CN101300016A - 抗菌聚合物 - Google Patents

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Abstract

抗菌聚合物,其对于水解稳定并包含优选通过酰亚胺和/或酰胺基团共价键合到一个或多个聚合的烯键式不饱和单体单元的酚类抗菌剂。该酚基是通过稳定的酰亚胺和/或酰胺键而永久共价键合到杀菌聚合物的主链。因此本发明的聚合物将防止微生物菌落在底材,如木瓦或石膏板之类的建筑材料或塑料,如聚氯乙烯材料的内部或上面,同时还杀死其表面上的真菌,并且在输送***里可以单独或与药一起输送。

Description

抗菌聚合物
相关美国专利和申请的交叉引用
本申请涉及美国专利5,869,695、5,886,194、5,959,122、5,994,385、6,025,501、2002年8月30日提交的美国申请系列No.10/233,838、2003年1月29日提交的申请系列No.10/353,390以及2003年11月26日提交的申请系列No.10722,787,所有转让给了与本申请相同的受让人。
发明背景
1.发明领域
本发明涉及抗菌聚合物,和组合物以及其输送***,更具体而言,涉及耐水解的抗菌聚合物,其包含优选通过酰亚胺和/或酰胺键共价键合到聚合物的主链的酚基。
2.现有技术说明
Newington,I.等人在美国专利5,532,290中描述了包含酚类抗菌剂的抗菌聚合物,所述酚类抗菌剂通过阴离子型季氮原子键合到一个或多个聚合的烯键式不饱和单体单元。在水溶液中将这些离子型四元聚合物用作消毒剂,例如,来清洁如浴室和厨房表面之类的表面。然而,这种聚合物对于某些应用是不利的,这是因为离子型季铵基团经过长时间后对于水解相当不稳定,即,它们对极长期耐潮湿或雨水非常重要的建筑材料不能提供足够的抗菌保护。
用于使织品耐真菌和昆虫的抗菌剂公开于美国专利2,875,097中。美国专利4,908,381描述了衍生自具有以吡喃衍生物为末端的侧链的烯键式不饱和单体的聚合物,该吡喃衍生物与水接触后释放出戊二醛。
因此,本发明的一个目的是提供在水或雨水存在下经过长期的时间将保持其抗菌活性的抗菌聚合物。
本发明的另一个目的是提供具有酚基的稳定的抗菌聚合物,该酚基优选通过酰亚胺和/或酰胺键共价键合到聚合物主链。
本发明的又一个目的是提供一种抗菌组合物,该组合物特别适合用于保护建筑材料免遭细菌和/或真菌。
本文的还一个目的是提供可用于输送***的这种抗菌组合物。
从下面的描述中本发明的这些以及其它的目的和特点将变得更加清晰。
发明概述
本文描述的是一种抗菌聚合物,该聚合物对于水解特别稳定且包含优选通过酰亚胺和/或酰胺键共价键合到一个或多个聚合烯键式不饱和单体单元的酚类抗菌剂。
发明详述
A.本发明的抗菌聚合物具有以下通式:
Figure A20068003769600061
聚合物主链-X-是单键含酚基基团或间隔基团。
本发明的优选通式包含通过酰胺或酰亚胺键或马来酰亚胺连接到聚合物主链的酚基,
Figure A20068003769600062
Figure A20068003769600071
可以存在于聚合物主链的其它取代基包括羧基、酯基,特别是α-羧基酰胺:
和α-羧基酯
Figure A20068003769600073
聚合物的主链可以包含其它任选的单体单元,如
Figure A20068003769600074
酸醋乙烯酯  乙烯醇  苯乙烯  乙烯
Figure A20068003769600081
异丁烯  烷基乙烯基醚  甲基乙烯基醚
本发明的优选聚合物具有通式:
Figure A20068003769600082
(a)酰亚胺  (b)酰胺  (c)半脂或全酸
其中存在的m、n和o,以摩尔%计,分别为0-100、0-50和0-99.5,条件是m和n中的至少一个存在;
R是H或烷基;
A是H、烷基、卤素或卤烷基;
X是单键或间隔基团;如亚烷基、烯氧基、硅氧烷或碳酸亚烃酯;
Y是氢、卤素、烷基、亚硫酰、硝基或芳环;
Z是任选的共聚单体、烯、乙烯基吡咯烷酮、乙烯基己内酰胺、醋酸乙烯酯、烷基乙烯基醚、苯乙烯;
p是1-5;
q为1-3,以及
p+q≤5。
代表性的聚合物具有式:
Figure A20068003769600091
其中m为40-100;n为0-50以及o为0-50;Y是氯或硝基并且q为0-3。
本发明的抗菌聚合物可以如下制备:使含酐、酸或半酯侧基的聚合物,如
Figure A20068003769600092
AN(马来酐)、IBT、IB/MAN(异丁烯-马来酐)、VP/MAN(乙烯基吡咯烷酮/马来酐)、醋酸乙烯酯/马来酐、衣康酸或酐,与胺基苯酚,如氨基甲酚、氨基间苯二酚、氨基萘酚(aminonapthol)等反应。在该方法中,酚的氨基与酐反应形成稳定酰亚胺和/或酰胺键,同时其-OH基团保持自由以杀死真菌、霉菌、霉和其它微生物。
本发明聚合物的制备
1.与马来酐的共聚物的反应
2.与含α羧基酯的共聚物的反应:
Figure A20068003769600101
本发明含这种芳族(酚)-OH侧基的抗菌聚合物被有效地用作防污材料用于建筑材料和其它固体表面,在其上涂覆或掺入其中。
如果酚羟基通过间隔基团键合到主链,本文的抗菌聚合物更具活性。合适的间隔团包括亚烷基、氧化烯基(如EO或PO)、聚环氧丙烷基(polypropyleneoxy)、聚环氧乙烷基(polyethyleneoxy)、硅氧烷等。优选的间隔基团为-CH2-单元。
可以通过氨基苯酚与衣康酸酐单体的反应来制备所需的衣康酰亚胺和/或酰胺来制备适合的聚合物。
类似地,可以将衣康酸烷基酯用作原材料以制备本发明的抗菌聚合物。
其它含
Figure A20068003769600102
基团的聚合物可以通过任选地被-SO2Cl-基团,如被苯乙烯磺酸的氯化物或乙烯磺酸的氯化物取代的氨基苯酚反应来制备。该反应将优选产生对水解稳定的氨磺酰。然后接着聚合。
通过-SO2Cl-与酚或二酚(其中只有一个-OH反应)的反应可以制备类似的单体。
可以选择共聚物中的其它单体以提供聚合物的所需性能。
本发明的抗菌聚合物或共聚物对于商业应用是特别有利的,这是因为它们耐水解,借此其中存在的酚羟基-OH在长时期内可以表现出其抗菌或防污活性而不受雨水或其它形式的水分的影响。此外,该酚基是通过稳定的酰亚胺和/或酰胺键而永久共价键合到杀菌聚合物的主链。因此本发明的聚合物将防止微生物菌落在底材,如木瓦或石膏板之类的建筑材料或塑料,如聚氯乙烯材料的内部或上面,同时还杀死其表面上的真菌,并且在输送***里可以单独或与药一起输送。
现在参考下面的实施例对本发明进行描述,其中:
实施例1
含对氨基苯酚的抗菌聚合物
将77g IB/MAN(1∶1)共聚物(异丁烯/马来酐)(0.5mol当量的酸酐单元)和250g乙醇装入1升的Parr反应器中。用氮气喷洗该反应器。将反应在1小时里加热到100℃并保持此温度4小时;在该步骤里产生了乙基半酯。然后冷却该反应器至室温并使其过夜。其后加入溶解在65g乙醇里的43.6g(0.4mol)4-氨基苯酚。再次用氮气喷洗反应器以及在0.5小时加热到100℃并在此温度维持3小时。随后升温至130℃并在该温度维持8小时。反应器然后冷却到室温并排液。产物为含27.6wt%固体的呈棕色的溶液。基于13C NMR分析,其含有74mol%的酰亚胺和小于1mol%的未反应的氨基苯酚。
实施例2
含4-氨基-2,6二氯苯酚的抗菌聚合物
将77g IB/MAN(1∶1)共聚物(0.5mol当量的酸酐单元)和400g乙醇装入1升的Parr反应器中。用氮气喷洗该反应器。将反应在1小时里加热到100℃并保持此温度5小时;在该步骤里产生了乙基半酯。然后冷却该反应器至室温并使其过夜。其后加入53.4g(0.3mol)4-氨基-2,6-二氯苯酚(粉末)。再次用氮气喷洗反应器以及在0.5小时加热到100℃并维持3小时。随后升温至130℃并在该温度维持8小时。反应器然后冷却到室温并排液。产物为含25.2wt%固体的呈棕色的溶液。基于13C NMR分析,其含有49mol%的酰亚胺和1mol%的未反应的氨基苯酚。
实施例3
含2-氨基-6-氯-4-硝基苯酚的抗菌聚合物
将115.5g IB/MAN(1∶1)共聚物(0.75mol当量的酸酐单元)和345g乙醇装入1升的Parr反应器中。用氮气喷洗该反应器。将反应在1小时里加热到100℃并保持此温度6小时;在该步骤里产生了乙基半酯。然后冷却该反应器至室温并使其过夜。其后加入47.0g(0.25mol)2-氨基-2,6-二氯-4-硝基苯酚(粉末)。再次用氮气喷洗反应器以及在0.5小时加热到100℃并在此温度维持6小时。随后反应温度升温至110℃并在该温度维持6小时,然后升至130℃并维持6小时。反应器然后冷却到室温并排液。产物为含25.2wt%固体的呈棕色的溶液。基于13C NMR分析,其含有10mol%的酰亚胺和40mol%的未反应的氨基苯酚。在生物测试前通过超滤纯化该样品。
本发明实施例在石膏板上的生物效能
A.在二甲亚砜(DMSO)中稀释本发明实施例的衍生聚合物以使含总固体为100或1000ppm。然后用每种测试配方刷涂石膏板样品(2×2×0.5英寸)的灰的一侧并使其干燥24小时。对照例为仅用DMSO处理的石膏板。将如此处理的石膏板置于Petri盘并加水浸透样品。然后用含如105孢子/ml的混合真菌接种体(黑色曲霉(Aspergillus niger),绳状青霉(Penicillium funiculosum)和纸状葡萄穗霉(Stachybotrys chartarum))对水浸透的石膏板接种。样品然后在28℃/80%RH孵化30-45天并计量表面上有(+)或无(-)真菌生长。结果示于下面表1中。
表1
真菌生长数据
  测试样   Amt(ppm)   活性
  对照例(DMSO)   +
  实施例1   100   +
  实施例1   1,000   -
  实施例2   100   -
  实施例2   1,000   -
B.用实施例3的衍生聚合物来涂覆纸盘。使该盘干燥24小时并置于胰酶大豆琼脂(Tryptic Soy Agar)(TSA)的表面。含有如下微生物的总浓度为约106细胞/ml的10ml该TSA被移到含有已被处理盘的板表面上:绿脓杆菌(Pseudomonas aeruginosa)(ATCC 10145)或含绳状青霉(ATCC 11797)和黑色曲霉(ATCC 6275)的混合真菌接种体。在32℃培育含细菌物种的板48小时。含真菌物种的板在28℃,85%RH下培育5-7天。在培育期结束时在所述盘表面生长的程度以+(生长)或-(不生长)计量。结果示于下面表2中。
表2
  活性成分   绿脓杆菌   混合真菌
  对照例(未处理)   +   +
  异丁烯/马来酐共聚物   +   +
  实施例3   -   -
尽管已特别参考其某些实施方案描述了本发明,应理解可在本领域技术内对其进行改动和改变。

Claims (18)

1.对水解稳定的抗菌聚合物,该聚合物含有通过酰胺和/或酰亚胺基团共价键合到一个或多个聚合的烯键式不饱和单体单元的酚类抗菌剂。
2.权利要求1的抗菌聚合物,其中所述烯键式不饱和单体单元是马来酐、其烷基半酯和/或全酸。
3.权利要求1的抗菌聚合物,其中所述烯键式不饱和单体单元包括衣康酸酐、其烷基半酯和/或其全酸。
4.权利要求1的抗菌聚合物,其中所述烯键式不饱和单体单元包括至少两种单体单元的共聚物。
5.权利要求1的抗菌聚合物,其中所述聚合物是通过酰亚胺基团共价键合的。
6.权利要求1的抗菌聚合物,其中所述烯键式不饱和单体单元选自马来酐或衣康酸酐,任选地包括选自α-烯烃、醋酸乙烯酯、烷基乙烯基醚、α-不饱和羧酸、(甲基)丙烯酸或其酯、乙烯基吡咯烷酮、乙烯基己内酰胺和苯乙烯的共聚单体。
7.权利要求1的抗菌聚合物,其中所述酚类抗菌剂为氨基苯酚、氨基甲酚、氨基间苯二酚或氨基萘酚。
8.权利要求1的抗菌聚合物,其中所述苯酚通过间隔基团键合到该聚合物主链。
9.权利要求9的抗菌聚合物,其中所述间隔基团为亚烷基、烯氧基或硅氧烷。
10.权利要求1的抗菌聚合物,所述聚合物具有通式:
Figure A20068003769600031
(a)酰亚胺  (b)酰胺  (c)半酯或全酸
其中存在的m、n和o,以摩尔%计,分别为0-100、0-50和0-99.5,条件是m和n中的至少一个存在;
R是H或烷基;
A是H、烷基、卤素或卤烷基;
X是单键或间隔基团;如亚烷基、烯氧基、硅氧烷或碳酸亚烃酯;
Y是氢、卤素、烷基、亚硫酰、硝基或芳环;
Z是任选的共聚单体、烯烃、乙烯基吡咯烷酮、乙烯基己内酰胺、醋酸乙烯酯、烷基乙烯基醚、苯乙烯;
p为1-5;
q为1-3,以及
p+q≤5。
11.权利要求10的抗菌聚合物,所述聚合物具有通式:
Figure A20068003769600032
其中m为40-100;n为0-50并且o为0-50。
12.权利要求10的抗菌聚合物,所述聚合物具有通式:
Figure A20068003769600041
13.权利要求10的抗菌聚合物,其中Y是卤素和/或硝基。
14.权利要求10的抗菌聚合物,其为异丁烯-马来酐的对氨基苯酚衍生物。
15.权利要求10的抗菌聚合物,其为异丁烯-马来酐的共聚物的4-氨基-2,6-二氯苯酚衍生物。
16.权利要求10的抗菌聚合物,其为异丁烯-马来酐的共聚物的2-氨基-2,6-二氯-4-硝基苯酚衍生物。
17.包含权利要求1的抗菌聚合物的组合物。
18.包含权利要求1的抗菌聚合物的建筑材料产品。
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