СПОСІБ ОТРИМАННЯ ПОЛІЕТЕРГУАНІДИНІЙЙОДИДУ

Спосіб отримання поліетергуанідиніййодиду загальної формули: , з бактерицидною та фунгіцидною активністю для дезінфекції і стерилізації матеріалів, який здійснюють шляхом реакції між гуанідинійвмісним олігоетером з кінцевими гуанідиновими фрагментами та діаміном, який відрізняється тим, що як діамін використовують олігооксіетилендіамін різної молекулярної маси з подальшою обробкою основного поліетергуанідину (ПЕГ) йодистим метилом за мольного співвідношення компонентів ПЕГ:йодистий метил - 1:2.

Корисна модель стосується отримання гуанідину, його солей, комплексів або продуктів приєднання, що містять гуанідинові фрагменти, конкретно до поліетергуанідиніййодиду загальної формули: , з бактерицидною та фунгіцидною активністю для дезінфекції і стерилізації матеріалів. Відомий спосіб отримання низькомолекулярних алкілзамісних гуанідинів та їх солей як додецилгуанідину (сульфат, ацетат, лаурат, малеїнат, лактат, борат, сульфат), які отримані реакцією алкіламіну з ціанамідом [1]. Також відомий спосіб отримання низькомолекулярних алкілзамісних гуанідинів- бензил та хлорбензил(октил, ноніл, децид, додецил) гуанідинів, які отримані реакцією бензил та хлорбензилтіосечовини з метил йодидом [2]. Недоліком низькомолекулярних похідних гуанідину є їх токсичність (2, 3 клас небезпеки). Відомий спосіб отримання полігексаметиленгуанідинів (ПГМГ) реакцією гексаметилендіаміну та гуанідингідрохлориду, які використовуються як біоциди та дезінфектанти завдяки широкому спектру їх антимікробної активності відносно грампозитивних і грамнегативних бактерій (включаючи мікобактерії туберкульозу), вірусів, грибів, плісняви. [3]. До переваг солей ПГМГ слід віднести їх помірну токсичність і відсутність кумулятивної дії відносно живих організмів (4 клас небезпеки). Зручність застосування таких полімерних біоцидів полягає у їх високій розчинності у воді та у відсутності леткості, що дозволяє проводити дезінфікуючі роботи у присутності людей [3]. Недоліком використання ПГМГ є недешева сировинна база для його отримання. Найбільш близький до заявленої корисної моделі є спосіб отримання поліетергуанідингідрохлориду як антимікробного та фунгіцидного препарату, який отримують реакцією гуанідинвмісного олігоетеру з гексаметилендіаміном за мольного співвідношення компонентів 1:1 [4]. Вихідний гуанідинвмісний олігоетер для синтезу поліетергуанідингідрохлориду отримують реакцією аліфатичного олігоепоксиду з гуанідином за мольного співвідношення компонентів 1:2. Показано, що отриманий поліетергуанідингідрохлорид проявляє бактерицидну активність відносно таких бактерій як S. Aureus, E. Coli, P.aeruginosa та мікроскопічних грибів C.albicans та B.subtihs [4]. Відомо, що введення в ланцюг алкільних радикалів призводить до збільшення бактерицидної та фунгіцидної дії отриманих сполук. З метою посилення вказаних властивостей є перспективним отримання поліетергуанідину з алкільними радикалами у своєму складі. Задачею корисної моделі є розробка способу отримання поліетергуанідиніййодиду з бактерицидною та фунгіцидною активністю. Поставлена задача вирішується тим, що за способом отримання поліетергуанідиніййодиду загальної формули: , реакцією між гуанідинійвмісним олігоетером з кінцевими гуанідиновими фрагментами та діаміном, згідно із запропонованою корисною моделлю, як діамін використовують олігооксіетилендіамін різної молекулярної маси з подальшою обробкою основного поліетергуанідину йодистим метилом за мольного співвідношення компонентів ПЕГ: йодистий метил 1:2. Суть корисної моделі підтверджується прикладами. Синтез поліетергуанідиніййодиду проводять у чотири стадії. Перша стадія полягає у синтезі гуанідинійвмісного олігоетеру з кінцевими гуанідиновими фрагментами реакцією між ароматичним олігоепоксидом та основним гуанідином за температури 50-60 °C 2-3 години з подальшим переводом отриманого продукту за допомогою соляної кислоти в сольову форму. Будову отриманого олігомеру підтверджено методами ІЧ- та 1H ЯМР-спектрометрії. ІЧ (КВr): (3200-3550) cм-1 ( NH, ОН), 3156 см-1 ( ΝΗ), 2949 (ΝCH), 2896 см-1 ( sCH2), 2868 см-1 ( CH2), 1648 cм-1((C=N), (1450-1650) см-1 ( C6H5), (1100-1300)) cм-1((C-O-C). В 1Н ЯМР (СОСІ3) спектрі гуанідинійвмісного олігомеру (ГО) присутні сигнали протонів при 1.72 м.д. (т, 3Н, -СН3), 2.73 м.д. -NH (NH-CH2)), 2.58 м.д. -СН2 (СН2СНОН), 3.58 м.д. -ОН (СН-ОН), 3.96 м.д. -СН (СН-ОН(е)), 6.8 м.д. и 7.2 м.д. -СН бензольного кільця, 8.4 м.д. и 8.6 м.д. -NH (NH2 групи). Отриманий ГО являє собою в'язку рідину світло-жовтого кольору, яка розчинна у воді, етанолі, метанолі, метилетилкетоні, диметилформаміді, диметилсульфоксиді, диметилацетаміді та нерозчинна у діетиловому етері, гексані, ацетоні. Друга стадія - синтез поліетергуанідинійхлориду реакцією між гуанідинійвмісним олігоетером з кінцевими гуанідиновими фрагментами та олігооксіетилендіаміном різної молекулярної маси. На третій стадії одержаний поліетергуанідинійхлорид переводять із сольової форми в основну обробкою еквівалентною кількістю лугу в етанолі та отримують основний поліетергуанідин (ПЕГ). На четвертій стадії проводять реакцію основного поліетергуанідину з йодистим метилом за мольного співвідношення компонентів ПЕГ: йодистий метил 1:2. Схему синтезу поліетергуанідиніййодиду можна представити наступним чином: , n=6(ΜΜ 230), n=10(ΜΜ 400), n=50(ΜΜ 2000), Будова отриманого поліетергуанідиніййодиду підтверджується 1Н ЯМР та ІЧ-спектрами. 1H ЯМР (400 мГц, ДМСО-О6): ) = 1.32 (м, 4Н, СН2), 1.57 (м, 4Н, NCH2C#2), 2.74-3.72 (м, 24Н, NCH2OCH2, СН, ОН), 7.2 м.д. -СН (f) бензольного кільця 8.1 (м, 4Н, NH). ІЧ (KBr): 3314 см-1 ( NH, ОН), 3156 см-1 ( ΝΗ), 2949 (ΝCH), 2896 см-1 ((sCH2), 2868 см-1 ( CH2), 1648 cм-1 ( C=N), 1076 ( C-O-C). Отриманий полімер являє собою смолоподібний продукт темно-жовтого кольору, розчинний у воді, етанолі, метанолі, метилетилкетоні, диметилформаміді, диметилсульфоксиді, диметилацетаміді та нерозчинний у діетиловому етері, гексані, ацетоні. Приклад 1. 1 стадія. Для синтезу гуанідинійвмісного олігоетеру на основі ароматичного епоксидного олігомеру DER-331 MM 365,5 і гуанідинійхлориду в реактор завантажують 10 г епоксидного олігомеру, розчиненого в 30 мл диметилформаміду, і додають розчин гуанідину (3.3 г) в 30 мл етанолу, який попередньо переведений із сольової форми в основну за допомогою лугу. Реакцію проводять 2-3 год за температури 50-60 °C. Контроль завершеності реакції проводять методом ІЧ-спектроскопії за зникненням смуг поглинання епоксидних груп при 920 см-1. До розчину отриманого продукту при перемішуванні додають 5 мл соляної кислоти (37 %) для переводу олігоетеру в кислотну форму, розчинники відганяють від реакційної суміші при зниженому тиску. Отриманий ГО переосаджують із диметилформаміду в діетиловий етер. Для видалення залишків розчинників продукт витримують у вакуумі при тиску 1 мбар за температури 80 °C протягом 12 год. Вихід 95 %. 2 стадія. Для отримання поліетергуанідинійхлориду (ПЕГХ) суміш 10 г ГО і 8,2 олігооксіетилендіаміну з кінцевими аміногрупами MM 400 нагрівають до температури 80 °C і перемішують 4 год, після цього реакцію продовжують 4 год за 130-140 °C і 4 год за 180 °C. Після охолодження реакційної суміші отримують аморфний склоподібний полімер ПЕГХ. Для очищення продукту від залишків вихідних реагентів його розчиняють в 40 мл води і осаджують додаванням 20 мл насиченого розчину хлориду натрію. Очищений полімер відділяють декантацією, промивають водою (20 мл) і сушать у вакуумі при тиску 1 мбар за температури 80 °C протягом 24 год. Отриманий аморфний полімер темно-жовтого кольору. Характеристична в'язкість ГТЕГХ, визначена в 0.1 н водному розчині NaCl за 25 °C, становить 0.065 дл/г. 3 стадія. Отриманий ПЕГХ переводять із сольової форми в основну обробкою еквівалентною кількістю лугу в етанолі та відфільтровуванням отриманого хлориду натрію з реакційної суміші. 4 стадія. Продукт висушують та проводять реакцію з йодистим метилом за мольного співвідношення компонентів ПЕГ: йодистий метил - 1:2 в метанолі за температури 50 °C. Кінцевий продукт висушують за кімнатної температури. Отриманий аморфний полімер темно-жовтого кольору. Приклад 2. За аналогічною методикою отримують поліетергуанідиніййодид на основі олігооксіетиленглікольдіаміну. MM 230. Приклад 3. За аналогічною методикою отримують поліетергуанідиніййодид на основі олігооксіетиленглікольдіаміну. MM 2000. Вивчено бактерицидну та фунгіцидну активність отриманого поліетергуанідиніййодиду відносно ряду грампозитивних та грамнегативних бактерій. Об'єкти дослідження - штами грампозитивних Staphylococcus aureus 451, E.faecalis 422 та грамнегативних бактерій Escherichia coli 475 та Klebsiella pneumonia 479, P.aeruginosa 465, які виділені з патогенного матеріалу (сечостатевої системи) хворих людей та зберігаються у лабораторії бактеріологічних досліджень Інституту урології НАМН України. Мікроскопічні гриби Cladosporium cladosporioides, Acremonium strictum, Alternaria alternate, Aspergillus niger, Aspergillus versicolor, Cladosporium sphaerospermum, Paecilomyces variotii, Penicillium chrysogenum, Penicillium funiculosum, Stachybotrys chartarum, які були раніше виділені з приміщень м. Києва, які зазнали мікологічного ураження і зберігаються у відділі фізіології та систематики мікроміцетів Інституту мікробіології та вірусології ім. Д.К Заболотного НАН України. Дані з вивчення бактерицидної активності отриманого поліетергуанідиніййодиду відносно ряду грампозитивних та грамнегативних бактерій наведені в табл. 1. Таблиця 1Антимікробна активність поліетергуанідиніййодидуСклад полімеруШтами бактерійДіаметр зони пригнічення росту, ммПЕГ-1, n=6ПЕГ-2, n=10ПЕГ-3, n=50Концентрація полімеру, %131313Грамнегативні бактеріїE.coli 47515±0,2218±0,1612±0,1114±0,1611±0,2012±0,11К.pneumoniae 47914±0,0816±0,2010±0,1512±0,069±0,1011±0,10P.aeruginosa 46515±0,1220±0,1712±0,3014±0,249±0,1210±0,08Грампозитивні бактеріїS.aureus 45116±0,1420±0,2614±0,1818±0,2612±0,2215±0,16E.faecalis 42218±0,2520±0,3215±0,2215±0,1812±0,1412±0,13 Згідно з результатами мікробіологічних досліджень, поліетергуанідиніййодид проявляє антимікробну активність проти досліджених тест-культур в області концентрацій 1-3 %, які є рекомендованими для комерційних дезінфектантів на основі солей полігексаметиленгуанідинійхлориду. Як видно з даних таблиці 1, зі збільшенням концентрації полімеру з 1 до 3 % у водному розчині бактерицидна активність зростає. Якщо порівнювати три новоситезовані йодиди, які відрізняються довжиною олігооксіетиленової складової, то можна зробити висновок, що зони затримки росту бактерій знижуються зі збільшенням молекулярної маси олігооксіетиленової складової і, відповідно, молекулярної маси полімеру. В таблиці 2 наведені дані з фунгіцидної активності поліетергуанідиніййодиду відносно різних типів мікроскопічних грибів. Таблиця 2Фунгіцидна активність поліетергуанідиніййодиду№ п/пВид мікроміцетуСклад та концентрації розчинуПЕГ-1, n=6ПЕГ-2, n=10ПЕГ-3, n=50Зона затримки росту грибів, мм1Cladosporium cladosporioides20±2,3312±0,3310±0,332Acremoniumstrictum12±1,3315±0,6720±1,333A Iternariaalternata15±1,6710±1,3321±1,674Aspergillusniger10±0,1005Aspergillusversicolor15±1,3310±0,3306Cladosporiumsphaerosperm urn15±1,3315±1,3315±1,677Paecilomycesvariotii20±2,3315±1,6718±1,338Penicilliumchrysogenum10±0,1213±1,3311±0,19Penicilliumfimiculosum10±1,3320±1,6710±0,3310Stachybotryschartarum20±2,3318±1,6720±1,67 Згідно з отриманими даними, відмічено, що отриманий поліетергуанідиніййодид за концентрації 1 % за 7 діб проявляв фунгіцидну активність майже до всіх досліджених ізолятів. Із зростанням довжини олігоетиленоксидної складової отриманий полімер ПЕГ-2 та ПЕГ-3 не проявляв фунгіцидного ефекту щодо Aspergillusniger, а ПЕГ-3 і до мікроміцету Aspergillusversicolor. Джерела інформації: 1. Пат. № 2906595 США, опубл. 29.09.1959. 2. Пат. № 944021 Канада, опубл. 11.12.1963. 3. Гембицкий П.А., Воинцева И.И. Полимерный биоцидный препарат полигексаметиленгуанидин. - Запоріжжя: "Поліграф", 1998. - 44 с. 4. Лат № 119379 Україна, опубл. 25.09.2017, Бюл. 18.