PL204957B1 - Silicon organic compounds for hindering the growth of strains of bacteria, fungi and other micro-organisms as well as method for their manufacture - Google Patents
Silicon organic compounds for hindering the growth of strains of bacteria, fungi and other micro-organisms as well as method for their manufactureInfo
- Publication number
- PL204957B1 PL204957B1 PL375334A PL37533405A PL204957B1 PL 204957 B1 PL204957 B1 PL 204957B1 PL 375334 A PL375334 A PL 375334A PL 37533405 A PL37533405 A PL 37533405A PL 204957 B1 PL204957 B1 PL 204957B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- silsesquioxane
- growth
- bacteria
- strains
- fungi
- Prior art date
Links
Landscapes
- Silicon Polymers (AREA)
Description
Opis wynalazkuDescription of the invention
Przedmiotem wynalazku jest otrzymany przez Zgłaszającego środek, stanowiący mieszaninę nowych związków krzemoorganicznych w dużej części rozpuszczalnych w wodzie lub w mieszaninie wody i alkoholu oraz wykazujących zróżnicowane działanie hamujące rozwój różnych drobnoustrojów, a zwł aszcza rozmaitych szczepów bakterii i zarodników grzybów.The subject of the invention is the agent obtained by the Applicant, which is a mixture of new organosilicon compounds, largely soluble in water or in a mixture of water and alcohol, and showing various inhibitory effects on the development of various microorganisms, especially various strains of bacteria and fungal spores.
Środki będące przedmiotem wynalazku stanowią mieszaninę polisilseskwioksanów zawierających drugorzędowe, trzeciorzędowe i/lub czwartorzędowe grupy amoniowe, podłączone do krzemu poprzez grupę węglowodorową, korzystnie poprzez mostek trimetylenowy. Przedmiotem wynalazku jest także sposób wytwarzania tych związków.The agents of the invention are a mixture of polysilsesquioxanes containing secondary, tertiary and / or quaternary ammonium groups connected to the silicon via a hydrocarbon group, preferably via a trimethylene bridge. The invention also relates to a process for the preparation of these compounds.
Stan technikiState of the art
Sole amoniowe są znane jako środki hamujące rozwój bakterii, grzybów i glonów. Środki te są najczęściej czwartorzędowymi solami amoniowymi zawierającymi jeden dłuższy podstawnik alkilowy. Przyjmuje się, że ich działanie polega na rozrywaniu błon komórkowych drobnoustroju na skutek napięcia powierzchniowego wywołanego przez amfifilowy biocyd. Niewątpliwie dużą rolę w tym procesie odgrywa dodatni ładunek grupy amoniowej [E.-R. Kenawy, F.I. Abdel-Hay, A.B.D. El. Raheem, R. El. Shanshoury, M.H. El-Newchy J. Pol. Sci. Part A Polymer Chemistry, 40, 2384 (2002)]. Znana jest również biologiczna aktywność związków krzemoorganicznych, w których jeden z podstawników organicznych zawiera grupę amoniową związaną z krzemem poprzez atomy węgla.Ammonium salts are known to inhibit the growth of bacteria, fungi and algae. These agents are most often quaternary ammonium salts having one longer alkyl substituent. It is assumed that their action is to break the cell membranes of the microorganism due to the surface tension induced by the amphiphilic biocide. Undoubtedly, the positive charge of the ammonium group plays an important role in this process [E.-R. Kenawy, F.I. Abdel-Hay, A.B.D. El. Raheem, R. El. Shanshoury, M.H. El-Newchy J. Pol. Sci. Part A Polymer Chemistry, 40, 2384 (2002)]. The biological activity of organosilicon compounds is also known in which one of the organic substituents contains an ammonium group bound to silicon through carbon atoms.
Do najczęściej używanych środków z tej grupy należy chlorek [3-(trimethoxysililo)propylo]octadecylodimetyloamoniowy (Q9-5700) produkowany przez firmę Dow Corning. Umieszczenie grup amoniowych na polimerach krzemoorganicznych, np. polisiloksanach, mogłoby zwiększyć aktywność przeciwbakteryjną oraz przedłużyć ich biobójcze działanie [G. Sauvet, S. Dupond, K. Kaźmierski, J. Chojnowski J. Polym. Sci. 75,1005,(2000)]. Większość polisiloksanów organicznych, jak np. polidimetylosiloksany znane w farmacji i medycynie jako „dimeticone ulega mikrobiologicznej biodegradacji pod wpływem różnych szczepów bakterii. [P. Rościszewski, J.Łukasiak, A.Dorosz, J.Galiński: Macromol. Symp. 1998, 130,337; Handbook of Biopolymers, 9, 10, Wiley VCH, Verlag GmbH, Weinheim 2002].The most commonly used agents in this group include [3- (trimethoxysilyl) propyl] octadecyldimethylammonium chloride (Q9-5700) manufactured by Dow Corning. Placing ammonium groups on organosilicon polymers, e.g. polysiloxanes, could increase the antibacterial activity and prolong their biocidal activity [G. Sauvet, S. Dupond, K. Kaźmierski, J. Chojnowski, J. Polym. Sci. 75,1005, (2000)]. Most organic polysiloxanes, such as polydimethylsiloxanes known in pharmacy and medicine as "dimeticone", undergo microbial biodegradation under the influence of various strains of bacteria. [P. Rościszewski, J. Łukasiak, A. Dorosz, J. Galiński: Macromol. Symp. 1998, 130,337; Handbook of Biopolymers, 9, 10, Wiley VCH, Verlag GmbH, Weinheim 2002].
Znane jest z polskiego patentu nr 181 411 działanie hamujące rozwój niektórych szczepów bakterii pewnych pochodnych chlorowcoalkilochlorosilanów i alkoksysilanów, ale z uwagi na ich nierozpuszczalność w wodzie nie znalazły one dotychczas praktycznego zastosowania.The Polish patent No. 181,411 is known to inhibit the growth of certain bacterial strains of certain haloalkylchlorosilane derivatives and alkoxysilanes, but due to their insolubility in water, they have not been used in practice so far.
Podczas prowadzenia przez Zgłaszającego badań własnych nad syntezą specjalnej klasy polisiloksanów organicznych o trwałej strukturze klatkowej, tzw. polisilseskwioksanów nieoczekiwanie okazało się, że pewne nowo otrzymane odmiany soli amoniowych silseskwioksanów wykazują wyraźne działanie hamujące rozwój dość znacznej grupy drobnoustrojów. Sole takie będące oligomerycznymi polisilsekwioksanami podstawionymi grupami amoniowymi można otrzymać w wyniku stosunkowo prostych syntez w oparciu o niskocząsteczkowe polisilseskwioksany z grupami aminowymi lub chlorowymi w podstawnikach organicznych przy krzemie. Z uwagi na to, iż związki otrzymane sposobem według wynalazku mają podstawową strukturę klatkową lub drabinkową i ciężary cząsteczkowe powyżej 1500 g/mol, w większości, nie powinny one ulegać wchłanianiu przez błony komórkowe organizmów wyższych oraz procesom biodegradacji, jednocześnie wykazując obojętność fizjologiczną dla ludzi i zwierząt. Związki te mają zwartą budowę, przez co łatwiej mogą przenikać przez zewnętrzną osłonę do ścian cytoplazmy, którą niszczą.During the Applicant's own research on the synthesis of a special class of organic polysiloxanes with a permanent cage structure, the so-called The polysilsesquioxanes surprisingly turned out that some of the newly prepared variants of the ammonium salts of silsesquioxanes clearly inhibit the growth of quite a large group of microorganisms. Such ammonium-substituted oligomeric polysilsquioxanes salts can be obtained by relatively simple syntheses based on low molecular weight polysilsesquioxanes with amino or chlorine groups in organic substituents on silicon. Due to the fact that the compounds obtained by the method according to the invention have a basic cage or ladder structure and molecular weights above 1500 g / mol, most of them should not be absorbed by cell membranes of higher organisms and biodegradable, while showing physiological indifference to humans and animals. These compounds have a compact structure, thanks to which they can more easily penetrate through the outer cover to the walls of the cytoplasm which they destroy.
W roztworach wodnych lub wodno-alkoholowych nie ulegają one ł atwo agregacji. W przeciwieństwie do różnych niskocząsteczkowych związków biobójczych. Nowe związki według wynalazku dzięki dużej liczbie naładowanych dodatnio grup amoniowych powiązanych przestrzennie z klatką silseskwioksanową, są w miarę dobrze rozpuszczalne w wodzie i mieszaninach wody z alkoholami mając zdolność silnego oddziaływania na naładowaną ujemnie ścianę komórki.They do not aggregate easily in aqueous or hydroalcoholic solutions. Unlike various low molecular weight biocidal compounds. The new compounds according to the invention, thanks to the large number of positively charged ammonium groups spatially bound to the silsesquioxane cage, are relatively well soluble in water and water-alcohol mixtures having the ability to strongly affect the negatively charged cell wall.
Istota wynalazkuThe essence of the invention
Środki krzemoorganiczne hamujące rozwój różnych drobnoustrojów, a zwłaszcza rozmaitych szczepów bakterii i zarodników grzybów, według wynalazku stanowią mieszaninę oligomerów polisilseskwioksanów zawierających drugorzędowe i/lub trzeciorzędowe i/lub czwartorzędowe grupy amoniowe w ilości od 0,5 do 15% zawartości wagowej azotu w cząsteczce, podłączone do krzemu poprzez grupę węglowodorową, korzystnie poprzez mostek trimetylenowy przedstawionych ogólnym wzorem 1:Organosilicon agents inhibiting the growth of various microorganisms, and in particular various bacterial strains and fungal spores, according to the invention are a mixture of polysilsesquioxane oligomers containing secondary and / or tertiary and / or quaternary ammonium groups in an amount of 0.5 to 15% by weight of nitrogen in the molecule, connected to silicon via a hydrocarbon group, preferably via a trimethylene bridge represented by the general formula 1:
PL 204 957 B1PL 204 957 B1
[XSiO3/2]p wzór 1 w którym[XSiO3 / 2] p formula 1 where
X oznacza grupę amoniową (CH2)mNRH2+ Y-, (CH2)mNRR'H+ Y- i/lub (CH2)mNRR'R+ Y- i/lub grupę (CH2)mY lub (CH2)mNH2, w których:X represents the ammonium group (CH2) mNRH2 + Y - , (CH2) mNRR'H + Y - and / or (CH2) mNRR'R + Y - and / or the group (CH2) mY or (CH2) mNH2, in which:
R oznacza n-alkil, korzystnie CnH2n+1 (gdzie n = 1 do 20)R is n-alkyl, preferably CnH2n + 1 (where n = 1 to 20)
R' i R oznaczają grupę alkilową, arylową lub atom wodoruR 'and R represent an alkyl, aryl or hydrogen group
Y oznacza halogen: Cl, Br lub J, m - oznacza liczbę naturalną od 1 do 4, natomiast p oznacza liczbę naturalną od 6 do 12Y stands for halogen: Cl, Br or J, m - natural number from 1 to 4, while p means natural number from 6 to 12
Związki według wynalazku mają budowę klatkową, jak pokazano na rysunku, zwłaszcza o strukturze A, strukturze B, strukturze C, strukturze D albo o strukturze drabinkowej E gdzie X jest wybrany z grupy obejmującej sole amoniowe o wzorze: (Y)-N+RR'R, [N(R)H2]+Y- lub [NRH(CH2)2NRH2]2+2Y w podstawnikach organicznych zawierają otrzymane w reakcji poli(halogenoalkilo)-silseskwioksanów z róż nymi alkilo(arylo)aminami lub w reakcji poli(aminoalkilo)silseskwioksanów z róż nymi halogenoalkanami.The compounds of the invention have a cage structure as shown in the figure, in particular of structure A, structure B, structure C, structure D or ladder structure E where X is selected from the group consisting of ammonium salts of formula: (Y)-N+RR'R, [N (R) H2]+Y- or [NRH (CH2) 2NRH2]2+2Y in the organic substituents they contain poly (haloalkyl) -silsesquioxanes obtained by reaction with various alkyl (aryl) amines or by reaction of poly (aminoalkyl) silsesquioxanes with various haloalkanes.
Korzystnie głównym składnikiem środka według wynalazku jest silseskwioksan z grupą funkcyjną halogenową o zawartości halogenu od 1 do 50% oraz grup aminowych o zawartości w przeliczeniu na azot od 0,5 do 15%, o strukturze klatkowej T-8 (n=8) o budowie sześcianu z atomami krzemu w naroż ach (struktura A).Preferably, the main component of the agent according to the invention is halogen-functional silsesquioxane with a halogen content of 1 to 50% and amine groups with a nitrogen content of 0.5 to 15%, with a T-8 cage structure (n = 8) of the structure cube with silicon atoms in the corners (structure A).
Środki według wynalazku mogą też być mieszaniną związków klatkowych o większej liczbie atomów krzemu od 9 do 12, na przykład T-10 [X(CH2)mSiO3/2]10. Środek według wynalazku może także zawierać związki z niepełnym zamknięciem klatki, na przykład T-9-OH lub T-8-(OH)2, [X(CH2)mSiO3/2]9 O1/2H (struktury C i D) i związki o strukturze drabinkowej-E. Wszystkie te związki są przedstawiane wzorem ogólnym 1, w którym X ma wyżej podane znaczenie, R oznacza podstawnik alkilowy, korzystnie CnH2n+1 (gdzie n= 4-20) albo wodór, a R' i R oznaczają grupę alkilową, arylową lub atom wodoru, korzystnie metyl.The agents of the invention may also be a mixture of cage compounds having more than 9 to 12 silicon atoms, for example T-10 [X (CH2) mSiO3 / 2] 10. The agent of the invention may also contain compounds with incomplete cage closure, for example T-9-OH or T-8- (OH) 2, [X (CH2) mSiO3 / 2] 9 O1 / 2H (structures C and D) and compounds with a ladder structure-E. All these compounds are represented by the general formula 1, where X is as defined above, R is an alkyl substituent, preferably CnH2n + 1 (where n = 4-20) or hydrogen, and R 'and R are alkyl, aryl or hydrogen groups preferably methyl.
Opis metodyDescription of the method
Sposób syntezy związków krzemoorganicznych hamujących rozwój bakterii i grzybów, według wynalazku polega na reakcji odpowiednio przygotowanych poli(halogeno-alkilo)silseskwioksanów z różnymi alkiloaminami lub z amoniakiem. W rezultacie tej reakcji, która jest reakcją alkilowania amin (amoniaku), a w przypadku amin trzeciorzędowych czwartorzędowania amin, grupami halogenoalkilowymi polisilseskwioksanów, następuje generacja soli amoniowych. Reakcję prowadzi się w rozpuszczalniku polarnym, korzystnie, izopropanolu, n-butanolu, octanie etylu, dimetyloformamidzie lub w mieszaninach tych rozpuszczalników. Proces wykonuje się w temperaturze wrzenia rozpuszczalników (60-90°C). Podstawienie halogenu w polisilseskwioksanie grupami aminowymi może być pełne bądź niepełne.The method of synthesizing organosilicon compounds inhibiting the growth of bacteria and fungi according to the invention consists in reacting suitably prepared poly (halogeno-alkyl) silsesquioxanes with various alkylamines or with ammonia. As a result of this reaction, which is the alkylation of amines (ammonia), and in the case of tertiary amines by quaternizing amines with haloalkyl groups of polysilsesquioxanes, the generation of ammonium salts occurs. The reaction is carried out in a polar solvent, preferably isopropanol, n-butanol, ethyl acetate, dimethylformamide or mixtures of these solvents. The process is performed at the boiling point of the solvents (60-90 ° C). The substitution of the halogen in the polysilsesquioxane with the amino groups may be complete or incomplete.
Drugi wariant sposobu, według wynalazku, polega na reakcji odpowiednio przygotowanych poli(aminoalkilo)silseskwioksanów z halogenoalkanami bądź halogeno-wodorem. W rezultacie tej reakcji alkilowania grup aminowych polisilseskwioksanu następuje także generacja soli amoniowych na polisilseskwioksanie. Reakcję prowadzi się w roztworze lub w układzie dwufazowym. Reakcja może być prowadzona do całkowitej lub częściowej transformacji grupy aminowej do soli amoniowej.A second variant of the process according to the invention consists in reacting suitably prepared poly (aminoalkyl) silsesquioxanes with haloalkanes or halogeno-hydrogen. As a result of this alkylation reaction of the amine groups of the polysilsesquioxane there is also generation of ammonium salts on the polysilsesquioxane. The reaction is carried out in solution or in a two-phase system. The reaction can be carried out to complete or partial transformation of the amino group to the ammonium salt.
Trzeci wariant sposobu, według wynalazku, polega na hydrolizie i polikondensacji soli amoniowej otrzymanej w wyniku reakcji aminoalkilotrialkoksysilanu z halogenkami alkilowymi. Proces jest prowadzony w dwóch etapach. W pierwszym etapie wykonywana jest wstępna hydroliza, którą prowadzi się w układzie woda - rozpuszczalnik organiczny, korzystnie izopropanol, n-butanol, octan etylu lub DMF. Korzystnie należy stosować katalizator, którym jest silny kwas np. H2SO4 lub silna zasada, np. wodorotlenek tetrametyloamoniowy TMAH. Proces jest prowadzony w podwyższonej temperaturze. W tym etapie następuje hydroliza grup alkoksylowych i częściowa polikondensacja. W drugim etapie nastę puje dalsza polikondensacja do silseskwioksanu.A third variant of the process according to the invention consists in the hydrolysis and polycondensation of the ammonium salt obtained by reacting the aminoalkyltrialkoxysilane with alkyl halides. The process is carried out in two stages. In the first step, a preliminary hydrolysis is performed which is carried out in a water-organic solvent system, preferably isopropanol, n-butanol, ethyl acetate or DMF. Preferably, a catalyst should be used which is a strong acid, e.g. H2SO4, or a strong base, e.g. tetramethylammonium hydroxide TMAH. The process is carried out at an elevated temperature. At this stage, hydrolysis of the alkoxy groups and partial polycondensation take place. In the second step, there is a further polycondensation to silsesquioxane.
Etap ten prowadzi się w temperaturze pokojowej lub podwyższonej z udziałem bądź bez udziału katalizatora. W końcowej fazie woda zostaje odparowana pod zmniejszonym ciśnieniem a produkt wygrzany w temperaturze ponad 100°C.This step is carried out at room or elevated temperature with or without a catalyst. In the final phase, the water is evaporated under reduced pressure and the product is heated to over 100 ° C.
Aktywność biologiczna tych preparatów przeciw bakteriom gram ujemnym i gram dodatnim jak również przeciw grzybom została sprawdzona w wyniku badań mikrobiologicznych.The biological activity of these preparations against gram negative and gram positive bacteria as well as against fungi has been verified by microbiological tests.
PL 204 957 B1PL 204 957 B1
Silseskwioksany według wynalazku otrzymuje się z karbofunkcyjnych silseskwioksanów, będących produktami polikondensacji hydrolitycznej odpowiednich organofunkcyjnych alkilotrialkoksysilanów lub alkilotrichlorosilanów zawierających funkcje w podstawniku alkilowym przy krzemie halogen lub grupy aminowe. Karbofunkcyjny silseskwioksan zawierający halogen poddawany jest reakcji z alkiloaminami (schemat I). Natomiast silseskwioksan zawierają cy grupy alkiloaminowe jest poddawany reakcji z halogenoalkanem (np. schemat 2)The silsesquioxanes according to the invention are obtained from carbofunctional silsesquioxanes which are hydrolytic polycondensation products of suitable organofunctional alkyltrialkoxysilanes or alkyltrichlorosilanes having functions in the alkyl substituent on silicon, halogen or amino groups. The halogen-containing carbofunctional silsesquioxane is reacted with alkylamines (Scheme I). In contrast, silsesquioxane containing alkylamino groups is reacted with a haloalkane (e.g. scheme 2)
R - alkil, najczęściej C2H2n+1 (n=4-20), lub wodórR - alkyl, most often C2H2n + 1 (n = 4-20), or hydrogen
R' i R - oznaczają grupę alkilową, arylową lub atom wodoruR 'and R - represent an alkyl, aryl or hydrogen group
Podstawienie może być pełne, jak pokazano na schemacie 1 i schemacie 2, bądź niepełne, jak pokazano na schemacie 3 i schemacie 4. W przypadku niepełnego podstawienia halogenu (schemat 3), obok grup amoniowych będą występowały grupy organiczne zawierające kowalencyjnie związany halogen. Natomiast w przypadku niepełnego przekształcenia aminy (schemat 4), obok grup amoniowych będą występowały grupy aminowe.The substitution may be complete as shown in scheme 1 and scheme 2, or incomplete as shown in scheme 3 and scheme 4. In the case of incomplete halogen substitution (scheme 3), organic groups containing a covalently bonded halogen will be present in addition to the ammonium groups. On the other hand, in the case of incomplete amine conversion (Scheme 4), amino groups will be present next to the ammonium groups.
Poniżej przedstawiono przykłady wykonania wynalazku.Embodiments of the invention are illustrated below.
P r z y k ł a d IP r z k ł a d I
Silseskwioksan zawierający podstawniki 3-aminopropyłowe przy krzemie, otrzymano metodą dwustopniowej polikondensacji hydrolitycznej 3-aminopropylotrietoksysilanu, początkowo przez ogrzewanie roztworu tego monomeru w octanie etylu, z niedomiarem stechiometrycznym wody, w obecności wodorotlenku tetrametyloamoniowego jako katalizatora. Otrzymany pół produkt dozowano następnie z mieszaniem do wody z dodatkiem roztworu amoniaku jako katalizatora utrzymując temperaturę 15-20°C. Otrzymany roztwór wodny poli(3-aminosilseskwioksanu) zatężano przez destylację pod obniżonym ciśnieniem i wylewano do kuwet dla wyschnięcia do postaci przezroczystej folii. Folię tą rozpuszczano w gorącej wodzie lub mieszaninie wody z metanolem ew. etanolem i poddawano reakcji ze stechiometrycznie wyliczoną ilością 1-bromobutanu przez ogrzewanie w kolbie z chłodnicą zwrotną. Otrzymany roztwór miał wyraźne działanie hamujące rozwój następujących szczepów bakterii: Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Escherichia coli i Proteus vulgaris oraz zarodników grzybków C.Albicans.Silsesquioxane containing 3-aminopropyl substituents on silicon was obtained by the method of two-stage hydrolytic polycondensation of 3-aminopropyltriethoxysilane, initially by heating a solution of this monomer in ethyl acetate, with stoichiometry of water, in the presence of tetramethylammonium hydroxide as a catalyst. The half product obtained was then dosed with stirring into water with the addition of ammonia solution as a catalyst, maintaining the temperature at 15-20 ° C. The resulting poly (3-aminosilsesquioxane) aqueous solution was concentrated by reduced pressure distillation and poured into cuvettes to dry to form a transparent film. The film was dissolved in hot water or a mixture of water with methanol or ethanol and reacted with a stoichiometrically calculated amount of 1-bromobutane by heating in a reflux flask. The obtained solution clearly inhibited the growth of the following bacterial strains: Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Escherichia coli and Proteus vulgaris, as well as C. Albicans fungal spores.
P r z y k ł a d IIP r z x l a d II
Rozwór wodno-alkoholowy soli amoniowej otrzymanej analogicznie jak opisano w przykładzie I z zastąpieniem jedynie 1-bromobutanu 1-bromopentanem wykazał silne działanie hamują ce następujących szczepów bakterii (mierzone najmniejszym stężeniem hamującym): Staphylococcus aureus: 0,015%, Escherichia coli: 0,015-0,12%, Proteus vulgaris: 0,12-0,24%, Pseudomonas aeruginosa: 0,015-0,12% a dla Enterococcus hirae: poniżej 0,015%The hydroalcoholic solution of the ammonium salt prepared analogously to example 1 with the replacement of 1-bromobutane only with 1-bromopentane showed a strong inhibitory effect on the following bacterial strains (measured by the lowest inhibitory concentration): Staphylococcus aureus: 0.015%, Escherichia coli: 0.015-0, 12%, Proteus vulgaris: 0.12-0.24%, Pseudomonas aeruginosa: 0.015-0.12% and for Enterococcus hirae: less than 0.015%
P r z y k ł a d IIIP r z x l a d III
Otrzymano okta(3-chloropropylisilseskwioksan) o strukturze klatkowej i ciężarze cząsteczkowym 1036 g/mol (zgodny z wyliczonym teoretycznie) prowadząc dwustopniową polikondensację hydrolityczną, podobnie jak opisano w przykładzie I, z tą różnicą, że pierwszy etap prowadzono ogrzewając roztwór 3-chloropropylotrimetoksysilanu w octanie etylu z dodatkiem 2 moli wody w przeliczeniu na 1 mol monomeru oraz stężonego kwasu solnego jako katalizatora. Po zakończeniu następnego etapu polikondensacji w nadmiarze wody z amoniakiem, ekstrahowano otrzymany silseskwioksan toluenem, płukano wodą i zatężano przez destylację pod obniżonym ciśnieniem do stężenia 40-60%. Następnie prowadzono dodatkową polikondesację przez ogrzewanie tego roztworu do wrzenia wobec wodorotlenku tetrametyloamoniowego. Po odpędzeniu rozpuszczalnika pod obniżonym ciśnieniem otrzymano okta(3-chloropropylosilseskwioksan) w postaci oleju o niskiej lepkości. Otrzymany silseskwioksan poddano reakcji z N,N-dimetylooktyloaminą przez dłuższe ogrzewanie roztworu substratów w mieszaninie izopropanolu z dimetyloformamidem. Po stwierdzeniu na podstawie analizy 1H NMR, ż e stopień podstawienia atomów chloru przewyższył 45% proces przerywano otrzymując, po odpędzeniu rozpuszczalnika i nieprzereagowanej aminy, odpowiednią seskwioksanową sól amoniową dobrze rozpuszczalną w wodzie i wykazującą podobne działanie hamujące rozwój wybranych szczepów bakterii i grzybów jak opisano w przykładach I i II , a mianowicie minimalne stężenia hamujące rozwój bakterii: Enterococcus hirae 0,0157%, Staphylococcus aureus).0,00198%, Escherichia coli 0,0313%, Proteus vulgaris 0,125% i Pseudomonas aeruginosa 0,125%.Octa (3-chloropropylisilsesquioxane) with a cage structure and a molecular weight of 1036 g / mol (consistent with the theoretically calculated) was obtained by conducting a two-stage hydrolytic polycondensation similar to that described in Example 1, except that the first stage was carried out by heating a solution of 3-chloropropyltrimethoxysilane in acetate ethyl acetate with the addition of 2 moles of water based on 1 mole of monomer and concentrated hydrochloric acid as a catalyst. After completion of the next polycondensation step in excess water with ammonia, the obtained silsesquioxane was extracted with toluene, washed with water and concentrated by distillation under reduced pressure to a concentration of 40-60%. Additional polycondesation was then carried out by heating this solution to reflux against tetramethylammonium hydroxide. Stripping the solvent under reduced pressure gave octa (3-chloropropylsilsesquioxane) as a low viscosity oil. The obtained silsesquioxane was reacted with N, N-dimethyloctylamine by prolonged heating of the substrate solution in a mixture of isopropanol with dimethylformamide. Upon determination on the basis of 1 H NMR analysis, desired that the degree of substitution of the chlorine atoms has exceeded 45% of the process was stopped to give, after driving off the solvent and unreacted amine, a suitable seskwioksanową ammonium salt is soluble in water and having similar inhibitory effect on growth of selected strains of bacteria and fungi as described in Examples I and II, namely the minimum bacterial inhibitory concentrations: Enterococcus hirae 0.0157%, Staphylococcus aureus) 0.00198%, Escherichia coli 0.0313%, Proteus vulgaris 0.125% and Pseudomonas aeruginosa 0.125%.
PL 204 957 B1PL 204 957 B1
P r z y k ł a d IVP r x l a d IV
Oligosilseskwioksan otrzymany w przykładzie III zawierający 45% grup chloropropylowych podstawionych grupą N,N-dimetylo-n-oktyloamoniową poddano dalszemu ogrzewaniu z nadmiarem N,N-dimetylo-n-oktyloaminy w roztworze w dimetyloformamidzie w temperaturze 80°C przez 7 dni. Analiza 1H NMR wykazała wzrost podstawienia do ponad 90% Po usunięciu rozpuszczalników i nadmiaru aminy otrzymaną sól amoniową silseskwioksanu poddano badaniom zdolnoś ci hamowania rozwoju bakterii stwierdzając podobną aktywność: Enterococcus hirae - 0,0157%, Staphylococcus aureus - 0,00198%, Eshericha coli - 0,25%, Proteus vulgaris - 0,5%, Psudomonas aeruginosa - 0,5%.The oligosilsesquioxane obtained in Example 3 containing 45% of the N, N-dimethyl-n-octylammonium substituted chloropropyl groups was subjected to further heating with an excess of N, N-dimethyl-n-octylamine in solution in dimethylformamide at 80 ° C for 7 days. 1 H NMR analysis showed an increase of substitution of more than 90% After removal of the solvent and excess amine resulting ammonium salt of the silsesquioxane was analyzed zdolnoś of inhibiting the growth of bacteria finding similar activity Enterococcus hirae - 0.0157%, Staphylococcus aureus - 0.00198% Eshericha coli - 0.25%, Proteus vulgaris - 0.5%, Psudomonas aeruginosa - 0.5%.
P r z y k ł a d VP r z k ł a d V
Otrzymano nową silseskwioksanową sól amoniową przez ogrzewanie do wrzenia, w kolbie pod chłodnicą zwrotną, roztworu w 200 g octanu etylu 55 g (0,25 mola) N-2-aminoetylo-3-aminopropylotrimetoksysilanu [H2NCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(OCH3)3] z dodatkiem 96,5 g (0,5 mola) 1-bromooktanu (C8H17Br). Po 7 godz. ogrzewania dodano 15 g (0,8 mola) wody destylowanej i kontynuowano ogrzewanie do wrzenia w ciągu następnych 7 godz., po czym dodano 1 ml roztworu wodnego wodorotlenku tetrametyloamoniowego w celu dokończenia polikondensacji i ogrzewano dalej do wrzenia, do wyraźnego zaniku pasma IR przy 3630 cm-1, charakterystycznego dla wiązań HO-Si. Otrzymany jednorodny bezbarwny roztwór silseskwioksanowej soli amoniowej o odczynie pH =5,9 poddano destylacji pod obniżonym ciśnieniem (ok. 10 torr) odpędzając rozpuszczalniki, wodę i lotne związki. Pozostało 140 g żółtawej, termoplastycznej żywicy dobrze rozpuszczalnej w etanolu. Metodą analizy elementarnej oznaczono zawartość N: 6,03% (oblicz. 5,19%), C: 46,5% (oblicz. 46,8%), H: 8,45% (oblicz. 8,72%). Roztwór w etanolu otrzymanej soli amoniowej o stężeniu 20% dodany w ilości 1,5% do farby emulsyjnej silikonowo-akrylowej i poddanej standardowym badaniom na rozwój zarodników grzybów na powłoce lakierniczej skutecznie zabezpieczył powłokę przed wzrostem grzybów.A new silsesquioxane ammonium salt was obtained by refluxing a solution in 200 g of ethyl acetate in 200 g (0.25 mol) of N-2-aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane [H2NCH2CH2NHCH2CH2CH2Si (OCH3) 3] with the addition of 96, 5 g (0.5 mol) of 1-bromooctane (C8H17Br). After 7 hours 15 g (0.8 mol) of distilled water was added to heating and reflux was continued for the next 7 hours, then 1 ml of tetramethylammonium hydroxide aqueous solution was added to complete the polycondensation and heated further to reflux until the IR band clearly disappeared at 3630 cm -1 , characteristic of HO-Si bonds. The obtained homogeneous colorless solution of silsesquioxane ammonium salt with a pH = 5.9 was subjected to distillation under reduced pressure (approx. 10 torr), removing solvents, water and volatile compounds. 140 g of a yellowish thermoplastic resin highly soluble in ethanol remained. The N content was determined by elemental analysis: 6.03% (calculated 5.19%), C: 46.5% (calculated 46.8%), H: 8.45% (calculated 8.72%). An ethanol solution of the obtained ammonium salt with a concentration of 20%, added in the amount of 1.5% to the silicone-acrylic emulsion paint and subjected to standard tests for the development of fungal spores on the paint coating, effectively protected the coating against fungal growth.
P r z y k ł a d VIP r x l a d VI
Dodatek 2,5% roztworu wodnego silseskwioksanowej soli amoniowej opisanej w przykładzie I do farby emulsyjnej typu „Polinil” użytej do pomalowania ściany w pralni skutecznie zabezpieczał w ciągu 6 miesięcy przed pojawieniem się częstego dla tych wymalowań ciemnego zagrzybienia.The addition of a 2.5% aqueous solution of the silsesquioxane ammonium salt described in Example 1 to the "Polinil" type emulsion paint used to paint the wall in the laundry effectively prevented the occurrence of dark fungus, common with these paints, for 6 months.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL375334A PL204957B1 (en) | 2005-05-24 | 2005-05-24 | Silicon organic compounds for hindering the growth of strains of bacteria, fungi and other micro-organisms as well as method for their manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL375334A PL204957B1 (en) | 2005-05-24 | 2005-05-24 | Silicon organic compounds for hindering the growth of strains of bacteria, fungi and other micro-organisms as well as method for their manufacture |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL375334A1 PL375334A1 (en) | 2006-11-27 |
| PL204957B1 true PL204957B1 (en) | 2010-02-26 |
Family
ID=40561403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL375334A PL204957B1 (en) | 2005-05-24 | 2005-05-24 | Silicon organic compounds for hindering the growth of strains of bacteria, fungi and other micro-organisms as well as method for their manufacture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL204957B1 (en) |
-
2005
- 2005-05-24 PL PL375334A patent/PL204957B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL375334A1 (en) | 2006-11-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2752614C (en) | Photochemical cross-linkable polymers, methods of making photochemical cross-linkable polymers, and methods of using photochemical cross-linkable polymers | |
| US20100004202A1 (en) | Quaternary ammonium-functionalized-POSS compounds | |
| US9879117B2 (en) | Photochemical cross-linkable polymers, methods of making photochemical cross-linkable polymers, methods of using photochemical cross-linkable polymers, and methods of making articles containing photochemical cross-linkable polymers | |
| Chojnowski et al. | Polysilsesquioxanes and oligosilsesquioxanes substituted by alkylammonium salts as antibacterial biocides | |
| EP3976125B1 (en) | Means and methods for providing a substrate with a biocidal coating, and coated substrates obtainable thereby | |
| Majumdar et al. | Antimicrobial activity of polysiloxane coatings containing quaternary ammonium-functionalized polyhedral oligomeric silsesquioxane | |
| Rasines et al. | Water-stable ammonium-terminated carbosilane dendrimers as efficient antibacterial agents | |
| Nuzhdina et al. | Simple and versatile method for creation of non-leaching antimicrobial surfaces based on cross-linked alkylated polyethyleneimine derivatives | |
| Sanchez-Milla et al. | Functionalization of silica with amine and ammonium alkyl chains, dendrons and dendrimers: Synthesis and antibacterial properties | |
| US11930818B2 (en) | Star polymers with enhanced antimicrobial activity in response to light | |
| US10709130B2 (en) | Clickable antimicrobial molecules and polymers | |
| WO2013056007A2 (en) | Photochemical cross-linkable polymers, methods of making photochemical cross-linkable plolymers, methods of using photochemical cross-linkable poloymers, and methods of making articles containing photochemical cross-linkable polymers | |
| US10995220B2 (en) | Functionalized quaternary ammonium halides and use thereof | |
| US20110110998A1 (en) | Polysiloxane antimicrobials | |
| Abid et al. | Synthesis and characterization of quaternary ammonium PEGDA dendritic copolymer networks for water disinfection | |
| CN111892619A (en) | Synthetic method of double-long-chain organosilicon quaternary ammonium salt | |
| PL204957B1 (en) | Silicon organic compounds for hindering the growth of strains of bacteria, fungi and other micro-organisms as well as method for their manufacture | |
| EP1732973A1 (en) | Crosslinked polymers containing biomass derived materials | |
| FR2648676A1 (en) | New compound for producing a resin with bioactive properties and process for preparing this compound | |
| CN112592478B (en) | Non-permeable random copolymer containing polysiloxane, preparation method and application thereof | |
| CN112521611B (en) | Non-permeable block copolymer containing polysiloxane, preparation method and application thereof | |
| CN118742535A (en) | Antibacterial composition | |
| WO2010040839A1 (en) | Antimicrobial compositions and uses |