N, n-диметил-n-алкил-n-[алкоксиполи(этиленокси) карбонилметил]аммоний хлориды, обладающие фунгистатической и бактерицидной активностью, а также свойствами присадок, регулирующих вязкоупругие свойства ассоциированных мультикомпонентных нефтяных систем, и способ их получения

 

Изобретение относится к новым N,N-диметил-N-алкил-N-[алкоксиполи(этиленокси)карбонилметил] аммоний хлоридам общей формулы (1), где R¹, R² - алифатический углеводородный радикал, содержащий 10-16 атомов углерода; n - средняя степень оксиэтилирования, равная 3, обладающим фунгистатической и бактерицидной активностью, а также являющимся присадками, регулирующими вязкоупругие свойства ассоциированных мультикомпонентных нефтяных систем. Изобретение также относится к способу получения соединений формулы (1) взаимодействием монохлоруксусной кислоты с алкоксиполиэтиленгликолем общей формулы R¹O(CH₂CH₂O)_nH, где R¹ - алифатический углеводородный радикал, содержащий 10-16 атомов углерода. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к органической химии, а именно к синтезу не известных ранее четвертичных аммониевых соединений типа N-алкоксиполи(этиленокси)карбонилметил] аммоний хлоридов, обладающих фунгистатической и бактерицидной активностью, а также являющихся присадками, регулирующими вязкоупругие свойства ассоциированных мультикомпонентных нефтяных систем, которые могут быть использованы для борьбы с грибковыми и бактериальными поражениями в медицине, ветеринарии и сельском хозяйстве, а также для улучшения реологических свойств нефтяных дисперсий в нефтяной и нефтехимической промышленности.

Особенностью предлагаемых аммониевых соединений является то, что они содержат алкоксиполи(этиленокси)карбонилметиловые радикалы формулы включающие сложноэфирные, полиоксиэтильные и алкилоксильные фрагменты, где алкилами являются длинноцепочечные углеводородные радикалы.

Известны четвертичные аммониевые соединения типа N, N,N-триэтил-N-[алкилоксикарбонилметил] аммоний хлоридов общей формулы содержащие сложноэфирную группировку с длинноцепочечными алкильными радикалами [Козлова Н. В. , Левина А.С. Поверхностно-активные свойства N-[алкилоксикарбонилметил] пиридиний хлоридов и N-[алкилоксикарбонилметил]триэтиламмоний хлоридов.//Поверхностно-активные вещества. (Синтез и свойства): Межвуз. темат. Сборник. -Калинин: Изд. КГУ, 1980. С.35-41].

Известны четвертичные аммониевые соединения, содержащие полиоксиэтильные фрагменты, общей формулы [Стефанович Е. В. , Гершенович А.И., Чернявская М.А. и др. Применение алкилди--гидроксиэтиленбензиламмоний хлорида в качестве антибактериального препарата //VI Всесоюзн. конф. по поверхностно-активным веществам и сырью для их производства: Тез.докл. Волгодонск, 1984. - С.303-304].

Наиболее близкими по структуре к предлагаемым соединениям являются N-[изононилфеноксиполи(этиленокси)карбонилметил]аммоний хлориды, общей формулы [Пат. 1531416 РФ, МКИ С 07 С 87/30, Фахретдинов П.С., Романов Г.В. и др. Способ получения ингибиторов коррозии углеродистых сталей в минерализованных сероводородсодержащих водных средах, проявляющих фунгистатическое, бактериостатическое и дезинфицирующее действие]. Известно, что целый ряд четвертичных аммониевых соединений обладает фунгистатической и бактерицидной активностью.

Так, например, четвертичное аммониевое соединение, используемое в медицине под названием "этоний", содержащее в своей структуре сложноэфирные группировки с длинноцепочечными алкилами и являющееся N,N,N^I,N^I-тeтpaмeтил-N,N^I-ди[(aлкилoкcикapбoнилмeтил)aммoний]этилeн дихлоридом, формулы
обладает бактериостатической и бактерицидной активностью [Машковский М. Д. Лекарственные средства. Изд. 12-е. Часть 2. М.: Медицина, 1993, С.4765]. Недостатком этого препарата является его невысокая бактерицидная активность и отсутствие фунгистатического и фунгицидного действия.

Наиболее близким к предлагаемым нами аммониевым соединениям по назначению является "Препарат Ф-761", представляющий собой четвертичное аммониевое соединение типа - N,N-[диметил-N-алкил-N-[изононилфеноксиполи(этиленокси)карбонилметил]аммоний хлорид фракции C₁₀-C₁₆ формулы

где R - алифатический углеводородный радикал, содержащий 10-16 атомов углерода;
n - средняя степень оксиэтилирования, равная 10;
обладающий бактеристатической, бактерицидной и фунгистатической активностью (структурный аналог) [Пат. 1531416 РФ, МКИ С 07 С 87/30, Фахретдинов П. С., Романов Г.В. и др. Способ получения ингибиторов коррозии углеродистых сталей в минерализованных сероводородсодержащих водных средах, проявляющих фунгистатическое, бактериостатическое и дезинфицирующее действие].

Недостатком препарата Ф-761 является его недостаточно высокая бактерицидная активность и очень слабая фунгистатическая активность в отношении плесневых грибов (например, Aspergillus niger) и возбудителя аскофероза пчел (Ascophaera apis).

Известно, что нефти, битумы, нефтяные и битумные эмульсии являются сложными мультикомпонентными, ассоциированными системами, содержащими огромное количество компонентов. Особое значение в таких системах имеют смолистые и асфальтеновые вещества, для которых наиболее характерны различные межмолекулярные взаимодействия, суммарное действие которых является стэкинг-взаимодействием с образованием стопкообразных упаковок. В этих стопкообразных упаковках плоских молекул, ареновые фрагменты, карбоксильные и аминогруппы взаимодействуют между собой, что приводит к формированию пачечной кристаллообразной структуры из 4-6 слоев. Ванадилпорфириновые и никельпорфириновые комплексы не только являются составной частью молекул асфальтенов, но и выполняют связующую роль в процессе образования трехмерной структуры асфальтенов.

Асфальтены являются перекрестно связанными или ассоциированными конденсированными мультикомпонентными системами, включающими индивидуальные молекулы с ароматическими, нафтеновыми и порфириновыми циклами, а также с гетероциклами. Эти элементы соединяются мостиками или связями, образуя комплексы, ассоциаты и мультиструктуры нефтяной дисперсии. Наличие парафинов уже при незначительном количестве приводит к заметному образованию пространственной структуры коагуляционного или кристаллизационного типа. Структура иммобилизирует жидкую фазу, и соответствующие нефти, нефтяные эмульсии, битумы и битумные эмульсии приобретают свойства гелеобразных ассоциированных мультикомпонентных систем с аномальными свойствами.

Данные системы, являясь неньютоновскими жидкостями, меняют реологические свойства в зависимости от скорости течения, напряжения сдвига и температуры. Вязкости и температуры застывания ассоциированных мультикомпонентных систем являются аномально высокими. Их добыча, подготовка и транспортировка из-за аномалии вязкости, тиксотропии и других реологических особенностей, а также высокой температуры застывания значительно затруднена. Особенно затруднена в этих условиях прокачка нефтяных систем из-за необходимости использовать чрезвычайно высокие давления в трубопроводах.

В нефтяной промышленности для перекачивания тяжелых, высоковязких нефтей используют присадки, влияющие на движение нефти.

Известно, что в качестве такой присадки используют присадку ДН-1, являющуюся сополимером эфиров акриловой и метакриловой кислот, общей формулы:

где R - алкил C₁₈-C₂₄; молекулярная масса 10000-12000 [авт. св. 608827 СССР, МКИ С 10 М 1/18. Присадка к высокопарафинистой нефти //Бюлл. изобр. 20, 1978] , которая применяется в виде 10%-ного раствора в керосине или толуоле. Однако присадка ДН-1 часто проявляет невысокую эффективность, особенно в случае высокопарафинистых, тяжелых нефтей.

Известно, что присадкой, широко используемой в промышленности (базовый объект), является присадка ЭВА-3, представляющая собой сополимер этилена с винилацетатом общей формулы:

с молекулярной массой от 20000 до 40000 [Чан Нгок Ха. Улучшение прокачиваемости вьетнамских нефтей месторождения "Белый тигр" по трубопроводному транспорту //Автореферат дисс. канд. техн. наук. M., 1996, 22 с.].

Недостатком присадки ЭВА-3 (базового объекта) является ее недостаточная эффективность как средства, снижающего вязкость высокопарафинистых нефтей при низких температурах, так как наибольшее снижение вязкости в 2,5 раза она обеспечивает при дозировках 0,2% и температуре ввода в нефть 363К. В связи с тем, что транспортировка нефтей производится значительную часть года при более низких температурах, особенно в условиях Крайнего Севера, эффективность присадки ЭВА-3 является недостаточной.

Известные присадки, регулирующие вязкоупругие свойства ассоциированных мультикомпонентных нефтяных систем, относятся к классу полимерных соединений и не являются структурными аналогами предлагаемых N,N-диметил-N-алкил-N-[алкоксиполи(этиленокси)карбонилметил]аммоний хлоридов.

Целью изобретения являются новые N,N-диметил-N-алкил-N-[алкоксиполи(этиленокси)карбонилметил] аммоний хлориды, обладающие фунгистатической и бактерицидной активностью, а также являющиеся присадками, регулирующими вязкоупругие свойства ассоциированных мультикомпонентных нефтяных систем, и способ их получения.

Разработанные нами N,N-диметил-N-алкил-N-[алкоксиполи (этиленокси)карбонилметил] аммоний хлориды содержат одновременно сложноэфирные, полиоксиэтильные и алкилоксильные фрагменты, где алкилами являются длинноцепочечные углеводородные радикалы, и имеют общую формулу

где R¹, R² - длинноцепочечный алифатический углеводородный радикал, содержащий 10-16 атомов углерода;
n - средняя степень оксиэтилирования, равная 3;
являются новыми, не известными ранее соединениями, обладающими фунгистатической и бактерицидной активностью, а также являющиеся присадками, регулирующими вязкоупругие свойства ассоциированных мультикомпонентных нефтяных систем.

Заявляемые соединения превосходят по бактерицидной активности структурный аналог - "Препарат Ф-761" и базовый объект (широко используемый в практике бактерицид)- глутаровый альдегид.

Установлено, что минимальные бактерицидные концентрации (МБЦК) предлагаемых соединений составляют:
а) в отношениии Staphylococcus aureus - МБЦК составляет 0,03% при экспозиции 0,5 ч, в то время, как для препарата Ф-761 МБЦК составляет 0,5% при экспозиции 2 ч, а для глутарового альдегида МБЦК составляет 0,3% (по действующему веществу) при экспозиции 2 ч;
б) в отношении Escherichia coli - МБЦК составляет 0,03% при экспозиции 0,5 ч, в то время, как для препарата Ф-761 МБЦК составляет 1,0% при экспозиции 2 ч, а для глутарового альдегида МБЦК составляет 0,3% (по действующему веществу) при экспозиции 2 ч;
в) в отношении Salmonella pullorum-gallinarum - МБЦК составляет 0,03% при экспозиции 0,5 ч, в то время, как для препарата Ф-761 МБЦК составляет 1,0% при экспозиции 2 ч, а для глутарового альдегида МБЦК составляет 0,3% (по действующему веществу) при экспозиции 2 ч.

Таким образом, преимущества предлагаемых соединений очевидны - они проявляют бактерицидное действие при более низких концентрациях и при меньшем времени выдерживания (экспозиции), чем структурный аналог - "Препарат Ф-761" и базовый объект - глутаровый альдегид.

Предлагаемые нами новые N,N-диметил-N-алкил-N-[алкоксиполи-(этиленокси)карбонилметил] аммоний хлориды превосходят по фунгистатической активности структурный аналог - "Препарат Ф-761" и базовый объект (широко используемое в практике фунгистатическое средство) - препаративную форму трихлорбензоксазолона (ТХБЗ).

Установлено, что минимальные фунгистатические концентрации (МФСК) предлагаемых соединений составляют:
а) в отношениии Aspergillus niger для предлагаемых соединений МФСК составляет 0,00125%, в то время, как для препарата Ф-761 МФСК составляет 0,05%, а для базового объекта - препаративной формы трихлорбензоксазолона МФСК составляет 0,025%;
б) в отношении Ascophaera apis (возбудителя аскофероза - болезни расплода пчел) для предлагаемых соединений составляют 0,00125%, в то время, как для препарата Ф-761 МФСК составляет 0,025%, а для базового объекта - препаративной формы трихлорбензоксалона МФСК составляет 0,01%.

Таким образом, преимущества предлагаемых N, N-диметил-N-алкил-N-[алкоксиполи(этиленокси)карбонилметил] аммоний хлоридов очевидны - они проявляют более высокую фунгистатическую активность, чем структурный аналог - "Препарат Ф-761" и базовый объект - "Препаративная форма трихлорбензоксазолона (ТХБЗ)".

Предлагаемые нами N,N-диметил-N-алкил-N-[алкоксиполи(этиленокси)карбонилметил] аммоний хлориды являются более эффективными присадками, регулирующими вязкоупругие свойства мультикомпонентных нефтяных систем, чем базовый объект - присадка "ЭВА-3", так как предложенные присадки в дозировках 0,033-0,165 вес.% (0,33 0,165 кг на 1 т нефтяной системы) при температуре 278К и скоростях сдвига 4-20 с^-1 обеспечивают индекс эффективности присадок J_эф=1,5-3,0 (т.е. уменьшение вязкости исходной нефтяной системы в 1,5-3,0 раза). При сравнении полученных результатов по эффективности предлагаемых присадок, с присадкой ЭВА-3 (базовый объект) следует отметить, что предлагаемые присадки по эффективности превосходят присадку ЭВА-3, так как:
- присадка ЭВА-3 проявляет достаточную эффективность при высоких температурах (363К), в то время как предлагаемые присадки обеспечивают такую же, или выше, эффективность при температуре всего 278К;
- присадка ЭВА-3 проявляет достаточную эффективность при дозировке 0,2 вес. %, в то время как предлагаемые присадки обеспечивают такую же эффективность при дозировках 0,033-0,165 вес.% и при значительно меньших температурах.

Приведенные данные убедительно показывают, что предлагаемые присадки обладают целым рядом преимуществ перед базовым объектом (присадкой ЭВА-3).

Таким образом, предлагаемые нами N,N-диметил-N-алкил-N-[алкоксиполи(этиленокси)карбонилметил] аммоний хлориды проявляют большую фунгистатическую и бактерицидную активность, а также являются более эффективными присадками, регулирующими вязкоупругие свойства мультикомпонентных нефтяных систем, чем соотвествующие структурный аналог и базовые объекты.

Известен способ получения четвертичных аммониевых соединений, содержащих сложноэфирные и полиоксиэтиленовые группировки, например, N-[изононилфеноксиполи(этиленокси)карбонилметил]аммоний хлоридов общей формулы

где R¹-R² - СН₃, алкил фракции С₇-С₉;
R³ - алкил фракции С₇-С₉, алкил фракции C₁₀-C₁₆, алкил фракции C₁₅-C₁₈; n=3,10;
путем взаимодействия монохлоруксусной кислоты со спиртовой компонентой, которой является изононилфеноксиполиэтиленгликоли общей формулы

где n=3,10;
и последующей обработкой аминами общей формулы:

где R¹-R² - СН₃, алкил фракции С₇-С₉;
R³ - aлкил фракции С₇-С₉, алкил фракции C₁₅-C₁₈;
[Патент 1531416 РФ, МКИ С 07 С 87/30. Фахретдинов П.С., Романов Г.В. и др. Способ получения ингибиторов коррозии углеродистых сталей в минерализованных сероводородсодержащих водных средах, проявляющих фунгистатическое, бактериостатическое и дезинфицирующее действие].

Для заявляемых нами N,N-диметил-N-алкил-N-[алкоксиполи(этиленокси)карбонилметил] аммоний хлоридов предлагается способ получения соединений взаимодействием монохлоруксусной кислоты с алкоксиполиэтиленгликолем общей формулы
R¹O(СН₂СН₂О)_nН,
где R¹ - алифатический углеводородный радикал, содержащий 10-16 атомов углерода;
n - средняя степень оксиэтилирования, равная 3.

в присутствии кислотных катализаторов, таких, как катионобменнная смола КУ-2-8 в Н⁺ форме, в среде кипящего растворителя, например, толуола, с азеотропным удалением образовавшейся воды и последующей обработкой полученного продукта при нагревании с N,N-диметил-N-алкиламином, общей формулы:
R₂N(CH₃)₂,
где R² - алифатический углеводородный радикал, содержащий 10-16 атомов углерода.

Предлагаемый способ получения новых, не известных ранее соединений ряда N,N-диметил-N-алкил-N-[алкоксиполи(этиленокси) карбонилметил] аммоний хлоридов имеет некоторое сходство со способом получения других рядов четвертичных аммониевых соединений, например, N-[изононилфеноксиполи(этиленокси)карбонилметил] аммоний хлоридов [Патент РФ 1531416]. Но и различия этих двух способов получения являются существенными. В известном способе в качестве спиртовой компоненты используют изононилфеноксиполиэтиленгликоли, являющиеся продуктами оксиэтилирования изононилфенола, а в качестве аминосоединений длинноцепочечные алифатические третичные амины типа N,N-диметил-N-алкиламинов фракций C₁₀-C₁₆ и C₁₅-C₁₈, а также длинноцепочечные алифатические N,N,N-триалкиламины фракции С₇-С₉.

В предлагаемом способе в качестве спиртовой компоненты используют алкоксиполиэтиленгликоли, являющиеся продуктами оксиэтилирования длинноцепочечных алифатических спиртов, а в качестве аминосоеди-нений используют длинноцепочечные алифатические третичные амины - N,N-диметил-N-алкиламины фракции C₁₀-C₁₆. Таким образом, предлагаемый способ с использованием в качестве исходных продуктов алкоксиполиэтиленгликолей позволяет получать неизвестный ранее ряд функционально замещенных аммониевых соединений типа N,N-диметил-N-алкил-N-[алкоксиполи(этиленокси)карбонилметил] аммоний хлоридов.

Таким образом, предлагаются новые, не известные ранее N,N-диметил-N-алкил-N[алкоксиполи(этиленокси)карбонилметил] аммоний хлориды общей формулы

где R¹, R² - алифатический углеводородный радикал, содержащий 10-16 атомов углерода;
n - средняя степень оксиэтилирования, равная 3,
обладающие фунгистатической и бактерицидной активностью, а также свойствами присадок, регулирующих вязкоупругие свойства ассоциированных мультикомпонентных нефтяных систем, и способ их получения.

Пример 1. N,N-Диметил-N-алкил(С₁₀-С₁₆)-N-[алкокси(С₁₀-C₁₆)поли(этиленокси)карбонилметил] аммоний хлорид со средней степенью оксиэтилирования, равной 3.

Смесь 48,44 г (14,510^-2 г-моля) алкоксиполиэтиленгликолей фракции C₁₀-C₁₆ со средней степенью оксиэтилирования, равной 3; 14,36 г (15,2010^-2 г-моля) монохлоруксусной кислоты; 80 мл толуола и в качестве кислотного катализатора 1,45 г (3% от веса алкоксиполиэтиленгликолей) Н⁺ формы катионобменной смолы КУ-2-8 кипятят с ловушкой Дина-Старка и обратным холодильником до полного прекращения азеотропного выделения воды. Время реакции 14 ч, отфильтровывают катализатор и из реакционной смеси в вакууме удаляют толуол и не вступившую в реакцию монохлоруксусную кислоту. К остатку добавляют 34,5 г (14,510^-2 г-моля) N,N-диметил-N-алкиламинов фракции C₁₀-C₁₆ и нагревают при перемешивании и температуре 60-90^oС в течение 10 ч.

При прохождении реакции в реакционной смеси происходит постепенное исчезновение свободных аминов (контролируемых потенциометрическим титрованием спиртовым раствором соляной кислоты), исчезновение ковалентного хлора (контролируемого полосой валентных колебаний v_(C-Cl)=550 см^-1 в ИК-спектрах) и появление ионного хлора (контролируемого потенциометрическим титрованием раствором AgNO₃).

Выход 91,02 г (96,8% от теор.) светло-желтой массы, n_д ⁷⁰=l,4579.

ИК-спектр: v_{(С-Oа циклич)}=1122 см^-1, v_{(C-Oац етатн)}=1204 см^-1, v_(C=O)=1750 см^-1; v_(O-H)=3254-3481 см^-1.

Пример 2. N,N-Диметил-N-алкил(С₁₂)-N-[алкоксиполи(этиленокси)-карбонилметил]аммоний хлорид со средней степенью оксиэтилирования, равной 3.

Получено аналогично примеру 1 из 68,0 г (20,510^-2 г-моля) алкоксиполиэтиленгликолей фракции C₁₂-C₁₄ со средней степенью оксиэтилирования, равной 3; 21,73 г (23,010^-2 г-моля) монохлоруксусной кислоты; 100 мл толуола; 2,1 г H⁺ формы катионообменной смолы КУ-2-8 (в качестве катализатора) и 43,7 г (20,510^-2 г-моля) N,N-диметил-N-додециламина. Выход 124,0 г (97,3% от теор.) светло-желтой массы, n_д ⁷⁰=14583.

ИК-спектр: v_{(С-O ацикл)}= 1129 см^-1, v_{(C-Oац етатн)}=1210 см^-1, v_(C=O)=1748 см^-1; v_(O-H)=3250-3490 см^-1.

Пример 3. Определение бактерицидной активности и токсичности соединений.

Бактерицидную активность синтезированных веществ изучали в отношении представителей грамположительной группы бактерий - Staphylococcus aureus шт. Р-209 и грамотрицательной группы - Escherichia coli шт. 7904 и Salmonella pullorum-gallinarum шт. 24 КЕТ по общепринятой в бактериологии методике [Методы экспериментальной химиотерапии/Под ред. Першина Г.Н., М.: Медицина, 1973, с. 318-320; Ведьмина Е.А., Фурер Н.М. Руководство по микробиологии, клинике и эпидемиологии инфекционных болезней, М.: Медицина, 1964, с.608-610] . Пользуясь оптическим методом стандарта мутности, готовили взвесь микроорганизмов в физиологическом растворе с бактериальной нагрузкой 500000 микробных тел в 1 мл. Бактериальную взвесь разливали в пробирки, содержащие определенные концентрации исследуемых препаратов. Контрольные опыты содержали вместо исследуемых препаратов такое же количество стерильного физиологического раствора. Экспозиция при этом составляла 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0 ч. По истечении срока экспозиции, как опытные, так и контрольные материалы, высеивались на элективные питательные среды: E.coli - на среду Сабуро; St. aureus - на солевой агар; Salmonella pul.-gal. - на среду Плоскирева, инкубацию которых проводили в термостате при 37^oС. Наблюдение за посевами вели в течение 7 суток. Результаты исследований представлены в таблице 1.

В качестве эталонов сравнения бактерицидной активности использовали:
а) Структурный аналог - "Препарат Ф-761", представляющий собой N,N-диметил-N-алкил-N-[изононилфеноксиполи(этиленокси)карбонилметил] аммоний хлорид фракции C₁₀-C₁₆, формулы:

где R - алифатический углеводородный радикал, содержащий 10-16 атомов углерода;
n=10;
[Патент 1531416 РФ, МКИ С 07 С 87/30. Фахретдинов П.С., Романов Г.В. и др. Способ получения ингибиторов коррозии углеродистых сталей в минерализованных сероводородсодержащих водных средах, проявляющих фунгистатическое, бактериостатическое и дезинфицирующее действие].

б) базовый объект (широко применяемый в практике бактерицид) - глутаровый альдегид [Ветеринарные препараты. Под ред. Третьякова А.Д., М.: Агропромиздат, 1988, С.68-72].

Данные табл.1 свидетельствуют о высокой бактерицидной активности заявляемых N,N-диметил-N-алкил-N-[алкоксиполи (этиленокси) карбонилметил] аммоний хлоридов. Так, в отношении представителя группы грамположительных бактерий - Staphylococcus aureus шт.Р-209 для предлагаемых соединений минимальные бактерицидные концентрации (МБЦК) составляют 0,03% при экспозиции 0,5 ч, в то время как для структурного аналога - "Препарата Ф-761" МБЦК составляет 0,5% при экспозиции 2 ч, а для базового объекта - глутарового альдегида МБЦК составляет 0,3% (по действующему веществу) при экспозиции 2 ч.

В отношении представителя группы грамотрицательных бактерий Escherichia coli шт.7904 для предлагаемых соединений МБЦК составляют 0,03% при экспозиции 0,5 ч, в то время как для структурного аналога - "Препарата Ф-761" МБЦК составляет 1,0% при экспозиции 2 ч, а для базового объекта - глутарового альдегида МБЦК составляет 0,3% (по действующему веществу) при экспозиции 2 ч.

В отношении Salmonella pullorum-galinarum шт.24 КЕТ для заявляемых соединений МБЦК составляют 0,03% при экспозиции 2 ч, в то время как для структурного аналога - препарата Ф-761 МБЦК составляет 1,0% при экспозиции 2 ч, а для базового объекта - глутарового альдегида МБЦК составляет 0,3% (по действующему веществу) при экспозиции 2 ч.

Таким образом, предлагаемые N,N-диметил-N-алкил-N-[алкоксиполи(этиленокси)карбонилметил]аммоний хлориды по бактерицидной активности превосходят структурный аналог и базовый объект.

Токсичность предлагаемых соединений определяют на белых мышах при пероральном введении водных растворов с вычислением ЛД₅₀ и ее доверительных границ по методу Литчфилда и Уилкоксона. Результаты приведены в табл.1. Как видно из полученных данных, для исследованных соединений ЛД₅₀ составляют 1890-1960 мг/кг, что позволяет их отнести к умеренно токсичным веществам 3-го класса опасности по ГОСТ 12.1.007.

Пример 4. Определение фунгистатической активности.

Фунгистатическую активность в отношении представителя плесневых грибов - Aspergillus niger шт. ВУ-5 и возбудителя аскофероза пчел (болезни расплода пчел) - Ascophaera apis шт. ВГ-8 определяют по общепринятой в микробиологической практике методике серийных разведений на жидкой среде Сабуро [Методы экспериментальной химиотерапии/Под ред. Першина Г.Н., М.: Медицина, 1973; Ведьмина Е.А., Фурер Н.М. Руководство по микробиологии, клинике и эпидемиологии инфекционных болезней. М.: Медицина, 1964]. Грибковая нагрузка в опытах составляет 200000 грибковых тел в 1 мл. Наблюдения проводят в условиях термостатирования при температуре 37^oС в течение 14 дней. Чувствительность к препарату определяют его минимальной дозой, при которой роста гриба не наблюдается. В контрольном же опыте наблюдается обильный рост грибов. Результаты исследований приведены в табл.2.

В качестве эталонов сравнения фунгистатической активности использовали:
а) структурный аналог - "Препарат Ф-761", строение которого приведено выше;
б) базовый объект (широко применяемый в практике фунгистатик) - препаративная форма трихлорбензоксазолона (ТХБЗ), формулы

[Жуков А.А. Биологические свойства гриба Ascophaera apis и меры борьбы с аскоферозом пчел. Дисс. на соиск. уч. ст. канд. наук, М., 1995].

Данные таблицы 2 свидетельствуют о высокой фунгистатической активности заявляемых N, N-диметил-N-алкил-N-[алкоксиполи(этиленокси)-карбонилметил] аммоний хлоридов.

Так, в отношении очень устойчивого гриба - представителя плесневых грибов Aspergillus niger шт.ВУ-5 для предлагаемых соединений минимальные фунгистатические концентрации (МФСК) составляют 0,00125%, в то время как для структурного аналога - "Препарат Ф-761" МФСК составляет 0,05%, а для базового объекта - препаративной формы трихлорбензоксалона МФСК составляет 0,025%.

В отношении возбудителя аскофероза (болезни расплода пчел) Ascophaera apis шт.ВГ-8 для заявляемых соединений МФСК составляют 0,00125%, в то время как для структурного аналога - "Препарат Ф-761" МФСК составляет 0,025%, а для базового объекта - препаративной формы трихлорбензоксазолона МФСК составляет 0,01%.

Представленные данные подтверждают преимущества предлагаемых N,N-диметил-N-алкил-N-[алкоксиполи(этиленокси) карбонилметил] аммоний хлоридов по фунгистатической активности перед структурным аналогом и базовым объектом.

Пример 5. Испытание синтезированных веществ в качестве присадок, регулирующих вязкоупругие свойства.

Нефти, нефтяные эмульсии, битумы и битумные эмульсии являются мультикомпонентными, ассоциированными неньютоновскими системами, что связано с их неоднородной структурой, зависящей от общего содержания асфальто-смолистых веществ, парафинов и воды, а также от их соотношения.

Для оценки синтезированных веществ в качестве присадок, регулирующих вязкоупругие свойства, в качестве ассоциированной, мультикомпонентной нефтяной системы использовали нефть Нурлатского месторождения со следующими характеристиками, %:
Парафинов - 6,78
Асфальтенов - 8,4
Смол бензольных - 25,2
Смол спирто-бензольных - 6,4
Масел - 60,0
Для исследуемых присадок готовят их 5, 10, 15, 25%-ные растворы в толуоле и вводят в исходную Нурлатскую нефть в дозировках присадок от 0,033 до 0,165 вес.%. Реологические исследования исходной нефти и нефти с присадками проводили на приборе "Реотест 2" [Белкин И.М., Виноградов А.И. "Ротационные приборы", М., Машиностроение, 1968].

В ходе исследований определялась динамическая вязкость исходной нефти и нефти с присадками при различных скоростях деформирования (течения) или так называемой скорости сдвига при температуре 278К. Температура 278К выбрана как наиболее характеризующая, те условия, в которых приходится транспортировать высоковязкие и аномальные нефти. Полученные результаты при скоростях сдвига 4, 8, 10 и 20 с^-1 приведены в табл. 3. Для наглядного сравнения регулирующих свойств присадок рассчитаны индексы эффективности присадок по формуле:
J_эф = _н/_пр,
где J_эф - индекс эффективности присадок;
_н - динамическая вязкость исходной нефти, Пас;
_пр - динамическая вязкость нефти с добавкой, Пас.

Индекс эффективности присадок J_эф показывает, во сколько раз динамическая вязкость нефтяной системы с добавками исследуемых присадок отличается от динамической вязкости исходной нефтяной системы без добавки присадки. При этом, индекс эффективности J_эф для исходной нефти без добавки присадки будет равен 1,00. Значения индекса эффективности J_эф более единицы свидетельствует о действии, уменьшающем вязкость и улучшении реологических свойств нефтяной системы после добавления присадки. Чем больше единицы величины индекса эффективности присадки J_эф, тем выше способность присадки улучшить реологические свойства ассоциированных мультикомпонентных нефтяных систем.

Величины индексов эффективности присадок J_эф при различных их дозировках приведены в табл.3.

Эти величины индексов эффективности присадок J_эф показывают, что предлагаемые присадки являются высокоэффективными присадками, регулирующими вязкоупругие свойства ассоциированных мультикомпонентных нефтяных систем в сторону улучшения их реологических характеристик. Так, предложенные присадки в дозировках 0,033-0,165 вес. % (0,33-0,165 кг на 1 т нефтяной системы) при температуре 278К и скоростях сдвига 4-20 с^-1 обеспечивают индекс эффективности присадок J_эф=1,4-3,0 (т.е. уменьшение вязкости исходной нефтяной системы в 1,4-3,0 раза). При сравнении полученных результатов по эффективности предлагаемых присадок, с присадкой ЭВА-3 (базовый объект) следует отметить, что предлагаемые присадки по эффективности превосходят присадку ЭВА-3, так как:
- присадка ЭВА-3 проявляет достаточную эффективность при высоких температурах (363К), в то время как предлагаемые присадки обеспечивают такую же, или выше, эффективность при температуре всего 278К;
- присадка ЭВА-3 проявляет достаточную эффективность при дозировке 0,2 вес. %, в то время как предлагаемые присадки обеспечивают такую же эффективность при дозировках 0,033-0,165 вес.% и при значительно меньших температурах.

Приведенные данные убедительно показывают, что предлагаемые присадки обладают целым рядом преимуществ перед присадкой ЭВА-3 (базовым объектом).

Таким образом, заявляемые N,N-диметил-N-алкил-N-[алкоксиполи(этиленокси)карбонилметил] аммоний хлориды являются новыми соединениями и способ их получения также является новым.

Представленные данные по бактерицидности, фунгистатической активности, способности регулировать вязкоупругие свойства ассоциированных мультикомпонентных нефтяных систем заявляемых N,N-диметил-N-алкил-N-[алкоксиполи(этиленокси)карбонилметил] аммоний хлоридов показывают их высокую эффективность и явные преимущества перед другими существующими решениями. Заявляемые соединения могут быть использованы в качестве активной основы бактерицидных и фунгистатических средств в медицине, ветеринарии и сельском хозяйстве, а также в качестве присадок для улучшения реологических свойств нефтяных систем в нефтяной и нефтехимической промышленности.

Предлагаемый способ получения N,N-диметил-N-алкил-N-[алкоксиполи(этиленокси)карбонилметил] аммоний хлоридов является несложным, не требующим специальных условий и оборудования и может быть осуществлен практически на любом химическом производстве.

Формула изобретения

1. N,N-диметил-N-алкил-N-[алкоксиполи(этиленокси)карбонилметил]аммоний хлориды общей формулы

где R¹, R² - алифатический углеводородный радикал, содержащий 10-16 атомов углерода;

n - средняя степень оксиэтилирования, равная 3.

2. Соединения по п.1, обладающие фунгистатической и бактерицидной активностью.

3. Соединения по п.1 в качестве присадок, регулирующих вязкоупругие свойства ассоциированных мультикомпонентных нефтяных систем.

4. Способ получения соединений по п.1, отличающийся тем, что включает взаимодействие монохлоруксусной кислоты с алкоксиполиэтиленгликолем общей формулы

R¹O(CH₂CH₂O)_nH,

где R¹ - алифатический углеводородный радикал, содержащий 10-16 атомов углерода;

n - средняя степень оксиэтилирования, равная 3,

в присутствии кислотных катализаторов таких, как катионообменная смола КУ-2-8 в H⁺ форме, в среде кипящего растворителя, например, толуола, с азеотропным удалением образовавшейся воды и последующей обработкой полученного продукта при нагревании с N,N-диметил-N-алкиламином общей формулы

R²N(CH₃)₂,

где R² - алифатический углеводородный радикал, содержащий 10-16 атомов углерода.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3