PL249706B1 - Nowe amidquaty na bazie kwasu kaprylowego z anionem niacyny, sposób ich otrzymywania i zastosowanie jako antybakteryjny środek myjąco-piorący - Google Patents

Nowe amidquaty na bazie kwasu kaprylowego z anionem niacyny, sposób ich otrzymywania i zastosowanie jako antybakteryjny środek myjąco-piorący

Info

Publication number
PL249706B1
PL249706B1 PL448161A PL44816124A PL249706B1 PL 249706 B1 PL249706 B1 PL 249706B1 PL 448161 A PL448161 A PL 448161A PL 44816124 A PL44816124 A PL 44816124A PL 249706 B1 PL249706 B1 PL 249706B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
niacin
anion
caprylic acid
new
ethyl
Prior art date
Application number
PL448161A
Other languages
English (en)
Other versions
PL448161A1 (pl
Inventor
Anna Syguda
Marta Wojcieszak
Katarzyna Materna
Maciej Karolak
Łukasz Pałkowski
Original Assignee
Politechnika Poznanska
Univ Mikolaja Kopernika W Toruniu
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Poznanska, Univ Mikolaja Kopernika W Toruniu filed Critical Politechnika Poznanska
Priority to PL448161A priority Critical patent/PL249706B1/pl
Publication of PL448161A1 publication Critical patent/PL448161A1/pl
Publication of PL249706B1 publication Critical patent/PL249706B1/pl

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D213/00—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D213/02—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D213/04—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom
    • C07D213/60—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D213/78—Carbon atoms having three bonds to hetero atoms, with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals
    • C07D213/79—Acids; Esters
    • C07D213/80—Acids; Esters in position 3
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61Q—SPECIFIC USE OF COSMETICS OR SIMILAR TOILETRY PREPARATIONS
    • A61Q19/00—Preparations for care of the skin
    • A61Q19/10—Washing or bathing preparations
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C209/00—Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton
    • C07C209/04—Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by substitution of functional groups by amino groups
    • C07C209/06—Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by substitution of functional groups by amino groups by substitution of halogen atoms
    • C07C209/12—Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by substitution of functional groups by amino groups by substitution of halogen atoms with formation of quaternary ammonium compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C211/00—Compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton
    • C07C211/62—Quaternary ammonium compounds
    • C07C211/63—Quaternary ammonium compounds having quaternised nitrogen atoms bound to acyclic carbon atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D213/00—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D213/02—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D213/04—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom
    • C07D213/60—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D213/78—Carbon atoms having three bonds to hetero atoms, with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals
    • C07D213/79—Acids; Esters
    • C07D213/803—Processes of preparation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D1/00—Detergent compositions based essentially on surface-active compounds; Use of these compounds as a detergent
    • C11D1/38—Cationic compounds
    • C11D1/62—Quaternary ammonium compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D3/00—Other compounding ingredients of detergent compositions covered in group C11D1/00
    • C11D3/16—Organic compounds
    • C11D3/26—Organic compounds containing nitrogen
    • C11D3/28—Heterocyclic compounds containing nitrogen in the ring
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D3/00—Other compounding ingredients of detergent compositions covered in group C11D1/00
    • C11D3/16—Organic compounds
    • C11D3/26—Organic compounds containing nitrogen
    • C11D3/30—Amines; Substituted amines ; Quaternized amines

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
  • Detergent Compositions (AREA)
  • Pyridine Compounds (AREA)

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia są nowe amidquaty na bazie kwasu kaprylowego z anionem niacyny o wzorze ogólnym 1, w którym R oznacza łańcuch alkilowy zawierający od 8 do 16 atomów węgla, sposób ich otrzymywania oraz zastosowanie jako antybakteryjny środek myjąco-piorący.

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku są nowe amidquaty na bazie kwasu kaprylowego z anionem niacyny, sposób ich otrzymywania i zastosowanie jako antybakteryjny środek myjąco-piorący.
Amidquaty (ang. amides - amidy, quats czyli quaternary ammonium salts - czwartorzędowe sole amoniowe) to czwartorzędowe sole amoniowe zawierające w swojej budowie ugrupowanie amidowe. Amidquaty dodaje się wraz ze związkami fluorowanymi jako kompozycje do obróbki tekstyliów syntetycznych, takich jak poliester i nylon, w celu nadania takiemu materiałowi właściwości hydrofobowych (C. P. Jariwala, D. M. Coppens, D. M., R. J. Dams, 2013, WO 2013/162705 A1). Ponadto amidquaty, podobnie jak inne surfaktanty kationowe, wykazują dobrą aktywność biologiczną zarówno wobec bakterii, jak i grzybów. Amidquaty z kationem na bazie kwasu kaprylowego i anionem bromkowym są związkami wielofunkcyjnymi, gdyż łączą właściwości powierzchniowe z przeciwdrobnoustrojowymi, co opisano w publikacji: M. Wojcieszak, A. Syguda, M. Karolak, Ł. Pałkowski, K. Materna, RSC Advances 2023, 13, 34782-34797. Dodatkowo w pracy: A. Syguda, Ł. Ławniczak, P. Wróbel, F. Walkiewicz, G. Framski, A. Parus, M. Woźniak-Karczewska, M. Niemczak, A. Gierka, Ł. Chrzanowski, J. Mol. Liq, 2023, 391,123221-123231 opisano, że amidquaty na bazie kwasu kaprylowego z anionem bromkowym mogą być wykorzystywane jako biodegradowalne surfaktanty do zastosowań rolniczych, gdyż wykazują aktywność chwastobójczą wobec oportunistycznych roślin dwuliściennych, przy zachowaniu nienaruszonych roślin jednoliściennych.
Znanym amidquatem zwitterjonowym jest kokamidopropylobetaina (CAS: 61789-40-0) związek pianotwórczy, stabilizujący i poprawiająca jakość piany w mieszaninie z anionowymi surfaktantami. Pełni rolę modyfikatora reologii (czyli poprawia konsystencję) w preparatach myjących, zawierających anionowe substancje powierzchniowo czynne, dzięki tworzeniu tzw. mieszanych miceli. Niestety okazuje się, że związek ten jest alergenem, dlatego trzeba mieć na względzie poszukiwanie nowych substancji, które byłyby bezpieczne dla skóry, przy zachowaniu swoich właściwości dezynfekująco-myjących.
Natomiast kwas kaprylowy inaczej oktanowy jest naturalnym kwasem karboksylowym występującym w oleju kokosowym i palmowym lub w mleku kozic i królików. W pracy M.K.M. Nair, J. Joy, P. Vasudevan, L. Hinckley, T.A. Hoagland, K.S. Venkitanarayanan, J. Dairy Sci., 2005, 88, 3488-3495 udowodniono, że kwas kaprylowy wykazuje aktywność przeciwbakteryjną oraz, że można traktować go jako alternatywę lub uzupełnienie składu preparatów dezynfekcyjnych.
Natomiast niacyna (inaczej witamina B3) jest wspólną nazwą dwóch związków: kwasu nikotynowego i amidu kwasu nikotynowego. Niacyna jest znana również jako czynnik przeciwpelagryczny, stąd niekiedy nazywa się ją także witaminą PP. W przeciwieństwie do innych witamin z grupy B może być ona produkowana w organizmie z podstawowego aminokwasu - tryptofanu, jednak w niewielkich ilościach. Jej najważniejszym źródłem jest pożywienie. Witamina PP ma współudział w syntezie i rozkładzie węglowodanów, kwasów tłuszczowych i aminokwasów, w przemianach metabolicznych mających na celu uwalnianie energii, uczestniczy w tworzeniu czerwonych ciałek krwi, hamuje toksyczne działanie związków chemicznych i leków, reguluje poziom cholesterolu we krwi, rozszerza naczynia krwionośne, oddziałuje korzystnie na system nerwowy i stan psychiczny, poprawia ukrwienie skóry i kondycję włosów.
Istotą wynalazku są nowe amidquaty na bazie kwasu kaprylowego z anionem niacyny o wzorze ogólnym 1, w którym R oznacza łańcuch alkilowy zawierający od 8 do 16 atomów węgla.
Przykładem takich związków są:
nikotynian dimetylo-N-[(2-oktanoamido)etylo]oktyloamoniowy ([OktDMACs][NC]);
nikotynian dimetylononylo-N-[(2-oktanoamido)etylo]amoniowy ([OktDMACg][NC]);
nikotynian decylodimetylo-N-[(2-oktanoamido)etylo]amoniowy ([OktDMAC10][NC]);
nikotynian dimetylo-N-[(2-oktanoamido)etylo]undecyloamoniowy ([OktDMACn][NC]); nikotynian dodecylodimetylo-N-[(2-oktanoamido)etylo]amoniowy ([OktDMAC12][NC]); nikotynian dimetylo-N-[(2-oktanoamido)etylo]tetradecyloamoniowy ([OktDMAC14][NC]); nikotynian heksadecylodimetylo-N-[(2-oktanoamido)etylo]amoniowy ([OktDMAC16][NC]).
Istotą wynalazku jest również sposób ich otrzymywania, który polega na tym, że halogenek alkilodimetylo-N-[(2-oktanoamido)etylo]amoniowy poddaje się reakcji z kwasem nikotynowym w obecności wodorowęglanu lub wodorotlenku potasu w stosunku molowym - halogenek alkilodimetylo-N-[(2-oktanoamido)etylo]amoniowy: kwas nikotynowy: wodorowęglan lub wodorotlenek potasu - 1 : (od 1 do 1,1) : (od 1 do 1,2); w temperaturze od 25 do 100°C, w środowisku wodnym, po czym produkt izoluje się. Korzystnie w celu izolacji produktu z mieszaniny poreakcyjnej całkowicie odparowuje się wodę pod obniżonym ciśnieniem, a następnie produkt ekstrahuje się bezwodnym acetonem, a po odsączeniu na lejku Buchnera halogenku potasu, z przesączu odparowuje się aceton i ostatecznie gotowy produkt się suszy w temperaturze od 25 do 75°C, korzystnie w 60°C.
Istotą wynalazku jest także zastosowanie nowych amidquatów na bazie kwasu kaprylowego z anionem niacyny o wzorze ogólnym 1, w którym R oznacza łańcuch alkilowy zawierający od 8 do 16 atomów węgla, jako antybakteryjny środek myjąco-piorący. Wyjątkowo korzystnie sole stosuje się jako antybakteryjne środki myjąco-piorące w postaci roztworu wodnego o stężeniu co najmniej 1%.
Nowe amidquaty na bazie kwasu kaprylowego z anionem niacyny według wynalazku, dzięki obecności długich łańcuchów alkilowych wykazują aktywność powierzchniową, a ponadto wykazują szereg dodatkowych korzystnych cech, mianowicie:
• ze względu na obecność w kationie podstawnika pochodzącego od kwasu kaprylowego oraz długiego łańcucha alkilowego wykazują działanie bakteriobójcze i grzybobójcze, • obecność anionu niacyny pozwoli na uzyskanie preparatów z nową formą dostarczania witaminy PP, • ze względu na budowę chemiczną będą to związki biodegradowalne, • opracowane amidquaty są stabilnie termicznie w wysokich temperaturach, • budowa jonowa i obecność podstawnika alkilowego omawianych soli decyduje o ich doskonałych właściwościach antyelektrostatycznych dzięki czemu tkaniny w nich uprane nie będą się elektryzowały, • ze względu na własności pianotwórcze i wysoką stabilność piany ich roztwory wodne mogą być stosowane jako płyny do kąpieli, • mogą być doskonałą substancją czynną w szamponach do włosów zapobiegających rozwojowi drożdżaków, włosy nimi umyte nie będą się puszyły, ani elektryzowały i będą się bardzo dobrze rozczesywały, dodatkowo obecna w anionie niacyna będzie miała pozytywny wpływ na kondycję skóry i włosów, • mogą być doskonałą alternatywą szamponów do włosów zawierających kokamidopropylbetalinę, gdyż związki te są delikatne dla skóry i nie powodują alergii.
Wynalazek według sposobów otrzymywania nowych amidquatów na bazie kwasu kaprylowego z anionem niacyny ilustrują poniższe przykłady.
Przykład I
Otrzymywanie nikotynianu dimetylo-N-[(2-oktanoamido)etylo]oktyloamoniowego ([OktDMAC8][NC])
W zlewce zaopatrzonej w dipol magnetyczny, mieszadło z grzaniem sporządzono zawiesinę 0,005 mola kwasu nikotynowego w 20 cm3 wody dejonizowanej, po czym dodano 0,005 mola wodorotlenku potasu. Reakcję prowadzono na mieszadle magnetycznym w temperaturze wrzenia. Po całkowitym roztworzeniu się kwasu nikotynowego uzyskano homogeniczny roztwór nikotynianu potasu. Następnie rozwór ten dodano do kolejnej zlewki, w której znajdowało się 0,005 mola bromku dimetylo-N-[(2-oktanoamido)etylo]oktyloamoniowego rozpuszczonego w 20 cm3 wody dejonizowanej. Po 20 minutach intensywnego mieszania z mieszaniny poreakcyjnej odparowano wodę na wyparce próżniowej, a do suchej mieszaniny poreakcyjnej dodano 20 cm3 bezwodnego acetonu. W acetonie rozpuszczał się produkt reakcji, a nie rozpuszczał się bromek potasu. Następnie z przesączu odparowano aceton na wyparce próżniowej i w końcowym etapie produkt suszono przez 24 godziny w temperaturze 60°C, w warunkach obniżonego ciśnienia. Otrzymano mazistą ciecz jonową z wydajnością 93%. Zawartość substancji kationowo czynnej określono metodą miareczkowania dwufazowego zgodnie z polską normą (PN-EN ISO 2871-2) i wyniosła ona 98%.
Strukturę związku potwierdzono wykonując widma protonowe i węglowe magnetycznego rezonansu jądrowego:
1 H NMR (CDCI3, 400 MHz) δ [ppm]: 0,88 (t, J =7,5 Hz, 6H), 1,25 (m, 18H), 1,59 (q, J=6,9 Hz, 2H), 1,75 (q, J=6,9 Hz, 2H), 2,25 (t, J=7,7 Hz, 2H), 3,33 (s, 6H), 3,48 (t, J=8,6 Hz, 2H), 3,73 (t, J=5,5 Hz, 2H), 3,73 (kwart, J=5,5 Hz, 2H), 7,28 (t, J=6,1 Hz, 1H), 8,28 (d, J=6,9 Hz, 1H); 8,48 (t, J =5,1 Hz, 1H); 8,58 (d, J=7,0 Hz, 1H), 9,17 (s, 1H), 1 3C NMR (CDCl3,100 MHz) δ [ppm]: 13,8; 22,4; 25,1; 26,0; 28,8; 28,9; 29,0; 29,1; 29,2; 31,5; 31,6; 33,6; 36,0; 51,4; 62,4; 65,2; 122,7; 133,9; 136,7; 150,0; 150,6; 170,3; 174,7.
Analiza elementarna CHN dla C26H47N3O3 M = 449,76 g/mol: wartości w procentach wyliczone: C 69,43; H 10,56; N 9,35; wartości zmierzone: C 69,00; H 10,79; N 6955.
Przykład II
Otrzymywanie nikotynianu decylodimetylo-N-[(2-oktanoamido)etylo]amoniowego ([OktDMACio][NC]) W zlewce zaopatrzonej w dipol magnetyczny, mieszadło z grzaniem sporządzono zawiesinę 0,005 mola kwasu nikotynowego w 20 cm3 wody dejonizowanej, po czym dodano 0,0051 mola wodorowęglanu potasu. Reakcję prowadzono na mieszadle magnetycznym w temperaturze 65°C aż do całkowitego roztworzenia się kwasu nikotynowego oraz ustania wydzielania się dwutlenku węgla i uzyskania homogenicznego roztworu nikotynianu potasu. Następnie utworzony rozwór wodny nikotynianu potasu dodano do naczynia reakcyjnego w którym znajdowało się 0,0048 mola bromku decylodimetylo-N-[(2-oktanoamido)etylo]amoniowego rozpuszczonego w 20 cm3 wody. Po 20 minutach intensywnego mieszania z mieszaniny poreakcyjnej odparowano wodę na wyparce rotacyjnej, a do suchej mieszaniny poreakcyjnej dodano 20 cm3 bezwodnego acetonu. Po ekstrakcji produktu acetonem, wykonano sączenie próżniowe. Następnie z przesączu odparowano aceton na wyparce próżniowej i w końcowym etapie produkt suszono przez 24 godziny w temperaturze 60°C, w warunkach obniżonego ciśnienia. Otrzymano produkt z wydajnością 97%. Zawartość substancji kationowo czynnej określono metodą miareczkowania dwufazowego zgodnie z polską normą (PN-EN ISO 2871-2) i wyniosła ona 99%.
Strukturę związku potwierdzono wykonując widma protonowe i węglowe magnetycznego rezonansu jądrowego:
1 H NMR (CDCI3, 400 MHz) δ [ppm]: 0,88 (t, J =7,5 Hz, 6H), 1,25 (m, 22H), 1,59 (q, J=6,9 Hz, 2H), 1,75 (q, J=6,9 Hz, 2H), 2,25 (t, J=7,7 Hz, 2H), 3,33 (s, 6H), 3,48 (t, J=8,6 Hz, 2H), 3,73 (t, J=5,5 Hz, 2H), 3,73 (kwart, J=5,5 Hz, 2H), 7,28 (t, J=6,1 Hz, 1H), 8,28 (d, J=6,9 Hz, 1H); 8,48 (t, J =5,1 Hz, 1H); 8,58 (d, J=7,0 Hz, 1H), 9,17 (s, 1H), 1 3C NMR (CDCl3,100 MHz) δ [ppm]: 13,8; 22,37; 22,39; 22,6; 25,3; 26,1; 28,84; 28,97; 28,99; 29,11; 29,18; 31,5; 31,6; 33,6; 36,0; 51,4; 62,4; 65,2; 122,7; 133,9; 136,7; 150,0; 150,6; 170,3; 174,6.
Analiza elementarna CHN dla C28H51N3O3 M = 477,82 g/mol: wartości w procentach wyliczone: C 70,38; H 10,78; N 8,80; wartości zmierzone: C 69,92; H 10,56; N 8,88.
Przykład III
Otrzymywanie nikotynianu dodecylodimetylo-N-[(2-oktanoamido)etylo]amoniowego ([OktDMACi2][NC])
Do reaktora wprowadzono 0,005 mola kwasu nikotynowego w 20 cm3 wody dejonizowanej, po czym dodano 0,0055 mola 10% wodnego roztworu wodorotlenku potasu. Reakcję prowadzono w temperaturze 85°C aż do całkowitego przereagowania kwasu nikotynowego. Następnie dodano stechiometryczną ilość w stosunku do otrzymanego nikotynianu potasu bromku dodecylodimetylo-N-[(2-oktanoamido)etylo]amoniowego rozpuszczonego w 20 cm3 wody w temperaturze pokojowej. Po 20 minutach od przeprowadzenia reakcji odparowano wodę przy użyciu wyparki rotacyjnej. Po całkowitym usunięciu wody do mieszaniny poreakcyjnej dodano 30 cm3 bezwodnego acetonu i przeprowadzono nim ekstrakcję produktu. Po odsączeniu osadu z przesączu odparowano aceton na wyparce próżniowej. W końcowym etapie produkt suszono przez 24 godziny w temperaturze 60°C, w warunkach obniżonego ciśnienia. Otrzymano ciecz jonową z wydajnością 96%. Zawartość substancji kationowo czynnej określono metodą miareczkowania dwufazowego zgodnie z polską normą (PN-EN ISO 2871-2) i wyniosła ona 99%.
Strukturę związku potwierdzono wykonując widma NMR:
1 H NMR (CDCI3, 400 MHz) δ [ppm]: 0,87 (t, J =7,5 Hz, 6H), 1,25 (m, 26H), 1,60 (q, J=6,9 Hz, 2H), 1,75 (q, J =7,0 Hz, 2H), 2,25 (t, J=7,6 Hz, 2H), 3,33 (s, 6H), 3,48 (t, J=8,6 Hz, 2H), 3,73 (t, J=5,5 Hz, 2H), 3,73 (kwart, J=5,5 Hz, 2H), 7,28 (t, J=6,1 Hz, 1H), 8,28 (d, J=6,9 Hz, 1H); 8,48 (t, J =5,1 Hz, 1H); 8,58 (d, J=7,0 Hz, 1H), 9,17 (s, 1H), 1 3C NMR (CDCl3,100 MHz) δ [ppm]: 13,8; 22,37; 22,38 22,39; 22,6; 25,3; 26,1; 28,84; 28,86; 28,97; 28,99; 29,11; 29,18; 31,5; 31,6; 33,6; 36,1; 51,4; 62,4; 65,2; 122,7; 133,9; 136,6; 150,0; 150,6; 170,4; 174,6.
Analiza elementarna CHN dla C30H55N3O3 M = 505,88 g/mol: wartości w procentach wyliczone: C 71,22; H 10,98; N 8,31; wartości zmierzone: C 71,69; H 11,10; N 8,40.
Dla znawcy oczywistym, jest, że metoda według wynalazku pozwoli otrzymać także nikotynian dimetylononylo-N-[(2-oktanoamido)etylo]amoniowy ([OktDMACg][NC]); nikotynian dimetylo-N-[(2-oktaPL 249706 B1 noamido)etylo]undecyloamoniowy ([OktDMACii][NC]); nikotynian dimetylo-N-[(2-oktanoamido)etylo]tetradecyloamoniowy ([OktDAEC14][NC]) czy nikotynian heksadecylodimetylo-N-[(2-oktanoamido)etylo]amoniowy ([OktDMAC16][NC]) przy zastosowaniu właściwego halogenku alkilodimetylo-N-[(2-oktanoamido)etylo]amoniowego.
Przykładowe zastosowanie
Analiza aktywności powierzchniowej
Na przykładzie związku o symbolu [OktDMAC10][NC] określono występujące oddziaływania międzyfazowe.
W celu zastosowania zsyntezowanych amidquatów w postaci związków myjących przygotowano roztwór wodny nikotynianu decylodimetylo-N-[(2-oktanoamido)etylo]amoniowego o stężeniu 4,48 mmol/dm3. Po czym sporządzonym roztworem umyto przygotowane wcześniej powierzchnie i określono ich skuteczność w tym zakresie. Aktywność powierzchniową wyznaczono, bazując na pomiarze napięcia powierzchniowego oraz kątów zwilżania. Powyższe wielkości zmierzono za pomocą analizat ora kształtu kropli DSA-100 Kruss, korzystając z metody wiszącej kropli dla pomiarów napięcia powierzchniowego oraz metody siedzącej kropli dla kątów zwilżania. Zakres hydrofobowości wyznaczono wykorzystując modelową powierzchnię parafiny. Na podstawie modelu matematycznego opartego na równaniu Younga-Laplace’a, dokonano analizy kształtu kropli i występujących oddziaływań na granicy trzech faz: ciecz-ciało stałe-gaz. Przeprowadzone pomiary umożliwiły wyznaczenie parametrów, takich jak: krytyczne stężenie micelowania (CMC) oraz napięcie powierzchniowe roztworu przy CMC.
Poniżej przedstawione zostały wartości napięcia powierzchniowego przy CMC, kąta zwilżania oraz wartości krytycznego stężenia micelizacji dla badanej soli:
• napięcie powierzchniowe w CMC = 24,6 mN/m, • CMC = 4,48 mmol/dm3, • kąt zwilżania = 18,50°.
Analizowana sól [OktDMAC1o][NC] jest związkiem aktywnym międzyfazowo co powoduje, że korzystnie obniża napięcie powierzchniowe roztworów wodnych. Dodatkowo w znacznym stopniu zwilża hydrofobową powierzchnię parafiny.
Ponadto podczas przygotowania roztworów wodnych wszystkich amidquatów zaobserwowano powstawanie stabilnej piany o dłużej objętości, która długo się utrzymywała. Najbardziej objętościową pianę, a przy tym najdłużej stabilną tworzył związek z podstawnikiem dodecylowym - [OktDMAC12][NC].
Przykładowe zastosowanie
Badania aktywności przeciwdrobnoustrojowej
Aktywność przeciwdrobnoustrojową nowo zsyntezowanych związków określono na przykładzie [OktDMAC1o][NC], poprzez wyznaczenie minimalnego stężenia hamującego wzrost drobnoustrojów (MIC). Wartość MIC jest to najmniejsze stężenie związku, w którym zostaje zahamowany wzrost drobnoustrojów. Badania MIC wykonano metodą seryjnych rozcieńczeń w podłożu stałym. 1% stężenia wyjściowe badanych amidquatów rozcieńczano wodą i dodawano do odpowiednich podłoży agarowych. Na podłoża rozprowadzano określoną liczbę drobnoustrojów (inoculum). Po inkubacji obserwowano wzrost kolonii drobnoustrojów. Wartość MIC oznacza najmniejsze stężenie analizowanej cieczy jonowej, przy którym nie stwierdzono wzrostu drobnoustrojów. Badania wykonywano na podłożu stałym agarowym dla następujących szczepów: Staphylococcus aureus ATCC 25923 (SAU), Klebsiella pneumoniae ATCC 700603 (KPN), Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853 (PAE), Escherichia coli ATCC 25922 (ECO), Enterococcus faecalis ATCC 29212 (EFA) oraz Pseudomonas Putida ATCC 49128 (PPT). MIC wobec drożdżaka Candida albicans ATCC 90028 (CAL) oznaczano na podłożu stałym Saburaud. Dodatkowo chlorek benzalkoniowy (BAC) oraz chlorek didecylodimetyloamoniowy (DDAC) są to komercyjne sole, które stanowią materiały odniesienia.
W tabeli 1 przedstawiono wartość minimalnego stężenia hamującego wzrost drobnoustrojów (MIC, stężenie procentowe [% m/v]) dla przykładowej nowo zsyntezowanej soli oraz DDAC i BAC.
PL 249706 Β1
Tabela 1
związek/ szczep [OktDMACio][NC] DDAC BAC
1-SAU 0,00025 0,00013 0,001
2-KPN 0,031 0,031 0,016
3-PAE 0,016 0,031 0,062
4-ECO 0,0005 0,0005 0,002
5-EFA 0,00025 0,00025 0,0005
6-CAL 0,00025 0,00025 0,0005
7-PPT 0,004 0,016 0,016
Z przeprowadzonych badań aktywności przeciwdrobnoustrojowej wynika, że amidquat na bazie kwasu kaprylowego z podstawnikiem decylowym i anionem niacyny hamuje wzrost chorobotwórczych szczepów bakterii i grzybów. Nowy związek najskuteczniej hamował wzrost szczepu Staphylococcus aureus oraz Candida albicans, natomiast najsłabsze działanie wykazywał na szczep Pseudomonas aeruginosa. Natomiast w porównaniu do odnośników DDAC i BAC nowo zsyntezowana sól wykazała wyższą aktywność przeciwdrobnoustrojową. Budowa amfifilowa nowych amidquatów z kationem na bazie kwasu kaprylowego i anionem niacyny wpływa na proces permeabilizacji błony cytoplazmatycznej komórek drobnoustrojów.

Claims (5)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Nowe amidquaty na bazie kwasu kaprylowego z anionem niacyny o wzorze ogólnym 1, w którym R oznacza łańcuch alkilowy zawierający od 8 do 16 atomów węgla.
  2. 2. Sposób otrzymywania nowych amidquatów na bazie kwasu kaprylowego z anionem niacyny o wzorze ogólnym 1, w którym R oznacza łańcuch alkilowy zawierający od 8 do 16 atomów węgla, znamienny tym, że halogenek alkilodimetylo-/V-[(2-oktanoamido)etylo]amoniowy poddaje się reakcji z kwasem nikotynowym w obecności wodorowęglanu lub wodorotlenku potasu w stosunku molowym halogenek alkilodimetylo-/V-[(2-oktanoamido)etylo]amoniowy: kwas nikotynowy: wodorowęglan lub wodorotlenek potasu 1 : (od 1 do 1,1) : (od 1 do 1,2); w temperaturze od 25 do 100°C, w środowisku wodnym, po czym produkt izoluje się.
  3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że z mieszaniny poreakcyjnej całkowicie odparowuje się wodę pod obniżonym ciśnieniem, a następnie produkt ekstrahuje się bezwodnym acetonem, a po odsączeniu na lejku Buchnera halogenku potasu, z przesączu odparowuje się aceton i ostatecznie gotowy produkt się suszy w temperaturze od 25 do 75°C, korzystnie w60°C.
  4. 4. Zastosowanie nowych amidquatów na bazie kwasu kaprylowego z anionem niacyny o wzorze ogólnym 1, w którym R oznacza łańcuch alkilowy zawierający od 8 do 16 atomów węgla, jako antybakteryjny środek myjąco-piorący.
  5. 5. Zastosowanie według zastrz. 4, znamienne tym, że sole stosuje się jako antybakteryjny środki myjąco-piorące w postaci roztworu wodnego o stężeniu co najmniej 1%.
PL448161A 2024-04-02 2024-04-02 Nowe amidquaty na bazie kwasu kaprylowego z anionem niacyny, sposób ich otrzymywania i zastosowanie jako antybakteryjny środek myjąco-piorący PL249706B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL448161A PL249706B1 (pl) 2024-04-02 2024-04-02 Nowe amidquaty na bazie kwasu kaprylowego z anionem niacyny, sposób ich otrzymywania i zastosowanie jako antybakteryjny środek myjąco-piorący

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL448161A PL249706B1 (pl) 2024-04-02 2024-04-02 Nowe amidquaty na bazie kwasu kaprylowego z anionem niacyny, sposób ich otrzymywania i zastosowanie jako antybakteryjny środek myjąco-piorący

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL448161A1 PL448161A1 (pl) 2025-10-06
PL249706B1 true PL249706B1 (pl) 2026-06-01

Family

ID=97229886

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL448161A PL249706B1 (pl) 2024-04-02 2024-04-02 Nowe amidquaty na bazie kwasu kaprylowego z anionem niacyny, sposób ich otrzymywania i zastosowanie jako antybakteryjny środek myjąco-piorący

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL249706B1 (pl)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL441538A1 (pl) * 2022-06-24 2023-12-27 Politechnika Poznańska Nowe amidquaty kwasu kaprylowego z anionem (4-chloro-2-metylofenoksy)octanowym, sposób ich otrzymywania i ich zastosowanie jako związków herbicydowych i aktywnych powierzchniowo

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL441538A1 (pl) * 2022-06-24 2023-12-27 Politechnika Poznańska Nowe amidquaty kwasu kaprylowego z anionem (4-chloro-2-metylofenoksy)octanowym, sposób ich otrzymywania i ich zastosowanie jako związków herbicydowych i aktywnych powierzchniowo

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ANNA SYGUDA I INNI;: "Journal of Molecular Liquids, 2023, 391, 123221", „BIODEGRADABLE AMIDEQUATS, DERIVATIVES OF CAPRYLIC AND PELARGONIC ACIDS AS CATIONIC SURFACTANTS FOR AGRICULTURAL APPLICATIONS" *
MARTA WOJCIESZAK I INNI;: "RSC Adv., 2023, 13, 34782-34797", „QUATERNARY AMMONIUM SALTS BASED ON CAPRYLIC ACID AS ANTIMICROBIAL AND SURFACE-ACTIVE AGENTS" *

Also Published As

Publication number Publication date
PL448161A1 (pl) 2025-10-06