DE2450707A1

DE2450707A1 - Neue quaternaere verbindungen und diese enthaltende mundpflegemittel

Info

Publication number: DE2450707A1
Application number: DE19742450707
Authority: DE
Inventors: Robert Andrew Bauman
Original assignee: Colgate Palmolive Co
Current assignee: Colgate Palmolive Co
Priority date: 1974-02-25
Filing date: 1974-10-25
Publication date: 1975-08-28
Also published as: FR2272651A1; FR2366267B1; FR2366261B1; GB1475899A; DE2450707C2; FR2366267A1; FR2272651B1; FR2366261A1; FR2366260B1; FR2366260A1

Description

UEXKULI. & STOLBERG PATENTANWÄLTE

2 HAMBURG 52

BESELERSTRASSE 4

DR. J.-D. FRHR. von UEXKÜLL DR. ULRICH GRAF STOLBERQ

DIPL.-ING. JÜRGEN SUCHANTKE

Colgate Palmolive Co. Prio: 25. Februar 1974

300 Park Avenue US 445 542,' 445 713,

New York 22, N.Y. U.S.A. 445 714 - 11665

Hamburg, den 23. Oktober 1974

Neue quaternäre Verbindungen und diese enthaltende Mundpflegemittel

Die Erfindung betrifft Mundpflegemittel und neue quaternäre Ammoniumverbindungen mit folgender allgemeiner Formel:

⁺X

in der R eine aliphatische oder alicyclische Gruppe mit 7 bis 13

2 3

Kohlenstoffatomen ist, R und R jeweils ein Methyl- oder Äthylrest sind, R eine aliphatische Kette mit 10 bis 18 Kohlenstoffatomen ist, Z CH₂, 0, S, C=O, COO, CONH, CHOH, NHCOO oder NHCSO ist, η eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeutet und X ein verträgliches Anion ist, wie z.B. die Halogenide wie Cl-, Br-, J-, Sulfate wie Methylsulfat, Nitrate, Arylsulfonate usw. Diese quaternären Verbindungen und die sie enthaltenden Mundpflegemittel besitzen eine ausgezeichnete Wirksamkeit gegen Mikroorganismen, Karies und Zahnstein.

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_ 2 —

Die alicyclische Gruppe kann jedes Ringsystem wie z.B. ein

3 Adamantanrest, der sich vom Tricyclo-(3,3,1, 1 ,7)-dekan ableitet und, wie die folgende Formel zeigt, aus vier kondensierten Cyclohexanringen besteht:

oder ein bicyclisches (3,3,0) Octan mit 2 zusammengelagerten Pentanringen :

2 -

oder ein Norbornanrest, den die folgende Ringstrukturformel zeigt

509835/10^9

OWGSNAL IhJSPECTED

" ³ ■ 24507Q7

oder jedes andere aliphatische Ringsystem mit 7 bis 13 Kohlenstoffatomen.

Typische Beispiele für guaternäre Ammoniumverbindungen, in denen Z in Übereinstimmung mit der Erfindung ein Carboxamidrest (CONH) ist, sind:

1. S-Heptanamidopropyldimethyltetradecylammoniumchlorid,

2. S-Decanamidpropyldimethyltetradecylammoniumchlorid,

3. S-Octanamidpropyldimethyldecylammoniumiodid,

4. S-Octanamidprppyldimethyldodecylammoniumiodid,

5. S-Octänamidpropyldimethyltetradecylarnmoniumchlorid,

6. S-Nonanamidpropyldimethyltetfadecylammoniumchlorid,

7. S-Dodecanamidpropyldimethyltetradecylammoniumchlorid,

8. S-Undecanamidpropyldimethyltetradecylammoniumchlorid,

9. 3-(Ί'-Adamantancaiboxamid)propyldimethyldodecylammoniumbromid,

10. 3 —(1'-Adamantancarboxamid)propyIdimethyltetradecylairanoniumbromid,

11. 3—(1'-Adamantancarboxamid)propyldimethyltetradecylammoniumchlorid,

12. 2-(V-Adamantancarboxamid)äthyldiäthyldecylairanoniumbromid,

13. 2- (1' -Adamantancarboxamid) äthyIdiäthyldodecylammoniumbromid,.

14. 3-(exo,cis-Bicyclooctan-2-carboxamid)propyltetradecyldimethylammoniumbromid,

15. 3-(exo,cis-Bicyclooctan-2-carboxamid)propyldodecyldimethylammoniumbromid, -

16. 3-(2'-norbornancarboxamid)propyltetradecyldimethylammoniumbromid.

Typische Beispiele für guaternäre Ammoniumverbindungen, in denen Z ein Äther-Sauerstoff und R ein Adamantanrest sind, sind:

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17. 2- (1"' -Adamantyloxy) äthyldimethyldodecylammoniumbromid,

18. 2— (1' -Adamantyloxy) äthyldimethyltetradecylammoniumbromid,

19. 2—(T'-Adamantyloxy)äthyldimethyldecylammoniumchlorid,

20. 2- {1'-Adamantyloxy)äthyldimethylhexadecylammoniumchlorid,

21. 2-(1'-Adamantyloxy)äthyldimethyloctadecylammoniumchlorid,

22. 3-(1'-Adamantyloxy)propyldimethyldodecylammoniumbromid.

Typische Beispiele für quaternäre Ammoniumverbindungen, in denen R ein Adamantanrest und Z eine Ketogruppe (C=O) sind, sind:

23. 2-Adamantylcarbonyläthyldimethyldecylammoniumbromid,

24. 3-Adamantylcarbonylpropyldimethyltetradecylammoniumbromid,

25. 2-Adamantylcarbonyläthyldimethylhexadecylammoniumbromid,

26. 1-Adamantylcarbonyläthyldimethyloctadecylammoniumbromid,

27. 1 -Adamantylcarbonylmethyldimethyltetradecylammoniumbromid,

28. 1-Adamantylcarbonylmethyldimethyldodecylammoniumbromid.

Andere Beispiele für quaternäre Ammoniumverbindungen, in denen in Übereinstimmung mit der Erfindung R ein Adamantanrest und Z eine Ester bildende Carboxylgruppe (COO) oder eine Ester bildende Thiocarbamatgruppe (NHCSO) sind₇ sind:

29. 2— (1' -Adamantancarbonyloxy) äthyldimethyldecylammoniumbromid,

30. 2— (1'-Adamantancarbonyloxy)äthyldimethytetradecylammoniumbromid,

31. 2- (1' -Adamantancarbonyloxy) äthyldime thy ldodecy lammoniumbromid,

32. 2- (1' -Adamanty lthiocarbamyloxy) äthyldime thy ldodecy lammoniumbromid,

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Weiterhin können auch andere Halogenide und analoge Verbindungen wie u.a. Sulfate, Nitrate, oder Arylsulfonate als wirksame Bakterizide verwendet werden.

Es ist beobachtet worden, daß die oben allgemein beschriebenen Verbindungen besonders wirksam gegen grampositive Organismen wie Staphylococcus aureus, Streptococcus mitis, sanguis und mutans, Bazillus subtilis, Corynbacterium acnes, Actinomycetes naeslundii und gegen Pilze wie Candida albicans, Trichophyton mentogrophytes und Aspergillus niger sind; mäßig wirksam sind sie gegen die gramnegativen Bakterien Escherichia coil. Ver-

4
bindungen, in denen R anstelle eines höheren Alkylrestes ein Benzylrest ist, besitzen keine antibakterielle Wirkung.

Die antimikrobische Natur der erfindungsgemäßen neuen Verbindungen zeigte sich bei einer standardisierten Verdüniiungsreihenuntersuchung, bei der eine angemessene Zahl von Versuchsröhrchen mit Brühe in abnehmenden Konzentrationen die zu untersuchenden Verbindungen enthielten und mit den Testorganismen beimpft wurden. Nach ausreichender Inkubationszeit wurden die Röhrchen auf Anwesenheit oder Abwesenheit der Testorganismen untersucht. Die Wirksamkeit der zu untersuchenden Verbindungen ergibt sich aus der niedrigsten Konzentration, die das Wachstum der Organismen verhindert, und wird als minimal Hemmkonzentration in ppm angegeben. Wie die folgende Tabelle von antimikrobischen Daten zeigt, tritt ein definierter Sprung zwischen den Verbindungen,

4 4

in denen R 8 Kohlenstoffe enthält, und denen, in denen R 10 Kohlenstoffatome enthält, auf.

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Tabelle 1

Mindesthemmkonzentration (ppm)

I JeOMICH₀CH₀N(C₀H,.) IT Br

	R =C₄H_g	^C6^H13	^C8^H17	^C1O^H21	^C12^H25
S. aureus	100	100	25	3,12	1,56
Str. sanguis	50	50	50	6,25	3,12
Str. mutans	100	100	25	6,25	0,78
A. naeslundii	100	50	12,5	1,56	0,39
C. albicans	100	100 .	50	6,25	1,56
T. mentagrophytes	50	50	50	50	3,12
A. niger	100	100	100	50	12,5

Diese Verdünnungsversuche zeigen die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Verbindungen gegen Bakterien und Pilze, welche amidoquaternäre Ammoniumverbindungen mit 3 niederen aliphatischen Resten nicht besitzen.

Die ausgezeichnete und überraschende antimikrobische Wirksamkeit der neuen erfindungsgemäßen Verbindungen ergibt sich auch aus den in Tabelle 2 und 3 aufgeführten Ergebnissen von antimikrobischen Versuchen.

509835/1049 O

_.. «7 „

	aureus	Tabelle	2	25	Verb.14	Verb. 15	Verb.16	Verb.9	Vb. 10
	. sanguis	Mindesthemmkonzentration (ppm)	0,78	1,56	1,56	0,78	0,39
	. mitis	Verb.3	6,25	3,12	1,56	—,—
	. mutans	12,5				0,39	0,39
Mikrobe	naeslundii	6,25	0,05	0,1	0,1
S.	coli		0,05	0,19	0,1
Str	aeruginosa	0,78	50	25	50	50,O	25,0
Str	albicans	12,5	50	25	50		—.—
Str		50	3,12	3,12	3,12	6,25	6,25
A.	25	3,12	6,25	6,25	12,5	25,0
E.	6,25	25	25	25	25,0	50,0
P.	mentagrophytes 12,5
C.	niger
T.
A.

Tabelle 3

4 -7

^RCONH(CH₂)₃ N(CH₃)₂ R _/ X

RR X S.aureus S.mitis E.coli C.albicans T.menta- - qrophytes

'11 "Ί
C- (verzweigt)

^C12 ^τ H₉)(C₂H₅)CH

50

'12

C- (verzweigt) ^C14

'14

Ί4

1,56

0,78

3,12 50

1,56 12,5

3,12

1,56

50

12,5

Cl	0,78	1,56	50	3,12	6,25
Cl	0,78	1,56	50	3,12	3,12
Cl	1,56	0,73	100	1/56	3,12
Cl	3,12	6,25	100	3/12	6,25
Cl	6,25	12,5	100	25	25
	50983	B/104	9

Die obige Tabelle zeigt, daß die neuen erfindungsgemäßen amidoquaternären Ammoniumverbindungen mit 2 großen aliphatischen oder alyzyklischen Gruppen nicht zu erwartende ausgezeichnete antimikrobische Eigenschaften besitzen, die die bekannten quaternären Ammoniumverbindungen wie Verbindung 1 in Tabelle 3 und die ersten drei Verbindungen in Tabelle 1 nicht besitzen.

Tabelle 4

^Adamanty1-OCH₂CH₂N(CH₃)₂ R _/ Br

S. aureus

Str. mitis

C. albicans

P. ovale

T. mentagrophytes

Ps. aeruginosa

A. niger

E. coli

R⁴=(

0,78 0,39 1,56

50 6,25

25

50

12,5

^C12^H25 0,39 0,19 1,56

50
-3,12

12,5

Diese Verdünnungsversuche erweisen die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen, eine Ä'thergruppe enthaltenden, quaternären Ammoniumverbindungen gegen Bakterien und Pilze.

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	S. aureus	1,56	*T? ""^¹ TT**	5	2 ^r4-7⁺	^C14^H29	Br"
	Str. mitis	0,78	1,56	₂N(CH₃)	Z=COO	0,78
	B. subtilis	0,39	6,25		^C12^H25	0,78	C₄H₉
Tabelle	Cornybacterium acne	12,5	1,56	0,02	0,10	100
^Ädamantyl Z CH₃CH	C. albicans	6,25	1,56	0,19	25	100
Z=NIICSO	T. mentagrophyte	3,9	12,5	0,19	6,25	100
R	A. niger	62,5	7,8	6,25	25
E. coli	25	31,2	0,78	50	100
Pr. aeruainosa	■M «t *M) «_	25	6,25	50	100
		50	50		100
12,5		100
	100

Auch die obigen Ergebnisse von Verdünnungsversuchen zeigen die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Verbindungen. Quaternäre

4
Ammoniumcarboxylester, in denen R ein niederer aliphatischer Rest wie ein Butylrest ist, besitzen keine entsprechende Wirksamkeit.

Zur Unterdrückung des Wachstums von Organismen reichen also im allgemeinen geringere Konzentrationen der erfindungsgemäßen Verbindungen als von analogen Verbindungen, die im wesentlichen die gleiche Anzahl an Kohlenstoffatomen enthalten.

809835/1049 O

Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindungen gegen Bakterien oder Pilze können diese direkt auf die zu schützende Oberfläche aufgebracht werden oder können in einem pharmazeutischen Träger gelöst sein. In typischer Weise wird eine wirksame Menge z.B. 0,025 bis etwa 10 Gew.% der Verbindung zu einem inerten Träger und einem Bispergier- oder Oberflächen aktiven Mittel gegeben. Alternativ kann auch eine wirksame Menge z.B. 0,025 bis 10 Gew.% in einen festen, unter Umständen inerten Träger wie unter anderem Talk, Ton, Diatomeenerde oder Mehl eingebracht werden.

Außerdem sind die quaternären Ammoniumamide der Adamantancarbonsäure besonders wirksam gegen die Bildung von Zahnstein oder Plagues. Dies zeigen die Ergebnisse von Versuchen mit Albinoratten. Jeweils 15 männliche und weibliche Ratten wurden mit einer Plaque bzw. Zahnstein erzeugenden Zipkin-McClure-Nahrung gefüttert. Sechs Wochen lang wurden die Zähne jedes Tieres täglich 30 Sekunden mit einer Versuchslösung oder bei der Kontrollgruppe mit Wasser behandelt. Die Tiere wurden dann getötet und nach dem Verfahren nach Baer auf Zahnstein bzw. Calculus untersucht. Die Ergebnisse wurden mit dem "t"-Test nach Student analysiert. Es ergab sich eine 99 %-ige Übereinstimmung.

Konzentration Zahnsteinverringerung% Verbindung der Versuchslösung männl. weibl. Tiere

3-(1'-Ädamantan- 0,1 % 43,43 6,27

carboxaniido) propyltetradecyIdimethy1-ammoniumbromid

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Diese Ergebnisse zeigen die bedeutende Wirksamkeit der erfindungsgemäßen quaternären Verbindungen zur Verhinderung von Zahnsteinbildung schon bei so niedrigen Konzentrationen wie 0,1 %.

Wenn die die erfindungsgemäßen Verbindungen bestimmt sind für die Verwendung in Mischungen, die die Bildung von Karies verringern und die Bildung von Zahnstein verhindern, werden sie meist in Mengen bis zu 5 Gew.%, vorzugsweise von 0,25 bis 1 Gew.% und am besten in Mengen von 0,05 bis 0,5 Gew.% den Mundpflegemitteln zugemischt. Das Mundpflegemittel ist üblicherweise ein Zahnreinigungsmittel Wie Zrihncreme, Zahntablette oder Zahnpulver mit etwa 20 bis 95 Gew.% eines wasserunlöslichen Poliermaterials als Träger, welches vorzugsweise wasserunlösliche Phosphate wie Dicalciumphosphat, Tricalciumphosphat oder'Trimagnesiumphosphat enthält. Das Zahnreinigungsmittel kann außerdem auch Wasser, Bindemittel wie Glycerin, Sorbit, Propylenglykol und Polyäthylenglykol 400, Reinigungsmittel, Geliermittel wie Karrageenmoos oder NatriumcarboxymethylZellulose, weitere antibakterielle Substanzen, färbende oder bleichende Mittel, Schutzmittel, Silicone, Chlorophyllverbindungen, weitere ammoniumhaltige Materialien, Geschmacks- oder Süßstoffe und Verbindungen, die fluorhaltige Ionen liefern, wie Natriumfluorid, Zinnfluorid und Natriummonofluorophosphat enthalten.

Das Mundpflegemittel kann auch flüssig sein, wie z.B. Mundwasser, das in typischer Weise 20 bis 99 Gew.% eines wäßrigen niederen aliphatischen Alkohols, vorzugsweise etwa 11 bis 30 Gew.% Alkohol wie Äthanol, n-Propyl- oder Isopropy!alkohol enthält.

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Solche Mundpflegemittel werden im allgemeinen in der Weise angewendet/ daß man mindestens einmal am Tag 30 bis 9O Sekunden die Zähne bürstet oder die Mundhöhle ausspült. Typische erfindungsgemäße Mundpflegemittel können in dieser Weise angewendet werden und werden in den folgenden Beispielen beschrieben.

Beispiel 1

Zahncreme ·

S-Decanamidopropyldimethyltetradecylammoniumchlorid 0,50

Nichtionisches Tensid ;1,0Q

Glycerin 22,00

Natriumpyrophosphat 0,25

Carboxymethylzellulose 0,85

Natriumsaccharin " O,2O

Natriumbenzoat 0/50

Calciumcarbonat (gefällt) 5/00

Dicalciumphosphatdihydrat 46/75

Geschmacksstoffe 0,80

Wasser 22,15

Tween 80-Polyoxyäthylensorbitmonooleat (20 mole Äthylenoxid)

Beispiel 2

Anstelle des quaternären Ammoniumamidchlorids in Beispiel 1 wurden 0,50 % 2(1'-Adamantyloxy)äthyldodecyldimethylammoniumbromid verwendet .

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Beispiel 3

Anstelle der quaternären Ammoniumamidverbindung in Beispiel 1 wurden 0,50 % eines quaternären Anunoniumadamantylketons verwendet.

Beispiel 4

Die quaternäre Ammoniumamidverbindung in Beispiel 1 wurde durch 0,50 % eines Adamantancarbonsaureesters mit einer quaternären Ammoniumverbindung ersetzt.

Beispiel 5
Mundwasser

Quaternäres Ammoniumamid der Adamantancarbonsäure 0,025 Nichtionisches Tensid (Pluronic F-68)⁺ 1,00.

Äthylalkohol (Geschmacksstoffe enthaltend) 15,00

Glycerin 10,00 Saccharin O,02

Wasser 73,955

Blockpolymeres aus 80 % Polyoxyäthylen und 20 % Polyoxypropylen.

Beispiel 6

Das Amid in Beispiel 5 wurde durch 0,05 % eines quaternären Ammoniumadamantylketons ersetzt und der .Wassergehalt entsprechend angepaßt.

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Beispiel 7

Anstelle des Amids in Beispiel 5 wurden 0,05 % 2-(1'-Adamantyloxy) äthyltetradecyldiraethylammoniuinbromid verwendet und der Wassergehalt entsprechend angepaßt.

Ein bevorzugter Bestandteil der erfindungsgemäßen Mischung ist ein nichtionisches Tensid, das eine erhöhte prophylaktische Wirkung liefert, die sorgfältige und vollständige Verteilung der erfindungsgemäßen Mischung in der Mundhöhle unterstützt und die erfindungsgemäßen Mischungen kosmetisch annehmbar macht. Das nichtionische Tensid verleiht den Mischungen nicht nur reinigende und schäumende Eigenschaften, sondern hält auch die Geschmacks- ' stoffe in Lösung, d.h. macht die Geschmacksöle löslich. Außerdem sind die nichtionischen Tenside vollständig verträglich mit den erfindungsgemäßen quaternären Ammoniumverbindungen und liefern so eine stabile, homogene Mischung mit gesteigerter anibakterieller Wirkung Antikaries- und Antizahnsteinwirksamkeit. Die Anwesenheit eines anionischen Tensids würde die guten Eigenschaften der guaternären Verbindungen durch Niederschlagsbildung und/oder Wechselwirkung verhindern.

Die nichtionische organische oberflächenaktive Verbindungen bzw. Tenside sind wasserlöslich und werden durch Kondensation eines Alkylenoxids oder eines äquivalenten Reaktanden und einer hydrophoben, reaktiven Wasserstoff enthaltenden Verbindung hergestellt. Die hydrophoben organischen Verbindungen können Aliphaten, Aromaten oder Heterozyklen sein, wobei allerdings die ersten beiden Klassen bevorzugt werden.

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Die bevorzugten hydrophoben Verbindungen sind höhere aliphatische Alkohole und Alkylphenole; es können auch andere wie Carbonsäuren, Carboxamide, Mercaptane, Sulfonamide und andere verwendet werden. Die Äthylenoxidkondensate mit höheren Alkylphenolen werden bevorzugt. Die hydrophobe Verbindung sollte gewöhnlich mindestens etwa 6 und vorzugsweise etwa 8 Kohlenstoffatome enthalten und kann bis etwa 50 oder mehr Kohlenstoffatome enthalten. Die Menge des Alkylenoxide kann in Abhängigkeit von der hydrophoben Verbindung beträchtlich schwanken; im allgemeinen sollen mindestens etwa 5 Mole Alkylenoxid je Mol hydrophobe Verbindung verwendet werden. Die obere Grenze an Alkylenoxid schwankt ebenfalls, man kann ihr aber keine besondere Bedeutung zuschreiben. Es können 200 oder mehr Mole Alkylenoxid je Mol hydrophobe Verbindung verwendet werden. Wenngleich Äthylenoxid das bevorzugte und vorherrschende Oxalkylierungsmittel ist, können auch andere niedere Alkylenoxide wie Propylenoxid, Butylenoxid und ähnliche verwendet werden oder einen Teil des Äthylenoxids ersetzen. Andere geeignete nichtionische Verbindungen sind die Polyoxyalkylenester von organischen Säuren wie höheren Fettsäuren, Harzssiiren, Tallölsäuren oder den Säuren aus Petroleurnoxidationsproduakiben. ■Diese Ester enthalten gewöhnlich etwa 10 bis 22 Kohlenstoffatome in der Säurekomponente und etwa 12 bis 30 Mole Äthylenoxid oder eine äquivalente Verbindung.

Weitere nichtionische Tenside sind die Alkylenoxidkondensate mit ihöheren Fettsäureamiden. Die Fettsäuregruppe enthält im allgemeinen etwa 8 bis 22 Kohlenstoffatome und wird vorzugsweise

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mit etwa 10 bis 50 Molen Äthylenoxid kondensiert. Die entsprechenden Carboxamide und Sulfonamide können ebenfalls verwendet werden.

Eine weitere Klasse von nichtionischen Tensiden sind die oxyalkylierten höheren aliphatischen Alkohole. Die Fettalkohole sollen mindestens 6 Kohlenstoffatome und vorzugsweise mindestens etwa 8 Kohlenstoffatome enthalten. Die am meisten bevorzugten Alkohole sind Lauryl-, Myristyl-, Cetyl-, Stearyl- und.Oleylalkohole. Die genannten Alkohole sind mit mindestens etwa 6 Molen und vorzugsweise mit etwa 10 bis 30 Molen Äthylenoxid kondensiert. Ein typisches nichtionisches Tensid ist Oleylalkohol kondensiert mit 15 Molen Äthylenoxid. Die entsprechenden mit Äthylenoxid kondensierten Alkylmercaptane eignen sich ebenfalls für die erfindungsgemäßen Mischungen.

In Abhängigkeit der spezifischen Eigenschaften des zu verwendenden nichtionischen Tensids als auch in Abhängigkeit von den Mengen und den Eigenschaften der anderen Bestandteile im Mundpflegemittel kann im allgemeinen die Menge des nichtionischen Tensids, bezogen auf das Gesamtgewicht des Mundpflegemittels, von etwa 0,2 bis 3,0 Gew.% variiert werden.

Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen quaternären Ammoniumverbindungen besteht im allgemeinen aus zwei Schritten. Zuerst wird eine den RZ-Rest enthaltende Verbindung mit einer

2 3
den R R -Arainrest enthaltenden Verbindung zu einem tertiären Amin umgesetzt und diese anschließend mit einem höheren aliphatischen Halogenid quaternisiert,

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~ 17 —

Die erfindungsgemäßen quaternären Ammoniumamide können in einem Zwei-Stufenverfahren hergestellt werden. Ein Carbonsäure, ein Ester oder ein Säurechlorid wird mit Ν,Ν-Dialkyläthylendiamin oder N,N-Dialky!propylendiamin zu einem tertiären Aminoamid umgesetzt und dieses wird anschließend mit einem Alkylhalogenid oder einem Ester der Schwefelsäure oder der Arensulfonsäure (Methyl-p-toluolsulforiat) wie in den folgenden Gleichungen

2 3 4 angegeben, quaternisiert, wobei R, R , R und R die oben angegebenen Reste bedeuten.

o R² ° R²

1. RCOH ■+' NH₀(CH₀). N ^. R-C-NH(CH₀)- N + H₀O

R³ R³

O R

2. RCNH(CH₀)- N + RX

2'3 V R

0 R

RCNH(CH₀)- -N-R

2'3 V R

Auch die quaternären Ammoniumester der Adamantancarbonsäure können in einem zweistufigen Verfahren hergestellt werden, indem Adamantancarbonsäurechlorid mit einem Dimethylaminoäthanol zum Carboxylat umgesetzt wird und dieses anschließend wie in den folgenden Gleichungen angegeben, mit einem Alkylhalogenid quaternisiert wird:

ι.

COCl

HC,

HC

¹IL

+ HOCH₂CH₀ N

Ot₁.

-—V.

"2

COOCH₀CH,

(ν <ί t

2C

HC

CH.

■ti.

Sk ci?,

+ HCl

SO&835/1049

OWGlNAL INSPECTED

Auch die erfindungsgemäßen quaternären Ammoniumäther können in einem zweistufigen Verfahren hergestellt werden, indem ein ein 1-Haloadarnantan mit einem Dimethylaminoäthanol zu einem tertiären Aminoäther umgesetzt wird und anschließend mit einem Alkylhalogenid oder einem Ester der Schwefelsäure oder der Arensulfonsäure (Methyltoluolsulfonat) wie in den folgenden

4 Gleichungen angegeben, quaternisiert wird, wobei R und R die oben angegebenen Reste bedeuten:

1. RBr +

CH₃

2. RO (CH₀) _ON + R⁴X CH-,

+ H Br

CH₃ RO(CH₀J₀-N -R⁴

In ähnlicher Weise können auch.die erfindungsgemäßen durch die folgenden Formeln wiedergegebenen guaternären Ammoniumverbindungen:

/RCO(CH₂)_nN(CH₃)₂R⁴_7⁺X" /RNHCSO(CH₀) N(CH_)_OR⁴ / X /RS (CH₂)_nN(CH₃)2^r4_7 X /RNHCOO(CH₀) N(CH_)_OR⁴_7 ⁺x" /RCHOH(CH₂)_nN(CH₃)₂R _7 X /RCH₂(CH₂)_nN(CH₃)₂R⁴_7 ⁺X~

4 "

in denen R, R , N und X dieselbe Bedeutung haben wie in der allgemeinen Formel, in einem Zwei-Stufenverfahren hergestellt werden, indem eine das Adamantan oder einen anderen Rest R enthaltende

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Verbindung mit einer den Dimethylaminrest enthaltenden Verbindung umgesetzt wird und das Reaktionsprodukt anschließend mit einem höheren aliphatischen Halogenid quaternisiert wird. Ein anderes Verfahren zur Herstellung der Adamantylketone besteht darin, ein niederes Adamantylhaloalkylketon mit einem höheren Dimethylalkylamin umzusetzen.

Die folgenden Beispiele beschreiben das Verfahren, nach dem die erfindungsgemäßen Verbindungen hergestellt werden.

Beispiel 8

Herstellung von 2-(1'-Adamantancarboxy)-äthyldimethyldodecylammoniumbromid:

Zu einer Lösung von 21,7 g (0,11 Mole) 1-Adamantancarbonsäurechlorid in 100 ml Äther wurde eine Lösung von 19,4 g (0,22 Mole) 2-Dimethylaminoäthanol in 200 ml Äther gegeben. Das Reaktionsgemisch wurde über Nacht bei Raumtemperatur gerührt. Da mit Hilfe eines Infrarotspektrums noch nicht umgesetztes Säurechlorid nachgewiesen werden konnte, wurden weitere 15g (0,17 Mole) 2-Dimethylaminoäthanol zugesetzt und das Reaktionsgemisch erneut über Nacht gerührt. Das Reaktionsgemisch wurde in 300 ml Wasser eingegossen und mit 20 ml einer 10 %-igen NAOH-Lösung behandelt. Aus der Ätherphase wurden 23 g eines Öls gewonnen, dessen Infrarotspektrum der vorgeschlagenen Struktur von 2-Dimethylaminoäthyl*-1 -adamantancarboxylat entsprach.

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Analyse: berechnet für C₁₅H₃₅NO₂: C= 71,67; H = 10,02.
gefunden: C = 71,26; H = 9,94.

10 g (0,04 Mole) des Produkts der Stufe 1 wurden mit 10 g (0,04 Mole) 1-Bromdodecan vermischt und 6 Wochen stehengelassen. Die resultierende Kristallmasse wurde mit Äther gewaschen und zu 17,5 g weißen Kristallen getrocknet (88 % der theoretischen Ausbeute). Zweimaliges Umkristallisieren aus Äthylacetat ergab 15,6 g weiße Kristalle mit einem Schmelzpunkt von 176 bis 178 C.

Analyse: gefunden berechnet

Kohlenstoff 64,95 64,78

Wasserstoff 10,15 10,07

Beispiel 9

4
Das Decylhomologe des obigen Carboxylats, bei dem R ^c-i_o ^H21 ^^st' wurde ähnlich wie in Beispiel 8 hergestellt. Die gewonnenen Kristalle hatten einen Schmelzpunkt von 183 bis 184,5°C und ergaben folgendes Analyseergebnis:

gefunden berechnet

Kohlenstoff 63,00 63,54

Wasserstoff 9,90 9,81

Beispiel 10

Das Tetradecylhomologe wurde gemäß dem in Beispiel 8 beschriebenen Verfahren hergestellt. Die gewonnenen Kristalle hatten einen Schmelzpunkt von 176 bis 178°C und ergaben folgendes Analysenergebnis:

gefunden berechnet

Kohlenstoff 65,33 65,89

Wasserstoff 10,18 10,30

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Beispiel 11

Herstellung von 3-(1'-Adamantancarboxamido)propyldodecyldimethylammoniumbromid: 2,5 g N,N-Dimethyl-1,3-propandiamin wurden zu einer kalten Lösung von 5 g 1-adamantancarbonsäurechlorid in

■ 3
15 cm Benzol gegeben. Es bildete sich sofort ein Niederschlag.

Die Mischung wurde gerührt und zum Absetzen 30 Minuten stehen gelassen. Der Niederschlag wurde mehrere Male mit Benzol gewaschen, zentrifugiert und im Vakuum getrocknet. Es wurden 5 g M- (3-Dimethylarninopropyl) -adamantan-1 -carboxamidhydrochlorid mit einem Schmelzpunkt von 154 bis 157°C erhalten. Dieses Produkt wurde in 150 cm" Aceton gelöst, und. zwecks Kristallvergrößerung in einen Eisschrank getan. Es wurden 4,8g zurückgewonnen.

3

Dieses Hydrochlorid wurde in 100 cm Wasser gelöst und mit 25 cm

1N NaOH versetzt. Es bildete sich ein weißer Niederschlag, der mit Äther extrahiert und durch Entspannungsverdampfung getrocknet wurde. Es wurden 3,2 g der freien Basen mit einem Schmelzpunkt von 78 bis 80⁰C erhalten. Das Infrarotspektrum bestätigte die Struktur dieses Produktes.

Das oben beschriebene Reaktionsprodukt wurde quaternisiert, indem 1f6 g (0,06 Mole) N-(3-Dimethylaminopropyl)-1-adamantancarboxamid mit 1,5 g (0,06 Mole) 1-Bromdodecan gelöst in 4 cm Aceton umgesetzt wurden. Nach 2-wöchigem Stehen wurde das Reaktionsgemisch mit trockenem Eis abgekühlt. Die resultierende Kristallmasse wux'de Äther gewaschen, im Vakuum getrocknet und aus Äthylacetat umkristallisiert. Es ergab sich ein kristallines Produkt mit einem Schmelzpunkt von 122 bis 124 C und folgendes Analysenergebnis:

509835/1049

gefunden berechnet

Kohlenstoff 64,81 65,47

Viasserstoff . 10,84 10,40

Molekulargewicht: 513,66

Beispiel 12

Das Tetradecylhomologe des obigen Carboxyamids wurde gemäß dem Verfahren in Beispiel 11 hergestellt. Die gewonnenen Kristalle hatten einen Schmelzpunkt von 120 bis 122°C und es ergab sich folgendes Analysenergebnis:

gefunden berechnet

Kohlenstoff 65,80 66,52

Wasserstoff 10,54 10,61

Molekulargewicht: 541,71

Beispiel 13

Herstellung von 2-(1'-Adamantyloxy)äthyldimethyltetradecylammoniumbromid:

Es wurde eine Mischung von 3,6 g (0,015 Mole) 1-(2^I-Dimethylaminoäthoxy)adamantan (hergestellt nach dem Verfahren von Charkrabarti, Faulis und Szinai, Tetrahedron Letters, Nr. 60, 6249, 1968) und 4,3 g (0,05 Mole) 1-Bromtetradecan hergestellt und 6 Tage bei Raumtemperatur stehengelassen. Der resultierende Niederschlag

3
wurde aus 30 cm Äthylacetat umkristallisiert. Es wurden 4,75 g weiße Kristalle erhalten, die nach dem Umkristallisieren einen Schmelzpunkt von 132 bis 135°C besaßen.

	gefunden	berechnet
Kohlenstoff	67,32	67,17
Wasserstoff	10,96	10,87
Brom	15,92 509835/1049	15,96

Beispiel 14

Das Dodecylhomologe wurde nach dem Verfahren gemäß Beispiel 13 hergestellt. Es wurden hydroskopische Kristalle, die im trockenen Zustand bei 128 bis 13O°C schmolzen, erhalten. Die Analyse ergab folgendes Ergebnis:

gefunden berechnet

'Brom 16,91 16,91

Beispiel 15

Herstellung von 1-Adamantylcarbonylmethyldimethyltetradecylammoniumbromid.

Eine Mischung von 1,3 g (0,005 Mole) 1-Adamantylbromethylketon und 1,23 g (0,005 Mole) Dimethyltetradecylamin wurde durch Zugabe von

3
30 cm Aceton in Lösung gebracht. Am nächsten Tage wurde die festgewordene Mischung mit Äther gewaschen und aus Äthylacetat umkristallisiert. Es wurden 2,1 g weiße Kristalle mit einem Schmelzpunkt von 134 bis 135,5°C erhalten.

gefunden berechnet

Kohlenstoff 67,72 67,45

Wasserstoff 10,65 10,51

Beispiel 16

Das Dodecylhomologe wurde nach dem Verfahren gemäß Beispiel 15 hergestellt. Die erhaltenen weißen Kristalle hatten einen Schmelzpunkt von 140 bis 141,5°C und ergaben folgende Analyse:

509835/ 1049

gefunden berechnet

Kohlenstoff 66,55 66,36

Wasserstoff 9,87 . 10,28

Beispiel 17

2-(1'-Adamantylthiocarbamyloxy)äthyldimethyldodecylammoniumbromid wurde in einem 2~Stufen-Verfahren hergestellt. Zuerst wurde 1-Adamantylisothiozyanat mit dem Natriumderivat von 2-Dimethylaminoäthanol umgesetzt. Nach dem Umkristallisieren aus Äthylacetat und Hexan besaß das Reaktionsprodukt einen Schmelzpunkt von 86 bis 88,5°C und ergab folgende Analyse:

gefunden berechnet

Kohlenstoff 64,02 63,79

Wasserstoff 9,41 .9,28

Eine Lösung von 4,5 g des oben hergestellten 0-(2-Dimethylaminoäthyl)-1-adamantylthxocarbamat und 4,0 g 1-Bromdodecan in 15 cm Aceton wurde 4 Tage lang stehengelassen. Nach Umkristallisieren des Reaktionsprodukts aus Äthylacetat und Aceton ergaben sich weiße Kristalle mit einem Schmelzpunkt von 143 bis 143,5°C und folgendes Analysenergebnis:

gefunden berechnet

Kohlenstoff 61,04 60,99

Wasserstoff 9,65 9,67

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Beispiel 18

' Herstellung von S-Decanamidopropyldimethyltetradecylammoniumchlorid: Eine Lösung von 102 g (1 Mol) N,N-Dimethy!propylendiamin in 400 Molen Benzol wurde unter gleichzeitigem Rühren mit 95,3 g (0,5 Mole) Decanoylchlorid versetzt und mit Hilfe eines Eisbades unter 5O C gehalten. Nachdem das Reaktionsgemisch eine Nacht bei Raumtemperatur stehengelassen worden war, wurde es in 1 Liter 2 %-ige Natriumhydroxidlösung eingegossen. Die Benzolphase wurde abgetrennt, die wäßrige Phase 4 mal mit jeweils 100 ml Äther extrahiert und die organischen Phasen vereinigt. Die organische Lösung wurde mit Wasser gewaschen und über Natriumsulfat getrocknet. Nach einer Vakuumverdampfung blieben 116,5 g öl (91 % Ausbeute) zurück. Infrarot und NMR-Spektren zeigten, daß das Produkt N-(3-Dimethylaminopropyl)decanamid war.

26 g (0,1 Mole) des obigen Aininoamids wurden mit 23 g (0,1 Mole) 1-Chlortetradecan gemischt und 70 Stunden in einem Ofen auf 100⁰C gehalten. Das Reaktionsgemisch wurde auf Raumtemperatur abgekühlt, mit Äther gewaschen und schrittweise aus Aceton und Äthylacetat umkristallisiert. Es ergab sich ein kristallines Monohydrat mit einem Schmelzpunkt von 55 bis 57°C zu flüssigem Kristall und vollständiger Verflüssigung bei 173°C. Beim Trocknen dieses Monohydrats bei 75°C wurde eine hydroskopische wasserfreie Form erhalten. Dieses Produkt, berechnet als ₂O*H_?O, ergab folgende Analyse:

gefunden . berechnet

Kohlenstoff 69,09 68,66

Wasserstoff 12,66 12,52

Stickstoff 5,59 5,52

Chlor 6,98 6,99

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Beispiel 19
3-(exö,cis-Bicyclo/3,3,0_7octan-2-carboxamido)propyltetradecyl-

dimethylammoniumbromid

Zu einer Lösung von 23 g exo,cis-Bicyclo/3,3,0_7octan-2-carbonsäure (Organic Sytheses 47,10) in 100 ml Benzol wurden 12 ml Thionyl- ■ chlorid und 1 ml Dimethylformamid gegeben. Das Reaktionsgemisch wurde 15 Minuten bei Raumtemperatur gerührt. Dann wurde zur Entfernung von HCl 30 Minuten lang Stickstoff durch die Lösung geleitet. Die Säurechloridlösung wurde in einen Tropftrichter überführt und unter gleichzeitigem Rühren langsam in eine Lösung von 34 g N,N-Dimethy!propylendiamin in 100 ml Benzol bei 20 bis 25°C gegeben.

Nach 30 Minuten wurde die Reaktion abgebrochen, das Reaktionsgemisch in Natriumhydroxidlösung gegossen und das Produkt mit Äther extrahiert. Zur Neutralisation wurde eine Salzsäurelösung zugesetzt und erneut mit Äther extrahiert. Nach Verdampfen des Äthers blieben 31 g einer festen kristallinen Masse (86 % der. theoretischen Ausbeute) zurück. Nach Umkristallisierung aus Hexan schmolz das Produkt bei 60 bis 63°C. -

Analyse: Neutrales Äquivalent: berechnet, 238,4; gefunden, 241,3. Eine Mischung von 12 g der obigen Verbindung und 14g 1-Bromtetradecan in 100 ml Aceton wurde 24 Stunden am Rückfluß gekocht. Beim Abkühlen setzten sich 20,4 g (78 % der theoretischen Ausbeute) Kristalle ab. Nach Umkristallisieren aus Aceton hatte die Verbindung einen Schmelzpunkt von 119 bis 122°C. · Analyse: bezogen auf C₂₈H₅₅₂

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	berechnet	gefunden
Kohlenstoff	65,21	65,05
Viasserstoff	10,75	10,81
Brom	15,50	15,26
Stickstoff	5,43	5,21

Beispiel 20

3- (exo-cis-Bicyclo^3, 3,0_/octan-2-carboxamido·) propyldodecyldimethy1-

ammoniumbroinid

Diese Verbindung wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel hergestellt und schmolz bei 119 bis 120,5 C.

Analyse: bezogen auf C₂₆H₅₃

berechnet gefunden

Kohlenstoff	64,04 ·	64,01
Wasserstoff	10,54	10,64
Brom	16,39	16,21
Stickstoff	5,75	5,57

Beispiel 21

3-(2'-Norbornancarboxamido)propyltetradecyldlmethylammoniumbromid

Ausgehend von 2-Norbonancarbonsäurechlorid wurde diese Verbindung nach einem ähnlichen Verfahren wie Beispiel 19 hergestellt. Nach Umkristallisieren aus Äthylacetat schmolz die Verbindung bei 129 bis 131°C.
Analyse: Bromid: berechnet 15,93 %; gefunden 15,61 %.

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Claims

Patentansprüche

/I./ Chemische Verbindung mit der Strukturformel:

Z (CH₀) NR²R³R⁴? ⁺X~

in der R eine aliphatische oder alyzyklische Gruppe mit 7 bis

2 3

13 Kohlenstoffatomen ist, R und R jev/eils ein Methyl- oder

Äthylrest sind, R⁴ eine aliphatische Kette mit 10 bis 18 Kohlenstoffatomen ist, Z CH , O, S, C=O, COO, CONH, CHOH, NHCOO oder NHCSO ist, η eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeutet und X ein verträgliches Anion ist.
2. Chemische Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß R ein Adamantylrest und Z COO ist.
3. Chemische Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß R eine Adamantylgruppe und Z CONH ist.
4. Chemische Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß R eine Bicyclooctangruppe und Z CONH ist.
5. Chemische Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß R ein Norbornanrest und Z CONH ist.
6. Chemische Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß R ein Decylrest und Z CONH ist.
7. Chemische Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß R ein 1-Adamantylrest und Z C=O ist.

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8. Chemische Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß R ein 1-Adamantylrest und Z O ist.
9. 2-(1'-Adamantancarboxy)äthyldimethyldodecylammoniumbromid.
10. 3- (1 '.-Adamantancarboxamido)propyltetradecyldimethylammoniumbromid,
11. 1-Adamantancarbonylmethyldimethyldodecylammoniumbromid.
12. 2-(1-Adamantyloxy)äthyldimethy1tetradecylammoniumbromid.
13. Verfahren zur Herstellung einer chemischen Verbindung nach

Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine die Reste

R und Z enthaltende Verbindung mit einer Diaminreste R

und R enthaltenden Verbindung zu einem tertiären Amin umsetzt und anschließend mit einem höheren aliphatischen Halogenid quaternisiert.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß man die quaternären Ammoniumamide herstellt, indem man eine aliphatische oder alizyklische Carbonsäure mit 7 bis 13 Kohlenstoffatomen mit Ν,Ν-Dialkyläthylen oder Propylendiamin zu einem tertiären Aminoamid umsetzt und anschließend mit einem höheren Alkylhalogenid quaternisiert.

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15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß man die quaternären Ammoniumester der Adamantancarbonsäure herstellt, indem man Adämantancarbonsäurechlorid mit niederem .Dialkyiaminoäthanol zum Carboxylat umsetzt und dann mit einem höheren Alkylhalogenid quaternisiert.
16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß man die quaternären Ammoniumäther herstellt, indem man ein 1-Haloadamantan mit niederem Dialkyiaminoäthanol zu einem tertiären Aminoäther umsetzt und anschließend mit einem höheren Alkylhalogenid quaternisiert.
17. Mundpflegemittelmischung, dadurch gekennzeichnet, daß sie als wirksamen antimikrobischen Wirkstoff eine Verbindung mit der folgenden Strukturformel enthält:

/RZ (Cri_o) N R² R³ R⁴7 ⁺X~,

in der R ein aliphatischer oder alizyklischer Rest mit 7 bis

2 3
13 Kohlenstoffatomen ist, R und R jeweils ein Methyl- oder

Äthylrest sind R eine aliphatische Kette mit 10 bis 18 Kohlenstoffatomen ist, Z CH„, 0, S, C=O, COO, CONH, CHOH,'NHCOO oder NHCSO ist, η eine ganze Zahl von 1 bis 3 bedeutet und X ein verträgliches Anion ist·.
18. Mundpflegemittelmischung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein nicht-ionisches Tensid enthält.

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19. Mischung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß sie 0,2 bis 3 Gew.% des nicht-ionischen Tensids und 0,025 bis
10 Gew.% der antimikrobischen Verbindung enthält.
20. Mundpflegeraittelmischung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß sie als antimikrobische Verbindung ein
quaternäres Aramoniuniamid enthält.
21. Mischung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß sie

als antimikrobische Verbindung ein quaternäres Adamantylammoniuinamid enthält.
22. Mischung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß sie als antimikrobische Verbindung ein quaternäres Bicyclooctylairimoniumamid enthält.
23. Mischung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß sie

als antimikrobische Verbindung ein quaternäres Morbornanammoniumamid enthält.
24. Mischung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß sie als antimikrobische Verbindung ein quaternäres Decylammoniumamid enthält.
25. Mischung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß sie als antimikrobische Verbindung ein quaternäres Ammoniumadamanty!keton enthält.

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' - 33 -
26. Mischung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß sie als antimikrobische Verbindung einen quaternären Ammoniumester der Adamantancarbonsäure enthält.
27. Mischung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß sie als antimikrobische Verbindung einen quaternären Ammoniumadamantylather enthält.

ue:ka:bü

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