CN86104745A - 应用含杂原子的并环戊二烯抗微生物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了抗微生物的方法，该方法包括使具有一般式I的化合物作用于微生物或有微生物的环境，其中X代表氧原子、硫原子或-SO-；Y代表硫、硒或碲原子，但当Y代表硒或碲原子时，X须为氧原子；R1和R2共同代表-CH2-C(CH3)2CCl(CONH2)-或-CH2-A-CH2-，此处A为-CH2-、-CH(CH3)-或-S(O)n-，这里n为零、1或2；但当X为氧原子，Y为硫原子时，R1和R2须共同代表-CH2-S(O)n-CH2-，当X为-SO-和A为S(O)n-时，n须为2。
Description
本发明是关于应用含杂原子的并环戊二烯抗微生物的方法，某些含杂原子的并环戊二烯以及它们的制备方法。
具有下述稠合环结构的某些恶二噻二氮（oxadithiadiaza）-和二恶噻二氮（dioxathiadiaza）-2，5-并环戊二烯，
其中Y代表硫，X代表硫或氧是已知化合物（Perrier和Vialle：Bull.Soc.Chim.France，1979，Ⅱ-199-208，Beer和poole：Tetrahedron letters No18，1972.1835-36）。参考文献叙述，具有该稠合环结构的化合物可通过β-二酮二肟与一氯化硫或二氯化硫反应制得，产物一般为二个环系的混合物。某些二噁硒二氮（dioxaselenadiaza）-和二噁碲二氮-（dioxatelluradiaza）-2，5-并环戊二烯，其中Y代表硒和碲，X代表氧，也是已知化合物（perrier和vialle：Bull.Soc，Chim.France，1971 No 12，4591～2）。上述参考文献均未提出上述化合物具有有用的生物作用。
EP-A-68557指出，某些噁二噻二氮一、二噁硒二氮、二噁碲二氮-和二恶噻二氮-2，5-并环戊二烯具有有用的除草作用。这些含杂原子的并环戊二烯衍生物具有一般式Ⅰ，或者为它们的酸加成盐：
其中Y代表硫，硒或原碲子;R1和R2各自独立地代表有选择取代的烷基、芳基或烷氧基羰基，或者R1和R2共同代表亚烷基，或者代表含有一杂原子的亚烷基，每个键可以被1个或多个烷基、苯基、烷氧基取代的苯基、苄基、酰基、吡啶或呋喃基有选择地取代，但当该杂原子为硫时，它须有选择地以氧化形式存在;X代表氧原子，此外当Y代表硫原子时，X须有选择地代表硫原子。
上述参考文献均未指出或提示含杂原子的并环戊二烯衍生物具有抗微生物的作用。
微生物如细菌、丝状霉菌、酵母菌、微藻和原虫对各种环境，例如工业产品和工艺过程、公共水的供应、游泳池、增湿器和冷却系统、供食环境和医院环境均具有有害作用。硫酸盐还原细菌对油的生产和贮存设备具有有害的作用。在抗微生物中可以应用杀生物剂或抑制生物剂。实际上在杀生物剂和抑制生物剂之间的区别通常在于浓度的不同，同一药物，在较高浓度下为杀生物剂，在较低浓度下为抑制生物剂。
我们惊奇地发现，特定含杂原子并环戊二烯衍生物（包括在EP-A-68557中所揭示的可用作除草剂的部分类型的化合物在内）具有抗微生物的作用。
本发明提供了抗微生物的方法，该方法包括使具有一般式Ⅰ的含杂原子的并环戊二烯衍生物作用于微生物或有该微生物的环境。
其中X代表氧原子、硫原子或-SO-;Y代表硫、硒或碲原子，但当Y代表硒或碲原子时，X须为氧原子;R1和R2共同代表-CH2-C（CH3）2-CCl（CONH2）-或-CH-A-CH，其中A为-CH-、-CH（CH）-或-S（O）n-，其中n为零、1或2;但当X为氧原子、Y为硫原子时，R1和R2须共共同代表-CH2-S（O）n-CH2-，并且当X为-SO-、A为-S（O）n-时，n须为2。
在本发明的方法中，最好的式Ⅰ化合物具有下述一个或多个特点：
（ⅰ）Y代表硫原子，R1和R2共同代表-CH2S（O）n-CH2-，
（ⅱ）n为2，和
（ⅲ）X代表硫原子或-SO-。
本发明的方法尤其适用于抗硫酸盐还原细菌。
本发明也提供了上述方法中定义的式Ⅰ化合物抗微生物的效用。
一般来讲，式Ⅰ化合物或者为上面讨论的已知化合物，或者可以按制备已知化合物（见EP-A-68557）类似的方法制得。
某些式Ⅰ化合物是新的。本发明还进一步提供了上述定义的式Ⅰ化合物，其中Y为硫原子，X为硫原子，并且R1和R2共同代表-CH2C（CH3）2-CCl（CONH2）-，或者X为-SO-，最好其中R1和R2共同代表-CH2-SO2-CH2-。
本发明也提供了制备上述定义的式Ⅰ化合物的方法，其中X为-SO-，该方法是使上述定义的式Ⅰ化合物与氧化剂反应，氧化剂最好为过酸，如过苯甲酸（例如间-氯过苯甲酸）。反应通常要应用溶剂（如氯仿），并于室温下进行。
本发明还提供了制备上述定义的式Ⅰ化合物的方法，其中X和Y均代表硫原子，并且R1和R2共同代表-CH2-C（CH3）CCl（CONH2）-，该方法是使4-氰基-5，5-二甲基-1，3-环己二酮二肟与二氯化二硫反应。反应通常于-65℃～室温范围内，在醚溶剂（如四氢呋喃）中进行。
例如，式Ⅰ化合物可直接混入制品中，或以浓的组合物形式混入制品中，例如可以制成液体制品（如水基涂料或粘合剂），或制成水制品（如用于冷却系统、贮藏罐或油田生产设备），或者它们可以液体组合物形式用于表面处理。在液体制品中，式Ⅰ化合物应用的浓度一般为5～1000毫克/升（5～1000ppm）。
含有式Ⅰ化合物的抗微生物组合物可以是固体或液体，并且可以含有惰性固体载体或液体载体。
合适的固体载体有滑石、氧化铝、玉米淀粉、硅藻土和粘土。
合适的液体载体有水、醇类（如甲醇、异丙醇、异丁醇），二元醇（如乙二醇）、酮类（如丙酮）、草酸乙酯、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、液体烃类（如煤油）、有机酸（如乙酸）、各种液体的混合物通常也是适用的。
通常可以配制成抗微生物组合物应用，并且抗微生物组合物可以浓制剂形式运输，然后在应用前由使用者稀释。少量载体（可以为表面活性剂）的存在有利于稀释。因此，在组合物中最好至少有一种载体为表面活性剂。例如，组合物可以含有至少两种载体，其中至少一种载体为表面活性剂。
表面活性剂可以是乳化剂，分散剂或湿润剂;它可以为非离子型的，也可以为离子型的。表面活性剂的实例有聚丙烯酸钠盐和木素磺酸;脂肪胺、脂肪酰胺或脂肪酸的缩合产物。在它们的分子中含有至少12个碳原子以及环氧乙烷和/或环氧丙烷;戊赤藓醇、蔗糖、山梨醇或丙三醇脂肪酸酯;这些物质和环氧乙烷和/或环氧丙烷的缩合物;脂肪醇或烷基酚类缩合物，如对-辛基酚或对-辛基甲苯酚与环氧乙烷和/或环氧丙烷的缩合物;这些缩合物的硫酸盐或磺酸盐;分子中至少含有10个碳原子的硫酸酯或磺酸酯的碱金属盐或碱土金属盐（最好为钠盐），如十二烷基硫酸钠、仲烷基硫酸钠、磺化蓖麻油的钠盐和烷芳基磺酸钠（如十二烷基苯磺酸钠）;环氧乙烷、环氧丙烷的聚合物和共聚物。
抗微生物组合物可以配制成溶液剂、乳油、乳剂、浓悬浮剂、粉剂（该粉剂在应用前溶于合适的稀释剂中），或者配制成可以缓慢释放的固体制剂。一般来讲，上述组合物可从含有5～95%，最好含10～50%的有效成分，并且在上述组合物中通常还应用辅助剂，如惰性载体、添加剂（如稳定剂∶氯化镁，硝酸镁和硝酸铜）和/或表面活性剂。
含有式Ⅰ化合物的组合物也可以含有其它成分，如具有杀生物作用的其它化合物，可配位的化合物，如氧净化剂、腐蚀抑制剂或锅垢抑制剂。
从下述实例可以进一步理解本发明，其中实例1和2是关于几个式Ⅰ化合物的合成方法，实例3叙述了式Ⅰ化合物抗微生物的活性。
实例1
制备5H，7H-2-氧杂-2a，3，6-三硫杂（2a-SIV）-1，4-二氮杂环戊并〔cd〕茚-3-氧化物6，6-二氧化物（化合物A）
将EP-A-68557的实例14化合物5H，7H-2-氧杂-2a，3，6-三硫杂（2a-S）-1，4-二氮杂环戊并〔cd〕茚（4.1克，20毫摩尔）溶于氯仿（150毫升）中。在搅拌下向所得到的溶液中加入间-氯代过苯甲酸（11.9克，69毫摩尔）的氯仿（15毫升）溶液，混合物于室温（20℃）搅拌18小时。再加入间-氯代过苯甲酸（1.8克，11毫摩尔）的氯仿（25毫升）溶液，于室温下继续搅拌18小时。减压下蒸去氯仿，残余物溶于乙酸乙酯中，得到的溶液用饱和碳酸氢钠水溶液洗涤，干燥（Na2SO4）并在低于40℃下蒸发，得到残余物。残余物经硅胶层析，用乙酸乙酯作为洗脱剂。收集第一部分洗脱液并重结晶，得到标题产物（2.3克，产率46%）（式Ⅰ;Y＝S，X＝SO，R1和R2共同代表-CH2-SO2-CH2-）呈金属样的金黄色叶片状，熔点198℃（分解）。
分析：C5H4N2O4S3
理论值（%）：23.8C，1.6H，11.1N
测定值（%）：23.7C，1.5H，11.6N
实例2
制备6-甲酰氨基-6-氯-7，8-二氢-7，7-二甲基-6H-〔1，2，3〕二噻唑并〔4，5，1-hi〕〔2，1，3〕苯并氧杂噻唑-3-SIV（化合物B）
（a）于室温（20℃）下，将金属钠（11.5克0.5摩尔）溶于无水乙醇（225毫升）中。在室温和搅拌下，将氰基乙酸乙酯（60克，0.53摩尔）滴入。边搅拌边向得到的溶液中滴加异亚丙基丙酮，混合物加热回流4小时。冷却后，混合物用乙醚萃取，以除去未反应的起始原料，用2M盐酸水溶液酸化。析出的棕色油状物用乙醚萃取，干燥蒸发，并用40～60℃石油醚研磨，得到淡黄色固体，经乙醚重结晶得到4-氰基-5，5-二甲基-1，3-环己二酮，呈白色结晶状固体（48.6克，产率58.9%），熔点130～132℃。
分析：C9H11NO2
理论值（%）：65.45C，6.7H，8.5N
测定值（%）：65.8C，7.0H，8.6N
（b）4-氰基-5.5-二甲基-1，3-环己二酮（1.65克，10毫摩尔），酸盐羟胺（1.4克，20毫摩尔）和乙酸钠（1.65克，20毫摩尔）一起溶于水（50毫升）中，并加热回流30分钟。将溶液冷却至0℃，生成的沉淀滤出并空气干燥，得到淡色粉末，再用水重结晶，得到4-氰基-5，5-二甲基-1，3-环己二酮二肟，呈淡黄色针状结晶（1.5克，产率77%），熔点139～140℃，于105℃软化。
分析：C9H10N3O2S2
理论值（%）：55.4C，6.7H，21.5N
测定值（%）：54.8C，7.0H，21.4N
（C）于-65℃将4-氰基-5，5-二甲基-1，3-环己二酮二肟（13.7克，70.25毫摩尔）溶于无水四氢呋喃（300毫升）中，在搅拌和-65℃下滴加二氯化二硫（20.3克，150毫摩尔），生成的黄棕色混合物在温热到室温（20℃）以前搅拌16小时。混合物注入水中，用氯仿/甲醇（9∶1体积/体积）萃取，干燥（Na2SO4）。经硅胶柱层析，用氯仿/甲醇（9∶1体积/体积）洗脱，洗脱下来的深橙色色带洗脱液经蒸发得到标题产物〔式Ⅰ;Y＝S，X＝S，R1和R2共同代表-CH2-C（CH3）2-CCl（CONH2）-〕，呈淡橙色粉末（3.0克，产率14.6%），熔点228℃（分解）。
分析：C9H10N3O2S2
理论值（%）：37.0C，3.4H，14.4N，12.2Cl
测定值（%）：36.9C，3.1H，14.2N，12.1Cl
实例3
通过抗下述微生物的试验，说明式Ⅰ化合物的抗微生物活性。
革兰氏阳性细菌：
金黄色葡萄球菌（Sa）（NC I B6571）
枯草芽孢杆菌（Bs）
革兰氏阴性细菌：
大肠埃希氏菌（Ec）（NC I B 9517）
脱硫弧菌属（Dsp）：硫酸盐还原细菌培养液的混合物（ex Brent，North Sea）
需盐脱硫弧菌（Ds）（NC I B 8364）
酵母菌：
酿酒酵母菌（Sc）（ATCC9763）
丝状霉菌：
黑曲霉（An）（CM I17454）
树脂分支孢子菌（Cr）
〔NCIB为工业菌国家收集委员会（National Collection of Industrial Bacteria）的缩写，Torry Research Station，P.O.Box 31，135 Abbey Road，Aberdeen，Scotland AB9 8DG〕
〔ATCC为美国培养物收集委员会（American Typeculture Collection）的缩写，12301，parklawn Drive，Rockville，Maryland 20852，USA〕
〔CM I为英联帮真菌学学会（Commonwealth Mycological Institute）的缩写，Ferry Lane，Kew，Surrey，England〕
上述微生物的细菌培养液制备如下：
在250毫升锥形烧瓶中，将金黄色葡萄球菌（Sa）、枯草芽孢杆菌（Bs）和大肠埃希氏菌（Ec）放在50毫升等分试样的胰蛋白胨大豆肉汤内，于30℃在200转/分钟旋转搅拌器上培养24小时。蛋白胨大豆肉汤的制法：将17克胰酶消化酪蛋白、3克胃酶消化大豆粉、5克氯化钠、2.5克磷酸氢二钾和2.5克葡萄糖加到1升蒸馏水中，混合，并且于121℃高压灭菌15分钟。取1毫升所得细菌培养液与99毫升新鲜的胰蛋白胨大豆肉汤混合，并作为接种物用于试验。
于30℃，在改进的postgate培养基B中，将硫酸盐还原细菌〔脱硫弧菌属（Dsp）和需盐脱硫弧菌（Ds）〕培养24小时，并可直接用作为接种物。改进的postgate培养基B由0.5克磷酸二氢钾、1克氯化铵，1克硫酸钠、5克乳酸钠、1克酵母抽提物、0.1毫升巯基乙酸、0.1毫升抗坏血酸、0.5克硫酸亚铁七水合物、750毫升陈化海水（aged Seawater）和250毫升蒸馏水组成，调至pH为7.8，分成等分试样，并于121℃高压灭菌15分钟。
酿酒酵母（Sc）细菌培养液的制法同金黄色葡萄球菌（Sa）、枯草芽孢杆菌（Bs）和大肠埃希氏菌（Ec），但应用酵母麦芽肉汤代替胰大豆肉汤。酵母麦芽肉汤制法：将3克酵母抽提物、3克麦芽抽提物、5克胨和10克葡萄糖悬浮在1升蒸馏水中，温热，以便得到溶液，于121℃高压灭菌15分钟。
制备在马铃薯葡萄糖肉汤中含有5×105菌落/毫升的黑曲霉（An）和树脂分支孢子菌（Cr）培养液。马玲薯葡萄糖肉汤制法：将4克马玲薯抽提物和20克葡萄糖悬浮在1升蒸馏水中，温热，以便得到溶液，分成等分试样，并于212℃高压灭菌15分钟。
制备含10，000ppm（1%重量）各个试验化合物的蒸馏水贮备溶液。在化合物不溶的情况下，所在贮备液中加入直到4%（体积比）丙酮。试验表明，该比例的丙酮对于上述微生物的生长无有害的作用。根据是否抗硫酸盐还原细菌（脱硫弧菌属和需盐脱硫弧菌），试验方法叙述如下。
（ⅰ）硫酸盐还原细菌稀释系列：
从各化合物贮备溶液中，取两份稀释系列的等分试样（每份9.9毫升），并放置在上述改进的postgate培养基B中。试样中含25和50ppm化合物。然后用0.1毫升上述硫酸盐还原细菌培养液接种。于30℃孵育后，在第2，5，10天记录有无生长，由于产生硫化亚铁，所以可通过使培养基变黑表明有无生长。化合物在25ppm有效时，那么进一步用低浓度5、10和15ppm进行试验。
（ⅱ）其它试验细菌、酵母菌和丝状霉菌的烯释系列：
从各化合物贮备溶液中，取两份稀释系列，并放置在无菌蒸馏水中。它们含有50，100，500，1000和5000ppm化合物。
向一系列5格陪替氏培养皿（Perti dishes）中，加入0.3毫升各浓度的受试化合物和2.7毫升上述一种微生物培养液。
受试化合物最后试验的浓度为10，100和500ppm。
在暗处于30℃孵育后，检查培养皿上有无生长。细菌和酵母菌培养物于孵育之后24和72小时进行检查，霉菌培养物于孵育之后3、7和10天进行检查。
细菌和酵母菌培养物评价如下：
卅：生长良好（等于对照组）
廿：生长
十：生长不好
一：不生长
霉菌培养物评价如下：
卅：菌丝体生长良好并形成芽孢
廿：菌丝体生长，有少数芽孢形成
十：菌丝体生长不好，无芽孢形成
一：不生长
在每次试验结束时，无菌生长的格子，通过划线法将培养皿内容物移到适当的琼脂培养基上，以检查化合物为抑制微生物或杀灭微生物。于30℃孵育24小时后检查平皿有无菌生长。
通过上述试验，可以测出各受试化合物的最小抑菌浓度（即无菌生长的最低浓度）。
为进行比较，还可以应用标准化合物进行上述试验。硫酸盐还原细菌有关的标准化合物为“XC-102”（商品名）（ex petrolite），它为25%戊二醛水溶液，用于与其它微生物有关的标准化合物为“KATHON893”（商品名）（ex Rohm & Haas），它为2-正-辛基-4-异噻唑啉-3-酮。
各种试验结果列于表Ⅰ。在表Ⅰ中，化合物名称，为EU1参见EP-A-68557实例1化合物。
Claims (10)
1、抗微生物的方法，该方法包括使具有一般式Ⅰ的含杂原子的并环戊二烯衍生物作用于微生物，或作用于有微生物的环境，
其中X代表氧原子、硫原子或-SO-；Y代表硫、硒或碲原子，但当Y代表硒或碲时，X须为氧原子；R1和R2共同代表-CH2-C(CH3)- 2CCl(CONH2)-或-CH2-A-CH2，此处A为-CH2-、-CH(CH3)-或-S(O)n-，这里n为零、1或2；但当X为氧原子、Y为硫原子时，R1和R2须一起代表-CH2-S(O)n-CH2-，并且当X为-SO-、A为S(O)n-时，n须为2。
2、按照权利要求1所述的方法，其中，在式Ⅰ衍生物中Y代表硫原子，并且R1和R2共同代表-CH2-S（O）n-CH2-。
3、按照权利要求2所述的方法，其中n为2。
4、按照权利要求1～3中任何一项所述的方法，其中X为硫原子或-SO-。
5、按照权利要求1～4中任何一项所述的方法，其中微生物为能消耗硫酸盐的细菌。
6、按照权利要求1所定义的式Ⅰ含杂原子并环戊二烯衍生物，其中Y为硫原子，并且X为硫原子，R1和R2共同代表-CH2-C（CH3）2CCl（CONH2）-或X为-SO-。
7、制备权利要求1～4中任何一项所定义的式Ⅰ化合物的方法，其中X为-SO-，该方法包括使权利要求Ⅰ所定义的式Ⅰ化合物，其中X为硫，与氧化剂反应。
8、制备权利要求1所定义的式Ⅰ化合物的方法，其中X和Y均为硫原子，并且R1和R2共同代表-CH2-C（CH3）2-CCl（CONH2）-，该方法包括使4-氰基-5，5-二甲基-1，3-环己二酮二肟与二氯化二硫反应。
9、权利要求1所述的方法，实质上同上文所述。
10、权利要求6所定义的式Ⅰ化合物同上文实例1或2中所述。
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