DE19721886A1 - Bleichsystem - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bleichsystem aus Wasserstoffperoxid-erzeugendem
Enzym und Übergangsmetallverbindung sowie die Verwendung dieses System als
Bleichkomponente den Wasch- und Reinigungsmitteln.
Enzymatische Bleichzusammensetzungen, die ein Wasserstoffperoxid-bildendes System
enthalten, sind aus dem Stand der Technik gut bekannt. Zum Beispiel werden solche in
den Patentanmeldungen EP 553 608, EP 553 607, EP 538 228, EP 537 381 und
DE 20 64 146 beschrieben.
Derartige enzymatische Bleichzusammensetzungen können beispielsweise in
Waschmittelformulierungen zum Waschen von Textilien eingesetzt werden, worin eine
möglichst hohe Bleichwirkung bei niedriger Temperatur erwünscht ist. In der Waschlauge
katalysieren die Enzyme die Reaktion zwischen dem gelösten Sauerstoff und dem
Substrat.
Um eine gute Bleichwirkung bei niedrigen Temperaturen, z. B. zwischen 15 und 55°C, zu
erreichen, wird üblicherweise ein Bleichaktivator eingesetzt. Einer der am häufigsten
eingesetzte Bleichaktivator ist Tetraacetylethylendiamin (TAED), das durch Reaktion mit
dem Wasserstoffperoxid Peressigsäure bildet, wobei die Peressigsäure das eigentliche
Bleichmittel ist.
Für die Verwendung von derartigen bleichmittelhaltigen, enzymatischen
Tensidzusammensetzungen ist es jedoch wichtig, daß sie im wesentlichen keine Katalase
enthalten, da Katalase die Zersetzung des durch das Enzym gebildeten
Wasserstoffperoxid katalysiert. Daher sollte die Oxidase und auch andere Enzyme im
System sorgfältig gereinigt werden, was die Kosten für die Enzyme erheblich erhöht.
Aus ökonomischen Erwägungen werden Oxidasen in möglichst geringen Konzentrationen
eingesetzt. Niedrige Oxidase- bzw. Peroxidasekonzentrationen führen jedoch auch zu
einer geringeren Wasserstoffperoxidbildung und daher zu einer geringen Bleichleistung.
Bleichkatalysatoren in Form von Übergangsmetallkomplexen, beispielsweise von Mangan
(Mn) und/oder Eisen (Fe) sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden beispiels
weise in den europäischen Patentanmeldungen EP-A-458 397, EP-A-458 398, EP-A-544 519
und EP-A-549 272 beschrieben. In Kombination mit Wasserstoffperoxid bilden sie ein
sehr starkes Oxidationssystem.
Diese Übergangsmetallkomplexe haben jedoch den Nachteil, daß sie nicht nur die bleich
baren Anschmutzungen sondern auch den Farbstoff zerstören, der sich auf der Faser
befindet. In einigen Fällen kann es auch zur Zerstörung der Faser, zu sogenanntem
Lochfraß, kommen.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Katalysatorsystem zu
entwickeln, das bei tiefer Temperatur ohne externe Zugabe von Sauerstoffträgern wirksam
ist und mit bleichbaren Anschmutzungen, die sich auf der Faser oder in der Waschflotte
befinden, reagiert und so zur Zerstörung der Anschmutzungen führt. Auch sollte das
Bleichsystem zwar mit freien, in der Waschflotte befindlichen Farbstoffmolekülen
reagieren, die Farbe auf dem Textil sollte jedoch erhalten bleiben, d. h. eine Reaktion mit
auf dem Textil befindlicher Farbe oder mit der Textilfaser sollte vermieden werden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demgemäß ein Bleichsystem aus
Wasserstoffperoxid-erzeugendem Enzym und Übergangsmetallverbindung dadurch
gekennzeichnet, daß ein aus Luftsauerstoff und geeignetem Enzymsubstrat
Wasserstoffperoxyd-erzeugendes Enzym kovalent an die Übergangsmetallverbindung
gebunden ist.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demgemäß die Verwendung des
Bleichsystems als Bleichkomponente in Wasch- und Reinigungsmitteln und zur Inhibierung
der Farbübertragung bei der Anwendung derartiger Mittel. Noch ein weiterer Gegenstand
betrifft die Verwendung des Bleichsystems in Desinfektionsmitteln.
Überraschenderweise wurde festgestellt, daß mit dem erfindungsgemäßen Bleichsystem
bei niedrigen Waschtemperaturen, insbesondere zwischen 15 und 55°C, sehr gute
Bleichleistungen erhalten werden. Das Bleichsystem bildet kontinuierlich H2O2 und erbringt
somit eine gleichmäßige Bleichleistung, ohne daß es zu Faserschädigungen kommt. Es
reagiert zwar mit den bleichbaren Anschmutzungen auf der Faser und in der Waschflotte
und auch mit freien, in der Waschflotte befindlichen Farbstoffmolekülen, aber nicht mit auf
dem Textil befindlichen Textilfarbstoffen.
Bei höheren Temperaturen ist das System aufgrund der thermischen Enzymlabilität im we
sentlichen nicht aktiv. Aufgrund der hohen Löslichkeit des erfindungsgemäßen enzyma
tischen Systems können Ablagerungen auf den Fasern minimiert werden. Ablagerungen
des an das Enzym gebundenen Metallkomplexes auf einem Wäschestück wurden nicht
festgestellt.
Die erfindungsgemäß in an das Enzym gebundener Form eingesetzten Übergangsmetall
verbindungen sind vorzugsweise Kupfer-, Mangan-, Eisen-, Cobalt-, Ruthenium- und/oder
Molybdän-Verbindungen, da mit diesen Verbindungen die Bleichreaktion besonders gut
und innerhalb bestimmter Grenzen kontrollierbar ist.
Beispiele für derartige Bleichkatalysatorverbindungen sind Mangan-Komplexe, wie sie in
den US-amerikanischen Patenten US 5,246,621 und US 5,244,594 beschrieben sind.
Bevorzugte Beispiele dieser Komplexe sind MnIV 2(µ-O)3(1,4,7-Trimethyl-1,4,7-
triazacyclononan)2-(PF6)2, MnIII 2(µ-O)1(µ-OAc)2(1,4,7-Trimethyl-1,4,7-triazacyclononan)2-
(ClO4)2, MnIV 4(µ-O)6(1,4,7-Triazacyclononan)4-(ClO4)2, MnIIIMnIV 4(µ-O)1(µ-OAc)2(1,4,7-
Trimethyl-1,4,7-triazacyclononan)2-(ClO4)3 und deren Gemische. Andere Beispiele für
Übergangsmetallverbindungen sind in der europäischen Patentanmeldung EP 549 272
beschrieben.
Weitere geeignete Verbindungen enthalten als Liganden 1,5,9-Trimethyl-1,5,9-
triazacyclododecan, 2-Methyl-1,4,7-triazacyclononan, 2-Methyl-1,4,7-triazacyclononan,
1,2,4,7-Tetramethyl-1,4,7-triazacyclononan und deren Gemische.
Weitere geeignete Übergangsmetallverbindungen sind in den US-amerikanischen
Patenten US 4,246612 und US 5,227,084 beschrieben.
Im US-amerikanischen Patent US 5,194,416 werden mononukleare Mangan(IV)-Komplexe
offenbart, wie Mn(1,4,7-Trimethyl-1,4,7-triazacyclononan)(OCH3)3-(PF6).
Ferner sind wasserlösliche Mangan(II)-, -(III)-, und (IV)-Komplexe geeignet, worin der
Ligand eine Carboxylat-Polyhydroxy-Verbindung mit mindestens drei aufeinanderfolgenden
C-OH-Gruppen ist, wie Verbindungen mit Sorbitol, Iditol, Dulsitol, Mannitol, Xylithol,
Arabitol, Adonitol, meso-Erythritol, meso-Inositol, Lactose und deren Gemischen als
Liganden.
Ein geeigneter Übergangsmetallkomplex mit Mn, Co, Fe oder Cu als Übergangsmetalle
und einem nicht-(makro)-cyclischen Liganden wird im US-amerikanischen Patent
US 5,114,611 beschrieben. Der Ligand hat die allgemeine Formel:
worin R1, R2, R3 und R4 ausgewählt sein können aus H, substituierten Alkyl- und
Arylgruppen, so daß jedes R1-N=C-R2 und R3-C=N-R4 einen fünf- oder sechsgliedrigen
Ring bilden. Dieser Ring kann substituiert sein. B ist eine brückenbildende Gruppe aus O,
S, CR5R6, NR7 und C = O, worin R5, R6 und R7 H, substituierte oder unsubstituierte Alkyl- oder
Arylgruppen sein können. Bevorzugte Liganden sind Pyridin, Pyridazin, Pyrimidin,
Pyrazin, Imidazol, Pyrazol und Triazol-Ringe. Ggf. können die Ringe mit Substituenten wie
Alkyl, Aryl, Alkoxy, Halogen und Nitro substituiert sein. Ein besonders bevorzugter Ligand
ist 2,2'-Bispyridylamin. Von den in der US 5,114,611 beschriebenen
Übergangsmetallkomplexe sind Co-, Cu-, Mn-, Fe-Bispyridylmethan- und Bispyridylamin-
Komplexe bevorzugt. Ganz besonders bevorzugte Komplexe sind Co(2,2'-
Bispyridylamin)Cl2, Di(isothiocyanato)bispyridylamin-Cobalt(II), Trisdipyridylamin-Cobalt(II)-
perchlorat, Co(2,2-Bispyridylamin)2O2ClO4, Bis-(2,2'-bispyridylamin) Kupfer(II)-perchlorat,
Tris(di-2-pyridylamin)-Eisen(II)-perchlorat und deren Gemische.
Weitere Beispiele sind Mn-Glyconat, Mn(CF3SO3)2, Co(NH3)5Cl3 und zweikernige Mn-
Komplexe mit Tetra-N-zähnigen und Bi-N-zähnigen Liganden, wie N4MnIII(µ-O)2MnIV 4)⁺ und
[Bipy2MnIII(µ-O)2MnIVBipy2]-(ClO4)3.
Andere Bleichkatalysatoren sind beispielsweise in den europäischen Patentanmeldungen
EP 408 131 (Katalysatoren auf Basis von Cobalt-Komplexen), EP 384 503 und EP 306 089
(Metall- Porphyrin-Katalysatoren), im US-Patent US 4,728,455 (Mangan-Katalysator mit
mehrzähnigem Liganden), dem US-Patent US 4,711,748 und der europäischen
Patentanmeldung EP 224 952 (Mangan absorbiert auf Alumiosilikat), im US-Patent
US 4,601,845 (Alumosilikat-Träger mit Mangan und Zink- oder Magnesiumsalz), US-Patent
US 4,626,373 (Mangan/Ligand Katalysator), US-Patent US 4,119,557 (Eisenkomplex-
Katalysator), dem deutschen Patent DE 20 54 019 (Cobalt-Chelat-Katalysator), dem
kanadischen Patent CA 866 191 (übergangsmetallhaltige Salze), dem US-Patent
US 4,430,243 (Chelatkomplexe mit Mangankationen und nicht-katalytischen Metall-
Kationen) und dem US-Patent US 4,728,455 (Mangan-Gluconat-Katalysatoren)
beschrieben.
Als weitere Übergangsmetallverbindungen haben sich solche Komplexverbindungen als
geeignet erwiesen, die als Liganden eine makrocyclische organische Verbindung der
Formel (II) aufweisen
worin
t eine ganze Zahl 2 oder 3, s eine ganze Zahl von 3 bis 4 und u Null oder 1 ist, R8, R9 und R10 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe H; Alkyl, Aryl, substituiertes Alkyl oder Aryl.
t eine ganze Zahl 2 oder 3, s eine ganze Zahl von 3 bis 4 und u Null oder 1 ist, R8, R9 und R10 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe H; Alkyl, Aryl, substituiertes Alkyl oder Aryl.
Die voranstehend genannten Liganden können durch bekannte Verfahren hergestellt
werden, wie sie beispielsweise von K. Wieghardt et al, Inorganic Chemistry 1982, 21, S.
3086 ff. beschrieben werden.
Ein anderer bevorzugter Ligand L enthält zwei Liganden mit der Formel (III).
worin t, s, u, R8 und R9 jeweils die oben angegebene Bedeutung haben, und R11
ausgewählt ist aus Wasserstoff, Alkyl, Aryl, substituiertem Alkyl und substituiertem Aryl, mit
der Maßgabe, daß mindestens eine brückenbildende Einheit R12 durch eine R11-Einheit
aus jedem Liganden gebildet wird, wobei R12 die Gruppe (CR13R14)n-Dp(CR13R14)m, worin p
Null oder 1 ist, D ausgewählt ist aus einem Heteroatom, wie Sauerstoff und NR15 oder Teil
eines ggf. substituierten, aromatischen oder gesättigten mononuklearen oder
heteronuklearen Ring ist, wenn N eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist, m eine ganze Zahl von 1
bis 4, mit der Maßgabe, daß n + m < 4 ist, wobei R13 und R14 unabhängig voneinander
ausgewählt sind aus H, NR16 und OR17, Alkyl, Aryl, substituiertem Alkyl und substituiertem
Aryl, und jedes von R15, R16, R17 unabhängig ausgewählt ist aus Wasserstoff, Alkyl, Aryl,
substituiertem Alkyl und substituiertem Aryl.
Ein Beispiel eines bevorzugten Liganden dieses Typs ist 1,2-bis-(4,7-Dimethyl-1,4,7-triaza-
1-cyclononyl)ethan, ([EB(Me3TACN)2]).
Die voranstehend genannten Liganden können wie von K. Wieghardt et al in Inorganic
Chemistry, 1985, 24, S. 1230 ff. und J Chem Soc, Chem Comm, 1987, S. 886, oder durch
einfache Abänderungen dieser Synthese hergestellt werden.
Die Liganden können auch in Form ihrer Säuresalze, wie der HCl- oder H2SO4-Salze, bei
spielsweise als 1,4,7-Me3TACN-Hydrochlorid. Ggf. können die Eisen- und/oder Mangan-
Ionen separat oder in einem einzelnen Produkt zusammen dem Liganden zugegeben
werden.
Die Eisen- oder Mangan-Ionen können als wasserlösliches Salz wie als Eisen- oder
Mangannitrat, -chlorid, -sulfat oder -acetat, oder als Koordinationsverbindung, wie als
Manganacetylacetonat vorliegen. Vorzugsweise werden solche Eisen- und/oder
Manganverbindungen eingesetzt, aus denen der Übergangsmetallkomplex schnell gebildet
werden kann.
In einer anderen Ausführungsform kann der Bleichkatalysator auch in Form von 1-, 2- oder
vierkernigen Mangan- oder Eisenkomplexen vorliegen. Bevorzugte einkernige Komplexe
haben die allgemeine Formel (IV):
[L Mn Xp)zYq (IV)
worin Mn Mangan in der Oxidationsstufe II, III oder IV ist, X jeweils ein Koordinations-
Ligand darstellt, der unabhängig ausgewählt sein kann aus UR'', worin R'' ein C1- bis C20-
Rest ist, der ausgewählt ist aus der Gruppe von Alkyl, Cycloalkyl, Aryl, Benzyl und deren
Kombinationen, wobei diese ggf. substituiert sein können, oder mindestens 2 R''-Reste
können miteinander verbunden sein, um so ein Brückenglied zwischen den beiden
Sauerstoffatomen zu bilden, die mit dem Mangan, Cl⁻, Br⁻, J⁻, F⁻, NCS-, N3⁻, J3⁻, NH'' OH-,
O2 2⁻, HOO₋, H2O, SH, CN⁻, OCN⁻, SO4 2⁻, R18COO⁻, R18SO4 2⁻, RSO3⁻ und R18CO⁻, worin R18
ausgewählt ist Wasserstoff, Alkyl, Aryl, substituiertem Alkyl und substituiertem Aryl und
R19COO, worin R19 ausgewählt ist aus Alkyl, substituiertem Alkyl und substituiertem Aryl, P
ist eine ganze Zahl von 1 bis 3, Z bedeutet die Ladung des Komplexes und ist eine ganze
Zahl, die positiv, Null oder negativ sein kann, Y ist ein einwertiges oder mehrwertiges
Gegenion, das zur Ladungsneutralität führt, wobei die Tip dieses Gegenions von der
Ladung Z des Komplexes abhängt, U = Z/[Ladung Y],
und L ist ein Ligand, der Formel (1), wie sie oben definiert wurde.
und L ist ein Ligand, der Formel (1), wie sie oben definiert wurde.
Diese einkernigen Komplexe werden außerdem in den europäischen Patentanmeldungen
EP-A- 544 519 und EP-A 549 272 beschrieben.
Bevorzugte mehrkernige Komplexe weisen die im folgenden wiedergegebenen Formeln V
oder VI auf
worin Mn jeweils unabhängig voneinander die Oxidationsstufe III oder IV aufweisen und L,
X, Y, z und q die in den Formel I bis III genannten Bedeutungen haben.
Besonders bevorzugte zweikernige Mangankomplexe sind solche, worin X jeweils
unabhängig ausgewählt ist aus CH3COO⁻, O2 2⁻ und O2⁻ und besonders bevorzugt solche,
worin das Mangan in der Oxidationsstufe IV vorliegt und X O2⁻ bedeutet. Beispiele für
derartige Liganden sind:
- i) [Mniv 2(µ-O)3(1,4,7-Me3TACN)2] (PF6)2
- ii) [Mniv 2(µ-O)3(1,2,4,7-Me4TACN)2] (PF6)2
- iii) [Mniii 2(µ-OAc)2(µ-O)(1,4,7-Me3TACN)2] (PF6)2
- iv) [Mniii 2(µ-O)(µ-OAc)2(1,2,4,7-Me4TACN)2] (PF6)2
- v) [Mniv 2(µ-O)2(µ-O2)(1,4,7-Me3TACN)2] (PF6)2
- vi) [MnivMniii(µ-O)2(µ-OAc)(EB-(Me3TACN)2)] (PF6)2
und beliebige weitere Komplexe mit anderen Gegenionen als SO4 2
⁻, ClO4
⁻, etc.
Andere zweikernige Komplexe diesen Typs, ihre Herstellung und Verwendung wird im
Einzelnen in den europäischen Patentanmeldungen EP-A-458 397 und EP-A-458 398
beschrieben.
Ein Beispiel für einen vierkernigen Komplex ist:
[Mniv 4(µ-O)6(TACN)4] (ClO4)4.
Als weitere Übergangsmetallverbindungen sind die sogenannten Salen-Komplexe mit der
folgenden Formel (VII) geeignet
in der
UM für Mangan, Eisen, Cobalt, Ruthenium oder Molybdän steht,
R20 für einen Alkylen-, Alkenylen-, Phenylen- oder Cycloalkylenrest steht, welcher zusätzlich zum Substituenten X gegebenenfalls alkyl- und/oder arylsubstituiert sein kann, mit insgesamt 1 bis 12 C-Atomen, wobei inner halb R20 der kürzeste Abstand zwischen den mit UM komplexierenden N-Atomen 1 bis 5 C-Atome beträgt
X für -H, -OR23, -NO2, -F, -Cl, -Br oder -J steht,
R21, R22 und R23 unabhängig voneinander für Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen stehen,
Y1 und Y2 unabhängig voneinander für Wasserstoff oder einen elektronenverschie benden Substituenten stehen,
Z1 und Z2 unabhängig voneinander für Wasserstoff, -CO2M, -SO3M oder -NO2 stehen,
M für Wasserstoff oder ein Alkalimetall wie Lithium, Natrium oder Kalium steht und
A für einen ladungsausgleichenden Anionliganden steht.
UM für Mangan, Eisen, Cobalt, Ruthenium oder Molybdän steht,
R20 für einen Alkylen-, Alkenylen-, Phenylen- oder Cycloalkylenrest steht, welcher zusätzlich zum Substituenten X gegebenenfalls alkyl- und/oder arylsubstituiert sein kann, mit insgesamt 1 bis 12 C-Atomen, wobei inner halb R20 der kürzeste Abstand zwischen den mit UM komplexierenden N-Atomen 1 bis 5 C-Atome beträgt
X für -H, -OR23, -NO2, -F, -Cl, -Br oder -J steht,
R21, R22 und R23 unabhängig voneinander für Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen stehen,
Y1 und Y2 unabhängig voneinander für Wasserstoff oder einen elektronenverschie benden Substituenten stehen,
Z1 und Z2 unabhängig voneinander für Wasserstoff, -CO2M, -SO3M oder -NO2 stehen,
M für Wasserstoff oder ein Alkalimetall wie Lithium, Natrium oder Kalium steht und
A für einen ladungsausgleichenden Anionliganden steht.
Zu den bevorzugten Verbindungen gemäß Formel (VII) gehören solche, in denen R20 eine
Methylengruppe, 1,2-Ethylengruppe, 1,3-Propylengruppe, in Position 2 hydroxy- oder nitro
substituierte 1,3-Propylengruppe, 1,2-Cylcloalkylengruppe mit 4 bis 6 C-Atomen, insbeson
dere eine 1,2-Cyclohexylengruppe, oder eine o-Phenylengruppe ist.
Zu den elektronenverschiebenden Substitutenten Y1 und Y2 in Formel (VII) gehören die
Hydroxygruppe, Alkoxygruppen mit 1 bis 4 C-Atomen, Aryloxgruppen, die Nitrogruppe,
Halogene wie Fluor, Chlor, Brom und Jod, die Aminogruppe, welche auch mono- oder
dialkyliert oder -aryliert sein kann, lineare oder verzweigtkettige Alkylgruppen mit 1 bis 4 C-
Atomen, Cycloalkylgruppen mit 3 bis 6 C-Atomen, lineare oder verzweigtkettige Alkenyl
gruppen mit 2 bis 5 C-Atomen, und Arylgruppen, welche ihrerseits die vorgenannten
Substituenten tragen können. Vorzugsweise weisen die Alkenylgruppen, welche 1 oder 2
C-C-Doppelbindungen enthalten können, mindestens eine Doppelbindung in Konjugation
zum Benzolring auf. Zu den bevorzugten Alkenylsubstituenten gehören die Allyl- und die
Vinylgruppe. Vorzugsweise stehen die Substituenten Y1 und Y2 in 5-Stellung. Zu den be
vorzugt verwendeten Verbindungen gemäß Formel (VII) gehören solche, bei denen Y1 und
Y2 identisch sind.
Zu den Alkylresten mit 1 bis 4 C-Atomen, insbesondere R1, R2 und R3, gehören
insbesondere die Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, iso-Propyl-, n-Butyl-, sec-Butyl-, iso-Butyl- und
tert-Butyl-Gruppe.
Der ladungsausgleichende Anionligand A in den Verbindungen der Formel (VII) kann ein- oder
mehrwertig sein, wobei er im letzteren Fall entsprechend mehrere Übergangsmetall-
Atome mit den genannten organischen Liganden neutralisieren kann. Vorzugsweise
handelt es sich um ein Halogenid, insbesondere Chlorid, ein Hydroxid,
Hexafluorophosphat, Perchlorat oder um das Anion einer Carbonsäure, wie Formiat,
Acetat, Benzoat oder Citrat.
Die erfindungsgemäß verwendeten Verbindungen gemäß Formel (VII) können nach im
Prinzip bekannten Verfahren durch die Reaktion von Salicylaldehyd oder entsprechenden
Ketonen (wenn R21 und/oder R22 ungleich Wasserstoff), welche gegebenenfalls die oben
definierten Substituenten Y1, Y2, Z1 und/oder Z2 trägt mit Diaminen H2N-R20-NH2 und der
Umsetzung des so erhältlichen Salen-Liganden mit Übergangsmetallsalzen hergestellt
werden, wie dies zum Beispiel in der europäischen Patentanmeldung EP 630 694 oder von
B. B. De, B. B. Lohraj, S. Sivaram und P. K. Dhal in Macromolecules 27 (1994), 1291-1296
beschrieben worden ist.
Die enzymatische Basis für das erfindungsgemäße enzymatische Wasserstoffperoxid
bildende System kann aus verschiedenen derartigen Systemen ausgewählt werden, wie
sie bereits aus dem Stand der Technik bekannt sind. Beispielsweise können eine Amin-
Oxidase und ein Amin, eine Aminosäure-Oxidase und eine Aminosäure, Cholesterol-
Oxidase und Cholesterolharnsäure-U-Oxidase und Harnsäure oder Xanthin-Oxidase und
Xanthin eingesetzt werden.
Bevorzugt sind jedoch Kombinationen einer C1-C4-Alkanol-Oxidase, Glucose-Oxidase,
Cholin-Oxidase und einen entsprechenden Alkanol, wobei Ethanol-Oxidase und Ethanol
sowie Glucoseoxidasen, die im Alkalischen aktiv sind, besonders bevorzugt sind.
Bevorzugte Ethanol-Oxidasen sind solche, die aus einem Katalase-negativen Stamm von
Hansenula Polymorpha (siehe beispielsweise EP-A-244920), isoliert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden trägerfixierte Enzyme eingesetzt. Die
Enzyme können in bekannter Weise auf beliebigen Trägern fixiert vorliegen. Als
Trägermaterialien kommen beispielsweise Aktivkohle, Aluminiumoxid, titanaktiviertes Glas,
synthetische Harze, Silikagel, Gläser, Cellulose und Cellulosederivate, Stärkederivate,
Holzspäne, Siliciumdioxid oder organische Polymere, wie Polyurethane usw. in Frage.
Erfindungsgemäß ist der Übergangsmetallkomplex über eine kovalente Verbindung an das
Enzym gebunden. Die kovalente Bindung erfolgt vorzugsweise über reaktive Gruppen, die
sich an der Oberfläche der Enzyme und an den Komplexliganden befinden. Reaktive
funktionelle Gruppen an den Enzymen sind beispielsweise α- und ε-Aminogruppen,
Carboxy-, Hydroxy- und Sulfhydryl-, Imidazol- und phenolische Gruppen, wobei
Aminogruppen, Hydroxygruppen und Sulfhydrylgruppen besonders geeignet sind. Sollten
die eingesetzten Enzyme nicht über derartige Gruppen verfügen, so ist es möglich, die
Oberfläche in an sich bekannter Weise durch Proteinengineering zu modifizieren,
beispielsweise durch Austausch von geeigneten Aminosäuren an der Oberfläche der
Enzyme entsprechend funktionalisierte Aminosäuren einzuführen, an die der
Metallkomplex kovalent gebunden werden kann. Die reaktiven Gruppen an den Enzymen
werden direkt mit geeigneten reaktiven Gruppen am Übergangsmetallkomplex verknüpft.
Als reaktive Gruppen am Übergangsmetallkomplex sind insbesondere OH-, NH2-, COOH- und
(-S-)-Gruppen geeignet, wobei NH2- und COOH-Gruppen bevorzugt sind. Die
Verknüpfung zwischen dem Enzym und dem Übergangsmetallkomplex kann gemäß
Verfahren durchgeführt werden, wie sie aus der Enzymtechnologie zur Immobilisierung
von Enzymen bekannt sind (vgl. Römpp, Biotechnologie, S. 388, Stickwort:
Immobilisierung, mit weiteren Literaturhinweisen; "Industrielle Enzyme", Heinz Ruttloß,
1994, Behr's Verlag; Industrial Enzymology, 2. Aufl., 1994, S. 269-272, Godfrey & West.
Ggf. können das Enzym und der Metallkomplex über einen Abstandshalter, einen
sogenannten Spacer, wie er auch bei der Enzymimmobilisierung eingesetzt wird,
verwendet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Bleichsystem aus
Oxidase und Metallverbindung eine Oberflächenladung auf, die in der Nähe der
Metallverbindung positiv ist. Durch eine derartige Ladungsverteilung kann die
Dimerisierung über Metallverbindungen vermieden werden. Hinzu kommt, daß dadurch die
Bindung bzw. Anreicherung der bleichbaren Anschmutzungen verbessert werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die
Oberfläche des Enzyms in an sich bekannter Weise durch Proteinengineering modifiziert.
Dadurch ist es einerseits möglich, die Verbindung zu stabilisieren und somit die
Dimerisierung oder weitergehende Aggregierungen, zu verhindern und andererseits das
Bleichen der bleichbaren Anschmutzungen zu optimieren, insbesondere die Spezifität zu
Schmutz unter Berücksichtigung der Gewebeschonung zu optimieren.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung des
voranstehend beschriebenen Bleichsystems als Bleichkomponente in Wasch- und
Reinigungsmitteln, insbesondere in Universalwaschmitteln für Textilien, und zur Inhibierung
der Farbübertragung bei der Textilwäsche.
Diese Wasch- oder Reinigungsmittel können als weitere Bestandteile alle in derartigen
Mitteln üblichen Komponenten enthalten, wie z. B. anionische, nicht-ionische, kationische
und amphotere Tenside, anorganische und organische Gerüstsubstanzen, Hilfsmittel wie
optische Aufheller, Vergrauungsinhibitoren, Salze etc.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Wasch- oder Reinigungsmittel,
daß das Bleichsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7 enthält. Das Bleichsystem,
bestehend aus derivatisiertem Enzym und Enzymsubstrat, kann in den Mitteln in einer
Menge von 0,1 Gew.-% bis 20 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Mittel, in Wasch- oder
Reinigungsmitteln enthalten sein.
Claims (11)
1. Bleichsystem aus Wasserstoffperoxid-erzeugendem Enzym und
Übergangsmetallverbindung, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus Luftsauerstoff
und geeignetem Enzymsubstrat Wasserstoffperoxyd-erzeugendes Enzym kovalent
an die Übergangsmetallverbindung gebunden ist.
2. Bleichsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Übergangsmetallverbindung als Liganden L eine makrocyclische organische
Verbindung der Formel (II) enthält,
worin
t eine ganze Zahl 2 oder 3, s eine ganze Zahl von 3 bis 4 und u Null oder 1 ist, R1, R2 und R3 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe H; Alkyl, Aryl, substituiertes Alkyl oder Aryl.
worin
t eine ganze Zahl 2 oder 3, s eine ganze Zahl von 3 bis 4 und u Null oder 1 ist, R1, R2 und R3 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe H; Alkyl, Aryl, substituiertes Alkyl oder Aryl.
3. Bleichsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Übergangs
metallverbindungen Salen-Komplexe mit der folgenden Formel (VII) eingesetzt
werden
in der
UM für Mangan, Eisen, Cobalt, Ruthenium oder Molybdän steht,
R20 für einen Alkylen-, Alkenylen-, Phenylen- oder Cycloalkylenrest steht, wel cher zusätzlich zum Substituenten X gegebenenfalls alkyl- und/oder arylsubsti tuiert sein kann, mit insgesamt 1 bis 12 C-Atomen, wobei innerhalb R20 der kürzeste Abstand zwischen den mit UM komplexierenden N-Atomen 1 bis 5 C-Atome beträgt,
X für -H, -OR23, -NO2, -F, -Cl, -Br oder -J steht,
R21, R22 und R23 unabhängig voneinander für Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen stehen,
Y1 und Y2 unabhängig voneinander für Wasserstoff oder einen elektronenver schiebenden Substituenten stehen,
Z1 und Z2 unabhängig voneinander für Wasserstoff, -CO2M, -SO3M oder -NO2 stehen,
M für Wasserstoff oder ein Alkalimetall wie Lithium, Natrium oder Kalium steht und
A für einen ladungsausgleichenden Anionliganden steht.
in der
UM für Mangan, Eisen, Cobalt, Ruthenium oder Molybdän steht,
R20 für einen Alkylen-, Alkenylen-, Phenylen- oder Cycloalkylenrest steht, wel cher zusätzlich zum Substituenten X gegebenenfalls alkyl- und/oder arylsubsti tuiert sein kann, mit insgesamt 1 bis 12 C-Atomen, wobei innerhalb R20 der kürzeste Abstand zwischen den mit UM komplexierenden N-Atomen 1 bis 5 C-Atome beträgt,
X für -H, -OR23, -NO2, -F, -Cl, -Br oder -J steht,
R21, R22 und R23 unabhängig voneinander für Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen stehen,
Y1 und Y2 unabhängig voneinander für Wasserstoff oder einen elektronenver schiebenden Substituenten stehen,
Z1 und Z2 unabhängig voneinander für Wasserstoff, -CO2M, -SO3M oder -NO2 stehen,
M für Wasserstoff oder ein Alkalimetall wie Lithium, Natrium oder Kalium steht und
A für einen ladungsausgleichenden Anionliganden steht.
4. Bleichsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Übergangsmetallverbindung aus Mangan- und Eisen-Komplexen ausgewählt ist.
5. Bleichsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das
Enzym auf einem Träger immobilisiert ist.
6. Bleichsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Übergangsmetallverbindung über reaktive Gruppen, die sich an der Oberfläche der
Enzyme befinden, insbesondere über α- und ε-Aminogruppen, Carboxy-, Hydroxy- und
Sulfhydryl-, Imidazol und phenolische Gruppen an das Enzym gebunden ist.
7. Bleichsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Oberfläche des Enzyms in an sich bekannter Weise durch Proteinengineering
modifiziert ist.
8. Bleichsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des
Enzyms in der Nähe der Bindungsstelle der Übergangsmetallverbindung eine
positive Oberflächenladung aufweist.
9. Verwendung des Bleichsystems nach einem der Ansprüche 1 bis 8 als
Bleichkomponente in Wasch- und Reinigungsmitteln.
10. Verwendung des Bleichsystems nach einem der Ansprüche 1 bis 8 in Wasch- und
Reinigungsmitteln zur Inhibierung der Farbübertragung.
11. Verwendung des Bleichsystems nach einem der Ansprüche 1 bis 8 in
Desinfektionsmitteln.
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