biologicky aktivních sloučenin do ionenového polymeru způsobem podle tohoto vynálezu je podstatné zvýšení rozpustnosti ve vodě při srovnání s rozpustností většiny biologicky aktivních sloučenin samotných. Například rozpustnost ve vodě herbicidu 2,4-D je velmi závislá na pH. Jestliže je zahrnut do ionenového polymeru podle tohoto vynálezu, 2,4-D ionenový polymer je téměř nebo dokonce úplně rozpustný ve vodě bez ohledu na pH. Jako příklad lze uvést také ionenový polymer podle tohoto vynálezu, který má jako aniontovou část polymeru trijodid, který je rozpustný ve vodě. Lze tedy dosáhnout mnohem vyšších koncentrací účinné sloučeniny, tj. biologicky aktivního aniontu.

Pro účely tohoto vynálezu je ionenový polymer definován jako ve vodě rozpustný, jestliže lze připravit roztoky obsahující alespoň 1000 ppm ionenového polymeru ve vodě při 25 °C. Výhodněji je rozpustnost ve vodě alespoň 5000 ppm. Důležité je dělat rozdíl mezi touto definicí rozpustnosti ve vodě a tím, co je míněno efektivním množstvím ionenového polymeru pro dané použití. Efektivní množství ionenového polymeru podle vynálezu může být menší než 1000 ppm. Důležitější je, že efektivní množství také závisí na D.S. ionenového polymeru, tj. na množství přítomných biologicky aktivních aniontů. Rozpustnost ve vodě se však týká rozpustnosti celého biologicky aktivního ionenového polymeru jako takového. Tedy i když ionenové polymery podle tohoto vynálezu vyhovují definici rozpustnosti ve vodě, roztok obsahující efektivní množství ionenového polymeru nemusí být nutně tak koncentrovaný.

Jestliže pro specifické aplikace není žádoucí tak vysoká rozpustnost ve vodě, lze polymer upravit a ovlinit tak jeho hydrofilnost a hydrofobnost a tak regulovat jeho stabilitu. Tyto úpravy jsou dobře známy v oblasti techniky. Jedním způsobem regulace je například výběr hydrofobních aniontů a/nebo zvýšení množství takových aniontů v polymeru. Lze také provádět shora uvedené reakce uzavírající konec polymeru a nahradit tak hydrofobní skupiny na koncích polymerního řetězce. Četné užitečné způsoby uzavírání konců polymerů jsou popsány v USA patentech č. 3 931 319 a 5 093 078. Také použití diterciárních aminů se sekvencemi dlouhých uhlovodíkových řetězců jako výchozích materiálů má tendenci snižovat rozpustnost ve vodě.

Jak bylo shora uvedeno, užitečnost ionenových polymerů podle tohoto vynálezu může být definována biologicky aktivním aniontem A~, ionenovým polymerem a/nebo obojím. Ionenový polymer podle tohoto vynálezu jako takový se může pro svoji užitečnost používat jakýmkoliv vhodným způsobem.

Například jestliže ionenový polymer znamená herbicid, ionenový polymer může být aktivní složkou v herbicidním prostředku nebo přípravku, kterým může být prach, prášek, roztok, emulze nebo suspenze. V jakékoliv formě, v niž se používá, se může ionenový polymer používat společně s adjuvanty, jako jsou nosiče, stabilizátory, emulgační činidla nebo povrchově aktivní činidla .

Osoba, která aplikuje herbicid, obvykle získává produkt například jako prostředek, který obsahuje nejen účinnou složku, ale také další materiály. Produkt (prostředek) je typicky kapalina nebo prášek, který je určen pro smíchání s vodou, takže účinná složka během aplikace zůstává rozpuštěna nebo stejnoměrně suspendována ve vodě. Herbicidní prostředky mohou obsahovat další činidla (adjuvanty), která zlepšují suspenzi voda/herbicid a usnadňují pokrytí cílových rostlin při aplikaci. Adjuvant je složka přidaná k prostředku, např. herbicid nebo jiný agrochemický prostředek, která mění aktivitu nebo asistuje při aktivitě hlavní aktivní složky. Adjuvantem může být olej, činidlo snižujíc! povrchové napětí, rozpouštědlo, aktivátor, stabilizátor, adhezivní činidlo a pěnící nebo protipěnivé činidlo. Výběr adjuvantu závisí na fyzikální nebo chemické vlastnosti, která má být upravena. Chemická povrchově aktivní činidla jsou nejdůležitějšími a široce používanými adjuvanty. Povrchově aktivní činidla mohou ovlivňovat vlastnosti prostředku, jako je rozpustnost, těkavost, měrná hmotnost, korodovatelnost, účinnost, teplota mrznutí a teplota vzplanutí.

Provedení (nebo účinnost) herbicidu v jakékoliv aplikaci závisí na aplikovaném množství, na způsobu aplikace a na podmínkách prostředí během aplikace. Obecně platí, že pěstitel nebo osoba aplikující herbicid chce dosáhnout žádaný výsledek s nejmenším množstvím chemikálie a s nejnižší cenou. Ionenové polymery podle tohoto vynálezu mají anionty odvozené od herbicidu a tedy se mohou používat jako účinné složky v nových herbicidních prostředcích, které vyhovují nebo přesahují biologické námitky proti herbicidům, při čemž se používá menší mmožství samotného herbicidu. Ionenové polymery podle vynálezu tedy zlepšují provedení, při čemž snižují cenu a použití chemikálií. Tento vynález tedy poskytuje jak ekonomickétak ekologické výhody.

Jestliže ionenový polymer podle vynálezu znamená herbicid, tento vynález se týká herbicidních prostředků obsahujících efektivní množství ionenového polymeru. Způsoby použití tohoto ionenového polymeru jako herbicidu se také vezmou v úvahu, jestliže se ionenový polymer, ať samotný nebo v herbicidním prostředku, aplikuje na vegetaci v herbicidně efektivním množství .

Jiným příkladem je, jestliže ionenový polymer znamená farmaceutické činidlo. Potom se může používat s farmaceuticky přijatelnými nosiči v roztoku, jako prášek, v tabletě nebo v jiné pilulce. Podle použití se ionenový polymer může podávat jakoukoliv farmaceuticky přijatelnou formou nebo technikou. Jestliže ionenový polymer znamená farmaceutické činidlo, tento vynález se týká také farmaceutických prostředků obsahujících efektivní množství ionenového polymeru a způsobů léčení podáváním efektivního množství ionenového polymeru hostiteli, který to potřebuje. Pojem hostitel zahrnuje, ale bez omezení, živočichy, dobytek, domácí zvířata, rostliny a lidi.

Jestliže ionenový polymer podle vynálezu obsahuje sanitární činidlo nebo desinfekční činidlo, jako je trijodid I₃“, jako biologicky aktivní anion, tento ionenový polymer se může používat ve stejných aplikacích jako sanitární činidlo nebo desinfekční činidlo. Například mezi veterinární farmaceutická použití ionenového polymeru obsahujícího trijodid patří léčení infekcí vemene (prevence mastitidyj u hovězího dobytka. Toto použití je příkladem prospěchu získaného jak ionenovým polymerem tak biologicky aktivním aniontem.

Mastitida je obvykle považována za nejdražší onemocnění krav dávajících mléko. Mastitida vede k ekonomické ztrátě díky vyhození mléka, časnému sběru, ceně léčiv, ceně veterináře a zvýšené pracnosti. Mastitida snižuje množství a kvalitu mléka a vyráběných mléčných produktů. Mastitidové infekce snižují laktosu, tuk, poměr pevných látek k tuku a kasein. Mezi ekonomické podněty regulace mastitidy patří všeobecné zdraví, přijatelnost pro zákazníka a doba životnosti produktu. I když mastitidy má za důsledek značnou ekonomickou ztrátu, snížená výroba mléka je nejdůležitější ekonomický problém. Hygiena vemene je cenově nejúčinnější způsob regulace hovězí mastitidy. Po mnoho let mléčný průmysl klade důraz na patřičnou pozornost na hygienu během dojení, po dojení a mezi dojením.

Regulace mastitidy se obvykle provádí ponořením struků nebo mytím vemene. Prostředky pro léčení obvykle obsahují následující složky: jod, chlorhexidin, monomerní kvarterní amoniové sloučeniny, chlornan sodný a dodecylbenzensulfonovou kyselinu.

Jak bylo shora uvedeno, předložený vynález používá ionenové polymery jako kationtový základní skelet. Ionenové polymery mají antigermicidní aktivitu, ale obecně potřebují delší dobu kontaktu, aby se dosáhl žádaný poměr ničení. Jedním důležitým aspektem ionenových polymerů je však jejich schopnost tvořit tenké vrstvy/filmy na aniontových površích. Tím se uchovává alespoň nějaká bakteriostatická aktivita. Jestliže ionenový polymer podle vynálezu obsahuje trijodidový anion, jod působí rychle jako desinfekce povrchu, jako volný jod je spotřebován a ionenový polymer zůstává jako antigermicidní ochrana.

Ještě jiným dosud nezmíněným praktickým použitím jodovaných ionenových polymerů podle vynálezu (např. těch, které mají anion I “) je sanitární účinek/desinfekce tvrdých povrchů. Sanitární činidla na bázi jodu popsaná v tomto vynálezu jsou bez vůně, nedráždivá, nekorozívní, účinná v tvrdé vodě, účinná při vysokém pH, nizkopěnící a někdy stabilnější v přítomnosti organického materiálu než sloučeniny na bázi chloru. Iodofory obecně představují neoplachovatelnou značku při kontaktu s povrchem potravy a mají široké spektrum aktivity proti bakteriím a virům, včetně tuberkulosy. Ve většině sanitárních a desinfekčních činidel na bázi jodu je elementární jod komplexován na neiontová povrchově aktivní činidla, jako jsou nonylfenolethylenoxidové kondenzáty nebo na nosiče, jako je polyvinylpyrrolidon, za vzniku jodoforů.

Ionenové polymery podle vynálezu mohou tvořit komplex ta27 ké s povrchově aktivními činidly, čímž získají vlastnosti podobné detergentním. Ionenové polymery podle tohoto vynálezu, které mají jod přímo navázán na kationtový polymer, poskytují jak povrchově aktivní vlastnosti tak rychle působící sanitární vlastnosti, což je kvalifikuje jako detergentní sanitární činidla .

Jedním použitím těchto polymerů je použití v průmyslu potravin. Použití ionenových polymerů na bázi jodu bude barvit špínu do žlutá. Toto zbarvení ukazuje na umístění nepatřičného čistícího činidla na zařízení nebo na površích.

Mezi další farmaceutická použití jodovaných ionenových polymerů podle vynálezu mohou patřit také například topická antiseptika, jako čistící/desinfekční činidlo při předchururgickém očištění nebo při poranění. Mohou se tedy používat při impregnaci obvazů pro prevenci oportunistických kožních infekci. Tyto ionenové polymery se mohou používat také jako textilní desinfekční činidla pro desinfikování nemocničního prádla nebo jiného lékařského oblečení nebo oděvů, s výhodou v takových množstvích, aby se zabránilo obarvení, které je obvykle spojeno s použitím jodových tinktur. Ionenové polymerní jodofory podle tohoto vynálezu se mohou umývat normálními postupy mytí.

Ionenové polymery na bázi jodu podle tohoto vynálezu se mohou také používat jako algicidy v rekreačních nebo průmyslových vodách, jako jsou bazény na plovárnách a chladící nádrže. Pokud jde o toto použití, jsou zde jako odkaz zahrnuty popisy v článku Effectiveness of Iodine for the Disinfection of Swimming Pool Water” v Am. J. of Public Health, V. 49(8). 1060 až 1068 (1959).

Díky jejich afinitě pro povrchy se ionenové polymery obsahující biologicky aktivní anionty podle vynálezu mohou používat také v řízeném dodávání, v časově zpožděných nebo trvalých aplikacích. Povrchová aktivita základního skeletu kationtového ionenového polymeru umožňuje, aby polymery ulpívaly na povrchu.

Toto jsou alespoň tři různé výhody:

Za prvé, biologicky aktivní anion se může dodávat přímo na povrch. Například herbicidní ionenový polymer se může vázat přímo na rostlinný povrch působením herbicidu přímo na rostlinu.

Za druhé, protože biologicky aktivní anion je iontově vázán na základní skelet kationtového ionenového polymeru, navázání ionenového polymeru na povrch drží biologicky aktivní aniont na místě. To s výhodou umožňuje dostupnost většímu množství biologicky aktivních aniontů za podmínek, kdy odpovídající biologicky aktivní sloučenina obecného vzorce HA může být ztracena nebo odmyta vzhledem k selhání navázat se pevně na povrch.

Za třetí, časem bude biologicky aktivní anion disociovat z kationtového ionenového polymeru a bude nahražen jinými aniontovými částmi na povrchu. Tato dxsociace umožní časově zpožděné a/nebo trvalé uvolňování biologicky aktivního aniontu. Jelikož biologicky aktivní anion je distribuován všude podle základního skeletu ioneového polymeru, složení polymeru umožňuje, že anionty blíže povrchu disociují první a. anionty uvnitř složeného polymeru disociují později. To způsobí uvolňování biologicky aktivního aniontu po prodlouženou dobu, zvýšení jeho doby pobytu na povrchu a prodloužení jeho žádaného účinku.

Tento vynález bude ilustrován následujícími příklady, které, jak tomu má být porozuměno, nejsou zamýšleny jako omezení, ale pouze jako ilustrace tohoto vynálezu.

Příklady provedeni vynálezu

Příklad 1

Výroba herbicidního ionenového polymeru

Jednolitrová trojhrdlá baňka s kulatým dnem s míchadlem, chladičem, teploměrem a kapačkou se naplní 67,7 g 85,7% (hmotn.) roztoku tetramethylethylendiaminu (TMEDA) ve vodě (0,5 molu TMEDA). K tomuto roztoku se přidá 22,1 g (0,1 molu) herbicidu 2,4-D. Tento pevný 2,4-D se rozpustí ve vodném aminovém roztoku a nechá se reagovat s TMEDA. Vytvoří se částečná aminová sůl. Reakční roztok se pak zředí 100 g vody, ochladí se v ledové lázni a po částech se přidá 86,3 g 37% (hmotn.) roztoku kyseliny chlorovodíkové (0,9 molu HC1), aby se úplně zprotonoval TMEDA, při čemž se teplota udržuje pod 40 °C. Během 47 minut se po částech přidá 92,5 g (1,0 molu) epichlorhydrinu za udržování teploty mezi 50 a 60 °C. Potom se pomalu během 46 minut přidá dalších 67,6 g 85,7% (hmotn.) roztoku TMEDA (0,5 molu) za udržováni teploty mezi 50 a 60 °C. Nakonec se reakční roztok zahřívá čtyři hodiny, při čemž se teplota zvýší na (96 ^eC, aby proběhla polymerace. Výsledný herbicidní ionenový polymer má hmotnostní průměr molekulové hmotnosti 3500 podle stanovení gelovou chromatografií (GPC). Stupeň substituce byl 5 %

2,4-D a 95 % chloridového aniontu. Polymer se použije bez dalšího zpracování. Koncentrace polymeru ve výsledném roztoku byla 60% hmotn., což odpovídá 5 % hmotn. 2,4-D v roztoku.

Příklad 2

Výroba desinfekčního ionenového polymeru

V podstatě podle postupu jak shora popsáno pro příklad 1 se vyrobí ionenový polymer, v němž fenolátový anion obsahoval frakci aniotové části polymeru. 500mililitrová trojhrdlá baňka s míchadlem, chladičem, teploměrem a kapačkou se naplní 153,42 g vody a 29,01 g (0,25 molu) tetramethylethylendiaminu. Tento roztok se ochladí v ledové lázni. Přidá se 4,5 g fenolu (0,05 molu). Vytvoří se částečná fenolátová sůl TMEDA. Potom se pomalu přikape 44,52 g 37% (hmotn.) roztoku kyseliny chlorovodíkové, aby se úplně zprotonoval TMEDA, pří čemž se teplota udržuje pod 30 °C. Další HC1 se upraví pH na 4,04. K tomuto roztoku se během 45 minut přidá po částech 46,31 g (0,5 molu) epichlorhydrinu za udržování teploty mezi 50 a 60 °C. Potom se teplota roztoku udržuje mezi 50 a 60 °C 1 h, načež se ochladí na 40 °C. Během 55 minut se přidá další TMEDA, 29,06 g (0,25 molu), za udržování teploty mezi 55 a 65 °C. Teplota roztoku se zvýší na 80 až 90 °C a udržuje se na této teplotě 2 1/2 hodiny, aby proběhla polymerace. GPC analýza produktu ukázala, že molekulová hmotnost takto vyrobeného ionenového polymeru byla kolem 3600. Stupeň substituce aniontové části polymeru byl 5 % fenolátového iontu a 95 % chloridu. Koncentrace polymeru ve výsledném roztoku byla 46,8 % hmotn., což odpovídá 1,5 % hmotn. fenolátu v roztoku.

Příklad 3

Výroba ionenového regulátoru růstu rostlin

V podstatě podle postupu jak shora popsáno pro přiklad 1 se vyrobí ionenový polymer, v němž zdrojem biologicky aktivních aniontů byla 3-indolmáselná kyselina. 5OOmililitrová trojhrdlá baňka s míchadlem, chladičem, teploměrem a kapačkou se naplní 158,82 g vody a 29,00 g (0,25 molu) TMEDA. Tento roztok se ochladi v ledové lázni. K aminovému roztoku se přidá 10,15 g (0,05 molu) 3-indolmáslené kyseliny, aby se vytvořila částečná aminová sůl TMEDA. Potom se pomalu přikape 44,39 g 37% (hmotn.) roztoku kyseliny chlorovodíkové, aby se úplně zprotonoval TMEDA, při čemž se teplota udržuje pod 30 °C. K tomuto roztoku se po částech přidá 46,25 g (0,5 molu) epichlorhydrinu během 108 minut za udržování teploty mezi 45 a 50 °C. Potom se teplota roztoku zvýší během 87 minut na 80 °C, načež se ochladí na 60 °C. Během 61 minut se přidá další náplň TMEDA, 29 g (0,25 molu), za udržování teploty mezi 50 a 64 °C. Teplota roztoku se zvýší na 90 °C a udržuje se na této teplotě 2 hodiny. GPC analýza produktu ukázala, že molekulová hmotnost takto vyrobeného ionenového polymeru byla kolem 3600. Stupeň substituce aniontové části polymeru byl 5 % aniontu regulátoru růstu rostlin a 95 % chloridu. Koncentrace polymeru v roztoku byla 45,7 % hmotn., což odpovídá 3,5 % hmotn. regulátoru růstu rostlin v roztoku.

Příklad 4

Výroba ionenového polymeru obsahujícího aspirin

V podstatě podle postupu jak shora popsáno pro přiklad 1 se vyrobí ionenový polymer, v němž zdrojem biologicky aktivních aniontů byl aspirin (acetylsalicylová kyselina). lOOOmililitrová trojhrdlá baňka s míchadlem, chladičem, teploměrem a kapačkou se naplní 180,0 g vody a 58,0 g (0,5 molu) TMEDA. Tento roztok se ochladí v ledové lázni. K aminovému roztoku se přidá 18,19 g (0,1 molu) acetylsalicylové kyseliny (aspirin). Potom se pomalu přidá 56,95 g 37% (hmotn.) roztoku kyseliny chlorovodíkové, aby se úplně zprotonoval TMEDA, při čemž se teplota udržuje pod 40 °C. K tomuto roztoku se během 60 minut přidá po částech 92,5 g (1,0 molu) epichlorhydrinu za udržování teploty mezi 34 a 51 °C. Roztok se pak nechá stát přes noc. Během této doby klesla teplota na 25 °C. Během 108 minut se přidá další ná plň TMEDA, 58,0 g (0,5 molu), za udržování teploty mezi 38 a 49 °C. Teplota roztoku se zvýší na 92 °C a udržuje se na této teplotě 2 hodiny. Stupeň substituce D.S. aniontové části polymeru byl 5 % aspirinu a 95 % chloridu. Koncentrace polymeru v roztoku byla 57,9 % hmotn., což odpovídá 4,25 % hmotn. aspirinu v roztoku.

Příklad 5

Výroba ionenového polymeru se slunečním filtrem

V podstatě podle postupu jak shora popsáno pro příklad 1 se vyrobí ionenový polymer, v němž zdrojem biologicky aktivních aniontů byla p-aminobenzoová kyselina. 500mililitrová trojhrdlá baňka s míchadlem, chladičem, teploměrem a kapačkou se naplní 155,50 g vody a přidá se 29,01 g (0,25 molu) TMEDA. Tento roztok se ochladí v ledové lázni. K aminovému roztoku se přidá 6,85 g (0,05 molu) p-aminobenzoové kyseliny. Potom se pomalu přidá 44,40 g 37% (hmotn.) roztoku kyseliny chlorovodíkové, aby se úplně zprotonoval TMEDA, při čemž se teplota udržuje pod 30 °C. K tomuto roztoku se během 20 minut přidá po částech 46,30 g (0,5 molu) epichlorhydrinu za udržování teploty mezi 37 a 43 ^aC. Během 17 minut se přidá další náplň TMEDA, 29,01 g (0,25 molu), za udržování teploty mezi 42 a 49 °C. Teplota roztoku se zvýší na 79 °C a udržuje se na této teplotě 81 minut. Stupeň substituce aniontové části polymeru byl 5 % aniontu slunečního filtru a 95 % chloridu. Koncentrace polymeru v roztoku byla 45,7 % hmotn., což odpovídá 2,42 % hmotn. slunečního filtru.

Příklad 6

Výroba ochranného ionenového polymeru

V podstatě podle postupu jak shora popsáno pro příklad 1 se vyrobí ionenový polymer, v němž zdrojem biologicky aktivních aniontů byla p-hydroxybenzoová kyselina. 500mililitrová trojhrdlá baňka s míchadlem, chladičem, teploměrem a kapačkou se naplní 127,62 g vody a přidá se 29,0 g (0,25 molu) TMEDA. Tento roztok se ochladí v ledové lázni. Přidá se 6,93 g (0,05 molu) p-hydroxybenzoové kyseliny. Potom se pomalu přidá 44,41 g 37% (hmotn.) roztoku kyseliny chlorovodíkové, při čemž se teplota udržuje pod 30 °C. K tomuto roztoku potenciální TMEDA aminové soli se během 27 minut po částech přidá 46,28 g (0,5 molu) epichlorhydrinu za udržování teploty mezi 35 a 45 °C. Roztok se pak zahřeje a 44 minut se udržuje při teplotě mezi 40 a 45 °C. Během 10 minut se přidá další náplň TMEDA, 29,01 g, za udržování teploty mezi 43 a 51 °C. Teplota roztoku se pak zvýší na 80 °C a udržuje se na teplotě 80 až 102 °C 94 minut. Stupeň substituce D.S. aniontové části byl 5 % ochranného aniontu a 95 % chloridu. Koncentrace polymeru v roztoku byla 50,01 % hmotn., což odpovídá 2,71 % hmotn. ochranného aniontu.

Příklad 7

Výroba močovinového diaminu

Jednolitrová trojhrdlá baňka β kulatým dnem se opatří míchadlem, chladičem, teploměrem a kapačkou. Přidá se 120,1 g (2 moly) močoviny a 406,7 g (4 moly) dimethylaminopropylaminu.

Směs se pomalu zahřeje na 165 C během 100 minut. Během této doby se uvolňují velká množství amoniaku. Reakce se pak udržuje na 160 až 165 °C přibližně osm a půl hodiny za pokračujícího uvolňování amoniaku. Produktem byla zlatohnědá kapalina, která se používá bez dalšího zpracování. Diaminová močovina (UDA) používaná v následujících příkladech se vyrobí podle tohoto příkladu.

Příklad 8

Výroba herbicidního diaminového močovinového ionenového polymeru

V podstatě podle postupu jak shora popsáno pro příklad 1 se vyrobí diaminový močovinový ionenový polymer, v němž zdrojem biologicky aktivních aniontů byla 2,4-D. 500mililitrová trojhrdlá baňka s kulatým dnem s míchadlem, chladičem, teploměrem a kapačkou se naplní 180,0 g vody a 118,1 g produktu z příkladu 7 (0,5 molu diaminové močoviny). Roztok se ochladí v ledové lázni. K tomuto roztoku se přidá 22,3 g (0,1 molu) 2,4-D. Potom se pomalu přidá 88,2 g 37% (hmotn.) roztoku kyseliny chlorovodíkové, aby se úplně zprotonoval TMEDA, při čemž se teplota udržuje na teplotě pod 50 °C. K tomuto roztoku soli diaminové močoviny se po částech během tří hodin přidá 92,5 g (1,0 molu) epichlorhydrinu za udržování teploty pod 50 °C. Potom se během 95 minut přidá další dávka 118,1 g (0,5 molu) diaminu močoviny za udržování teploty mezi 41 a 53 °C. Teplota roztoku se pak zvýší na 100 °C a udržuje se při varu pod zpětným chladičem při asi 106 °C po dobu 6 hodin. Stupeň substituce aniontové části polymeru byl 5 % herbicidního aniontu a 95 % chloridového ani34 ontu. Koncentrace polymeru ve výsledném roztoku byla 68,1 % hmotn., což odpovídá 3,96 % hmotn. herbicidního aniontu.

Příklad 9

Změna stupně substituce ionenových polymerních herbicidů

Vyrobí se serie ionenových polymerních herbicidů, v nichž stupeň substituce herbicidu 2,4-D se mění od 12,5 do 37,5 % hmotn. Ionenové polymery byly vyrobeny v podstatě podle postupu jak shora popsáno pro příklad 1.

Jednolitrová trojhrdlá baňka s míchadlem, chladičem, teploměrem a kapačkou se naplní 180 g vody a přidá se 58,3 g (0,5 molu) tetramethylethylendiaminu (TMEDA), jak uvedeno v tabulce 3. K tomuto roztoku se přidají různá množství 2,4-D, jak je uvedeno v tabulce 3. Pomalu, za chlazení ledovou lázní, se do baňky přidá 37% (hmotn.) HCl v množství, které je uvedeno v tabulce 3. Za udržování teploty pod 60 °C se přidá epichlorhydrin (Epi), 92,5 g (1,0 molu). Potom se během hodiny přidá další TMEDA, 58,3 g (0,5 molu), při čemž se teplota udržuje kolem 60 “C. A konečně se roztok zahřívá čtyři hodiny, při čemž se teplota nechá stoupnout na 100 °C. Stupeň substituce byl 12,5 %, 25 % a 37,5 % aniontu odvozeného od 2,4-D. Koncentrace ionenových polymerů ve výsledných roztocích byla 66,7 %, 64,98 % a 68,41 % hmotn. Koncentrace herbicidu v každém roztoku byla 12,18 %, 21,72 % a 29,39 % hmotn.

Tabulka 3

Změny 2,4-D stupně substituce ionenových polymerů obsahujících 2,4-D (jsou uvedeny hmotnosti použitých materiálů)

voda	TMEDA	2,4-D	HCl	Epi	TMEDA
(g)	(g)	(moly)	(g)	(g)	(g)	(g)
180	58,3	0,25	55,81	36,58	92,5	58,3
180	58,3	0,50	111,63	21,97	92,5	58,3
180	58,3	0,75	167,45	3,44	92,5	58,3

Příklad 10

Výroba ionenového polymerního trijodidu

Stejný postup jako v příkladu 1 se použije pro výrobu ionenového polymeru, v němž kolem 10 % hmotn. aniontů představoval I Jednolitrová trojhrdlá baňka s kulatým dnem se opatří míchadlem, chladičem, teploměrem a kapačkou. Přidá se 528,4 g vody a 115,03 g diaminové močoviny (příklad 7, 0,5 molu). K tomuto roztoku se přidá 212,37 g (0,95 molu) 57% (hmotn.) kyseliny jodovodíkové. Roztok se pak ochladí na 28 °C, pH bylo 3,32. Přidá se najednou 92,5 g (1,0 molu) epichlorhydrinu a teplota se udržuje na 28 °C. Potom se během 5 minut teplota zvýší na 35 °C a roztok se ochladí ledovou lázní. Teplota se udržuje blízko 35 °C další tři hodiny. Potom se obsah baňky zahřívá dvacet minut na 50 °C. K tomuto roztoku se přidá najednou další diaminová močovina, 115,30 g. Potom se přidá jod (25,22 g, 0,1 molu). Roztok ztmavne, jeho barva je červenočerná. Obsah se pak zahřívá jednu hodinu na 70 °C, během této doby se barva roztoku mění na světlou průhledně žlutou. V tomto bodě se přidá další jod (27,30 g) a barva opět ztmavne na červenočernou. Roztok se pak vaří další hodinu pod zpětným chladičem. Barva zůstává tmavě červenočerná. Koncentrace polymeru ve výsledném roztoku byla

46,2 % hmotn., což odpovídá 17,67 % hmont. I .

Tmavá barva znamená, že mnoho jodu (I₂) zůstává ve formě I Tento polymer byl testován na mikrobiologickou aktivitu. Výsledky jsou uvedeny v tabulkách 8, 9, 10 a 11 až 13.

Přiklad 11

Výroba trijodidového (jodnanového) ionenového polymerního desinfekčního činidla

A Jednolitrová trojhrdlá baňka s kulatým dnem s míchadlem, chladičem, teploměrem a kapačkou se naplní 503,0 g vody a 115,0 g diaminové močoviny (příklad 7, 0,5 molu). K tomuto roztoku se přidá 213,8 g (0,95 molu) 57% (hmotn.) kyseliny jodovodíkové. Roztok se ochladí na 28 °C, pH bylo 2,65. Přidá se najednou 92,5 g (1,0 molu) epichlorhydrinu a teplota se udržuje na 28 °C. Potom se během 3 minut teplota zvýší na 35 °C a roztok se ochladí ledovou lázní. Teplota se udržuje blízko 35 °C další tři hodiny. Potom se obsah baňky zahřívá dvacet minut na 45 °C.

K tomuto roztoku se přidá najednou další diamin močoviny,

115,29 g. Potom se přidá jod (25,70 g> 0,1 molu). Tento roztok měl tmavou červenočernou barvu. Obsah se zahřívá dvě hodiny na 102 °C. Během této doby se barva roztoku mění na světlou průhledně žlutou. Žlutá barva roztoku znamená, že mnoho jodu (I₃ ^-) bylo spotřebováno. Předpokládá se, že z I_a (nebo I₃“) vznikl jodnanový ion (I0~). Tento polymer byl pak testován na mikrobiologickou aktivitu. Koncentrace polymeru ve výsledném roztoku byla 46,7 % hmotn., což odpovídá 1,5 % hmotn. jodnanových iontů.

B) Jednolitrová trojhrdlá baňka s kulatým dnem s míchadlem, chladičem, teploměrem a kapačkou se naplní 503,0 g vody a 115,0 g diaminové močoviny (přiklad 7, 0,5 molu). K tomuto roztoku se přidá 213,8 g (0,95 molu) 57% (hmotn.) kyseliny jodovodíkové. Roztok se ochladí na 28 °C, pH bylo 2,65. Přidá se najednou 92,5 g (1,0 molu) epichlorhydrinu a teplota se udržuje na 28 °C. Potom se během 3 minut teplota zvýší na 35 °C a roztok se ochladí ledovou lázní. Teplota se udržuje blízko 35 °C další tři hodiny. Potom se obsah baňky zahřívá dvacet minut na 45 °c. K tomuto roztoku se přidá najednou další diaminová močovina, 115,29 g. Potom se přidá jod (25,70 g, 0,1 molu). Tento roztok byl tmavě červenočerný. Obsah se pak zahřívá dvě hodiny na 102 °C, během této doby se barva roztoku změní na světlou průhledně žlutou. Žlutá barva znamená, že mnoho jodu (I “) bylo spotřebováno. Předpokládá se, že z I_a (nebo I₃“) vznikl jodnanový ion. Tento polymer byl pak testován na mikrobiologickou aktivitu. Koncentrace polymeru ve výsledném roztoku byla 46,9 % hmotn., což odpovídá 4,1 % hmotn. I₃“ iontů.

Přiklad 12 až 29

Výroba dalších ionenových polymerů s organickými biologicky aktivními anionty

Při syntéze polymerů uvedených v následujících tabulkách 4 a 5 byly použity postupy uvedené shora v příkladech 1 a 8. Každá tabulka uvádí moly každé použité reakční složky a stupeň substituce (D.S.) každého polymeru. Koncentrace polymerních produktů v roztoku byla 50 % hmotn. Koncentrace biologicky aktivního aniontů v roztoku je uvedena v tabulkách jako % hmotn. z hmotnosti roztoku.

Tabulka 4

Substituované ionenové polymery na bázi TMEDA molů reakčních složek konc.

př. aktivní	akti- TMEDA akti-	HCl	Epi	TMEDA D.S. (*)	akt. slož. (%)
	sloučenina	vita	vní kys.
12	fluorescein	fluo- 0,25 res- cence	0,0250	0,475	0,5	0,25 5,00	3,21
13	bromhydro- xyaceto- fenon	mikro- 0,25 bicid	0,0250	0,475	0,5	0,25 5,00	2,13
14	kyselina galová	ast- 0,25 ringent	0,0750	0,425	0,5	0,25 15,00	1,69
15	kyselina citrónová	kon- 0,25 trola veli- kosti	0,0750	0,425	0,5	0,25 15,00	1,90
16	kyselina gibbere- 1inová	regul. 0,25 růstu rost- lin	0,0025	0,4498	0,5	0,25 0,50	0,003
17	o-fenyl- fenol	mikro- 0,25 bicid. sanit. činid.	0,0050	0,475	0,5	0,25 5,00	1,69
18	guanidin octová kyselina	mikro- 0,25 bicid	0,0400	0,460	0,5	0,25 8,00	1,18
19	3-indol-	regul. 0,25	0,0400	0,460	0,5	0,25 8,00	1,87

propio- růstu nová rostkyselina lin

Tabulka 4 (pokračování)

př	. aktivní sloučenina	akti- vita	molů reakčních složek	D.S. (%)	konc. akt. slož. (%)
TMEDA aktivní kys.	HCI	Epi	TMEDA
20	l-ametho- ptherin	léčení rako- viny	0,25 0,0001	0,500	0,5	0,25	0,02	2,00
21	trans-B- hydromukonová kys.	mikro- bicid	0,25 0,0625	0,438	0,5	0,25	12,50	3,45
22	citronello- vá kyselina	pesti- cid	0,25 0,0250	0,475	0,5	0,25	5,00	1,69
23	kyselina abietová	kon- trola veli- kosti	0,25 0,0001	0,500	0,5	0,25	0,02	0,012
24	kyselina stearová	povr. akt. čin.	0,25 0,0250	0,475	0,5	0,25	5,00	2,76

TMEDA znamená tetramethylethylendiamin Epi znamená epichlorhydrin

Tabulka 5

Substituované ionenové polymery s diaminem močoviny

př. aktivní	akti- vita	molů reakčních složek	D.S. (%)
TMEDA aktivní kys.	HCI	Epi TMEDA
	sloučenina
25	fluorescein	fluo- res- cence	0,25 0,025	0,475	0,5 0,25	5,00
26	bromhydro- xyaceto- fenon	mikro- bicid	0,25 0,0750	0,425	0,5 0,25	5,00
27	kyselina citronel- lová	regul. růstu rost- lin, mikro- bicid.	0,25 0,0025	0,425	0,5 0,25	0,50
28	o-fenyl- fenol	mikro- bicid sanit. činid.	0,25 0,0750	0,425	0,5 0,25	15,00
29	3-indol- raáselná kyselina	regul. 0,25 0,0400 růstu rostlin	0,460	0,5 0,25	8,00

konc.

akt. slož.

(%)

2,19

1,45

0,023

1,15

1,36

UDA znamená diamin močoviny, příklad 7 Epi znamená epichlorhydrin

Příklad 30

Herbicidní aktivita herbicidního ionenového polymeru

Herbicidní ionenový polymerní produkt z příkladu 1 byl testován na herbicidní aktivitu. Reakční produkt byl zředěn tak, aby koncentrace 2,4-D v roztoku byla snížena na 0,4 % hmotn. Účinnost tohoto prostředku herbicidního ionenového polymeru byla srovnávána s účinností komerčního 2,4-D produktu WEED-B-GONE, který je dostupný od Chevron Chemical Co., s koncentrací účinné složky také 0,4 % hmotn. Ze vzájemného srovnání plyne, že herbicidní ionenový polymerní prostředek byl zřetelně účinnějším herbicidem než komerční produkt.

Zdá se, že mechanismus herbicidní účinnosti je jiný v tom, že polymerní prostředek způsobuje zhnědnutí a lámavost listů širolistých plevelů během jednoho až dvou dnů, zatímco komerční produkt nevykazuje žádné účinnosti spočívající v popáleninách listů. Herbicidní ionenový polymerní prostředek také zabíjí plevele rychleji než komerční produkt. Další výhody byly zjištěny při provádění testu. Například během rozprašování bylo možné identifikovat ty plochy, které byly již postříkány polymerním prostředkem, protože byly viditelnější, možná díky tomu, že prostředek ulpívá na povrchu listů, jak bylo shora uvedeno.

Mikrobiologické příklady

Materiály a způsoby

Antibakteriální aktivita

Pro antibakteriální účinnost s krátkým kontaktem byly připraveny suspenzní testy v deionizované vodě se směsným bakteriálním inokulem, které sestávalo ze stejné směsi Pseudomonas aeruginosa. ATCC 15442, Staphvlococcus aureus. ATCC 6538, a Entgr. robacter aeroqenes. ATCC 13048. Každý jednotlivý kmen byl uchováván a pěstován při 37 °C v TGEA (agarový extrakt s tryptonem a glukosou). Testy s krátkým kontaktem používaly dvacetičtyřhodinové kultury. V den testování byly narostlé bakterie odstraněny z desek sterilním smotkem bavlny a resuspendovány ve sterilním solném roztoku. Každá kultura byla standardizována turbidimetricky (650 nm) na přibližně 4,0.10⁷ kolonií tvořících jednotek/ml. Po standardizování byly stejné podíly smíchány a použity během dvou hodin.

Zásobní biocidové roztoky byly vyrobeny jako 0,1% (hmotn.) produkt ve sterilní deionizované vodě a upraveny na testované koncentrace deionizovanou vodou. Testy s krátkým kontaktem (5 až 10 minut) byly prováděny ve zkumavkách naplněných 10,0 ml testované koncentrace připravené v deionizované sterilní vodě. Do každé zkumavky se dá čtyřicet (40) mikrolitrů směsné suspenze. Po příslušné době kontaktu, kdy byly zkumavky třepány, bylo 1,0 ml suspenze přeneseno do 9 ml roztoku universálního·' biocidového deaktivátoru slepého pokusu, který obshauje 3,0 g lecithinu, 30 ml polysorbátu 80, 5,0 g thiosíranu sodného, 1,0 g hydrogensiřičitanu sodného, 1,0 g metahydrogensiřičitanu sodného, 1,0 g peptonu, 1,0 g dihydrogenfosforečnanu draselného, 1,0 g hydrogenfosforenčanu draselného, 1 litr destilované vody, konečné pH 7,0. Od tohoto bodu byla prováděna desetinásobná seriálová ředění se stejnými slepými pokusy roztoku deaktivátoru. Ty, které přežily, byly spočítány standardními technikami vyséváni na desky v TGEA. Životaschopné bakterie byly spočteny jako počet kolonií tvořících jednotek (cfu) na ml. Procento přežívajících bylo spočteno podle následujícího vzorce:

[(počet kolonii tvořících jednotek/ml ošetřených - počet kolonií tvořících jednotek/ml neošetřené kontroly)/(počet kolonií tvořících jednotek/ml ošetřených)].100

Pro stanovení schopnosti ionenových polymerů podle vynálezu odolávat vysoké organické náplni byl použit shora uvedený postup s tou výjimkou, že molekuly byly před testem připraveny v 5% (hmotn.) hovězím sérovém albuminu (Sigma Chem. Co., frakce V). U opakovaných immunologických testů jsou postupy stejné jak shora uvedeno s tou výjimkou, že několik 40ffll podílů směsného bakteriálního inokula bylo zavedeno do stejného biocidového roztoku a vyhodnoceno po 5 minutovém kontaktu. A konečně u testů účinnosti jednotlivých bakterií byly všechny testované druhy Streptococcus nechány růst a byly hodnoceny v 5% (hmotn.) ovčím krevním agaru, všechny ostatní byly nechány růst v TGEA s výjimkou Candida albicans, který rostl a byl vyhodocen v neokyseleném bramborovém dextrosovém agaru (PDA).

Protihoubová aktivita

Minimální fungistatická koncentrace (MPC) byla stanovena použitím media s minerálními solemi obsahujícího 3,0 g dusičnanu amonného, 1,0 g fosforečnanu draselného, 0,25 g chloridu draselného, 0,25 g síranu hořečnatého a 0,5 g produktu Tween 80 v litru deionizované vody (pH upraveno na 6,0). V den testu se použije kultura (stará 36 hodin) Aspergillus niger a konidiální (sporová) suspenze se získá odstraněním spor sterilní předem navlhčenou špičkou bavlněného aplikátoru. Suspenze spor se intenzivně třepe, aby se získala jednotná suspenze a trubidimetricky se upraví na optickou hustotu 0,2 při 650 nm. Vyrobí se biocid s dvojnásobkem požadované výchozí koncentrace a přidá se v poměru 1:1 do první zkumavky, která obsahovala medium s dvojnásobkem media minerálních solí. Provedou se dvojnásobná ředění v mediu s jednonásobkem minerálních solí. Po biocidových zředěních se každá zkumavka naočkuje 40 μΐ houbových spor a zkumavky se inkubují 7 dnů při 30 °C. Kontrolní zkumavky neobsahují biocid. Minimální fungistatická koncentrace (MFC) byla definována jako nejnižší koncentrace biocidu, která nevykazuje žádný růst houby.

Algistatická aktivita

Minimální algistatická koncentrace (MAC) se získá růstem v Allenově mediu, které obshauje 1,0 g dusičnanu sodného, 50 mg chloridu amonného, 58 mg chloridu vápenatého, 0,513 g síranu hořečnatého, 0,25 g hydrogenfosforečnanu draselného a 3 mg chloridu železitého na litr deionizované vody (pH upraveno na 7,0). Test se provádí se suspenzí řas starou dva týdny. Minimální algistatická koncentrace (MAC) je definována jako nejnižší koncentrace biocidu, která nevykazuje žádný růst řas.

Pro srovnání v různých příkladech byly použity následující ionenové polymery a další polymery. Každý z těchto polymerů je dostupný od Buckman Laboratories, Memphis, Tenn., USA. Další srovnávací látky jsou uvedeny v příslušném příkladu, v němž se používají. Jako srovnávací polymery se používají:

Busan^<R) 77 produkt a WSCP™ produkt: 60% (hmotn.) vodný roztok póly[oxyethylen-(dimethylimino)ethylen(dimethylimino)ethylendichloridu],

Bufloc^(R> 1090 produkt a BL^<R) 1090 produkt: 50% (hmotn.) vodný roztok ionenového polymeru vyrobeného reakcí 1,3-bis-dimethylaminopropylmočoviny s 1,3-dichlor-2-isopropanolem,

Busan^<R> 1157 produkt a BL^<R> 1157 produkt: 50% (hmotn.) vodný roztok zesíťovaného polymeru dimethylaminu s epichlorhydrinem,

PVP: 10% (hmotn.) roztok pylyvinylpyrrolidonového polymeru a

PVP-I (Betadine^<R>, produkt firmy Purdue Fredrick Co., Nor walk, Konn., USA): 10% (hmotn.) roztok pólyvinylpyrrolidonového polymeru s 1 % hmotn. aktivního jodu.

Mikrobiologické aktivity různých ionenových polymerů podle vynálezu jsou uvedeny v následujících tabulkách 6 až 17. Koncentrace jsou hmotnostními koncentracemi.

Antibakteriální účinnost ionenových polymerů, které mají organické biologicky aktivní ionty, je uvedena v tabulce 6. Účinnosti ionenových polymerů podle vynálezu byly testovány minimálním 5 minutovým kontaktem, jak je doporučeno podle postupu ASTM, což je přiměřená doba kontaktu.

Tabulka 6

Antibakteriální účinnost organických biologicky aktivních iontů (kontaktní doba 5 minut)

příklad	50 ppm	100 ppm	400 ppm	1000 ppm	biol. akt. sloučenina
1	97,30	99,75	98,85	99,99	2,4-D
28	97,30	97,55	99,99	>99,999	o-fenyl-
2	98,00	96,95	99,99	>99,999	fenol fenol
17	nd	98,91	nd	99,99	o-fenyl-
19	nd	89,13	nd	99,98	fenol 3-indolmá-
13	nd	69,56	nd	91,30	selná kyselina bromhydro-
Bufloc<R> 1090	nd	94,03	nd	99,34	xyaceto- fenon

Biologická náplň 5,0.10⁶ kolonií tvořících jednotek nd znamená nestanoveno

Na základě výsledků uvedených v tabulce 6 je vidět, že fenolem substituovaný diaminový močovinový ionenový polymer z příkladu 28 byl nejúčinnější při testu účinnosti při krátkém kontaktu na směsné bakteriální inokulum (> pět řádů, >99,9997, snížení při pětiminutovém kontaktu s 0,1% produktem). Fenolem substituovaný diaminový močovinový ionenový polymer z příkladu 28 se kvalifikuje jako povrchové sanitární činidlo při koncentraci 400 ppm produktu (ASTM doporučuje dosažení tří řádů,

99,9% snížení během 5 minut). Jak lze vidět z tabulky 6, účinné byly také další ionenové polymery podle tohoto vynálezu, které dosáhly snížení aktivity o 4 řády (99,99%) s 0,1% (1000 ppm) produktem během 5 minut stejně jako s diaminovým močovinovým

2,4-D polymerem.

Tabulka 6 ukazuje také potencující účinek, který se dosáhne zahrnutím biologicky aktivního aniontu do ionenu. Substituovaný fenolový diaminmočovinový ionenový polymer z příkladu 28 má snížení bakteriálního růstu při 1000 ppm vyšší než 5 řádů (>99,999 %). Při srovnání s kontrolou, nesubstituovaným nemodifikovaným diaminomočovinovým ionenovým polymerem Bufloc^tR)1090 měl snížení pouze o dva řády (97,34 %). Tento zesilující účinek může tedy s výhodou poskytovat rychlejší zabití růstu bakterií a také širší spektrum biocidového použití.

Na druhé straně pak fytohormonem substituované ionenové polymery nevykazují zesilující účinek na směsné bakteriální inokulum. Nicméně substituce neovlivnila vlastní antibakteriální aktivitu ionenového polymeru a zkombinovala tuto aktivitu s anti -Leqionella aktivitou fytohormonu. Tato přidaná aktivita pocházela zčásti od zahrnutí těchto fytohotmonů jako biologicky aktivních aniontů. Nedávné publikace označily některé fytohormony (např. indol-3-propionová kyselina) jako hormony, které mají aktivity na respiračni pathogen Leqionella pneumophila [Maldelbaum a spol.: Susceptibilityof Legionella pneumophila Grown Extracellularly and in Human Monocytes to Indole-3-propionic Acid” v Antimicrobial, Agents and Chemotheraphy 2.5, 2526 až 2530 (1991).], o kterém je známo, že je příčinou legionářského onemocnění.

Nejúčinnějšími testovanými anorganickými anionty byly trijodované ioneny. Účinnost při krátkém kontaktu byla získána také se shora popsaným suspenzním testem. Výsledky jsou uvedeny v tabulkách 7 až 9.

4Ί

Tabulka 7

Kontaktní suspenzní test na směsné bakteriální inokulum procenta snížení (ppm produktu)

příklad	5 ppma	10 ppma	25 ppm	50 ppma	100 ppm‘
11A	99,65	99,84	99,77	99,83	99,91
11B	98,8	97,31	98,13	97,10	97,10
10	76,31	94,47	99,63	99,99	99,99
Busan<R> 77	nd	nd	89,59	86,12	88,36

Tabulka 7 (dokončení) procenta snížení (ppm produktu) příklad 100 ppm^to 1000 ppm^to aktivní část

11A	96,34	<99,999	jod
11B	99,13	99,998	jod
10	70,43	nd	jod
Busan<R>77	nd	nd	— —

nd znamená nestanoveno ” znamená kontaktní čas 10 minut, biologická náplň 2,9.10⁶ kolonií tvořících jednotek/ml znamená kontaktní čas 5 minut, biologická náplň 4,9.10® kolonií tvořících jednotek/ml

Na základě výsledků z tabulky 7 oba jodované ioneny vykazovaly větší procento zabití směsné bakteriální populace než nesubstituovaný ionen. Při koncentraci 1000 ppm (produkt) měly jodované ioneny větší snížení při pětiminutovém kontaktu než o 4 až 5 řádů nebo rovnající se této hodnotě, což je kvalifiku je jako molekuly dobrého sanitárního činidla. Jak je uvedeno níže v tabulce 8, testována byla doba kontaktu zvýšená na 10 minut a koncentrace nižší než 50 ppm. Byly pozorovány rozdíly přibližně o jeden řád (90 %) při nižších koncentracích při sro vnání s WSCP na směsné bakteriální inokulum.

Tabulka 8

Suspenzní test s 0,1% (000 ppm) produktem na směsné bakteriální inokulum procento snížení při různých dobách kontaktu

příklad č.	30 sekund	2 minuty	5 minut	10 minut
11A	98,2	98,5	99,78	99,8
11B	55,2	65,7	84,21	94,7
10	99,42	99,999	>99,999	>99,999
CDQ* 1	>99,999	>99,999	>99,999	>99,999
PVP-I2	>99,999	>99,999	>99,999	>99,999
WSCP3 4 *	65,0	55,9	77,7	85,0
BL<R’-11573	58,1	87,8	89,7	87,3
BL<r> 10903	99,96	99,98	99,99	99,99

Biologická náplň: 1,0.10⁶ kolonií tvořících jednotek/ml ¹ Nepolymerní kvarterní sloučenina (kontrola), oxydiethylenbis(alkyldimethylamoniumchlorid), 36 % hmotn. aktivní složky, dostupná od firmy Buckman Laboratory, Memphis, Tenn., USA ² Betadien^<R) produkt, (kontrola) Purdue Frederic Company, Norwalk, Konn., USA, 10% (hmotn.) roztok polyvinylpyrrolidinjodu ³ Nesubstituovaný ionen testovaný při 0,5% (5000 ppm) produktu

Byl proveden třetí suspenzní test, tentokrát při 1000 ppm a kratších dobách kontaktu. Výsledky jsou uvedeny níže v tabulce 9. Na základě získaných výsledků je vidět, že biologicky aktivní ionenový polymer z příkladu 10 při dvouminutovém kontaktu při 1000 ppm měl větší snížení než o pět řádů (99,999 %) nebo snížení rovnající se pěti řádům. Pro srovnání - nejúčinnější nesubstituovaný testovaný ionen poskytl snížení pouze o řády (99,99 %) při 10 minutách a při vyšší koncentraci 5000 ppm.

Aby se stanovila schopnost těchto molekul odolávat organické zátěži, bylo provedeno několik pokusů účinnosti v přítomnosti organické zátěže, jako je přidání hovězího sérového albuminu k systému. Tato schopnost biocidu odolávat organické ná plni je nutná, jestliže se mají používat jako víceúčelová sani tární čindila (domácí nebo průmyslová). Tabulka 9 ukazuje, že trijodový ionenový polymer podle tohoto vynálezu, jehož příkla dem je polymer z příkladu 11A, dosáhl snížení alespoň o 2 řády (99 %) v přítomnosti 5 % hmotn. hovězího sérového albuminu.

Tabulka 9

Vliv organické náplně za jodované ioneny

sloučenina	0,5% (5% BSA)
z příkladu 11A	0,5% (w/σ BSA)
30 sekund	99,999	98,86
2 minuty	>99,999	99,61
5 minut	>99,999	99,88
10 minut	>99,999	99,95

BSA znamená hovězí sérový albumin, frakce 5 (Sigma Chem. Co.)

Byl proveden test, při němž bylo do stejného biocidového roztoku naočkováno více bakteriálních náplní. Výsledky v tabul ce 10 ukazují konzistentní biocidovou aktivitu po 5 bakteriálních náplních. Po 5 minutách kontaktu bylo dosaženo snížení alespoň o 5 řádů (99,999 %), zatímco, jak bylo očekáváno, s kaž dým přidáním se snížení u kontroly zvýšilo.

Tabulka 10

Opakované očkování bakteriemi do 0,5% (hmotn.) roztoku jodovaných ionenů z příkladů 11A a 10 v deionizované vodě (procenta sížení po 5 minutách kontaktu)

očkování	příklad 11A	solná	příklad 10 solná
		kontrola	kontrola
		(cfu/ml)“	(cfu/ml)a

	99,999	1,32.10’	<99,999	1,0.10’
#2	99,999	4,50.106	<99,999	5,0.106
#3	99,999	5,20.106	<99,999	7,1.10’
#4	99,999	1,03.10“	<99,999	1,0.10“
#5	99,999	1,29.10“	<99,999	1,8.10“

cfu je zkratka pro kolonie tvořící jednotek

Očkování bylo prováděno každých 6 minut.

Schopnost odolávat organické náplni je rozhodujícím způsobem důležitá u sanitárních špinavých ploch, jako jsou plochy, se kterými se setkáváme v mlékárenském průmyslu nebo v potravinářském průmyslu. Na základě zjištění, že trijodidové ionenové polymery podle vynálezu mohou odolávat vysoké organické náplni bez ztráty veškeré své aktivity, byla stanovena účinnost těchto polymerů na příslušné pathogeny obvykle považované za činidla, která jsou příčinou mastitidy u dobytka dávajícího mléko. Výsledky jsou uvedeny v tabulce 11.

Tabulka 11

Procenta snížení příslušného pathogenu působením 0,1% (hmotn.) roztoku látky z příkladu 11A po různých dobách kontaktu

organismus	30 sekund	2 minuty	5 minut	10 minut
S. aureus	99,65	99,75?	99,87	99,96
E. coli	>99,999	>99,999?	>99,999	->99,999
E. aerogenes	84,0	94,0	99,36	99,92
S. agalactiae1	99,0	99,98	>99,998	>99,999
S. uberis1	69,7	88,3	98,60	99,97
S. dysgalactiae	10,2	53,0	40,8	67,3
P. aeniginosa1	>99,999	>99,999	>99,999	>99,999
C. albicans1	37,5	65,8	70,8	85,3
1 koncentrace pro	tento kmen	připravena	jako 0,5%	(hmotn.)

produkt

Na základě dat z tabulky 11 lze vidět, že jodovaný ionenový polymer z příkladu 11A byl velmi účinný proti (0,1%) Escherichia coli a Pseudomonas aeruqinosa (0,5%). Snížení o 3 řády (99,9 %) nebo větší bylo dosaženo proti obvyklým pathogenům mastitidy s výjimkou Candida albicans (0,5%).

Jak je uvedeno níže v tabulce 12 ionenový polymer z příkladu 11B také vykazoval významnou účinnost na tyto vybrané pathogeny. Srovnáním výsledků z tabulky 11 a 12 je vidět, že ionenový polymer z příkladu 11B, s větším stupněm substituce, vykazoval vyšší účinnost než ionenový polymer z příkladu 11A.

Tabulka 12

Procenta snížení příslušného pathogenu působením 0,1% (hmotn.) roztoku látky z příkladu 11B po různých dobách kontaktu

organismus	30 sekund	2 minuty	5 minut	10 minut
A. pyogenes2	90,9	99,7	99,97	99,99
S. aureus	99,71	>99,999	>99,999	>99,999
E. coli	>99,999	>99,999	>99,999	>99,999
E. aerogenes	>99,999	>99,999	>99,999	>99,999
S. agalactiae	99,86	99,98	>99,999	>99,999
S. uberis	99,999	>99,999	>99,999	>99,999
S. dysgalactiae	59,1	99,2	99,9	99,998
P. aeruginosa	>99,999	>99,999	>99,999	>99,999
C. albicans	>99,999	>99,999	>99,999	>99,999

² koncentrace pro tento organismus připravena jako 0,5% (hmotn.) produkt

Tabulka 13 popisuje účinnost ještě jiného ionenu podle vynálezu, jodovaného ionenového polymeru z příkladu 10. V tomto případě je tento ionen nepatrně účinnější než ionenový polymer z příkladu 11B. Zdá se, že stupeň substituce má přímý vzájemný vztah s pozorovaným stupněm aktivity. Ionenový polymer z příkladu HA měl nejsvětlejší barvu, následoval polymer z příkladu 11B a potom nejtmavší ionenový polymer z příkladu 10. Jantarová barva souvisí se stupněm substituce jodu.

Tabulka 13

Procenta snížení příslušného pathogenu působením 0,1% (hmotn.) roztoku látky z přikladu 10 po různých dobách kontaktu

organismus	30 sekund	2 minuty	5 minut	10 minut
S. uberis	>99,999	>99,999	>99,999	>99,999
S. dysgalactiae	99,998	99,998	99,998	99,998
E. aerogenes	99,98	99,99	>99,999	>99,999

Fungistatická účinnost jodovaného ionenového polymeru z příkladu 10 a 11 byla testována stanovením minimální fungistatické koncentrace (MFC) na Aspergillus niger. Výsledky jsou uvedeny společně s různými kontrolami v tabulce 14.

Tabulka 14

Minimální fungistatická koncentrace (MFC) vybraných substituovaných trijodovaných ionenů a dalších molekul na Aspergillus niger

příklad	MFC	biologicky aktivní anion
11A	20 000 ppm	trijodid
11B	20 000 ppm	trijodid
10	2 500 ppm	trijodid
BL(R)-1090	5 000 ppm
PVP-I	2 500 ppm
PVP	20 000 ppm

Algistatická účinnost jodovaných ionenových polymerů z příkladů 10 a 11 byla testována stanovením minimální inhibiční koncentrace (MIC) proti třem druhům řas. Výsledky jsou uvedeny v tabulce 15.

Tabulka 15

Algistatická účinnost vybraných substituovaných ionenových sloučenin

příklad	minimální ínhibiční koncentrace (ppm)
C. pyrenoidosa	C. hypnosporum P. inumdatum
11A	nd	3	3
11B	5	2	2
WSCP™	2	2	8
Busan<R>1157	4	4	nd

nd znamená nestanoveno

Z tohoto popisu je odborníkovi z oblasti techniky zřejmé, že lze udělat různé úpravy a změny v předloženém vynálezu, aniž by se tyto odchylovaly od ducha a rozsahu vynálezu. Předložený vynález je tedy myšlen tak, že zahrnuje všechny takové úpravy a změny tohoto vynálezu, které vycházejí z rozsahu připojených nároků a jejich ekvivalenty.

lene od 4 do 400 odpovídající stupni polymerace znamenají stejný nebo různý substituent,

Claims (22)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Ve vodě rozpustný ionenový polymer obecného vzorce I OH R R r ^{1 |X} Ύ*

   -CH -CH-CH -N-B-N- Λ, X (I v němž n znamená číslo polymeru,

   R , R , R a R

   X ⁹ Z ' 3 4 který je vybrán ze skupiny sestávající z atomu vodíku, alkylové skupiny s 1 až 16 atomy uhlíku, alkylové skupiny s 1 až 16 atomy uhlíku substituované jednou nebo více hydroxylovými skupinami, benzylové skupiny a benzylová skupiny substituované jednou nebo více alkylovými skupinami s 1 až 16 atomy uhlíku,

   B znamená dvojvaznou alifatickou uhlovodíkovou skupinu s 2 až 16 atomy uhlíku, která může být substituována hydroxylovou skupinou, dvojvaznou cyklickou uhlovodíkovou skupinu s 5 až 9 atomy uhlíku, dialkylen(se 2 až 6 atomy uhlíku)etherovou, fenylenovou nebo alkylovou skupinou substituovanou fenylenovou skupinu nebo dvojvazná skupinu R_iR₂NBNR₃R₄ z obecného vzorce I znamená dvojvaznou skupinu obecného vzorce

   R R N-(CH ) -NR -C(O)-NR -(CH ) -NR R ,

   -» ' 2* IP ’ Λ ' ·» * *-» A Λ ^r v němž p znamená číslo od 2 do 6, R , R_a, R₃ a R₄ znamenají jak shora uvedeno a R a R znamenají stejnou nebo různou skupinu, která je vybrána ze skupiny sestávající z atomu vodíku a alkylové skupiny s 1 až 16 atomy uhlíku, nebo dvojvazná skupina R_iR₂NBNR₃R₄ tvoří heterocyklickou skupinu, která je vybrána z

   1,2-pyrazolidinylové, 1,3-imidazolindiylové, 1,4-piperazindiylové, aminopyrrolidinylové a aminopiperidiylové skupiny, při čemž heterocyklická skupina může být substituována jednou nebo vlče skupinami, které jsou vybrány ze skupiny sestávající z alkylové skupiny s 1 až 6 atomy uhlíku, hydroxylové skupiny, halogenidové skupiny a fenylové skupiny,

   A“ znamená anion odvozený od biologicky aktivní sloučeniny s alespoň jednou kyselinovou funkci a

   X~ znamená anion odvozený od minerální nebo organické kyseliny a stupeň substituce polymeru je od 0,005 do 0,5.
2. 2. Ve vodě rozpustný ionenový polymer obecného vzorce I podle nároku 1 nebo 15 nebo sloučenina podle nároku 19, v němž je anion A~ odvozen od herbicidu, desinfekčního činidla nebo farmaceutické sloučeniny.
3. 3. Ve vodě rozpustný ionenový polymer obecného vzorce I podle nároku 2, v němž herbicid znamená 2,4-dichlorfenoxyoctovou kyselinu nebo desinfekční činidlo je vybráno ze skupiny sestávající z fenolu a fenolových derivátů.
4. 4. Ve vodě rozpustný ionenový polymer obecného vzorce I podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3 nebo 15, v němž je anion X vybrán ze skupiny sestávající z halogenidových iontů.
5. 5. Ve vodě rozpustný ionenový polymer obecného vzorce I podle nároku 1 nebo 15 nebo sloučenina podle nároku 19, v němž n znamená číslo od 5 do 50, R , R , R a R znamenají methylovou, ethylovou nebo benzylovou skupinu, B znamená methylenovou, ethylenovou, propylenovou, 2-hydroxypropylenovou, butylenovou, isobutylenovou, diethylenetherovou nebo fenylenovou skupinu a X znamená halogenid.
6. 6. Ve vodě rozpustný ionenový polymer obecného vzorce I podle nároku 5, v němž R , R₂, R₃ i R₄ znamená methylovou skupinu, B znamená ethylenovou skupinu a X“ znamená chlorid.
7. 7. Ve vodě rozpustný ionenový polymer obecného vzorce I podle nároku 1 nebo 15, v němž skupina R_aR₂NBNR₃R^ znamená skupinu obecného vzorce

   R R N-(CH ) -NR -C(O)-NR (CH ) -NR R .

   12 ' 2 ' 5 ' * 6 ' 2 * 3 4 změněné
8. 8. Ve vodě rozpustný ionenový polymer obecného vzorce I podle nároku 7, v němž n znamená číslo od 5 do 50, R_x, R₂, R₃ a R₄ znamenají methylovou, ethylovou nebo benzylovou skupinu, R_s a R_e znamenají atom vodíku, methylovou nebo ethylovou skupinu, p znamená číslo 2 nebo 3 a X“ znamená halogenid.
9. 9. Ve vodě rozpustný ionenový polymer obecného vzorce I podle nároku 8, v němž R , R₂, R_g, R₄, R_s a R^ znamenají methylovou skupinu nebo R_x, R₂, R₃ a R₄ znamenají methylovou skupinu a R_s a R₆ znamenají atom vodíku, p znamená číslo 3 a X^- znamená halo genid.
10. 10. Ve vodě rozpustný ionenový polymer obecného vzorce I podle nároku 1 nebo 15, v němž anion A“ znamená skupinu I₃”.
11. 11. Způsob výroby ionenového polymeru obecného vzorce I podle kteréhokoliv z nároků 1 až 10 a 15, vyznačující se t í m, že obsahuje následující stupně:

    reakci protonovaného diaminu obecného vzorce IV r i i i h-n-b-n-h ^L I I ^J

    A“, X“ (IV) s epihalogenhydrinem za podmínek dostatečných ke vzniku meziproduktu obecného vzorce VI

    OH R R OH

    Γ I l^x |³ I i²*

    ZCH -CH-CH -N-B-N-CH -CH-CH Z A“, X“ (VI)

    L ^{2 2} | | ² -I

    R R

    2 4 a buď polymeraci tohoto meziproduktu s diaminem obecného vzorce III ve způsobu výroby ionenového polymeru podle nároku

    N-B-N + HA/HX . I I

    R R

    2 4 (III) nebo polymerování uvedeného meziproduktu se sekundárním aminem obecného vzorce VII ve způsobu výroby iminového polymeru podle nároku 15

    N-H (VII) za podmínek postačujících pro vznik polymeru.
12. 12. Způsob výroby ionenového polymeru podle nároku 11, vyznačující se tím, že před uvedeným reakčním stup něm dále obsahuje stupně:

    neutralizování diaminu obecného-vzorce III až jedním ekvivalentem biologicky aktivní kyseliny obecného vzorce HA na aminovou skupinu, a přidání dostatečného množství kyseliny obecného vzorce HX, takže celkové množství použité kyseliny je přibližně ekvivalentní přítomným aminovým skupinám, čímž se vytvoří protonovaný diamin obecného vzorce IV.
13. 13. Způsob výroby ionenového polymeru podle nároku 11, vyznačující se tím, že se jako epihalogenhydrin používá epichlorhydrin.
14. 14. Způsob výroby ionenového polymeru podle nároku 11, vyznačujíc! se tím, že anion A^- znamená fenolátový anion.

    (II) , zm&QŠné
15. 15. Ve vodě rozpustný ionenový polymer obencého vzorce II

    OH

    OH

    Λ/Ι

    -CH -CH-CH -N-B-N-CH -CH-CH -^2 2 , , 2 2 '.

    A, X’ v němž n znamená číslo od 4 do 400 odpovídající stupni polymerace polymeru,

    R , R₂, R₃ a R₄ znamenají stejný nebo různý substituent, který je vybrán ze skupiny sestávající z atomu vodíku, alkylové skupiny s 1 až 16 atomy uhlíku, alkylové skupiny s 1 až 16 atomy uhlíku substituované jednou nebo více hydroxylovými skupinami, benzylové skupiny a benzylové skupiny substituované jednou nebo více alkylovými skupinami s 1 až 16 atomy uhlíku,

    B znamená dvojvaznou alifatickou uhlovodíkovou skupinu s 2 až 16 atomy uhlíku, která může být substituována hydroxylovou skupinou, dvojvaznou cyklickou uhlovodíkovou skupinu s 5 až 9 atomy uhlíku, dialkylen(se 2 až 6 atomy uhlíku)etherovou, fenylenovou nebo alkylovou skupinou substituovanou fenylenovou skupinu nebo dvojvazná skupinu R_xR₂NBNR₃R₄ z obecného vzorce II znamená dvojvaznou skupinu obecného vzorce

    R R N-(CH ) -NR -C(O)-NR -(CH ) -NR R ,

    12 ' 2 ⁹ 5 ' * <5' 2 * I? 3 4 ^r v němž p znamená číslo od 2 do 6, R , R^, R₃ a R₄ znamenají jak shora uvedeno a R_s a R_e znamenají stejnou nebo různou skupinu, která je vybrána ze skupiny sestávající z atomu vodíku a alkylové skupiny s 1 až 16 atomy uhlíku, nebo dvojvazná skupina R_xR₂NBNR₃R₄ tvoří heterocyklickou skupinu, která je vybrána z

    1,2-pyrazolidinylové, 1,3-imidazolindiylové, 1,4-piperazindiylové, aminopyrrolidinylové a aminopiperidiylové skupiny, při čemž heterocyklická skupina může být substituována jednou nebo více skupinami, které jsou vybrány ze skupiny sestávající z alkylové skupiny s 1 až 6 atomy uhlíku, hydroxylové skupiny, halogenidové skupiny a fenylové skupiny,

    A znamená anion odvozený od biologicky aktivni sloučeniny s alespoň jednou kyselinovou funkcí,

    X“ znamená anion odvozený od minerální nebo organické kyseliny a stupeň substituce polymeru je od 0,005 do 0,333.
16. 16. Způsob výroby ionenového polymeru podle nároku 14, vyznačující se tím, že se jako biologicky aktivní kyselina používá herbicid 2,4-dichlorfenóxyoctová kyselina.
17. 17. Způsob výroby ionenového polymeru podle nároku 13, vyznačující se tím, že anion A znamená skupinu I
18. 18. Způsob výroby ionenového polymeru, který má biologicky aktivní anion, vyznačující se tím, že obsahuje následující stupně:

    a) reakci protonovaného diaminů, který má alespoň jeden anion odvozen od biologicky aktivní sloučeniny, s epihalogenhydrinem a

    b) polymeraci produktu ze stupně ad a) se sekundárním aminem nebo diaminem.
19. 19. Sloučenina obecného vzorce VI

    OH

    R R , X ,3

    OH

    Z-CH -CH-CH -N-B-N-CH -CH-CH Z 2 2 | | 2 2 R R

    2 4

    Z-t] (VI), v němž

    R_x, R^, R_a a R₄ znamenají stejný nebo různý substituent, který je vybrán ze skupiny sestávající z atomu vodíku, alkylové skupiny s 1 až 16 atomy uhlíku, alkylové skupiny s 1 až 16 atomy uhlíku substituované jednou nebo více hydroxylovými skupinami , benzylové skupiny a benzylové skupiny substituované jednou nebo více alkylovými skupinami s 1 až 16 atomy uhlíku,

    B znamená dvojvaznou alifatickou uhlovodíkovou skupinu s

    2 až 16 atomy uhlíku, která může být substituována hydroxylovou skupinou, dvojvaznou cyklickou uhlovodíkovou skupinu s 5 až 9 atomy uhlíku, dialkylen(se 2 až 6 atomy uhlíku)etherovou, fenylenovou nebo alkylovou skupinou substituovanou fenylenovou skupinu nebo dvojvazná skupinu R_iR₂NBNR₃R₄ v obecném vzorci VI zna mená dvojvaznou skupinu obecného vzorce změněné

    R R N-(CH ) -NR -C(O)-NR -(CH ) -NR R ,

    X 2 ' 2 * 5 ' * <5 ' 2 * X? 3 4 ’ v němž p znamená číslo od 2 do 6, R , R , R aR znamenají jak shora uvedeno a R_b a R_e znamenají stejnou nebo různou skupinu, která je vybrána ze skupiny sestávající z atomu vodíku a alkylové skupiny s 1 až 16 atomy uhlíku, nebo dvojvazná skupina R_iR₂NBNR₃R₄ tvoří heterocyklickou skupinu, která je vybrána z

    1,2-pyrazolindiylové, 1,3-imidazolindiylové, 1,4-piperazindiylové, aminopyrrolidinylové a aminopiperidiylové skupiny, při čemž heterocyklická skupina může být substituována jednou nebo více skupinami, které jsou vybrány ze skupiny sestávající z alkylové skupiny s 1 až 6 atomy uhlíku, hydroxylové skupiny, halogenidové skupiny a fenylové skupiny,

    A“ znamená anion odvozený od biologicky aktivní sloučeniny s alespoň jednou kyselinovou funkcí a

    X“ znamená anion odvozený od miňerální kyseliny.
20. 20. Způsob ničení mikroorganismů nebo škůdců, vyznačující se tím, že se na mikroorganismy nebo škůdce nebo na místo s mikrorganismy nebo se škůdci aplikuje polymer podle kteréhokoliv z nároků 1 až 10 nebo 15 nebo sloučenina podle nároku 19.
21. 21. Způsob léčení infekcí vemene u dobytka poskytujícího mléko, vyznačující se tím, že se podává farmaceuticky efektivní množství prostředku obsahujícího polymer podle kteréhokoliv z nároků 1 až 10, 15 nebo sloučenina z nároku 19.
22. 22. Umělé hnojivo, pesticid, léčivé činidlo, dispergační činidlo, mikrobicid, ochranné činidlo, desinfekční činidlo, regulátor růstu rostlin, apretační činidlo, povrchově aktivní z

    činidlo, herbicid, sanitární činidlo, činidlo pro kontrolu velikosti, fluorescenční činidlo, termicid, algicid nebo topický antiseptický prostředek, vyznačující se tím, že obsahuje polymer podle kteréhokoliv z nároků 1 až 10, 15 ne bo sloučeninu podle nároku 19.