DE102008020785A1

DE102008020785A1 - Verwendung von 5-Amino-1,2,4-thiadiazol zur Hemmung bzw. Steuerung der Nitrifikation

Info

Publication number: DE102008020785A1
Application number: DE102008020785A
Authority: DE
Inventors: Ute Radics; Hans-Joachim Niclas; Carola Schuster; Michael Fuchs
Original assignee: SKW Stickstoffwerke Piesteritz GmbH
Current assignee: SKW Stickstoffwerke Piesteritz GmbH
Priority date: 2008-04-25
Filing date: 2008-04-25
Publication date: 2009-10-29
Anticipated expiration: 2028-04-26
Also published as: DE102008020785B4; WO2009129939A3; WO2009129939A2

Abstract

Es werden die Verwendung von 5-Amino-1,2,4-thiadiazol, seinen Salzen, Metallkomplexen und einfachen Derivaten entsprechend der Formel I und II als Mittel zur Hemmung bzw. Steuerung der Nitrifikation angegeben. $F1, $F2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von 5-Amino-1,2,4-thiadiazol, seinen Salzen, Metallkomplexen und einfachen Derivaten sowie Düngemittelzusammensetzungen, die sie aufweisen, zur Hemmung bzw. Steuerung der Nitrifikation.
Durch Nitrifikationsinhibitoren wird die mikrobielle Umwandlung von Ammoniumstickstoff zu Nitratstickstoff im Boden über einen gewissen Zeitraum gehemmt und dadurch eine verbesserte Stickstoffausnutzung durch die Pflanze bewirkt, da das Risiko der Nitratverlagerung deutlich gemindert ist. Gleichzeitig können Lachgasemissionen um über 50% reduziert werden.
Die Anwendung von mit Nitrifikationsinhibitoren kombinierten Stickstoffdüngern ermöglicht auf Grund ihrer Wirkungsweise sowohl wirtschaftliche als auch ökologische Vorteilseffekte. Infolge der über einen Zeitraum von 4 bis 12 Wochen andauernden Hemmung der mikrobiellen Oxidation des gedüngten Ammoniumstickstoffs zu Nitrat liegt der Stickstoff vorwiegend in Form von Ammonium (für die Pflanzen verfügbar) vor und es werden N-Verluste durch Nitratauswaschung und Lachgasemissionen reduziert. Die Verminderung des Verlustpotenzials erlaubt, verbunden mit gewissen Vorteilen einer ammoniumbetonten Pflanzenernährung, eine Reduzierung des N-Aufwandes bei gleichbleibend hohem Ertragsniveau sowie eine Zusammenlegung von Arbeitsgängen, was zu arbeitswirtschaftlichen Vorteilen führt.
Mit dem Einsatz von N-stabilisierten Düngern kann zur Reduzierung der Stickstoffüberschüsse in der Landwirtschaft beigetragen werden. Dies ist eine umweltpolitische Forderung, der die landwirtschaftliche Produktion zunehmend gerecht werden muss.
Nachweislich wirkt sich der Einsatz von mit Nitrifikationsinhibitoren versehenen Stickstoffdüngemitteln besonders vorteilhaft in Wasserschutzzonen aus, da durch die verzögerte Nitratbildung der Eintrag dieser N-Form in Gewässer erheblich reduziert werden kann.
Als wirksame Nitrifikationshemmer wurden unter anderem stickstoffhaltige heterocyclische Verbindungen, bevorzugt aus der Reihe der 1H-Pyrazole und der 1,2,4-Triazole, vorgeschlagen, z. B. in US 3,635,690 , US 4,969,946 , US 4,523,940 , EP-A 166 420 , US 3,697,244 .
Ein wesentlicher Nachteil der meistens sehr gut nitrifikationshemmend wirkenden Pyrazolderivate besteht in ihrer relativ hohen Flüchtigkeit bzw. besonders bei am N-1-Stickstoffatom substituierten Verbindungen in ihrer Hydrolyseempfindlichkeit, in deren Folge zwar noch wirksame, aber wieder flüchtige Derivate gebildet werden. Aus diesen Gründen lässt sich eine Anwendung bei festen Düngemitteln, insbesondere in Kombinationen mit Harnstoff, nicht ohne weiteres realisieren. Zur Beseitigung dieses Mangels sind Vorschläge zur chemischen Abwandlung der 1-N-unsubstituierten Basispyrazole bekannt ( DE-OS 27 45 833 , EP-A 508 191 , DD 292 232 , DE-OS 40 18 395 , EP-A 160 804 , DE-OS 37 04 359 , SU 1 470 737 , DE-OS 44 46 194 , EP-A 808 297 ). Mit dem Rückgang der Flüchtigkeit durch Derivatisierung ist jedoch in der Regel zugleich auch ein Abfall in der Wirkung als Nitrifikationsinhibitor verbunden. Außerdem sind solche Herangehensweisen mit einem Mehraufwand an Syntheseschritten gekoppelt, die fast durchgängig zu einer Kostenbelastung führen, so dass ihre Anwendung ökonomisch nicht mehr sinnvoll ist.
Andere Lösungen zur Reduzierung der Flüchtigkeit von nitrifikationshemmend wirkenden Pyrazolen bestehen in der Ausnutzung des eigentlich bekannten Prinzips der Salzbildung mit Säuren ( EP-A 529 473 , WO 98/05 607 , DE-OS 4018 395 ).
Sowohl die mineralsauren Salze der nitrifiziden Basispyrazole als auch nitrifizid wirkende Pyrazole, die am 1-N-Stickstoff hydrophile Gruppen tragen, können als Nitrifikationsinhibitoren noch nicht voll befriedigen, da sie eine zu geringe Hydrolysestabilität besitzen, wodurch die Wirkungsdauer im Boden und die Lagerstabilität herabgesetzt ist. Dies betrifft z. B. N-Glyoxylpyrazole ( DE-A 37 04 359 ) oder N-Hydroxymethylpyrazole ( SU-A 1 470 737 ). Mit der Einführung von verschiedenartigen lipophilen Gruppen in 1-N-Position ( DE-OS 101 17 821 A1 , DE-OS 101 35 423 A1 ) konnte zwar die Hydrolyseanfälligkeit dieser Pyrazolderivate beseitigt werden, jedoch sind diese Nitrifikationsinhibitoren bei niedrigen Konzentrationen nicht mehr ausreichend lang leistungsfähig.
In der DE-OS 102 24 823 A1 werden Pyrazol-Derivate beschrieben, die acylierte Methylol-Gruppen enthalten. Da bei einer Anwendung auch dieser Verbindungen als Nitrifikationsinhi bitoren eine Freisetzung von Formaldehyd im Zuge des Abbaus durch die Bodenorganismen nicht vollständig ausgeschlossen werden kann, besteht ein Bedarf an Verbindungen, von denen ein verbessertes ökotoxikologisches Verhalten erwartet werden kann.
Ein weiterer Mangel besteht in den Herstellungsverfahren für diese Wirkstoffe. So werden beispielsweise bei der Herstellung von N-(1H-Azolyl-methyl)amiden ( DE-OS 103 43 277 A1 ) als Produkte Isomerengemische in Bezug auf die Stellung der Substituenten am Azolring erhalten. Die sich anschließende Trennung der einzelnen Isomeren erhöht den Syntheseaufwand erheblich.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, Wirkstoffe zur Hemmung bzw. Steuerung der Nitrifikation von Ammoniumstickstoff zu finden bzw. zu entwickeln, die aufgrund ihrer geringen Flüchtigkeit und ihrer Hydrolysestabilität alle Applikationsverfahren, aber auch alle Möglichkeiten zur Einarbeitung in oder Aufbringung auf mineralische stickstoffhaltige Dünger und unabhängig davon auch eine Anwendung zu organischen Düngern zulassen. Gleichzeitig sollten die Strukturelemente der Wirkstoffe so gewählt werden, dass von einer möglichst großen Umweltverträglichkeit ausgegangen werden kann. Die Wirkstoffe sollten durch eine ökonomisch sinnvolle Synthese auf einfachem Weg herstellbar sein.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verwendung von 5-Amino-1,2,4-thiadiazol, seinen Salzen, Metallkomplexen und einfachen Derivaten gelöst.
Von den schwefelhaltigen Heterocyclen haben nur die 1,2,4-Thiadiazole eine gewisse Bedeutung als die Nitrifikation hemmende Verbindungen erlangt.
Als Voraussetzung für eine Wirkung wurde jedoch bisher das Vorhandensein von elektronenziehenden Substituenten, insbesondere in 3-Stellung, am Thiadiazol angesehen. So verursacht die Trichlormethyl-Gruppe in 3-Stellung die nitrifiziden Eigenschaften im Kontaktfungizid Etridiazol. Die Verwendung von Substanzen mit Trichlormethyl-Gruppen ist jedoch auf Grund der toxikologischen und ökotoxikologischen Eigenschaften abzulehnen.
Auch die im Patent US 4 226 609 beanspruchten 1,2,4-Thiadiazole enthalten eine Trichlormethylgruppe in 3-Position. In 5-Position muss sich zusätzlich ein cyclisches Amin befinden, damit die gewünschte Wirkung auftritt. Mit primären Aminen und mit einer unsubstituierten Aminogruppe in 5-Position wird eine viel schwächere Wirkung oder auch Wirkungslosigkeit unter den gewählten Testbedingungen angegeben.
In DD 229 396 A1 werden zwar auch Substanzen mit Alkyl-Substituenten in 3-Stellung beansprucht – ein die Nitrifikation inhibierender Effekt wird aber nur mit Chlor-, Amino- oder Alkylthio- in 3-Stellung substituierten Verbindungen gefunden. In 5-Stellung dieser Thiadiazole befinden sich entweder Mercapto-, Alkyl(aryl)thio- oder Alkyl- oder Arylalkylsulfonylgruppen.
In DE 103 32 288 A1 , das 1,2,4-Thiadiazole als Ureaseinhibitoren, die auch als Nitrifikationsinhibitoren wirken, beschreibt, wird erstmalig auch ein Wasserstoff-Atom als Substituent in 3-Position zugelassen, Voraussetzung für die als Wirkstoffe einsetzbaren Substanzen ist aber auch hier eine Thiogruppe in 5-Position.
Aufgrund der starken Einschränkungen, die nach dem Stand der Technik für das Substituentenmuster von 1,2,4-Thiadiazolen, die als Nitrifikationsinhibitoren verwendet werden können, gemacht werden, war es nicht vorauszusehen, dass mit 5-Amino-1,2,4-thiadiazol eine Verbindung gefunden wird, die eine außerordentlich gute, die Nitrifikation hemmende Wirkung zeigt. Überraschenderweise tritt dieser Effekt nicht nur bei den im Stand der Technik beschriebenen Aufwandmengen von 16 bis 1% N-bezogen, sondern bereits bei 0,5% N-bez. im Bodenmodelltest auf. Dies war nicht vorherzusehen, da in 3-Stellung mit Aryl- oder alkylsubstituierte 5-Amino-1,2,4-thiadiazole unter den gleichen Bedingungen im Bodenmodelltest keine Wirkung zeigen.
Die sehr gute Wirkung des erfindungsgemäß eingesetzten 5-Amino-1,2,4-thiadiazols konnte auch durch die entsprechenden Gefäß- und Feldversuche bestätigt werden.
Das erfindungsgemäß eingesetzte 5-Amino-1,2,4-thiadiazol an sich ist eine bekannte Verbindung, für die viele verschiedene Anwendungen beschrieben wurden. So wird beispielsweise über die Verwendung als aromatisches Amin zur Farbstoffbildung in WO 2005 019 816 A1 , den Einsatz als Härterkomponente für Dispergiermittel in WO 2003 027 162 A1 , die Verwendung als Wirkstoff für Immunosuppressiva in EP 455356 A1 oder als Ausgangsstoff zur Synthese von pharmazeutischen Zubereitungen in WO 2007 0775895 A2 berichtet.
Die Herstellung des 5-Amino-1,2,4-thiadiazols ist aus der Literatur bekannt. So kann Formamidin mit Brom oder Chlor zur Reaktion gebracht und das Zwischenprodukt anschließend mit Kaliumrhodanid zum Thiadiazol umgesetzt werden (Goerdeler et al. Chem. Ber. 87 (1954) 57–68, DE 842 346 B ). Eine andere Variante besteht in der Monoiminoformulierung von Thioharnstoff mit DMF-acetal, an die sich die Umsetzung des Zwischenproduktes mit Hydroxylamin-O-sulfonsäure anschließt (C. Landreau, D. Deniaud, A. Reliquet, J. Meslin Phosphorus, Sulfur Silicon Relet. Elements 177 (2002) 2651).
5-Amino-1,2,4-thiadiazol ist eine leicht kristallisierende, bei 119°C schmelzende Verbindung. Im Gegensatz zu den Pyrazolen, die teilweise leicht flüchtig sind, wie beispielsweise 3-Methyl- und 3,4-Dimethyl-pyrazol, handelt es sich um eine schwerflüchtige, stabile Substanz, die man auch in technischen Prozessen gut handhaben kann.
Das erfindungsgemäß eingesetzte 5-Amino-1,2,4-thiadiazol kann auch in Form seiner Salze, Metallkomplexe oder einfachen Derivate eingesetzt werden.
Unter einfachen Derivaten sind dabei das 5-N-Hydroxymethyl-amino-1,2,4-thiadiazol I oder das Diol II zu verstehen.
Die Derivate I und II sind neue Verbindungen.
Das 5-N-Hydroxymethyl-amino-1,2,4-thiadiazol I kann durch Reaktion von 5-Amino-1,2,4-thiadiazol mit Paraformaldehyd bei Temperaturen von 100 bis 200°C, z. B. 125 bis 145°C, ohne Lösungsmittel in der Schmelze und mit einem Molverhältnis von 5-Amino-1,2,4-thiadiazol zu Formaldehyd von 1:1 bis 2,5:3 entsprechend Gleichung 1 hergestellt werden.
Man kann die Reaktion auch bei Temperaturen von 40 bis 110°C in Wasser als Lösungsmittel und mit einem Molverhältnis von 5-Amino-1,2,4-thiadiazol zu Formaldehyd von 1:1 bis 2,5:3 durchführen. Gegebenenfalls kann ein Alkohol oder Acetonitril als Lösungsvermittler zugesetzt werden.
Das 1,2-Bis-([1,2,4]thiadiazol-5-ylamino)-ethan-1,2-diol II wird durch Reaktion von 5-Amino-1,2,4-thiadiazol mit Glyoxal bei Temperaturen von 10 bis 200°C, z. B. 10 bis 80°C, in einem Lösungsmittel ausgewählt aus der Gruppe der Alkohole (wie z. B. Methanol oder Ethanol) und der Halogenkohlenwasserstoffe (wie Chloroform oder Methylenchlorid) und Wasser und mit einem Molverhältnis von 5-Amino-1,2,4-thiadiazol zu Glyoxal von 1,0:1,0 bis 2,2:1,0 entsprechend Gleichung 2 synthetisiert.
Die neue Verbindung II kann auch hergestellt werden, in dem man die Reaktion bei Temperaturen von 20°C bis 80°C in Wasser als Lösungsmittel und mit einem Molverhältnis von 5-Amino-1,2,4-thiadiazol zu Glyoxal von 1:1 bis 2,2:1,0 durchführt. Gegebenenfalls kann ein Alkohol als Lösungsvermittler zugesetzt werden.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung des 5-Amino-1,2,4-thiadiazols, seiner Salze, Metallkomplexe und einfachen Derivaten (I und II) zur Hemmung bzw. Regelung der Nitrifikation, wobei die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verbindungen in bekannter Weise als Nitrifikationsinhibitoren mit festen ammonium- und/oder amidhaltigen Düngemitteln kombinierbar sind. Als Stickstoffdüngemittel werden vorzugsweise Ammoniumsalze, wie z. B. Kalkammonsalpeter, Ammonsulfatsalpeter, Ammoniumnitrat, Ammoniumsulfat oder Harnstoff eingesetzt. Möglich ist auch der Einsatz des 5-Amino-1,2,4-thiadiazols, seiner Salze, Metallkomplexe und einfachen Derivate (I und II) in Kombination mit organischen und flüssigen Düngemitteln. Aufwandmengen von 0,01 bis 10,0 Gew.-%, z. B. 0,01 bis 5,0 Gewichtsprozent, insbesondere 0,01 bis 3,0 Gewichtsprozent, berechnet auf den reduzierten Stickstoffgehalt des Düngers, d. h. auf Ammonium- und Carbamid-Stickstoff, genügen für den praktischen Einsatz. Selbstverständlich können das 5-Amino-1,2,4-thiadiazol, seine Salze, Metallkomplexe und einfachen Derivate (I und II) gegebenenfalls mit weiteren üblichen Nitrifikationsinhibitoren in Kombination verwendet werden. Wirkstoffformu lierungen, Lösungen und Konzentrate, welche 5-Amino-1,2,4-thiadiazol, seine Salze, Metallkomplexe und einfachen Derivate (I und II) aufweisen, sind ein weiterer Gegenstand der Erfindung.
Die Art und Weise, wie die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Nitrifikationsinhibitoren mit dem Düngemittel kombiniert werden, unterliegt keinen besonderen Beschränkungen. Es eignen sich sämtliche im Stand der Technik bekannten Verfahren. So können das 5-Amino-1,2,4-thiadiazol, seine Salze, Metallkomplexe und einfachen Derivate (I und II) bevorzugt allein oder im Gemisch mit anderen Zusatzstoffen als Lösung oder gemeinsam mit einem geeigneten Konditionierungsmittel, beispielsweise mit einem hydrophobierend wirksamen paraffinischen Konditionierungsmittel, auf die Oberfläche der Düngemittelgranulate aufgebracht werden, wobei das Lösemittel (vorzugsweise aprotische Lösemittel wie z. B. Ester, Öle, Ketone, Ether etc.) z. B. durch Trocknung entfernt wird.
Alternativ hierzu können 5-Amino-1,2,4-thiadiazol, seine Salze, Metallkomplexe und einfachen Derivate (I und II) allein oder im Gemisch mit anderen Zusatzstoffen zur homogenen Verteilung im Dünger in die Düngemittelschmelze oder -slurry während des Formgebungsprozesses, z. B. zur Herstellung von Granulat, eingebracht werden. Flüssigen und organischen Düngern werden die erfindungsgemäßen Verbindungen vorzugsweise in Form einer geeigneten Formulierung zugegeben.
Es ist klar, dass zur Formulierung übliche und dem Fachmann bekannte Hilfs-, Träger- und Streckstoffe oder eine Kombination dieser Mittel, oder auch oberflächenaktive Mittel, z. B. ein Benetzungs-, Dispersions-, Emulgierungs- oder Suspensionsmittel, verwendet werden können. Die jeweiligen Formulierungsverfahren entsprechen dem Stand der Technik und sind dem Fachmann bekannt.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung ohne Beschränkung näher veranschaulichen.
Beispiele:
5-N-Hydroxymethyl-amino-1,2,4-thiadiazol I
Variante A:
Allgemeine Synthesevorschrift:
0,01 mol 5-Amino-1,2-4-thiadiazol und 0,01 mol Paraformaldehyd werden innig miteinander vermischt. Man erhitzt vorsichtig bis auf 140°C und rührt die klare Schmelze 15 bis 75 Minuten bei dieser Temperatur. Man lässt das Reaktionsgemisch erstarren und reinigt gegebenenfalls durch Säulenchromatographie.
Variante B:
Allgemeine Synthesevorschrift:
0,01 mol 5-Amino-1,2,4-thiadiazol werden in 20 ml Methanol vorgelegt und 0,01 mol 37%ige wässrige Formaldehydlösung zugetropft. Man erhitzt zwei Stunden unter Rückfluss und verfolgt die Reaktion per Dünnschichtchromatographie. Man lässt das Reaktionsgemisch abkühlen und verdampft das Lösungsmittel unter Vakuum.
Variante C:
Allgemeine Synthesevorschrift:
0,011 mol Paraformaldehyd sowie 80 mg Kaliumhydroxid werden in 25 ml Ethanol vorgelegt und auf 50°C erwärmt bis alles gelöst ist. Nun werden 0,01 mol 5-Amino-1,2,4-thiadiazol zugegeben. Man erhitzt 30 Minuten auf 50°C und verfolgt die Reaktion per Dünnschichtchromatographie. Man lässt das Reaktionsgemisch abkühlen, verdampft das Lösungsmittel unter Vakuum und reinigt das erhaltene Öl gegebenenfalls durch Säulenchromatographie.
5-N-Hydroxymethyl-amino-1,2,4-thiadiazol I

R_F = 0,12 (Essigsäureethylester/Dichlormethan 1:4)

¹H-NMR (DMSO) δ [ppm]: 4,70-4,91 (m, 2H); 5,97-6,20 (m, 1H); 8,00-8,10 (m, 1H); 9,06 (m, 0,5H)
¹³C-NMR (DMSO) δ [ppm]: 68,5 (CH₂); 73,4 (CH₂); 160,0; 183,6

1,2-Bis-([1,2,4]thiadiazol-5-ylamino)-ethan-1,2-diol II
Variante A:
Allgemeine Synthesevorschrift:
Zu einer Mischung aus 0,05 mol 5-Amino-1,2,4-thiadiazol und 70 ml Wasser werden bei Raumtemperatur 0,025 mol 40%ige Glyoxal-Lösung getropft. Es wird eine Stunde auf 70°C erhitzt. Man rührt bei Raumtemperatur nach, lässt über Nacht stehen und saugt den Niederschlag ab. Das Produkt wird gründlich mit Wasser gewaschen und getrocknet.
Variante B:
Allgemeine Synthesevorschrift:
Analog Variante A, jedoch werden 0,0275 mol 40%ige Glyoxal-Lösung zugetropft.
Variante C:
Allgemeine Synthesevorschrift:
Analog Variante A, jedoch wird das 5-Amino-1,2,4-thiadiazol in 50 ml Methanol vorgelegt.
1,2-Bis-([1,2,4]thiadiazol-5-ylamino)-ethan-1,2-diol II

Fp: 140–2°C

Elementaranalyse:

C in %: ber.: 27,7 gef.: 27,5

H in %: ber.: 3,10 gef.: 3,16

N in %: ber.: 32,3 gef.: 31,9

¹H-NMR (DMSO) δ [ppm]: 5,21 (s, 2H); 6,50 (d, 2H); 7,94 (s, 2H); 8,30 (d, 2H)
¹³C-NMR (DMSO) δ [ppm]: 79,4; (CH); 159,6; 160,2; 182,4; 183,5

Ermittlung der nitrifikationshemmenden Wirkung
Die Prüfung der 1,2,4-Thiadiazole erfolgte in den in Tabelle 1 ausgewiesenen Konzentrationen. Dabei wurde die nitrifikationshemmende Wirkung in der Weise ermittelt, dass 100 g lufttrockener Boden auf 50% der maximalen Wasserkapazität eingestellt wurden. Hierzu wurden jeweils 10 mg Harnstoff-N und die ausgewiesene Wirkstoffmenge unter möglichst homogener Verteilung zugesetzt. Danach werden die so präparierten Gefäße unter standardisierten Bedingungen bei 20°C im dunklen Klimaraum aufbewahrt. Aus der zeitabhängigen Bestimmung des Umsatzes von Ammonium-N zu Nitratstickstoff im Vergleich zur Variante ohne Inhibitor wird die prozentuale Hemmung zum Tag X ermittelt. Der nachfolgend verwendete K-Wert verkörpert einen von den biologischen Schwankungen der Bodenaktivität unabhängigen Wert, da er auf die Wirkung eines Standards, in diesem Fall 3-Methylpyrazol mit einer Inhibitorkonzentration von 0,2% N-bezogen, durch Quotientenbildung relativiert wird. Der Ermittlung des K-Wertes ist die Berechnung des t₅₀-Wertes vorangestellt. Dieser Wert drückt den Zeitpunkt in Tagen aus, an dem die Nitrifikationshemmung für eine einzelne Substanz auf 50% zurückgegangen ist. Daraus leitet sich der K-Wert wie folgt ab:
K = t₅₀-Wert der Testsubstanz/t₅₀-Wert Standard
Tabelle 1: Nitrifikationshemmende Wirkung ausgewählter 1,2,4-Thiadiazole bei einer Wirkstoffkonzentration von 0,5 ppm

¹Dihydrogenphosphat ²Hydrochlorid ³1% N-bezogen

K-Werte um den Faktor 1 entsprechen dabei der Wirkung der Standardsubstanz. Unter diesem Aspekt kann Tabelle 1 entnommen werden, dass die erfindungsgemäßen Verbindungen über eine ausgezeichnete nitrifikationshemmende Wirkung verfügen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 3635690 [0006]
- US 4969946 [0006]
- US 4523940 [0006]
- EP 166420 A [0006]
- US 3697244 [0006]
- DE 2745833 A [0007]
- EP 508191 A [0007]
- DD 292232 [0007]
- DE 4018395 a [0007, 0008]
- EP 160804 A [0007]
- DE 3704359 a [0007]
- SU 1470737 [0007]
- DE 4446194 a [0007]
- EP 808297 A [0007]
- EP 529473 A [0008]
- WO 98/05607 [0008]
- DE 3704359 A [0009]
- SU 1470737 A [0009]
- DE 10117821 A1 [0009]
- DE 10135423 A1 [0009]
- DE 10224823 A1 [0010]
- DE 10343277 A1 [0011]
- US 4226609 [0016]
- DD 229396 A1 [0017]
- DE 10332288 A1 [0018]
- WO 2005019816 A1 [0021]
- WO 2003027162 A1 [0021]
- EP 455356 A1 [0021]
- WO 20070775895 A2 [0021]
- DE 842346 B [0022]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Goerdeler et al. Chem. Ber. 87 (1954) 57–68 [0022]
- C. Landreau, D. Deniaud, A. Reliquet, J. Meslin Phosphorus, Sulfur Silicon Relet. Elements 177 (2002) 2651 [0022]

Claims

Verwendung von 5-Amino-1,2,4-thiadiazol, seinen Salzen, Metallkomplexen und einfachen Derivaten entsprechend der Formel I und II als Mittel zur Hemmung bzw. Steuerung der Nitrifikation:
Zusammensetzung, aufweisend 5-Amino-1,2,4-thiadiazol, seine Salze, Metallkomplexe und einfache Derivate (I und II) nach Anspruch 1 sowie gegebenenfalls weitere Nitrifikationsinhibitoren und/oder Ureaseinhibitoren in Kombination mit festen und flüssigen ammonium- und/oder amidhaltigen Düngemitteln.
Zusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das 5-Amino-1,2,4-thiadiazol, seine Salze, Metallkomplexe und einfachen Derivate (I und II) sowie die gegebenenfalls weiteren Nitrifikationsinhibitoren und/oder Ureaseinhibitoren in einer Gesamtaufwandmenge von 0,01 bis 10,0 Gewichtsprozent, berechnet auf den reduzierten Stickstoffanteil des amid- und/oder ammoniumhaltigen Düngemittels, eingesetzt werden.
Zusammensetzung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das 5-Amino-1,2,4-thiadiazol, seine Salze, Metallkomplexe und einfachen Derivate (I und II) in einer Aufwandmenge von 0,01 bis 3,0 Gewichtsprozent eingesetzt werden.
Zusammensetzung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass 5-Amino-1,2,4-thiadiazol, seine Salze, Metallkomplexe und einfachen Derivate (I und II) allein oder im Gemisch mit weiteren Zusatzstoffen in die Düngemittelschmelze oder -slurry während des Formgebungsprozesses eingebracht worden sind und auf diese Weise homogen im Dünger verteilt vorliegen.
Zusammensetzung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das 5-Amino-1,2-4-thiadiazol, seine Salze, Metallkomplexe und einfachen Derivate (I und II) ggf. mit weiteren Zusatzstoffen in Form einer Lösung oder gemeinsam mit einem geeigneten Konditionierungsmittel auf die Oberfläche der Düngemittelgranulate aufgebracht worden sind und gegebenenfalls anschließend das Lösungsmittel durch Trocknung entfernt worden ist.
5-N-Hydroxymethyl-amino-1,2-4-thiadiazol I
Verfahren zur Herstellung von 5-N-Hydroxymethyl-amino-1,2,4-thiadiazol I, dadurch gekennzeichnet, dass man 5-Amino-1,2-4-thiadiazol mit Formaldehyd gemäß Gleichung (1) reagieren lässt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man die Reaktion mit Paraformaldehyd bei Temperaturen von 100 bis 200°C ohne Lösungsmittel in der Schmelze und mit einem Molverhältnis von 5-Amino-1,2,4-thiadiazol zu Formaldehyd von 1:1 bis 2,5:3 durchführt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass man die Reaktion bei 125 bis 145°C durchführt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man die Reaktion bei Temperaturen von 40 bis 110°C in Wasser als Lösungsmittel und mit einem Molverhältnis von 5-Amino-1,2,4-thiadiazol zu Formaldehyd von 1:1 bis 2,5:3 durchführt.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Alkohol oder Acetonitril als Lösungsvermittler zusetzt.
1,2-Bis-([1,2,4]thiadiazol-5-ylamino)-ethan-1,2-diol II
Verfahren zur Herstellung von 1,2-Bis-([1,2,4]thiadiazol-5-ylamino)-ethan-1,2-diol II, dadurch gekennzeichnet, dass man 5-Amino-1,2,4-thiadiazol mit Glyoxal gemäß Gleichung (1) reagieren lässt.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass man die Reaktion bei Temperaturen von 10 bis 200°C in einem unter Alkoholen, Halogenkohlenwasserstoffen und Wasser ausgewählten Lösungsmittel und mit einem Molverhältnis von 5-Amino-1,2,4-thiadiazol zu Glyoxal von 1,0:1,0 bis 2,2:1,0 durchführt.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Alkohol Methanol oder Ethanol und als Halogenkohlenwasserstoff Chloroform oder Methylenchlorid eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass man die Reaktion bei 10 bis 80°C durchführt.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass man die Reaktion bei Temperaturen von 20°C bis 80°C in Wasser als Lösungsmittel und mit einem Molverhältnis von 5-Amino-1,2,4-thiadiazol zu Glyoxal von 1:1 bis 2,2:1,0 durchführt.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass man einen Alkohol als Lösungsvermittler zusetzt.