ایزوتیازولین ترکیبی حیاتی در فرمول ها

ایزوتیازولینون که در محاوره امروزه ایزوتیازین یا تیازین گفته می شود، یک ترکیب آلی است که از حلقه تیازول مشتق می شود. ایزوتیازولینون به تنهایی کاربرد خاصی ندارد اما مشتقات آن که شامل متیل ایزوتیازولینون، کلرومتیل ایزوتیازولینون، بنزوایزوتیازولینون، اکتیل ایزوتیازولینون و دی کلرواکتیل ایزوتیازولینون هستند، یک خانواده قوی از ترکیبات آنتی باکتریالی و بایوسایدی، را تشکیل می شوند. ترکیب معروف متیل ایزروتیازولینون و کلرومتیل ایزوتیازولینون یا CMIT/MIT به تنهایی می تواند در صنعت آرایشی بهداشتی، چرم و نساجی، تولید کاغذ، مایعات فلزکاری، رنگ و پلیمر و حتی برج های خنک کننده به عنوان نگهدارنده و آنتی میکروبیال مصرف شود.

تیازول

قبل از آشنایی با ایزوتیازولین بهتر است با ساختار حلقه ایزوتیازول آشنا شویم که ایزوتیازولینون از آن مشتق شده است. از لحاظ شیمیایی ایزوتیازول (1و2-تیازول) یه حلقه ی 5 عضوی هتروآروماتیک است که از تیوفن مشتق شده و جایگاه دوم حلقه توسط یک اتم نیتروژن گرفته شده است.

ایزوتیازول یک حلقه 5 عضوی هتروسیکل است که مشتقات آن کاربردهای بسیاری دارند. از بین خواص  آنها می توان خواص ضد میکروبی، ضدباکتری، ضد قارچ، ضدالتهابی، ضد ویروسی و ضد سرطانی را نام برد. از مشتقات ایزوتیازول می توان ایزوتیازولینون ها(شکل 2) را نام برد که ترکیبات آلی با فرمول شیمیایی کلی CH)2 SNCO) هستند.  کاربرد ایزوتیازولینون ها و ترکیبات شامل آنها طی چند دهه اخیر رشد بسیاری کرده است . به طور کلی ترکیبات آلی هتروسیکل خصوصا حلقه های 5 عضوی نقش بسیار مهمی در تشکیل انواع ترکیبات مهم صنعتی دارند.

ایزوتیازولین

ایزوتیازولین ها در محصولات آرایشی و بهداشتی و صنعتی ( چرم، رنگ، پلیمر و..) به دلیل خواص باکتری استاتیک و ضد قارچی استفاده گسترده ای دارند و به عنوان ادیتیو به محصولات اضافه می شوند.

ایزوتیازولین ها با اینکه به عنوان بایوساید کاربرد دارند ؛ از آنجا که در محصولات حساس مانند لوازم آرایشی استفاده می شوند؛ لازم است از لحاظ حساسیت های پوستی و تاثیرات محیط زیست نیز بررسی شوند.

تاثیرات بیولوژیکی دیده شده از مشتقات ایزوتیازولین، این ترکیب را برای برنامه های توسعه و مطالعات بیشتر بسیار مورد توجه قرار داده است که نتیجه ی آن تولید و انتشار پتنت ها و ثبت اختراعات گسترده و به تبع

آن ورود محصولات متنوع به بازار است.

از میان آنها متداول ترین ترکیبات صنعتی سنتز شده برای مصارف دارویی و شیمی کشاورزی ؛ ایزوتیازولین-3-اون ها هستند(ایزوتیازولینون)

ایزوتیازولین-3-اون ها برای خواص آنتی باکتریالی و ضد قارچی خود مشهور هستند.آنها به طور گسترده به عنوان بایوساید در تصیفه آب به منظور برطرف کردن آلودگی های بیولوژیکی استفاده می شوند.

از کاربردهای دیگرشان به عنوان نگهدارنده و ضدقارچ در پاره ای از محصولات مختلف می توان اشاره کرد. مانند؛ رنگ های امولسیونی، وارنیش های چوب، انواع چسب و چرم های مصنوعی و طبیعی.

از ایزوتیازولین ها و ترکیبات مختلف از آنها و با مواد دیگر در ساخت انواع محصولات تجاری با کاربردهای: ضد قارچ، نگهدارندگی، باکتری ساید ، ضد جلبک، ضد مخمر و .. استفاده می شود.

انواع ایزوتیازولین ها

ایزوتیازولینون(ایزوتیازولین هایی که به تنهایی یا در ترکیب با سایر مواد به عنوان محصولات تجاری به فروش می رسند عبارت اند از : متیل (MI) ، متیل کلروایزوتیازولین(MCI) ، بنزوتیازولین(BIT) ، اکتیل

ایزوتیازولین(OIT) و دی کلرواکتیل ایزوتیازولین(DCOIT) .

متیل ایزوتیازولین به طور رایج  در فرایندهای تصفیه آب ، موادآرایشی و بهداشتی، رنگها و مواد شوینده به کار برده می شود و در ترکیب با کلرومتیل ایزوتیازولین(MCI) به نسبت3:1 به عنوان بایوساید فعال تجاری با

نام Kathon به فروش می رسد. ما در نیز در شرکت فراسبز محصولی مشابه Kathon CG را فرمول کرده و با کیفیت عالی عرضه می کنیم.

محصولات تجاری فراسبز مشابه Kathon را ببینید. گاماسا V-500 و گاماسا V-600

مصرف OIT و BIT در محصولات ارایشی بهداشتی و شوینده ها ممنوع است اما در محصولات چرمی و پروسه های تولید چرم به تناسب استفاده می شوند. و همچنین به عنوان ضد خزه و جلوگیری کننده از آلودگی های بیولوژیکی (antifouling agent) در محصولاتی مانند رنگهای کشتی ها و رنگهای در معرض رطوبت زیاد استفاده می شوند.

DCOIT ماده ی فعال بایوسایدی است که در محصول تجاری  SeaNine 211 به عنوان ضدخزه به فروش می رسد.با اینکه استفاده ی ایزوتیازولین ها در حال گسترش است اما نگرانی هایی در مورد حساسیت زایی پوستی برای مصرف کننده ها و همچنین کارگران تولید ایزوتیازولین ها وجود دارد و گزارش هایی نیز از حساسیت زایی ها وجود دارد.

فعالیت آنتی باکتریال ایزوتیازولین ها

همان طور که قبل تر اشاره شد مشتقات ایزوتیازولین ها بایوسایدهای قدرتمندی هستند که به عنوان نگهدارنده در طیف گسترده ای از محصولات مانند شوینده ها ، رنگها و مواد آرایشی بهداشتی مصرف می شوند. مکانیسم عملکرد فعالیت آنتی باکتریالی ایزوتیازولینون به ایت صورت است:  کمبود الکترون در اتم S در پیوند N-S  باعث می شود که این ملکول ها با گروهای نوکلئوفیل غشای سلول ها مانند گروه تیول

R-SH در سایت های اکتیو پروتئین سیستئین واکنش دهند و باعث بلوکه شدن محل عبور آنزیم ها  شود که در نتیجه  آن؛ در کار آنزیم ها اختلال ایجاد شده و مرگ سلول را به دنبال دارد.

در حقیقت با توجه به گزارش  COLLIER et al. متیل ایزوتیازولینون(MI) و کلرومتیل ایزوتیازولین(MIC) و بنزوایزوتیازولین(BIT) قادرند با ملکولهای دارای گروه عاملی تیول مثل گلوتاتیون(GSH) و سیستئین واکنش دهند تا مشتقات دی سولفید تولید کنند و راه انداز سری واکنش هایی باشند که از رشد سلول باکتری یا قارچ جلوگیری کرده و مرگ آن را در پی دارد.

خواص ضد قارچی و ضد باکتری ایزوتیازولین ها برای بسیاری از صنایع ارزشمند است. گزارش های بسیاری موجودند که فعالیت های ضدمیکروبی آنها در گونه های رایجی از میکروارگانیسم های موجود در صنعت بررسی شده است و خواص چشمگیری از خود نشان داده اند. از انواع آن میکروارگانیسم ها می توان اشرشیاکلی و S.pombe را نام برد .

در مطالعه ای که توسط COLLER انجام شد MI بیشترین غلظت جلوگیری کننده(Minimum Inhibitory Concentration ) برابر 245 میکروگرم بر لیتر موثر بر S.Pombe و 41 میکروگرم بر لیتر موثر بر E.COLI است . جالب است بدانید که همین مقادیر در کلرومتیل ایزوتیازولین کمتر است و دلیل آن وجود اتم کلر است که کارایی را بالابرده و باعث می شود نگهدارنده در غلظت کمتر خواص بیشتری داشته باشد.

یادآوری: حداقل غلظت ممانعت کننده یا Minimum Inhibitory Concentration  برابر حداقل غلظتی از نگهدارنده یا بایوساید است که اثرات میکروب کشی بر میکروارگانیسم مورد نظر می گذارد. بنابر این تعریف هر چقدر MCI کمتر باشد نشان می دهد که بایوساید حتی در غلظت کم خواص باکتری سایدی دارد و کارا تر است وهمچنین می توان غلظت های مختلف برای میکروب های مختلف مثلا چندین گونه از باکتری ها سنجیده شود و با توجه به آن غلظت ؛ دوز استفاده از نگهدارنده در محصول پیشنهاد داده می شود.

پیدا کرد حداقل غلظت ممانعت کننده توسط کارشناسان و محققین انجام می شود و در کنار تست هایی مثل   Challenge test ،  غلظت مورد نیاز بایوساید پیشنهاد داده می شود.

پایداری ایزوتیازولین ها

BPR (BIOCIDAL PRODUCTS REGULATION) سازمان محصولات بایوسایدی برای هر محصول بایوسایدی که تولید می شود قبل از رفتن به بازار مصرف گواهی ای صادر می کند که برای صدور آن لازم است اطلاعات محصول ، پایداری آن در شرایط محیطی مختلف مثل میزان نور؛ دما و pH  محیط و تاثیرات زیست محیطی آزمایش شود.

برای تایید ماده ی اکتیو، داده های مربوط به پایداری باید تهیه شوند و همچنین تغییرات کارایی و اثر گذاری ماده ی فعال تحت شرایط محیطی مختلف مانند نور، دما و رطوبت سنجیده می شود ؛ تا برای ماده ی اکتیو عمر قفسه(ُshelf life) و شرایط نگهداری تعریف شود.

علاوه بر این تغییرات آن ماده در محیط زیست که می تواند شامل مسیر تجزیه شدنش در محیط و ترکیباتی که پس از تجزیه تولید می کند؛ برای مواد بیولوژیکی و مواد فعال (اکتیو) لحاظ می شود.

با اینکه کاربرد ایزوتیازولینها بسیار گسترده است اما مطالعات کمی در مورد تاثیرات آنها در محیط زیست موجود است به طور کلی می دانیم که ایزوتیازولینها فشار بخار بالایی دارند و به تغییرات دما و pH حساس اند.

همچنین داده های علمی نشان می دهند که ایزوتیازولین ها در حضور نوکلئوفیل هایی که در طبیعت موجودند مانند فلزات، آمین ها ، تیول ها و سولفیدها واکنش می دهند وساختار حلقه 5 عضوی باز می شود و واکنش های  جابه جایی/ تجزیه اتفاق می افتد.

متیل ایزوتیازولین و کلرومتیل ایزوتیازولین دو گروه پر کاربرد از ایزوتیازولین ها هستند که در محصول  تجاری “کیتون” (Kathon) به فروش می رسند. طی مطالعاتی که روی پایداری آنها انجام شده با افزایش دما و بازی

شدن pH ، میزان تجزیه شدن آنها افزایش می یابد و در pH اسیدی بیشترین پایداری را دارند.

نگاه کلی و نتیجه

ترکیبات ایزوتیازولین، نگهدارنده های سینتتیکی(سنتزی) هستند که دهه ها به عنوان نگهدارنده در طیف گسترده ای از محصولات استفاده می شوند مانند؛  شوینده های مورد استفاده در منزل، رنگ ها و چسب

های پایه آبی، بایوسایدهای صنعتی و محصولات آرایشی بهداشتی.

امروزه ایزوتیازولین ها در مقیاس وسیع یا خرد پتانسیل ایجاد حساسیت ها و خطرات سلامتی برای مصرف کننده و کارگران تولید ایجاد می کنند. در اتحادیه اروپا قدم هایی برای محدود کردن استفاده آنها در بعضی از

محصولاتی که تماس مستقیم با مصرف کننده دارند، انجام شده و معیارهای سخت تری برای لیبل زدن و هشدار بر روی مواد شیمیایی اجرا شده است.

یکی از موارد قابل توجه در مصرف بایوسایدها پایداری آنهاست. پایداری بایوسایدها باید از لحاظ شیمیایی، فتوشیمیایی و بیولوژیکی و همچنین هیدرولیز شدن بررسی شود. موادی که حاصل از تجزیه بایوساید به

وجود می آید پیدا و تاثیرات آنها روی محیط زیست و مصرف کننده مطالعه شود.

به علاوه مطالعه پایداری بایوسایدها؛  اطلاعات ارزشمندی از قبیل ؛ مدت زمان عملکرد، تاریخ انقضای آنها و همچنین شرایط نگهداری آنها را بدست می دهد. نگهدارنده های پایه آبی در معرض لیچینگ( شسته

شدن در آب) قرار دارند به همین دلیل باید از غلظت های مطمئنی از آنها استفاده شود که کاربرد مناسب داشته باشند. مطالعات اخیر یک روش جدید برای کاربرد بهتر از بایوسایدها پیشنهاد کرده است و آن کپسوله

کردن بایوسایدها با استفاده از نانو تکنولوژی است که آزاد شدن ماده اکتیو به آهستگی و در زمان طولانی تری انجام می شود و در برابر شرایط محیطی مقاوم تر است.

ایزوتیازولین کپسوله شده دربرابر تغییرات دما و طیف گسترده ای از pH کارایی دارد. و در حال حاضر مطالعاتی در خصوص روش های کپسوله کردن آن در حال انجام است. و پتانسیل های زیادی برای تحقیقات بیشتر

است.

کلام آخر: مصرف نگهدارنده ها در هر کشور و منطقه ای و هر زمانی ممکن است متفاوت باشد. داده هایی در مورد استفاده ایمن از ایزوتیازولین ها در وب سایت اوشا موجود است.

استفاده از این نگهدارنده در ایران رواج دارد و قیمت مناسب، کارایی بالا و در دسترس بودن از دلایل آن است. غلظت ایمن استفاده از آن باید توسط مصرف کننده یا تولید کننده توسط تست هایی سنجیده شود اما

به طور کلی استفاده از ایزوتیازولین به خصوص متیل ایزوتیازولین(MI) و کلرومتیل ایزوتیازولین(MIC) در ایران امتحان خود را پس داده است.

برای مشاهده محصولات ایزوتیازولین کلیک کنید.

منبع:

مقاله https://www.mdpi.com/1420-3049/25/4/991