PL249719B1 - Nowe esterquaty na bazie kwasu kaprylowego z anionem niacyny, sposób ich otrzymywania i zastosowanie jako antybakteryjny środek myjąco-piorący - Google Patents

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

Info

Publication number
PL249719B1
PL249719B1 PL448164A PL44816424A PL249719B1 PL 249719 B1 PL249719 B1 PL 249719B1 PL 448164 A PL448164 A PL 448164A PL 44816424 A PL44816424 A PL 44816424A PL 249719 B1 PL249719 B1 PL 249719B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
niacin
anion
caprylic acid
octanoyloxyethyl
new
Prior art date
Application number
PL448164A
Other languages
English (en)
Other versions
PL448164A1 (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 PL448164A priority Critical patent/PL249719B1/pl
Publication of PL448164A1 publication Critical patent/PL448164A1/pl
Publication of PL249719B1 publication Critical patent/PL249719B1/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
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/17—Amines; Quaternary ammonium compounds
    • C08K5/19—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
    • 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)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Pyridine Compounds (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia są nowe esterquaty 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 esterquaty na bazie kwasu kaprylowego z anionem niacyny, sposób ich otrzymywania i zastosowanie jako antybakteryjny środek myjąco-piorący.
Esterquaty to związki chemiczne, które powszechnie definiuje się jako czwartorzędowe sole amoniowe (ang. Quaternary Ammonium Salts, QASs) zawierające w strukturze wiązanie estrowe. W literaturze: S. Mishra, V.K. Tyagi, J Oleo Sci., 2007, 56, 269-276; G. Para, J. Łuczyński, J. Palus, E. Jarek, K.A. Wilk, P. Warszyński, J. Colloid Interface Sci., 2016, 465, 174-182 opisano esterquaty o budowie amfifilowej. Taka struktura zapewnia aktywność powierzchniową, która przekłada się na powstanie nowej generacji środków zmiękczających tkaniny, co zostało szczegółowo omówione w pracy D. Liu, X. Yang, P. Liu, T. Mao, X. Shang/ L. Wang, J. Mol Liq., 2020, 299, 112236-112244. Natomiast w literaturze: M.G. Mondal, Tenside Surfactants Deterg., 2017, 54, 78-84 wykazano, że amfifilowa budowa esterquatów nie tyko wpływa na właściwości powierzchniowe czy lepszy stopień zwilżania, ale również na wysoką aktywność przeciwbakteryjną, szczególnie wobec E. coli i S. aureus. W badaniach tych udowodniono, że produkty na bazie amfifilowych związków z wiązaniem estrowym mogą być z powodzeniem stosowane w formulacjach szamponów czy odżywek do włosów i pielęgnacji ciała, płynów do płukania tkanin oraz mydeł w płynie. Ponadto zasugerowano, że obecność wiązania estrowego poprawia kinetykę biodegradacji esterquatów, obniżając poziom skażenia środowiska. Esterquaty z kationem na bazie kwasu kaprylowego i anionem bromkowym są związkami wielofunkcyjnymi, które 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.
Aktywność powierzchniową czwartorzędowych soli amoniowych z długimi podstawnikami alkilowymi opisano w pracy I. Yuli, I. Tzafrir, P. Salama, Cosmetics, 2023, 10(45), 113. Zaproponowane nowe QASs mają dwa długie łańcuchy hydrofobowe oraz dodatkowo dwa atomy tlenu co sprawia, że wykazują wyższą aktywność powierzchniową niż chlorek didecylodimetyloamoniowy i przekłada się to na potencjalnie mniejsze zużycie tych soli w przemyśle. Dodatkowo w patencie o numerze: EP 1 149 891 A1 opisano, że esterquaty na bazie kwasu kaprylowego mogą być wykorzystywane jako środki do zmiękczania tkanin. W związku z tym sugeruje się, że zaproponowane nowe związki będą mogły znaleźć potencjalnie zastosowanie jako środek do zmiękczania tkanin.
Natomiast związkiem bakterio- i grzybobójczym jest również sam kwas kaprylowy. 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. Stąd też zastosowanie kationu na bazie kwasu kaprylowego będzie prowadzić do wysokiej aktywności przeciwbakteryjnej nowych QASs.
Z kolei kwas nikotynowy, to jedna z form witaminy PP, znanej również jako witamina B3 lub niacyna. Jest czynnikiem przeciwpelagrycznym, stąd pochodzi nazwa „PP”. Związek ten pełni szereg ważnych funkcji w organizmie - odpowiada za prawidłową pracę mózgu, obwodowego układu nerwowego i syntetyzowanie hormonów płciowych. Witamina B3 wspomaga organizm w tworzeniu lipidów i ceramidów, które są niezbędne dla funkcji ochronnej skóry. Działa kondycjonująco na skórę i włosy, zmiękcza, wygładza oraz nadaje elastyczność. Poprawia strukturę uszkodzonych włosów i nadaje im połysku. Niektóre pochodne kwasu nikotynowego wpływają na właściwości fizjologiczne i są wykorzystywane w praktyce medycznej. Jako przykład może służyć nikotynian izopropylu, który znajduje zastosowanie jako analgetyk (środek przeciwbólowy) oraz jako miejscowy anestetyk (środek do miejscowego znieczulania).
Istotą wynalazku są nowe esterquaty na bazie kwasu kaprylowego z anionem niacyny o wzorze ogólnym 1, w którym R oznacza łańcuch alkilowy zawierający od 8 do 16 atomów węgla.
Przykładami takich związków są:
nikotynian dimetylo(2-oktanoiloksyetylo)oktyloamoniowy ([OktDAEC8][NC]);
nikotynian dimetylononylo(2-oktanoiloksyetylo)amoniowy ([OktDAEC9][NC]);
nikotynian decylodimetylo(2-oktanoiloksyetylo)amoniowy ([OktDAEC10][NC]);
nikotynian dimetylo(2-oktanoiloksyetylo)undecyloamoniowy ([OktDAECn][NC]);
nikotynian dodecylodimetylo(2-oktanoiloksyetylo)amoniowy([OktDAEC12][NC]);
nikotynian dimetylo(2-oktanoiloksyetylo)tetradecyloamoniowy([OktDAEC14][NC]);
nikotynian heksadecylodimetylo(2-oktanoiloksyetylo)amoniowy([OktDAEC1s][NC]).
Istotą wynalazku jest również sposób ich otrzymywania, który polega na tym, że bromek alkilodimetylo(2-oktanoiloksyetylo)amoniowy poddaje się reakcji z kwasem nikotynowym w obecności wodorowęglanu potasu w stosunku molowym - bromek alkilodimetylo(2-oktanoiloksyetylo)amoniowy: kwas nikotynowy: wodorowęglan 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 bromku 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 esterquatów 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. Korzystnie sole stosuje się jako antybakteryjny środek myjąco-piorący w postaci roztworu wodnego o stężeniu co najmniej 1%.
Nowe esterquaty 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 wiązania estrowego sugeruje, że po hydrolizie rozłożą się do alkilowych pochod- nych choliny i kwasu kaprylowego, czyli również związków bakterio- i grzybobójczych oraz bezpiecznych dla środowiska, • obecność anionu niacyny pozwoli na uzyskanie preparatów z nową formą dostarczania witaminy B3, • ze względu na budowę chemiczna będą to związki biodegradowalne, \J i Ł i L i i \J ’ • opracowane esterquaty 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.
Wynalazek w oparciu o sposób otrzymywania nowych esterquatów na bazie kwasu kaprylowego z anionem niacyny ilustrują poniższe przykłady.
Przykład I
Otrzymywanie nikotynianu dimetylo(2-oktanoiloksyetylo)oktyloamoniowego ([OktDAECs][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 0,0052 mola wodorowęglanu potasu. Reakcję prowadzono na mieszadle magnetycznym w temperaturze wrzenia obserwując wydzielający się dwutlenek węgla. 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(2-oktanoiloksyetylo)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 rozpuszczały się sole nieorganiczne - bromek potasu i nadmiarowy wodorowęglan 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 95%. Zawartość substancji kationowo czynnej określono metodą miareczkowania dwufazowego zgodnie z polską normą (PN-EN ISO 2871-2) i wyniosła ona 97%.
Strukturę związku potwierdzono wykonując widma protonowe i węglowe magnetycznego rezonansu jądrowego:
1 H NMR (CDCI3, 400 MHz) δ [ppm]: 0,89 (t, J =6,0 Hz, 6H), 1,26 (m, 18H), 1,59 (q, J=7,0 Hz, 2H), 1,78 (q, J =7,0 Hz, 2H), 2,24 (t, J =7,5 Hz, 2H), 3,45 (s, 6H), 3,57 (t, J=7,8 Hz, 2H), 4,05 (t, J=3,9 Hz, 2H), 4,56 (t, J =3,7 Hz, 2H), 7,26 (t, J=6,1 Hz, 1H), 8,28 (d, J=6,9 Hz, 1H); 8,54 (d, J=7,0 Hz, 1H), 9,17 (s, 1H), 1 3C NMR (CDCI3, 100 MHz) δ [ppm]: 13,9; 22,9; 24,6; 26,3; 28,8; 29,0; 29,2; 29,2; 29,4; 31,5; 31,7; 34,0; 51,9; 57,7; 62,2; 65,4; 122,7; 134,2; 136,9; 150,0; 150,9; 169,9; 172,6.
Analiza elementarna CHN dla C26H46N2O4 M = 450,74 g/mol: wartości w procentach wyliczone: C 69,28; H 10,31; N 6,22; wartości zmierzone: C 69,75; H 10,39; N 6,29.
Przykład II
Otrzymywanie nikotynianu decylodimetylo(2-oktanoiloksyetylo)amoniowego ([OktDAECio][NC])
W zlewce zaopatrzonej w dipol magnetyczny i 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 0,0045 mola bromku decylodimetylo(2-oktanoiloksyetylo)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 96%. 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 =6,0 Hz, 6H), 1,26 (m, 22H), 1,60 (q, J=7,0 Hz, 2H), 1,78 (q, J =7,0 Hz, 2H), 2,23 (t, J =7,5 Hz, 2H), 3,46 (s, 6H), 3,58 (t, J=7,8 Hz, 2H), 4,05 (t, J=3,9 Hz, 2H), 4,57 (t, J =3,7 Hz, 2H), 7,26 (t, J=6,1 Hz, 1H), 8,28 (d, J=6,9 Hz, 1H); 8,54 (d, J=7,0 Hz, 1H), 9,16 (s, 1H), 1 3C NMR (CDCI3, 100 MHz) δ [ppm]: 13,9; 14,0; 22,49; 22,55; 22,9; 24,6; 26,3; 28,8; 29,0; 29,2; 29,2; 29,4; 31,5; 31,7; 34,0; 51,9; 57,7; 62,2; 65,4; 122,7; 134,3; 136,9; 149,9; 150,9; 169,9; 172,7.
Analiza elementarna CHN dla C28H50N2O4 M = 478,80 g/mol: wartości w procentach wyliczone: C 70,23; H 10,55; N 5,85; wartości zmierzone: C 69,79; H 10,34; N 5,76.
Przykład III
Otrzymywanie nikotynianu dodecylodimetylo(2-oktanoiloksyetylo)amoniowego ([OktDAEC12][NC])
Do reaktora wprowadzono 0,005 mola kwasu nikotynowego w 20 cm3 wody dejonizowanej, po czym dodano 0,0055 mola 10% wodnego roztworu wodorowęglanu potasu. Reakcję prowadzono w temperaturze 25°C aż do całkowitego przereagowania kwasu nikotynowego. Następnie dodano stechiometryczną ilość w stosunku do otrzymanego nikotynianu potasu bromku dodecylodimetylo(2-oktanoiloksyetylo)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 soli nieorganicznych 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 95%. 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 =6,0 Hz, 6H), 1,25 (m, 26H), 1,60 (q, J=7,0 Hz, 2H), 1,78 (q, J =7,0 Hz, 2H), 2,23 (t, J =7,5 Hz, 2H), 3,46 (s, 6H), 3,58 (t, J=7,8 Hz, 2H), 4,05 (t, J=3,9 Hz, 2H), 4,57 (t, J =3,9 Hz, 2H), 7,26 (t, J=6,1 Hz, 1H), 8,28 (d, J=6,9 Hz, 1H); 8,54 (d, J=7,0 Hz, 1H), 9,16 (s, 1H), 1 3C NMR (CDCI3, 100 MHz) δ [ppm]: 13,9; 14,0; 22,49; 22,46; 22,55; 22,58; 22,7; 24,6; 26,4; 28,8; 29,1; 29,2; 29,3; 29,4; 31,5; 31,6; 34,0; 51,9; 57,7; 62,2; 65,4; 122,7; 134,3; 136,9; 150,0; 150,9; 170,0; 172,6.
Analiza elementarna CHN dla C30H54N2O4 M = 506,86 g/mol: wartości w procentach wyliczone: C 71,09; H 10,76; N 5,53; wartości zmierzone: C 70,63; H 10,54; N 5,45.
Dla znawcy oczywistym, jest, że metoda według wynalazku pozwoli otrzymać także nikotynian dimetylononylo(2-oktanoiloksyetylo)amoniowy ([OktDAEC9)][NC]); nikotynian dimetylo(2-oktanoiloksyetylo)undecyloamoniowy ([OktDAECn][NC]); nikotynian dimetylo(2-oktanoiloksyetylo)tetradecyloamoniowy ([OktDAEC14][NC]) czy nikotynian heksadecylodimetylo(2-oktanoiloksyetylo)amoniowy ([OktDAEC16][NC]) przy zastosowaniu właściwego bromku alkilodimetylo(2-oktanoiloksyetylo)amoniowego.
Przykładowe zastosowanie
Analiza aktywności powierzchniowej
Na przykładzie związku o symbolu [OktDAECw][NC] określono występujące oddziaływania międzyfazowe.
W celu zastosowania zsyntezowanych QASs w postaci związków myjących przygotowano roztwór wodny przykładowego esterquatu: [OktDAECw][NC] o stężeniu 1,41 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 analizatora 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 stałegaz. 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 = 23,2 mN/m, • CMC = 1,41 mmol/dm3, • kąt zwilżania = 20,50°.
Analizowana sól [OktDAEC10][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 zaobserwowano powstawanie stabilnej piany o dłużej objętości, która długo się utrzymywała.
Przykładowe zastosowanie
Badania aktywności przeciwdrobnoustrojowej
Aktywność przeciwdrobnoustrojową nowo zsyntezowanych związków określono na przykładzie [OktDAEC10][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 cieczy jonowych 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 249719 Β1
Tabela 1
związek/ szczep [OktDAEC10][NC] DDAC BAC
1-SAU <0,000016 0,00013 0,001
2-KPN 0,0005 0,031 0,016
3-PAE 0,004 0,031 0,062
4-ECO 0,00025 0,0005 0,002
5-EFA 0,0000325 0,00025 0,0005
6-CAL <0,000016 0,00025 0,0005
7-PPT 0,00025 0,016 0,016
Z przeprowadzonych badań aktywności przeciwdrobnoustrojowej wynika, że esterquat 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 esterquatów z kationem na bazie kwasu kaprylowego i anionem niacyny wpływa na proces permeabilizacji błony cytoplazmatycznej komórek drobnoustrojów.

Claims (5)

1. Nowe esterquaty 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. Sposób otrzymywania nowych esterquatów 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 bromek alkilodimetylo(2-oktanoiloksyetylo)amoniowy poddaje się reakcji z kwasem nikotynowym w obecności wodorowęglanu potasu w stosunku molowym bromek alkilodimetylo(2-oktanoiloksyetylo)amoniowy: kwas nikotynowy: wodorowęglan 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. 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 bromku potasu, z przesączu odparowuje się aceton i ostatecznie gotowy produkt się suszy w temperaturze od 25 do 75°C, korzystnie w 60°C.
4. Zastosowanie nowych esterquatów 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. Zastosowanie według zastrz. 4, znamienne tym, że sole stosuje się jako antybakteryjny środek myjąco-piorący w postaci roztworu wodnego o stężeniu co najmniej 1%.
PL448164A 2024-04-02 2024-04-02 Nowe esterquaty na bazie kwasu kaprylowego z anionem niacyny, sposób ich otrzymywania i zastosowanie jako antybakteryjny środek myjąco-piorący PL249719B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL448164A PL249719B1 (pl) 2024-04-02 2024-04-02 Nowe esterquaty 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
PL448164A PL249719B1 (pl) 2024-04-02 2024-04-02 Nowe esterquaty na bazie kwasu kaprylowego z anionem niacyny, sposób ich otrzymywania i zastosowanie jako antybakteryjny środek myjąco-piorący

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL448164A1 PL448164A1 (pl) 2025-10-06
PL249719B1 true PL249719B1 (pl) 2026-06-08

Family

ID=97229893

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL448164A PL249719B1 (pl) 2024-04-02 2024-04-02 Nowe esterquaty na bazie kwasu kaprylowego z anionem niacyny, sposób ich otrzymywania i zastosowanie jako antybakteryjny środek myjąco-piorący

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL249719B1 (pl)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998012292A1 (en) * 1996-09-19 1998-03-26 The Procter & Gamble Company Fabric softeners having increased performance
PL218425B1 (pl) * 2012-04-30 2014-12-31 Politechnika Poznanska Esterquaty zawierające jednocześnie anion herbicydowy (A) i podstawnik herbicydowy (R<sup>1</sup>)
PL220628B1 (pl) * 2013-01-22 2015-11-30 Politechnika Poznanska Ciecze jonowe z kationem [2-(metakryloksy)etylo]trimetyloamoniowym oraz sposób ich otrzymywania

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998012292A1 (en) * 1996-09-19 1998-03-26 The Procter & Gamble Company Fabric softeners having increased performance
PL218425B1 (pl) * 2012-04-30 2014-12-31 Politechnika Poznanska Esterquaty zawierające jednocześnie anion herbicydowy (A) i podstawnik herbicydowy (R<sup>1</sup>)
PL220628B1 (pl) * 2013-01-22 2015-11-30 Politechnika Poznanska Ciecze jonowe z kationem [2-(metakryloksy)etylo]trimetyloamoniowym oraz sposób ich otrzymywania

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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
PL448164A1 (pl) 2025-10-06