Verwendung von 4-Hydroxybenzophenonen zur Bekämpfung schädlicher Mikroorganismen ausserhalb der Textilindustrie
Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von 4-Hydroxybenzophenonen der Formel
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worin X1, X2, Y1 und Y2 je ein Wasserstoff- oder Halogenatom, eine Trifluormethyl-, Alkyl- oder Alkoxygruppe, X3 und Y3 je ein Wasserstoff- oder Halogenatom, einen Cyclohexyl- oder gegebenenfalls weitersubstituierten Benzolrest, X4, X5 und Y4 je ein Wasserstoffoder Halogenatom bedeuten, wobei mindestens einer der X- oder Y-Reste ein Halogenatom darstellt, und wobei die Anzahl der Alkyl-, Alkoxy-, Trifluormethyl-, Benzol- und Cyclohexylreste als Substituenten zusammen höchstens 4 beträgt, zur Bekämpfung schädlicher Mikroorganismen ausserhalb der Textilindustrie.
Bevorzugt werden hierbei 4-Hydroxybenzophenone der Formel
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verwendet, worin X4, Xg, X6, Y4, Y5 und Y6 je ein Wasserstoff- oder Halogenatom, wobei mindestens einer der Reste ein Halogenatom darstellt, und X7, X8 und Y7 je ein Wasserstoffatom, eine Trifluormethyl-, Alkyloder Alkoxygruppe bedeuten.
Als Halogenatome für die Substituenten in den Formeln (1) und (2) kommen Jod und vor allem Chlor und Brom in Betracht. Als Alkylgruppen für die Substituenten in den Formeln (1) und (2) kommen sowohl geradkettige wie verzweigte Reste in Frage, z. B. Äthyl-, n-Propyl-, Isopropyl-, n-Butyl- oder tert.-Butylreste, vorzugsweise aber Methylgruppen. Als Alkoxygruppen kommen die den Alkylgruppen entsprechenden Gruppen in Betracht.
Von besonderem Interesse ist die Verwendung von 4-Hydroxybenzophenonen der Formel
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worin X4, X5, X6, Y4, Ys und Y6 je ein Wasserstoffoder Halogenatom, wobei mindestens einer dieser Reste ein Halogenatom darstellt, und X9, X1O und Y8 je ein Wasserstoffatom, eine Trifluormethylgruppe, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder eine Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeuten, wobei mindestens 3 aller X- und Y-Reste ein Wasserstoffatom darstellen.
4-Hydroxybenzophenone der Formel
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worin Xq, X5, Y4 und Y5 je ein Wasserstoff- oder Halogenatom, wobei mindestens einer dieser Reste ein Halogenatom darstellt, X11, X12, Ys und Ylo je ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeuten, wobei mindestens 4 aller Xund Y-Reste ein Wasserstoffatom darstellen, sind für die erfindungsgemässen Zwecke besonders geeignet.
Im Rahmen der Formel (4) ist die Verwendung solcher Verbindungen, welche höchstens 2 Alkylgruppen enthalten, von besonderem praktischem Interesse. Unter diesen 4-Hydroxybenzophenonen werden solche der Formel
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worin mindestens einer der Reste X13, Xi4, Yii und Y12 ein Chlor- oder Bromatom darstellt und die übrigen Reste je eine Methylgruppe, ein Wasserstoff-, Chloroder Bromatom bedeuten, bevorzugt.
Gute Ergebnisse können insbesondere mit 4-Hydroxybenzophenonen der Formel
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erzielt werden, worin X15, X16, X18, Xlg und Yt5 je ein Wasserstoff- oder Chloratom, X17 ein Wasserstoff-, Chlor- oder Bromatom und Y1s, Y14 und Y16 je eine Methylgruppe, ein Wasserstoff- oder Bromatom bedeuten, wobei mindestens einer der X- oder Y-Reste ein Chloratom und 5 bis 6 aller X- und Y-Reste Wasserstoffatome darstellen.
Die 4-Hydroxybenzophenone der Formeln (1) bis (6) sind bekannt oder nach an sich bekannten Methoden erhältlich, z. B. aus den entsprechenden Phenylbenzoaten durch die sogenannte Fries-Reaktion. (Vergleiche: Baltzly et al., Journal of the American Chemical Society 77, 2522 oder L. F. und M. Fieser, Lehrbuch der organischen Chemie 1954, Seite 728 ). Die Reaktion kann in der Schmelze oder in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels, z. B. Nitrobenzol, durchgeführt werden. Beim Erhitzen des entsprechenden Phenylbenzoats zusammen mit Aluminiumchlorid entstehen dann die 4-Hydroxybenzophenone der Formel (1).
4-Hydroxybenzophenone der Formel (1) werden z. B. durch Umlagerung eines Esters der Formel
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worin X1 bis X5 und Y1 bis Y4 die angegebene Bedeutung haben, in Gegenwart von Aluminiumchlorid, erhalten. Selbstverständlich darf die 4-Stellung im Phenolrest der Verbindung der Formel (7) nicht substituiert sein, da die Umlagerung sonst nicht stattfinden kann.
Die Ausgangsprodukte der Formel (7) können nach bekannten Methoden, z. B. durch Umsetzung eines entsprechenden Benzoylhalogenids mit einem entsprechenden Phenol, erhalten werden.
Besonders überraschend bei der Verwendung von Verbindungen der Formel (1) ist ihr breiter antibakterieller Wirkungsbereich, der sich bei manchen dieser Verbindungen sowohl auf grampositive als auch gramnegative Bakterien erstreckt. Hierbei ist in anwendungstechnischer Hinsicht die Geruchlosigkeit und Farblosig- keit der Formel (1) von besonderem Wert.
Die Verwendmung der antimikrobiellen Verbindungen der Formel (1) ist auf sehr breiter Basis möglich, insbesondere zum Schutze von organischen Substraten gegen den Befall durch zerstörende und pathogene (auch phytopathogene) Mikroorganismen. Die erwähnten Antimikrobika eignen sich demnach sowohl als Konser vierungsmittel wie auch als Desinfektionsmittel für technische Produkte aller Art, im Pflanzenschutz, in der Landwirtschaft und in der Kosmetik.
Die 4-Hydroxybenzophenone der Formel (1) können speziell zum Ausrüsten bzw. Schützen von organischem Material ausserhalb der Textilindustrie verwendet werden, indem man den auszurüstenden bzw. zu schützenden organischen Materialien mindestens eine dieser Verbindungen einverleibt oder auf deren Oberfläche aufbringt.
Unter den nichttextilen technischen Produkten, welche mit Hilfe der Verbindungen der Formel (1) konserviert werden können, seien die folgenden als Beispiele genannt:
Leime, Bindemittel, Anstrichmittel, Farb- bzw.
Druckpasten und ähnliche Zubereitungen auf der Basis von organischen und anorganischen Farbstoffen bzw. Pigmenten, auch solche, welche als Beimischungen Casein oder andere organische Verbindungen enthalten. Wand- und Deckenanstriche, z. B. solche, die ein eiweisshaltiges Farbbindemfttel enthalten, werden durch einen Zusatz der Verbindungen der Formel (1) vor dem Befall mit Schädlingen geschützt. Die Verwendung zum Holzschutz ist gleichfalls möglich. Auch in der Zellstoff- und Papierindustrie können die Verbindungen der Formel (1) als Konservierungsmittel eingesetzt werden, u. a. zur Verhütung der bekannten, durch Mikroorganismen hervorgerufenen Schleimbildung in den zur Papiergewinnung verwendeten Apparaturen.
Ferner gelangt man durch Kombination der Verbindungen der Formel (1) mit oberflächenaktiven, insbesondere waschaktiven Stoffen zu Wasch- und Reini gungsmitteln mit ausgezeichneter antibakterieller bzw.
antimykotischer Wirkung. Die Verbindungen der Formel (1) können z. B. in Seifen eingearbeitet werden oder mit seifenfreien, wasch- oder sonst oberflächenaktiven Stoffen, insbesondere auch nichtionogenen oder kationaktiven Waschmitteln, kombiniert werden, oder sie können zusammen mit Gemischen aus Seifen und seifenfreien was ch aktiven Stoffen kombiniert werden, wobei in diesen Kombinationen ihre antimikrobielle Wirksamkeit in vollem Umfang erhalten bleibt.
Reinigungsmittel, welche die Verbindungen der obengenannten Formel enthalten, können in Industrie und Haushalt eingesetzt werden sowie im Lebensmittelgewerbe, z. B. Molkereien, Brauereien, Schlachthöfen.
Auch als Bestandteil von Zubereitungen, welche dem Zwecke der Reinigung bzw. Desinfektion dienen, können die vorliegenden Verbindungen verwendet werden.
Die Wirkung der Verbindungen der Formel (1) kann auch für konservierende und desinfizierende Ausrüstungen von Kunststoffen ausgenützt werden. Bei Verwendung von Weichmachern ist es vorteilhaft, den antimikrobiellen Zusatz dem Kunststoff im Weichmacher gelöst bzw. dispergiert zuzusetzen. Zweckmässig ist für eine möglichst gleichmässige Verteilung im Kunststoff Sorge zu tragen. Solche Kunststoffe mit antimikrobiellen Eigenschaften können für Gebrauchsgegenstände aller Art, bei denen eine Wirksamkeit gegen verschie Reste Keime, wie z. B. Bakterien und Pilze, erwünscht ist, Verwendung finden, so z. B. in Fussmatten, Bade zimmervorhängen, Sitzgelegenheiten, Trittrosten in Schwimmbädern, Wandbespannungen usw.
Durch Einverleibung in entsprechende Wachs- und Bohnermassen erhält man Fussboden- und Möbelpflegemittel mit desinfizierender Wirkung.
Die Anwendungsformen der Wirkstoffe der Formel (1) können den üblichen Formulierungen von Schädlingsbekämpfungsmitteln entsprechen. Mittel, die die besagten Wirkstoffe enthalten, können gegebenenfalls auch noch Zusätze wie Lösungsmittel, Dispergier-, Netzoder Haftmittel usw. sowie andere Schädlingsbekämpfungsmittel enthalten. Insbesondere können aber die Mittel neben dem Wirkstoff der Formel (1) auch noch ein festes oder flüssiges Verdünnungsmittel oder einen festen oder flüssigen Trägerstoff enthalten.
Der Wirkstoffgehalt dieser Mittel kann zwischen 0,1 und 50 g, vorzugsweise zwischen 1 und 30 g, Wirksubstanz pro 1000 g Mittel liegen.
Herstellungsvorschrijt
20,9 g 3,4-Dichlorbenzoylchlorid und 16,3 g 2,6 Dichlorphenol werden im Stickstoffstrom während einer Stunde bei 1500 C verrührt, wobei sich unter Chlorwasserstoffabspaltung praktisch quantitativ das Produkt der Formel
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bildet (Schmelzpunkt 115 bis 1160 C). Ohne Isolierung des Esters werden bei 140 bis 15u0 C 28 g Aluminiumchlorid während 10 Minuten beigefügt. Man rührt weitere 10 Minuten bei der gleichen Temperatur und fügt dann 100 cm3 Chlorbenzol zu. Die Lösung wird auf Eis ausgetragen und das Gemisch anschliessend einer Wasserdampfdestillation unterzogen. Man nutscht und trocknet im Vakuum bei 600 C.
Ausbeute: 30 g farblose Kristalle, die einen Schmelzpunkt von 200 bis 2010 C aufweisen.
Das Analysenprodukt I der Formel
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schmilzt nach einmaliger Umkristallisation aus Äthanol bei 202 bis 2030 C.
Verwendet man bei der Umlagerung der Verbindung der Formel (8) 50 cm3 Nitrobenzol als Lösungsmittel, so erhält man die Verbindung der Formel (9) in ähnlicher Reinheit und Ausbeute, wenn man z. B.
während 24 Stunden bei 750 C unter Rühren reagieren lässt.
Auf ähnliche Weise wie die Verbindung I können die Verbindungen II bis XXVIII der Formel
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hergestellt werden:
Tabelle A Verbindung R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R5 R9 Schmelzpunkt in oC
I H C1 Cl H H C1 C1 H H 202-203
II H H C1 H H H C1 H H 176-177,5
III H H C1 H H H C1 H C1 144-145
IV H Cl Cl H H H C1 H H 179-180
V H Cl C1 H H H Q H C1 183,5-184,5
VI H CH3 Cl H H H Cl H Cl 168-170
VII C1 H H Cl H Cl Cl H H 180-181
VIII H H H
Cl Cl H Cl H H 163-164
IX H H H H H H Cl H Cl 140-141
X CH3 H H CH3 H H C1 Cl H 138-139
XI H Cl H Cl H Cl Cl H H 160-161
XII H Cl H C1 Cl H C1 H H 147-148
XIII H H C1 Cl Cl H Cl H H 164-165 XIV H Cl Cl H H H H H H 149-150
XV H Cl Cl H H H Br H H 173-174
XVI H CH3 C1 H H H H H H 126-127
XVII H CH3 C1 H H H Cl H H 138-139
XVIII H Cl C1 H H H CH3 H H 163-164
Tabelle A (Fortsetzung) Verbindung R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 Schmelzpunkt in 0
XIX Cl H H Cl H H C1 H H 137,5-138
XX Cl H H
C1 H H Br H H 147-148
XXI Cl H H Cl H H H H H 135-136
XXII Cl H H Cl H H CH3 H H 165-166
XXIII CH4 H H CH3 H H Cl H H 139-140
XXIV CH3 H H CH3 H H Br H H 125-126
XXV H Cl Cl H CH3 H H H H 163-164
XXVI H Cl Cl H Cl H H H H 162-163
XXVII H Cl CH3 H Cl H H H H 164-165
XXVIII H Cl Cl H H H NOCH8 H H 239-240
Beispiel I Bestimmung der minimalen Hemmkonzentration (MIC) gegen Bakterien und Pilze im Gradientenplattentest í 2
Die Verbindungen der Formel (10) werden in geeigneten Formulierungen (z. B. als Lösungen in Dimethylsulfoxyd) bestimmter Konzentration mit warmem Brain Heart Infusion-Agar (Bakterien) resp. Mycophil Agar (Pilze) vermischt.
Die flüssigen Mischungen werden auf eine erstarrte, keilförmige Grundagarschicht gegossen und ebenfalls erstarren gelassen.
Mit einer Pasteurpipette trägt man nun die Testorganismen senkrecht zum Gradienten linienförmig auf.
Nach einer Bebrütung von 24 Stunden bei 370 C (Bakterien) resp. 72 Stunden bei 300 C (Pilze) wird die Länge der auf dem Impfstrich gewachsenen Keime gemessen und in ppm Wirkstoff ausgedrückt.
Die Resultate sind in den nachfolgenden Tabellen B bis E aufgeführt.
1 W. Szybalski et al., Science 116, 26 (1952) Nuesch und Knuesel, Sideromycins , im Buch von Gottlieb und Shaw, Antibiotics, Mechanism of Action , Vol. 1 (1967),
Springer Verlag.
Tabelle B
Minimale Hemmkonzentrationen gegenüber
Staphylococcus aureus (Bakterios.tase)
Verbindung MIC in ppm Verbindung MIC in ppm
I 3 XIV 25
II 20 XV 2
III 30 XVI 30
IV 2 XVIII 4
V 2 XIX 2
VI 20 XX 2
VII 4,5 XXI 20
VIII 3 XXII 20
IX 25 XXIII 30
X 3 XXIV 28
XI 25 XXV 30
XII 2,5 XXVI 10
XIII 10 XXVII 30
Tabelle E
Minimale Hemmkenzentrationen gegenüber
Aspergillus niger (Fungistase)
Verbindung MIC in ppm Verbindung MIC in ppm
II 30 XIX 20
V 70 XX 20
VII 15 XXI 60
X 10 XXIII 50
XIII 25 XXIV 50
XVIII 20
Tabelle C
Minimale Hemmkonzentrationen gegenüber
Escherichia coli (Bakteriostase)
Verbindung MIC in ppm Verbindung MIC in ppm
VII 10 XX 20
IX 30 XXI 40
XIX 20 XXIII 50
Tabelle D
Minimale Hemmkonzentrationen gegenüber
Trichophyton mentagrophytes (Fungistase)
Verbindung MIC in ppm Verbindung MIC in ppm
I 10 XVIII 20
II 3 XIX 2
III 7 XX 1
IV
15 XXI 8
V 30 XXII 4
VII 2 XXIII 10
X 2 XXIV 3
XIII 3 XXV 30
XV 10 XXVII 10
XVI 10
Beispiel 2
Je 1,5 g von Verbindungen der Formel (1) werden in 5 ml Dimethylformamid/Athylenglykol-monomethyl- äther 1:1 gelöst, und in die Lösungen werden 45 g einer Dispersionsfarbe auf der Basis von copolymerem Polyvinylacetat (Wallpol 9120 der Firma Reichhold Chemie) eingerührt. Nach dem Homogenisieren werden von der streichfertigen Farbe etwa 20-23 g in einmaligem Anstrich auf Filterpapier Whatman 3 MM vom Format 28,5 X 23 cm appliziert, worauf man 3 Tage bei Raumtemperatur trocknen lässt.
Zur Prüfung der Wirkung gegen Bakterien werden Rondellen zu 20 mm Durchmesser des ausgerüsteten Filterpapiers ungewässert und nach einmaliger Wässerung 24 Stunden auf Nutrient-Agar-Platten gelegt, die mit Staphyiöcoccus aureus vorbeimpft sind. Die Platten werden hierauf 24 Stunden bei 370 C bebrütet.
Beurteilt wird einerseits die um die Rondellen auftretende Hemmzone (HZ in mm) und anderseits das mikroskopisch feststellbare Wachstum (W in %) unter den Rondellen.
ungewässert gewässert
Verbindung HZ W HZ W (mm) (%) (mm) (%)
IV 4 0 3 0
V 6 0 3 0
VII 7 0 4 0
XIX 4 0 0 0