抗菌活性を有するビス第四級アンモニウム塩化合物及びその製造方法
【課題】 既知の第四級アンモニウム塩化合物と比較して、極めて優れた殺菌効果と広い抗菌スペクトルを示し、かつ、安全性の高い環境に優しい新規なビス第四級アンモニウム塩化合物及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 一般式
【化１】
［式中、Ｚはピリジン環又は縮合ピリジン環を示し、Ｒ1は水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を示し、Ｒ2は単結合、炭素数１〜８のアルキレン基又は炭素数２〜８のアルケニレン基を示し、Ｒ3はＺの環窒素原子に結合した炭素数１〜１８のアルキル基を示し、Ｒ4及びＲ5は同一又は異なり、Ｚの環炭素原子に結合した炭素数１〜４のアルキル基、炭素数１〜４のアルコキシ基、水酸基又は水素原子を示し、Ｘはアニオンを示す］で表される抗菌活性を有するビス第四級アンモニウム塩化合物。
【解決手段】 一般式
【化１】
［式中、Ｚはピリジン環又は縮合ピリジン環を示し、Ｒ1は水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を示し、Ｒ2は単結合、炭素数１〜８のアルキレン基又は炭素数２〜８のアルケニレン基を示し、Ｒ3はＺの環窒素原子に結合した炭素数１〜１８のアルキル基を示し、Ｒ4及びＲ5は同一又は異なり、Ｚの環炭素原子に結合した炭素数１〜４のアルキル基、炭素数１〜４のアルコキシ基、水酸基又は水素原子を示し、Ｘはアニオンを示す］で表される抗菌活性を有するビス第四級アンモニウム塩化合物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は抗菌活性を有する新規なビス第四級アンモニウム塩化合物及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】細菌、真菌等に抗菌活性を発揮するビス第四級アンモニウム塩化合物は古くから知られており、現在も抗菌剤として広く一般に用いられている。しかしながら、現在用いられている抗菌性のビス第四級アンモニウム塩化合物は、通常、抗菌活性に優れているが、同時に生分解生成物の残留毒性も高いため、実際の使用に際しては、環境に対する安全性のため、その適用範囲には制限がある。
【０００３】そのため、従来より、抗菌活性に極めて優れ、かつ、生分解後は残留毒性が低く、地球環境に優しいビス第四級アンモニウム塩化合物の開発が強く望まれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、既知の第四級アンモニウム塩化合物に比べて、極めて優れた殺菌効果と広い抗菌スペクトルを示し、しかも、地球環境に対する安全性の高い新規なビス第四級アンモニウム塩化合物及びその製造法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は一般式（１）
【０００６】
【化５】
【０００７】［式中、Ｚはピリジン環又は縮合ピリジン環を示し、Ｒ1は水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を示し、Ｒ2は単結合、炭素数１〜８のアルキレン基又は炭素数２〜８のアルケニレン基を示し、Ｒ3はＺの環窒素原子に結合した炭素数１〜１８のアルキル基を示し、Ｒ4及びＲ5は同一又は異なり、Ｚの環炭素原子に結合した炭素数１〜４のアルキル基、炭素数１〜４のアルコキシ基、水酸基又は水素原子を示し、Ｘはアニオンを示す］で表される抗菌活性を有するビス第四級アンモニウム塩化合物を提供するものである。
【０００８】上記一般式（１）において、Ｒ2によって示されるアルキレン基及びアルケニレン基としては炭素数８以下のものが用いられるが、殺菌力の観点からは炭素数２〜６の低級のものが好ましい。また、Ｒ3によって示されるアルキル基としては炭素数１〜１８のものが用いられるが、殺菌力の観点からは炭素数８〜１８の高級のものが好適である。なお、式中の２個のＲ3は互に炭素数の異なるアルキル基であっても差し支えない。さらに、Ｘによって示されるアニオンは、特に限定されるものではなく、例えば、Ｉ-、Ｂｒ-、Ｃｌ-、ＮＯ3- 等の無機アニオン類；ＣＨ3ＳＯ4-、Ｃ2Ｈ5ＳＯ4-、
【０００９】
【化６】
【００１０】等のスルフォン酸類；ＣＨ3ＣＯＯ-、Ｃ2Ｈ5ＣＯＯ-、等の有機酸アニオン類が挙げられる。
【００１１】本発明の第四級アンモニウム塩化合物は、例えば、下記反応式に示す方法によって製造することができる。
【００１２】
【化７】
【００１３】［式中、Ｚ、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｙ及びＸは前記の意味を有し、Ｙは水酸基、アルコキシ基、ハロゲン原子（例えば塩素原子、臭素原子）等の離脱性基を示す］
上記の反応式において、第１段階の化合物（４）と化合物（５）の縮合による化合物（２）の製造は、化合物（５）に対して化合物（４）を、通常約２．０〜４．０倍モル量、好ましくは約２．１〜２．５倍モル量用いて実施するのが好適である。
【００１４】該反応は有機溶媒中で行うのが好ましく、溶媒としては、例えば、テトラハイドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶剤、さらにトルエン、キシレン等の炭化水素系溶剤を用いることができる。また、反応温度としては一般に約５０〜約１２０℃の温度を採用することができ、反応時間は３〜２４時間程度とすることができる。
【００１５】上記反応において、化合物（５）として酸ハロゲン化物（Ｙ＝ハロゲン原子）を用いた場合には、生成する化合物（２）はハロゲン化水素塩を形成しているが、本塩は塩基で処理することにより容易に遊離型の化合物（２）に変換することができる。
【００１６】また、化合物（２）は、再結晶等の操作により容易に精製可能であるが、通常、粗生成物の純度は高く、未精製のままで第２段階の反応に供することができる。
【００１７】第２段階の化合物（２）から化合物（１）への第四級塩化反応は、化合物（２）に対して化合物（３）を、通常約２．０〜４．０倍モル量、好ましくは約２．１〜２．５倍モル量用いて反応させることにより実施することができる。この反応は有機溶媒中で行うのが好ましく、また、反応に際して一般に、反応温度約５０〜約１００℃、圧力約１５〜約１２０ＭＰａ及び反応時間約２０〜７２時間の反応条件を採用することができる。
【００１８】上記の第四級塩化反応は高圧下で行なうことが好ましいが、場合によっては、有機溶媒中で、反応温度約８０〜約１２０℃及び反応時間は約４８〜９６時間の反応条件に常圧下に実施することも可能である。
【００１９】上記第四級塩化反応に用いられる有機溶媒としては、例えば、エタノール、メタノール等のアルコール系溶剤に加えて、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、ニトロメタン、ニトロエタン、アセトニトリル、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等が挙げられる。
【００２０】上記反応により生成する式（１）の化合物は、再結晶等の操作により容易に精製することができる。
【００２１】上記の第１段階の反応において出発原料として用いられる化合物（４）の具体例としては、２−アミノピリジン、３−アミノピリジン、４−アミノピリジン、３−アミノ−５−メチルピリジン、２−アミノ−５−メチルピリジン、２−アミノキノリン、３−アミノキノリン、４−アミノキナルジン等が挙げられる。
【００２２】また、上記化合物（４）と反応せしめられる化合物（５）としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、マレイン酸、フマル酸等のジカルボン酸やそのハロゲン化物、エステル等を使用することができる。
【００２３】一方、第２段階の反応において使用される化合物（３）としては、例えば、沃化ヘキサン、沃化オクタン、沃化デカン、沃化ドデカン、沃化テトラデカン、沃化ヘキサデカン、沃化オクタデカン、臭化ヘキサン、臭化オクタン、臭化デカン、臭化ドデカン、臭化テトラデカン、臭化ヘキサデカン、臭化オクタデカン、塩化ヘキサン、塩化オクタン、塩化デカン、塩化ドデカン、塩化テトラデカン、塩化ヘキサデカン、塩化オクタデカン等のハロゲン化アルキルが挙げられる。また、天然油脂に由来する炭素数の異なるハロゲン化アルキルの混合物も化合物（３）として使用することができる。
【００２４】以上に述べた方法によって製造される式（１）の化合物におけるアニオン（Ｘ）は、必要に応じて、一般的な処理方法により、所望のアニオンと交換することができる。かかるアニオンは、特に限定されるものではなく、沃素、臭素、塩素、フッ素、沃素酸、臭素酸、塩素酸、過沃素酸、過塩素酸、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸等から誘導される無機アニオン；蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、イソ吉草酸、ピバル酸、オクタン酸、オクチル酸、デカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸；蓚酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸；アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、ソルビン酸、オレイン酸、エライジン酸、マレイン酸、シトラコン酸、メサコン酸等の脂肪酸；乳酸、リンゴ酸、クエン酸、グルコン酸等のヒドロキシ酸類；ピルビン酸等のオキソ酸類；安息香酸、フタル酸及びナフタレンカルボン酸等の炭素環式カルボン酸類；フランカルボン酸、ピリジンカルボン酸等の複素環式カルボン酸類；アミノ酸類等から誘導される有機酸アニオン等、さらにメタン（アルキル）スルフォン酸、メチルベンゼンスルフォン酸等の有機スルフォン酸類；エリソルビン酸、アスコルビン酸、デヒドロ酢酸等から誘導されるアニオンが挙げられる。また、アルコラート類、フェノラート類、水酸基等もアニオンとして利用することができる。
【００２５】本発明の式（１）の化合物は、後記試験例１〜６に示すとおり、種々の細菌に対して高い静菌活性と広い殺菌スペクトルを有している。しかも、その殺菌活性は温度及びｐＨの影響をほとんど受けないことが判明した。
【００２６】さらに、本発明の式（１）の化合物は、アルキル側鎖（Ｒ3）の炭素数が８〜１８の範囲で強い殺菌活性を示し、その上、殺菌活性及び細胞破壊活性は薬剤分子の疎水性の影響をほとんど受けないことが判明した。
【００２７】本発明の式（１）の化合物は、従来の市販の第四級アンモニウム塩等に比べて、１／１０〜１／１００の最小殺菌濃度という優れた殺菌活性を示し、従って、従来の市販の同種の殺菌剤よりもはるかに少ない使用濃度で従来の殺菌剤と同等の殺菌効果を期待することができ、経済的であると同時に人体に対する安全性もそれだけ向上する。
【００２８】さらに、本発明の式（１）の化合物の生分解生成物は、最小殺菌濃度が約１００の１に低下するため、本発明の化合物は環境に対して優しい薬剤ということができる。
【００２９】
【実施例】以下、本発明を実施例及び試験例によってさらに具体的に説明する。
【００３０】実施例１： 化合物（２）の合成アジピン酸１５ｇ（０．１モル）を過剰の塩化チオニルで処理し、得られたアジピン酸ジクロライドをテトラハイドロフラン５０ｍｌに溶解し、冷却下に４−アミノピリジン１８．８ｇ（０．２モル）のテトラハイドロフラン溶液を滴下し、４時間還流した。
【００３１】冷後、過剰のテトラハイドロフランを減圧留去し、得られた結晶性残渣に冷却下に水道水１００ｇを投入し、さらに希水酸化ナトリウムでアルカリ性にした。析出した沈殿物を濾取し、十分水洗した。さらに減圧加熱乾燥し、２８．１ｇの４，４′−（テトラメチレンジカルボニルジアミノ）ジピリジンを得た。収率約９３％。
【００３２】融点： ２７５〜２７７℃実施例２： 化合物（１）の合成実施例１で得られた化合物２８．１ｇ（０．０９モル）をエチルアルコール１００ｍｌに溶解し、沃化ドデシル７７．９ｇ（０．１９モル）を加え、８０℃、８０ＭＰａの加圧下で７２時間反応させた。反応終了後、反応混合物を室温まで冷却し、生じた白色沈殿物を濾取し、エチルアルコール、酢酸エチルエステル及びエチルエーテルの混合物を用い再結晶し、減圧加熱乾燥し、３２．５ｇの４，４′−（テトラメチレンジカルボニルジアミノ）ビス（１−ドデシルピリジニウム アイオダイド）（化合物（１）；略称４ＤＣＡＢＰ−４，１２）を得た。収率約９３％。
【００３３】1Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤ3ＯＤ；δｐｐｍ）：０．８９（６Ｈ，ｔ）、１．２８（３２Ｈ，ｍ）、１．３７（４Ｈ，ｍ）、１．８０（４Ｈ，ｍ）、１．９５（４Ｈ，ｍ）、２．６１（４Ｈ，ｍ）、４．４４（４Ｈ，ｔ）、８．１４（４Ｈ，ｄ）、８．７０（４Ｈ，ｄ）、１１．４１（２Ｈ，ｓ）
上記実施例２において、沃化ドデカンの代りに等モル量の沃化アルキル（ＣnＨ2n+1 Ｉ、ｎ＝８、１０、１４、１６及び１８）を用いることにより、下記式（１Ａ）で表わされる４，４′−（テトラメチレンジカルボニルジアミノ）ビス（１−アルキルピリジニウム アイオダイド）を合成した。
【００３４】
【化８】
【００３５】その元素分析値、融点及び収率を、上記実施例２の結果と併せて下記表１に示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】以下の試験例において、上記実施例２で得られた本発明の化合物４ＤＣＡＢＰ−４，ｎ（ｎ＝８、１０、１２、１４、１６、１８）の静菌作用及び殺菌作用を、下記の化合物と比較した。
【００３８】対照化合物：（１）Ｎ，Ｎ′−テトラメチレンビス（１−アルキル−４−カルバモイルピリジニウム アイオダイド）
【００３９】
【化９】
【００４０】（２）Ｎ−アルキル−４−アミノピリジニウム アイオダイド
【００４１】
【化１０】
【００４２】（３）Ｎ−アルキルピリジニウム アイオダイド
【００４３】
【化１１】
【００４４】試験例１： 静菌活性に対する本発明の化合物及び対照化合物におけるアルキル側鎖の長さの影響供試菌として Escherichia coli K12W3110を用いた。
【００４５】最小発育阻止濃度（ＭＩＣ）の測定は、一般的なブロス希釈法に従い、ニュトリエントブロスを用いて菌懸濁濃度が１０6cells／ｍｌになるように調製した定常期状態の菌液を段階希釈した薬剤溶液に添加し、３７℃で２４時間静置培養後、増殖の有無により、ＭＩＣ値を決定した。なお、静菌活性は、ＭＩＣ値の逆数の対数とし、静菌力の指標とした。結果を図２に示す。
【００４６】試験例２： 殺菌活性に対する本発明の化合物及び対照化合物におけるアルキル側鎖の長さの影響供試菌として Escherichia coli K12W3110を用いた。
【００４７】最小殺菌濃度（ＭＢＣ）の測定は、一般的な無菌水希釈法に従い、ニュトリエントブロスを用いて菌懸濁濃度が１０6cells／ｍｌになるように調製した対数増殖期状態の菌液を段階希釈した薬剤溶液に３０℃、３０分間接触後、ニュトリエントブロスに移植し、３７℃で２４時間静置培養後、増殖の有無により、ＭＢＣ値を決定した。なお、殺菌活性は、ＭＢＣ値の逆数の対数とし、殺菌力の指標とした。結果を図３に示す。
【００４８】試験例３： 各種細菌に対する抗菌スペクトル本発明の化合物としてアルキル側鎖の炭素数ｎが１２の前記式（１Ａ）の化合物４ＤＣＡＢＰ−４，１２を用いた。また、対照化合物としてアルキル側鎖の炭素数ｎが１２の前記式（６）、（７）及び（８）の化合物４ＢＣＡＰ−４，１２、４ＡＰ−１２及びＰ−１２を用いた。
【００４９】供試菌として定常期状態のグラム陰性菌１０種及びグラム陽性菌６種を使用し、静菌スペクトルを最小発育阻止濃度（ＭＩＣ）で示した。結果を下記表２に示す。
【００５０】
【表２】
【００５１】試験例４： 殺菌活性に対するｐＨの影響供試菌として Escherichia coli K12W3110を用いた。
【００５２】アルキル側鎖の炭素数ｎが１２の前記式（１Ａ）、（６）、（７）及び（８）の化合物を用い、ＭＢＣの測定を０．１モルのリン酸緩衝液で、ｐＨ５．０、６．０、７．０、８．０及び８．５で行った。結果を図４に示す。
【００５３】試験例５： 殺菌活性に対する温度の影響供試菌として Escherichia coli K12W3110を用いた。
【００５４】アルキル側鎖の炭素数ｎが１２の前記式（１Ａ）、（６）、（７）及び（８）の化合物を用い、ＭＢＣの測定を１０℃、２０℃、３０℃及び４０℃で行った。結果を図５に示す。図５中、横軸の温度は絶対温度の逆数で示した。
【００５５】試験例６： 殺菌活性に対する薬剤分子の疎水性の影響供試菌として Escherichia coli K12W3110を用いた。
【００５６】薬剤の疎水性パラメータは、逆相型薄層クロマトグラフの移動距離から求めたＲｆ値より算出したＲM 値を用いた。
【００５７】アルキル側鎖の炭素数ｎが１２の前記式（１Ａ）、（６）、（７）及び（８）の化合物を用い、ＭＢＣの測定を１０℃、２０℃、３０℃及び４０℃で行った。結果を図６に示す。
【００５８】試験例７： ４ＤＣＡＢＰ−４，１２の細胞破壊活性供試菌として Escherichia coli K12W3110を用いた。
【００５９】細胞破壊活性は、大腸菌の対数増殖初期細胞に所定濃度の４ＤＣＡＢＰ−４，１２溶液を添加したときの菌液の濁度上昇を測定した。なお、濁り物質をベシクルと言い、図７に示すように、急激にベシクルを放出し始める濃度を臨界ベシクル化濃度（ＣＶＣと略記）と定義した。４ＤＣＡＢＰ−４，１２のＣＶＣは１．８４μＭとなった。結果を図７に示す。
【００６０】試験例８： 細胞破壊活性｛ｌｏｇ［１／ＣＶＣ（Ｍ）］｝に対する薬剤分子の疎水性の影響供試菌として Escherichia coli K12W3110を用いた。試験例７と同様にして、前記式（１Ａ）、（６）、（７）及び（８）の化合物のＣＶＣを測定した。結果を図８に示す。
【００６１】
【発明の効果】上記試験例から明らかなように、本発明のビス第四級アンモニウム塩化合物は、既知の第四級アンモニウム塩化合物に比べて、極めて優れた殺菌効果と広い抗菌スペクトルを示し、かつ、安全性も高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は静菌活性に対する化合物（１Ａ）及び比較物質のアルキル側鎖の長さの影響を示すグラフである。
【図２】図２は殺菌活性に対する化合物（１Ａ）及び比較物質のアルキル側鎖の長さの影響を示すグラフである。
【図３】図３は殺菌活性に対するｐＨの影響を示すグラフである。
【図４】図４は殺菌活性に対する温度の影響を示すグラフである。
【図５】図５は殺菌活性に対する薬剤分子の疎水性の影響を示すグラフである。
【図６】図６は４ＤＣＡＢＰ−４，１２の細胞破壊活性を示すグラフである。
【図７】図７は細胞破壊活性に対する薬剤分子の疎水性の影響を示すグラフである。
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は抗菌活性を有する新規なビス第四級アンモニウム塩化合物及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】細菌、真菌等に抗菌活性を発揮するビス第四級アンモニウム塩化合物は古くから知られており、現在も抗菌剤として広く一般に用いられている。しかしながら、現在用いられている抗菌性のビス第四級アンモニウム塩化合物は、通常、抗菌活性に優れているが、同時に生分解生成物の残留毒性も高いため、実際の使用に際しては、環境に対する安全性のため、その適用範囲には制限がある。
【０００３】そのため、従来より、抗菌活性に極めて優れ、かつ、生分解後は残留毒性が低く、地球環境に優しいビス第四級アンモニウム塩化合物の開発が強く望まれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、既知の第四級アンモニウム塩化合物に比べて、極めて優れた殺菌効果と広い抗菌スペクトルを示し、しかも、地球環境に対する安全性の高い新規なビス第四級アンモニウム塩化合物及びその製造法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は一般式（１）
【０００６】
【化５】
【０００７】［式中、Ｚはピリジン環又は縮合ピリジン環を示し、Ｒ1は水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を示し、Ｒ2は単結合、炭素数１〜８のアルキレン基又は炭素数２〜８のアルケニレン基を示し、Ｒ3はＺの環窒素原子に結合した炭素数１〜１８のアルキル基を示し、Ｒ4及びＲ5は同一又は異なり、Ｚの環炭素原子に結合した炭素数１〜４のアルキル基、炭素数１〜４のアルコキシ基、水酸基又は水素原子を示し、Ｘはアニオンを示す］で表される抗菌活性を有するビス第四級アンモニウム塩化合物を提供するものである。
【０００８】上記一般式（１）において、Ｒ2によって示されるアルキレン基及びアルケニレン基としては炭素数８以下のものが用いられるが、殺菌力の観点からは炭素数２〜６の低級のものが好ましい。また、Ｒ3によって示されるアルキル基としては炭素数１〜１８のものが用いられるが、殺菌力の観点からは炭素数８〜１８の高級のものが好適である。なお、式中の２個のＲ3は互に炭素数の異なるアルキル基であっても差し支えない。さらに、Ｘによって示されるアニオンは、特に限定されるものではなく、例えば、Ｉ-、Ｂｒ-、Ｃｌ-、ＮＯ3- 等の無機アニオン類；ＣＨ3ＳＯ4-、Ｃ2Ｈ5ＳＯ4-、
【０００９】
【化６】
【００１０】等のスルフォン酸類；ＣＨ3ＣＯＯ-、Ｃ2Ｈ5ＣＯＯ-、等の有機酸アニオン類が挙げられる。
【００１１】本発明の第四級アンモニウム塩化合物は、例えば、下記反応式に示す方法によって製造することができる。
【００１２】
【化７】
【００１３】［式中、Ｚ、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ5、Ｙ及びＸは前記の意味を有し、Ｙは水酸基、アルコキシ基、ハロゲン原子（例えば塩素原子、臭素原子）等の離脱性基を示す］
上記の反応式において、第１段階の化合物（４）と化合物（５）の縮合による化合物（２）の製造は、化合物（５）に対して化合物（４）を、通常約２．０〜４．０倍モル量、好ましくは約２．１〜２．５倍モル量用いて実施するのが好適である。
【００１４】該反応は有機溶媒中で行うのが好ましく、溶媒としては、例えば、テトラハイドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶剤、さらにトルエン、キシレン等の炭化水素系溶剤を用いることができる。また、反応温度としては一般に約５０〜約１２０℃の温度を採用することができ、反応時間は３〜２４時間程度とすることができる。
【００１５】上記反応において、化合物（５）として酸ハロゲン化物（Ｙ＝ハロゲン原子）を用いた場合には、生成する化合物（２）はハロゲン化水素塩を形成しているが、本塩は塩基で処理することにより容易に遊離型の化合物（２）に変換することができる。
【００１６】また、化合物（２）は、再結晶等の操作により容易に精製可能であるが、通常、粗生成物の純度は高く、未精製のままで第２段階の反応に供することができる。
【００１７】第２段階の化合物（２）から化合物（１）への第四級塩化反応は、化合物（２）に対して化合物（３）を、通常約２．０〜４．０倍モル量、好ましくは約２．１〜２．５倍モル量用いて反応させることにより実施することができる。この反応は有機溶媒中で行うのが好ましく、また、反応に際して一般に、反応温度約５０〜約１００℃、圧力約１５〜約１２０ＭＰａ及び反応時間約２０〜７２時間の反応条件を採用することができる。
【００１８】上記の第四級塩化反応は高圧下で行なうことが好ましいが、場合によっては、有機溶媒中で、反応温度約８０〜約１２０℃及び反応時間は約４８〜９６時間の反応条件に常圧下に実施することも可能である。
【００１９】上記第四級塩化反応に用いられる有機溶媒としては、例えば、エタノール、メタノール等のアルコール系溶剤に加えて、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、ニトロメタン、ニトロエタン、アセトニトリル、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等が挙げられる。
【００２０】上記反応により生成する式（１）の化合物は、再結晶等の操作により容易に精製することができる。
【００２１】上記の第１段階の反応において出発原料として用いられる化合物（４）の具体例としては、２−アミノピリジン、３−アミノピリジン、４−アミノピリジン、３−アミノ−５−メチルピリジン、２−アミノ−５−メチルピリジン、２−アミノキノリン、３−アミノキノリン、４−アミノキナルジン等が挙げられる。
【００２２】また、上記化合物（４）と反応せしめられる化合物（５）としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、マレイン酸、フマル酸等のジカルボン酸やそのハロゲン化物、エステル等を使用することができる。
【００２３】一方、第２段階の反応において使用される化合物（３）としては、例えば、沃化ヘキサン、沃化オクタン、沃化デカン、沃化ドデカン、沃化テトラデカン、沃化ヘキサデカン、沃化オクタデカン、臭化ヘキサン、臭化オクタン、臭化デカン、臭化ドデカン、臭化テトラデカン、臭化ヘキサデカン、臭化オクタデカン、塩化ヘキサン、塩化オクタン、塩化デカン、塩化ドデカン、塩化テトラデカン、塩化ヘキサデカン、塩化オクタデカン等のハロゲン化アルキルが挙げられる。また、天然油脂に由来する炭素数の異なるハロゲン化アルキルの混合物も化合物（３）として使用することができる。
【００２４】以上に述べた方法によって製造される式（１）の化合物におけるアニオン（Ｘ）は、必要に応じて、一般的な処理方法により、所望のアニオンと交換することができる。かかるアニオンは、特に限定されるものではなく、沃素、臭素、塩素、フッ素、沃素酸、臭素酸、塩素酸、過沃素酸、過塩素酸、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸等から誘導される無機アニオン；蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、吉草酸、イソ吉草酸、ピバル酸、オクタン酸、オクチル酸、デカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸；蓚酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸；アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、ソルビン酸、オレイン酸、エライジン酸、マレイン酸、シトラコン酸、メサコン酸等の脂肪酸；乳酸、リンゴ酸、クエン酸、グルコン酸等のヒドロキシ酸類；ピルビン酸等のオキソ酸類；安息香酸、フタル酸及びナフタレンカルボン酸等の炭素環式カルボン酸類；フランカルボン酸、ピリジンカルボン酸等の複素環式カルボン酸類；アミノ酸類等から誘導される有機酸アニオン等、さらにメタン（アルキル）スルフォン酸、メチルベンゼンスルフォン酸等の有機スルフォン酸類；エリソルビン酸、アスコルビン酸、デヒドロ酢酸等から誘導されるアニオンが挙げられる。また、アルコラート類、フェノラート類、水酸基等もアニオンとして利用することができる。
【００２５】本発明の式（１）の化合物は、後記試験例１〜６に示すとおり、種々の細菌に対して高い静菌活性と広い殺菌スペクトルを有している。しかも、その殺菌活性は温度及びｐＨの影響をほとんど受けないことが判明した。
【００２６】さらに、本発明の式（１）の化合物は、アルキル側鎖（Ｒ3）の炭素数が８〜１８の範囲で強い殺菌活性を示し、その上、殺菌活性及び細胞破壊活性は薬剤分子の疎水性の影響をほとんど受けないことが判明した。
【００２７】本発明の式（１）の化合物は、従来の市販の第四級アンモニウム塩等に比べて、１／１０〜１／１００の最小殺菌濃度という優れた殺菌活性を示し、従って、従来の市販の同種の殺菌剤よりもはるかに少ない使用濃度で従来の殺菌剤と同等の殺菌効果を期待することができ、経済的であると同時に人体に対する安全性もそれだけ向上する。
【００２８】さらに、本発明の式（１）の化合物の生分解生成物は、最小殺菌濃度が約１００の１に低下するため、本発明の化合物は環境に対して優しい薬剤ということができる。
【００２９】
【実施例】以下、本発明を実施例及び試験例によってさらに具体的に説明する。
【００３０】実施例１： 化合物（２）の合成アジピン酸１５ｇ（０．１モル）を過剰の塩化チオニルで処理し、得られたアジピン酸ジクロライドをテトラハイドロフラン５０ｍｌに溶解し、冷却下に４−アミノピリジン１８．８ｇ（０．２モル）のテトラハイドロフラン溶液を滴下し、４時間還流した。
【００３１】冷後、過剰のテトラハイドロフランを減圧留去し、得られた結晶性残渣に冷却下に水道水１００ｇを投入し、さらに希水酸化ナトリウムでアルカリ性にした。析出した沈殿物を濾取し、十分水洗した。さらに減圧加熱乾燥し、２８．１ｇの４，４′−（テトラメチレンジカルボニルジアミノ）ジピリジンを得た。収率約９３％。
【００３２】融点： ２７５〜２７７℃実施例２： 化合物（１）の合成実施例１で得られた化合物２８．１ｇ（０．０９モル）をエチルアルコール１００ｍｌに溶解し、沃化ドデシル７７．９ｇ（０．１９モル）を加え、８０℃、８０ＭＰａの加圧下で７２時間反応させた。反応終了後、反応混合物を室温まで冷却し、生じた白色沈殿物を濾取し、エチルアルコール、酢酸エチルエステル及びエチルエーテルの混合物を用い再結晶し、減圧加熱乾燥し、３２．５ｇの４，４′−（テトラメチレンジカルボニルジアミノ）ビス（１−ドデシルピリジニウム アイオダイド）（化合物（１）；略称４ＤＣＡＢＰ−４，１２）を得た。収率約９３％。
【００３３】1Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤ3ＯＤ；δｐｐｍ）：０．８９（６Ｈ，ｔ）、１．２８（３２Ｈ，ｍ）、１．３７（４Ｈ，ｍ）、１．８０（４Ｈ，ｍ）、１．９５（４Ｈ，ｍ）、２．６１（４Ｈ，ｍ）、４．４４（４Ｈ，ｔ）、８．１４（４Ｈ，ｄ）、８．７０（４Ｈ，ｄ）、１１．４１（２Ｈ，ｓ）
上記実施例２において、沃化ドデカンの代りに等モル量の沃化アルキル（ＣnＨ2n+1 Ｉ、ｎ＝８、１０、１４、１６及び１８）を用いることにより、下記式（１Ａ）で表わされる４，４′−（テトラメチレンジカルボニルジアミノ）ビス（１−アルキルピリジニウム アイオダイド）を合成した。
【００３４】
【化８】
【００３５】その元素分析値、融点及び収率を、上記実施例２の結果と併せて下記表１に示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】以下の試験例において、上記実施例２で得られた本発明の化合物４ＤＣＡＢＰ−４，ｎ（ｎ＝８、１０、１２、１４、１６、１８）の静菌作用及び殺菌作用を、下記の化合物と比較した。
【００３８】対照化合物：（１）Ｎ，Ｎ′−テトラメチレンビス（１−アルキル−４−カルバモイルピリジニウム アイオダイド）
【００３９】
【化９】
【００４０】（２）Ｎ−アルキル−４−アミノピリジニウム アイオダイド
【００４１】
【化１０】
【００４２】（３）Ｎ−アルキルピリジニウム アイオダイド
【００４３】
【化１１】
【００４４】試験例１： 静菌活性に対する本発明の化合物及び対照化合物におけるアルキル側鎖の長さの影響供試菌として Escherichia coli K12W3110を用いた。
【００４５】最小発育阻止濃度（ＭＩＣ）の測定は、一般的なブロス希釈法に従い、ニュトリエントブロスを用いて菌懸濁濃度が１０6cells／ｍｌになるように調製した定常期状態の菌液を段階希釈した薬剤溶液に添加し、３７℃で２４時間静置培養後、増殖の有無により、ＭＩＣ値を決定した。なお、静菌活性は、ＭＩＣ値の逆数の対数とし、静菌力の指標とした。結果を図２に示す。
【００４６】試験例２： 殺菌活性に対する本発明の化合物及び対照化合物におけるアルキル側鎖の長さの影響供試菌として Escherichia coli K12W3110を用いた。
【００４７】最小殺菌濃度（ＭＢＣ）の測定は、一般的な無菌水希釈法に従い、ニュトリエントブロスを用いて菌懸濁濃度が１０6cells／ｍｌになるように調製した対数増殖期状態の菌液を段階希釈した薬剤溶液に３０℃、３０分間接触後、ニュトリエントブロスに移植し、３７℃で２４時間静置培養後、増殖の有無により、ＭＢＣ値を決定した。なお、殺菌活性は、ＭＢＣ値の逆数の対数とし、殺菌力の指標とした。結果を図３に示す。
【００４８】試験例３： 各種細菌に対する抗菌スペクトル本発明の化合物としてアルキル側鎖の炭素数ｎが１２の前記式（１Ａ）の化合物４ＤＣＡＢＰ−４，１２を用いた。また、対照化合物としてアルキル側鎖の炭素数ｎが１２の前記式（６）、（７）及び（８）の化合物４ＢＣＡＰ−４，１２、４ＡＰ−１２及びＰ−１２を用いた。
【００４９】供試菌として定常期状態のグラム陰性菌１０種及びグラム陽性菌６種を使用し、静菌スペクトルを最小発育阻止濃度（ＭＩＣ）で示した。結果を下記表２に示す。
【００５０】
【表２】
【００５１】試験例４： 殺菌活性に対するｐＨの影響供試菌として Escherichia coli K12W3110を用いた。
【００５２】アルキル側鎖の炭素数ｎが１２の前記式（１Ａ）、（６）、（７）及び（８）の化合物を用い、ＭＢＣの測定を０．１モルのリン酸緩衝液で、ｐＨ５．０、６．０、７．０、８．０及び８．５で行った。結果を図４に示す。
【００５３】試験例５： 殺菌活性に対する温度の影響供試菌として Escherichia coli K12W3110を用いた。
【００５４】アルキル側鎖の炭素数ｎが１２の前記式（１Ａ）、（６）、（７）及び（８）の化合物を用い、ＭＢＣの測定を１０℃、２０℃、３０℃及び４０℃で行った。結果を図５に示す。図５中、横軸の温度は絶対温度の逆数で示した。
【００５５】試験例６： 殺菌活性に対する薬剤分子の疎水性の影響供試菌として Escherichia coli K12W3110を用いた。
【００５６】薬剤の疎水性パラメータは、逆相型薄層クロマトグラフの移動距離から求めたＲｆ値より算出したＲM 値を用いた。
【００５７】アルキル側鎖の炭素数ｎが１２の前記式（１Ａ）、（６）、（７）及び（８）の化合物を用い、ＭＢＣの測定を１０℃、２０℃、３０℃及び４０℃で行った。結果を図６に示す。
【００５８】試験例７： ４ＤＣＡＢＰ−４，１２の細胞破壊活性供試菌として Escherichia coli K12W3110を用いた。
【００５９】細胞破壊活性は、大腸菌の対数増殖初期細胞に所定濃度の４ＤＣＡＢＰ−４，１２溶液を添加したときの菌液の濁度上昇を測定した。なお、濁り物質をベシクルと言い、図７に示すように、急激にベシクルを放出し始める濃度を臨界ベシクル化濃度（ＣＶＣと略記）と定義した。４ＤＣＡＢＰ−４，１２のＣＶＣは１．８４μＭとなった。結果を図７に示す。
【００６０】試験例８： 細胞破壊活性｛ｌｏｇ［１／ＣＶＣ（Ｍ）］｝に対する薬剤分子の疎水性の影響供試菌として Escherichia coli K12W3110を用いた。試験例７と同様にして、前記式（１Ａ）、（６）、（７）及び（８）の化合物のＣＶＣを測定した。結果を図８に示す。
【００６１】
【発明の効果】上記試験例から明らかなように、本発明のビス第四級アンモニウム塩化合物は、既知の第四級アンモニウム塩化合物に比べて、極めて優れた殺菌効果と広い抗菌スペクトルを示し、かつ、安全性も高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は静菌活性に対する化合物（１Ａ）及び比較物質のアルキル側鎖の長さの影響を示すグラフである。
【図２】図２は殺菌活性に対する化合物（１Ａ）及び比較物質のアルキル側鎖の長さの影響を示すグラフである。
【図３】図３は殺菌活性に対するｐＨの影響を示すグラフである。
【図４】図４は殺菌活性に対する温度の影響を示すグラフである。
【図５】図５は殺菌活性に対する薬剤分子の疎水性の影響を示すグラフである。
【図６】図６は４ＤＣＡＢＰ−４，１２の細胞破壊活性を示すグラフである。
【図７】図７は細胞破壊活性に対する薬剤分子の疎水性の影響を示すグラフである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 一般式（１）
【化１】
［式中、Ｚはピリジン環又は縮合ピリジン環を示し、Ｒ1は水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を示し、Ｒ2は単結合、炭素数１〜８のアルキレン基又は炭素数２〜８のアルケニレン基を示し、Ｒ3はＺの環窒素原子に結合した炭素数１〜１８のアルキル基を示し、Ｒ4及びＲ5は同一又は異なり、Ｚの環炭素原子に結合した炭素数１〜４のアルキル基、炭素数１〜４のアルコキシ基、水酸基又は水素原子を示し、Ｘはアニオンを示す］で表される抗菌活性を有するビス第四級アンモニウム塩化合物。
【請求項２】 一般式（２）
【化２】
［式中、Ｚ、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ4及びＲ5は請求項１に記載の意味を有する］で表されるアルキレンジカルボニルジアミノジピリジン化合物を一般式（３）
Ｒ3Ｘ （３）
［式中、Ｒ3及びＸは請求項１に記載の意味を有する］で表される化合物と反応させることを特徴とする請求項１に記載の一般式（１）で表されるビス第四級アンモニウム塩化合物の製造方法。
【請求項３】 一般式（４）
【化３】
［式中、Ｚ、Ｒ1、Ｒ4及びＲ5は請求項１に記載の意味を有する］で表されるアミノピリジン類を一般式（５）
【化４】
［式中、Ｒ2は請求項１に記載の意味を有し、Ｙは水酸基、アルコキシ基、ハロゲン原子等離脱性基を示す］で表されるジカルボン酸誘導体と縮合反応させることを特徴とする請求項２に記載の一般式（２）の化合物の製造方法。
【請求項１】 一般式（１）
【化１】
［式中、Ｚはピリジン環又は縮合ピリジン環を示し、Ｒ1は水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基を示し、Ｒ2は単結合、炭素数１〜８のアルキレン基又は炭素数２〜８のアルケニレン基を示し、Ｒ3はＺの環窒素原子に結合した炭素数１〜１８のアルキル基を示し、Ｒ4及びＲ5は同一又は異なり、Ｚの環炭素原子に結合した炭素数１〜４のアルキル基、炭素数１〜４のアルコキシ基、水酸基又は水素原子を示し、Ｘはアニオンを示す］で表される抗菌活性を有するビス第四級アンモニウム塩化合物。
【請求項２】 一般式（２）
【化２】
［式中、Ｚ、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ4及びＲ5は請求項１に記載の意味を有する］で表されるアルキレンジカルボニルジアミノジピリジン化合物を一般式（３）
Ｒ3Ｘ （３）
［式中、Ｒ3及びＸは請求項１に記載の意味を有する］で表される化合物と反応させることを特徴とする請求項１に記載の一般式（１）で表されるビス第四級アンモニウム塩化合物の製造方法。
【請求項３】 一般式（４）
【化３】
［式中、Ｚ、Ｒ1、Ｒ4及びＲ5は請求項１に記載の意味を有する］で表されるアミノピリジン類を一般式（５）
【化４】
［式中、Ｒ2は請求項１に記載の意味を有し、Ｙは水酸基、アルコキシ基、ハロゲン原子等離脱性基を示す］で表されるジカルボン酸誘導体と縮合反応させることを特徴とする請求項２に記載の一般式（２）の化合物の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開平１０−２８７５６６
【公開日】平成１０年（１９９８）１０月２７日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平９−１０４０２１
【出願日】平成９年（１９９７）４月８日
【出願人】（０００１０２０１６）イヌイ株式会社 (4)
【公開日】平成１０年（１９９８）１０月２７日
【国際特許分類】
【出願日】平成９年（１９９７）４月８日
【出願人】（０００１０２０１６）イヌイ株式会社 (4)
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