ДЕЗИНФИЦИРУЮЩЕЕ СРЕДСТВО НА ОСНОВЕ ЧЕТВЕРТИЧНОГО АММОНИЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ "ИЗОБАК"
DISINFECTANT BASED ON IZOBAK QUATERNARY AMMONIUM COMPOUND

Изобретение относится к дезинфицирующим средствам, используемым в ветеринарии для обработки помещений, инвентаря, инструмента и оборудования, профилактической и вынужденной дезинфекции объектов ветеринарного надзора (скотоводческие предприятия, птицефабрики, ветеринарные клиники, ветеринарные лаборатории).
Дезинфицирующее средство «Изобак» включает четвертичное аммониевое соединение на основе N-метилизоцианурата, глутаровый альдегид, изопропиловый спирт и воду.
Разработка новых дезинфицирующих средств является приоритетной задачей, поскольку повышается спрос на дезинфицирующие препараты в ветеринарной индустрии. Проанализировав результаты научных исследований за последние пять лет, можно сделать вывод о способности формирования устойчивости патогенных микроорганизмов к дезинфицирующим средствам. Современные дезинфицирующее средства содержат в своем составе большой процент действующего вещества, что существенно повышает себестоимость конечного продукта. Кроме того, ассортимент дезинфектантов российского рынка богат импортными препаратами.
Большое распространение в настоящее время получили дезинфицирующее препараты на основе четвертичных аммониевых соединений.
Известно дезинфицирующее средство (патент RU 2583140, опубл. 10.05.2016 г.), включающее в себя алкилдиметилбензиламмония хлорид, дидецилдиметиламмония хлорид, глутаровый альдегид, глиоксаль и вспомогательные вещества.
Недостатками прототипа являются превышение массовых процентов четвертичных аммониевых соединений (до 50,0 мас.%), уменьшение массовых процентов глутарового альдегида (до 15,0 мас.%), добавление к смеси диальдегида щавелевой кислоты – глиоксаля. Сложный состав способствует повышению токсичности смеси, повышению себестоимости готовой смеси за счет большого расходования компонентов для приготовления рабочего раствора.
Дезинфицирующее средство Пирен (патент KZ 30766, опубл. 25.12.2015 г.), включающее в себя алкилдиметилбензиламмония хлорид (10-25 мас.%), глутаровый альдегид (10-25 мас.%), воду очищенную (50-80 мас.%), также содержит большие массовые доли ЧАС и глутарового альдегида, что способствует повышению токсичности смеси.
Задача авторов изобретения - разработать высокоэффективное и малотоксичное дезинфицирующее средство, в основу которого войдут компоненты из отечественного сырья.
Технический результат изобретения заключается в предлагаемом дезинфицирующем средстве на основе четвертичного аммониевого соединения, отличающимся тем, что в его состав кроме глутарового альдегида, воды и изопропилового спирта входит четвертичное аммонийное соединение на основе N-метилизоцианурата - дибромид 1,3-бис(5-децилдиэтиламмониопентил)-5-метилизоцианурат формулы (1),
1
при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
дибромид 1,3-бис(5-децилдиэтиламмониопентил)-5-метилизоцианурата – 2%;
глутаровый альдегид – 2 %;
изопропиловый спирт – 10 %;
вода до 100%.
Изобретение проявляет высокую антимикробную активность при более низких концентрациях рабочего раствора по ЧАС.
Способ получения соединения (1) основан на известных реакциях по схеме: 1,3-бис(5-бромпентил)-5-метилизоцианурат [ссылка 1] - 1,3-бис(5-диэтиламинопентил)-5-метилизоцианурат - дибромид 1,3-бис(5- децилдиэтиламмониопентил)-5-метилизоцианурата.
На первой стадии взаимодействием 1,3-бис(5-пентил)-5-метилизоцианурата с диэтиламином получают 1,3-бис(5-диэтиламинопентил)-5-метилизоцианурат, который подвергают кватернизации децилбромидом.
Характеристики новых соединений приведены в примерах конкретного выполнения.
Пример 1. 1,3-Бис(5-диэтиламинопентил)-5-метилизоцианурат
3
HH
3
2
2
2
HH
2
2
3
HH
2
22
43
5
3
3
3
3
4.41 г (0.01 моля) 1,3-бис(5-бромпентил)-5-метилизоцианурата перемешивают без нагрева в 20 мл диэтиламина 2 дня, фильтруют от осадка, упаривают при пониженном давлении. Получают 4.25 г (с количественным выходом) светло-желтого прозрачного масла. Спектр ЯМР 1Н, δ, м.д.п., CDCl(400 Гц): 0.99 т (J 7.1, 12Н, СН), 1.28-1.34 м (4Н, СН), 1.43-1.51 м (4Н, СН), 1.59-1.66 м (4Н, СН), 2.41 т (J 7.6, 4Н, СНN); 2.48-2.54 м (8Н, NСН), 3.30 c (3H, NCH); 3.84 т (J 7.5, 4H, NCH). Найдено, %: С 61.98; Н 10.14; N 16.42. CHNO. Вычислено, %: С 62.08; Н 10.18; N 16.45.
Пример 2. Дибромид 1,3-бис(5-децилдиэтиламмониопентил)-5-метилизоцианурата
6
HH
3
HH
3
2
2
2
3
2
HH
2
42
85
2
5
3
3
3
+
+
3
1.06 г (0.0025 моля) 1,3-бис(5-диэтиламинопентил)-5-метилизоцианурата, 2.23 г (0.01 моля) 1-бромдекана и 2 мл н-бутанола нагревают при 150 ̊С 20 ч, охлаждают, 3 раза промывают диэтиловым эфиром,  сушат при пониженном давлении, остаток растворяют в 40 мл воды и перемешивают с активированным углем 1 час, упаривают и сушат при пониженном давлении, получают 1.65 г (77 %) светло-коричневого прозрачного густого масла. Спектр ЯМР 1Н, δ, м.д.п., d-ДМСО (600 Гц): 0.86 т (J 6.6, 6Н, СН), 1.18 т (J 6.9, 12Н, СН), 1.21-1.30 м (32Н, СН), 1.58-1.63 м (12Н, СН), 3.10-3.14 м (8Н, СНN); 3.17 с (3Н, NCH); 3.24-3.28 м (8Н, СНN); 3.77 т (J 6.9, 4H, NCH). Найдено, %: С 58.05; Н 9.83; Br 18.39; N 8.04. CHBrNO. Вычислено, %: С 58.10 Н 9.87; Br 18.41; N 8.07.
1,3-Бис(5-диэтиламинопентил)-5-метилизоцианурат берут для приготовления концентрата – дезинфицирующего средства.
Пример 3. Приготовление концентрата-дезинфицирующего средства.
2 г 1,3-бис(5-диэтиламинопентил)-5-метилизоцианурата растворяют в 50 мл дистиллированной воды, добавляют 8 г 25% раствора глутарового альдегида (2 г глутарового альдегида), 10 мл изопропилового спирта, доводят до 100 мл водой, перемешивают 15 минут. Готовый раствор содержит 2 % ЧАС и 2 % глутарового альдегида.
Перед применением концентрат разбавляют в 100 раз. Получают рабочую концентрацию по ЧАС 0,02 % или 0,0002 г/мл.
Антимикробную активность дезинфицирующего средства «Изобак» изучали путем определения минимальной ингибирующей концентрации. Различные концентрации (1000; 500; 250; 125; 62,5; 32,5; 15,6; 7,8 мкг/мл) исследуемых растворов вносили в мясо-пептонный бульон, который засеивали тест-культурами грамотрицательных и грамположительных микроорганизмов. В качестве контроля использовали стерильную воду.
Испытания проводили в соответствии с «Методами испытаний дезинфекционных средств для оценки их безопасности и эффективности», М. 1998, утвержденными Главным государственным санитарным врачом РФ; «Методическими указаниями по отбору, оценке и испытаниям антивирусного и антибактериального действия химических соединений», М. 2009; Руководством Р4.2.2.2643-10 «Методы лабораторных исследований и испытаний дезинфекционных средств для оценки их эффективности и безопасности 2010-06-02».
Для приготовления инокулята использовали метод прямого суспендирования в стерильном 0,9% растворе натрия хлорида колоний чистой 24-х часовой культуры бактерий, выросшей на мясо-пептонном агаре. Стерильной бактериологической петлей собирали несколько морфологически схожих колоний и суспендировали полученный материал в стерильном 0,9% растворе натрия хлорида. Бактериальную суспензию доводили до плотности 0,5 по стандарту мутности.
Определение концентрации в готовом растворе рассчитано по ЧАС (четвертичному аммониевому соединению).
В таблице 1 представлены данные по минимальной ингибирующей концентрации (МИК) дезинфицирующего средства «Изобак».
Таблица 1
Минимальная ингибирующая концентрация (МИК) дезинфицирующего средства «Изобак»
№
Тест-культура
МИК дезинфицирующего средства Изобак(мкг/мл)
1
Escherichia coli
7,8
2
Staphylococcus aureus
7,8
3
Pseudomonas aeruginosa
15,6
4
Bacillus cereus
15,6
5
Salmonella typhimurium
7,8
6
Klebsiella pneumonia
7,8
7
Enterobacter cloacae
7,8
8
Enterococcus fecalis
7,8
Минимальная ингибирующая концентрация дезинфицирующего средства «Изобак» в отношении штаммов Pseudomonas aeruginosa и Bacillus cereus составила 15,6 мкг/мл среды. Минимальная ингибирующая концентрация в отношении штаммов Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Salmonella typhimurium, Klebsiella pneumonia, Enterobacter cloacae, Enterococcus fecalis – 7,8 мкг/мл.
Согласно ГОСТ 12.1.007 дезинфицирующее средство «Изобак» относится к умеренно опасным веществам (ⅠⅠⅠ класс опасности) при введении в желудок, не оказывает раздражающего действия на кожу и конъюнктиву, не обладает аллергическим действием.
Дезинфицирующее действие средства «Изобак» изучали в лабораторных условиях с применением тест-объектов. Согласно «Методическим указаниям о порядке испытания новых дезинфицирующих средств для ветеринарной практики», 1987.
В качестве тест-объектов использовали кафель, железо, дерево, бетон, бетон. Для проведения эксперимента брали штаммы Escherichia coli (шт. 1257), Staphylococcus aureus (шт. 209 Р) и Bacillus cereus (шт. 96). Контроль качества дезинфекции осуществляли путем исследования смывов с опытных и контрольных тест-объектов на наличие заданной тест-культуры.
В таблице 2 указаны данные по обеззараживанию гладких и шероховатых тест-объектов различными концентрациями дезинфицирующего средства «Изобак».
Таблица 2
Дезинфицирующая активность средства «Изобак» на гладких и шероховатых поверхностях тест-объектов
Концентрация раствора по ЧАС, %
Экспозиция
Тест-поверхность
железо
кафель
бетон
дерево
Escherichia coli (шт. 1257)
2
1
-
-
-
-
3
-
-
-
-
1,5
1
-
-
-
-
3
-
-
-
-
1
1
-
-
-
-
3
-
-
-
-
0,5
1
-
-
-
-
3
-
-
-
-
0,25
1
-
-
+
+
3
-
-
+
+
0,125
1
+
+
+
+
3
+
+
+
+
Staphylococcus aureus (шт. 209 Р)
2
1
-
-
-
-
3
-
-
-
-
1,5
1
-
-
-
-
3
-
-
-
-
1
1
-
-
-
-
3
-
-
-
-
0,5
1
-
-
-
-
3
-
-
-
-
0,25
1
+
+
+
+
3
+
+
+
+
0,125
1
+
+
+
+
3
+
+
+
+
Bacillus cereus (шт. 96)
2
1
-
-
-
-
3
-
-
-
-
1,5
1
-
-
-
-
3
-
-
-
-
1
1
-
-
-
-
3
-
-
-
-
0,5
1
+
+
+
+
3
-
-
-
-
0,25
1
+
+
+
+
3
+
+
+
+
0,125
1
+
+
+
+
3
+
+
+
+
Контроль (дистиллированная вода)
1
+
+
+
+
3
+
+
+
+
Примечание. «+» - наличие роста, «-» - отсутствие роста.
1% раствор дезинфицирующего средства «Изобак» обладает  обеззараживающим эффектом в отношении Escherichia coli (шт. 1257), Staphylococcus aureus (шт. 209 Р), Bacillus cereus (шт. 96).
Были исследованы коррозионные и пенообразующие свойства дезинфицирующего средства «Изобак». Испытания проводили в лабораторных условиях, руководствуясь «Методикой определения и оценки коррозионной активности моющих и дезинфицирующих препаратов, утв. ГУВ МСХ СССР 20.06.1974 г.».
В таблице 3 описаны данные коррозии металлических пластинок под воздействием дезинфицирующего средства «Изобак» и препарата эталона. Степень коррозии металлических пластинок определяли по потере массы и гравиметрическим методом. В качестве контроля использовали 2 % раствор едкого натра (препарат эталон).
Таблица 3
Данные коррозионной активности дезинфицирующего средства «Изобак» и 2% раствора едкого натра
<b>Металлическая пластинка</b>
<b>Скорость коррозии, г/м² час</b>
<b>Внешний вид металлических пластин после завершения опыта</b>
Дезинфицирующее средство «Изобак»
Алюминиевая пластинка марки А
0,37
Не изменился
Пластинка из нержавеющей стали
0,18
Не изменился
Пластинка из оцинкованного железа
0,25
Не изменился
2 % раствор едкого натра
Алюминиевая пластинка марки А
2,2
Присутствует темно-серый налет
Пластинка из нержавеющей стали
0,58
Присутствует серый налет
Пластинка из оцинкованного железа
1,47
Присутствуют очаги коррозии
Внешний вид металлических пластин, погруженных в раствор дезинфицирующего средства, не изменялся. Скорость коррозии алюминиевой металлической пластинки марки А после погружения в дезинфицирующее средство на 1, 83 г/м² час ниже, чем после погружения в 2 % раствор едкого натра. Скорость коррозии при экспозиции в дезинфицирующем средстве пластинки из оцинкованного железа и пластинки из нержавеющей стали на 1,22 и 0,4 г/м² час ниже, чем при экспозиции в 2 % растворе едкого натра соответственно.
Пенообразующие свойства дезинфицирующего средства «Изобак» представлены в таблице 4.
Таблица 4
Пенообразующая способность дезинфицирующего средства «Изобак»
Процентная концентрация дезинфицирующего раствора, %
Пенообразующая способность дезинфицирующего раствора, %
2,0
2900
1,0
2706
0,5
2698
0,2
500
Исследуемое дезинфицирующее средство «Изобак» обладает пенообразующей способностью. При 0,2 % концентрации рабочего раствора дезинфицирующего средства оптимальная пенообразующая способность составила 500 %.