DE1956234A1

DE1956234A1 - Triazaadamantanderivate und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE1956234A1
Application number: DE19691956234
Authority: DE
Inventors: Hodge Edward B; Hurd Charles D
Original assignee: Commercial Solvents Corp
Current assignee: Commercial Solvents Corp
Priority date: 1968-11-12
Filing date: 1969-11-08
Publication date: 1970-07-30
Also published as: GB1264899A; FR2024829A1; US3575974A; CH524623A; BE741543A; SE370943B

Description

Die. Erfindung betrifft Iriazaadamantanderivate und ein Verfahren zur Herstellung derselben. Speziell befaßt sich die Erfindung mit !Driazaadamantanderivaten mit bakteriostatischen und fungistatischen Eigenschaften. .

Die 1,3,5-Triazaadamantanstruktur, die Ur. 3.239 in "The Ring Index", A. M. Patterson, L. T. Capell und J), P, Walker, 2. Auflage (1060), American Chemical Societey, ist zwar aus den Arbeiten von H. Stetter und W. Böckmann, Chem. Ber. 84, Seite 834 (1951) bekannt, wo die Synthese eines 1,3,5-Triazaadaman- . tanderivates beschrieben ist, bei dem X eine Methylgruppe bedeutet und das durch Umsetzung von Tris(aminomethyl)äthan mit

Paraformaldehyd gewonnen wird. Es war jedooh für diese Verbin-

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dung bisher keine Brauchbarkeit bekannt.

Eine Aufgabe der Erfindung £fc es, neue fungistatische und bakteriostatische Verbindungen zu erhalten. Ein anderes Ziel ist es, neue Derivate von Tr!azaadamantan mit bakteriostatischen und fungistatischen Eigenschaften zu gewinnen.sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Verbindungen zu finden. Andere Ziele und Aufgaben werden dem Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung offenbar.

P Gemäß der Erfindung wurde ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der allgemeinen Formel _, .

gefunden, worin X eine Nitrogruppe (-NO₂), Hydroxylamingruppe (-NHOH) oder Aminogruppe (-NH«) sein kann. Nach der Erfindung wird Tri&{hydroxymetnyl)-nitromethan mit Ammoniak (vorzugswei se in Gegenwart einer Formaldehydquelle) umgesetzt, um 7-Nitro-1,3,5-triazaadamantan zu gewinnen, das seinerseits teilweise zu der 7-Hydroxylaminoverbindung oder vollständig zu der Aminoverbindung reduziert wird.

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Bei dem Verfahren zur Herstellung der Verbindungen nach der vorliegenden Erfindung wird Iris-Chydroxymethyli-nitromethan mit Ammoniak in einem Molverhältnis von etwa 1 "bis 4 oder mehr, bequermerweise etwa bei Raumtemperatur und so lange umgesetzt, daß sich die Nitrotriazaadamantanverbindung, in der X in der obigen Formel -NOp bedeutet, bilden kann. Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise wird während der Reaktionszeit Formaldehyd, wie beispielsweise Paraformaldehyd, vorzugsweise aber nicht notwendigerweise in anteiligen Mengen in einem Molverhältnis von 1 bis 3 Mol je Mol Tris-(hydroxymethyl)-nitromethan zugesetzt. Die Umsetzung kann bequemerweise in wässriger Lösung durchgeführt werden. Während der Umsetzung kristallisiert das 7-Nitro-1,3,5-triazaadamantan, und wenn die Umsetzung beendet ist, wird das Reaktionsgemisch gekühlt und das Rohprodukt durch Filtration gewonnen. Es kann dann für fungistatische Zwecke verwendet werden, oder es kann in die Hydroxylamino- oderAminoverbindung umgewandelt werden. Wenn ein gereinigtes Material _. bevorzugt ist, kann es leicht durch Umkristallisation des Rohproduktes erhalten werden.

Für die Reduktion wird das 7-Kitro-1,3,5-triazaadamantan in heißem Wasser gelöst und in eine Hydrierapparatur gegeben. Wenn die Hydroxylaminoverbindung gewünscht wird, wird die Teilreduktion nach irgend einer bekannten Methode durchgeführt, wie beispielsweise durch HydrJa?ung in Gegenwart eines Palladiumkatalysators auf einem Aktivkohleträger, wobei man N-(1,3, 5-Triaza-i-aäamant-yl)-hydroxylamin in guter Ausbeute erhält.

Es wird gewonnen und ist besonders für bakteriostatische Zwecke

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brauchbar.

Wenn 1,3,5-Iriaza-7-adaraan.t-ylamin das erwünschte Derivat ist, wird die vollständige Reduktion der Nitroverbindung nach einer bekannten Methode, wie beispielsweise durch Hydrierung in Gegenwart von Baney-Nickelkatalysator,.durchgeführt, Uta die Amino verbindung in hoher Ausbeute z^erhalten.

Das als Rohmaterial für das Verfahren nach der Erfindtang verwendete Tris»(hydroxyiDethyl)-nitroiDethan ist im 'Handel erhältlich, und das handelsübliche Material ist für das vorliegende Verfahren brauchbar. ·-,---.-

Der für die Methode nach der Erfindung verwendete Ammoniak kann entweder gasförmiger_s wasserfreier Ammoniak sein, oder er kann derart verdünnter Ammoniak sein, daß er leicht ssu handhaben ist, wie beispielsweise mit einer Konzentration von 10 bis 40 #

Darnach der Erfindung verwendete Formaldehyd kann mit Hilfe irgend einer geeigneten Quelle zugeführt werden, wie beispielsweise als Paraformaldehyd und als stabiliserte oder unstabilisierte handelsübliche Lösungen, wie beispielsweise mit Konzentrationen von 37 oder 44$ oder mehr. Paraformaldehyd ist eine bevorzugte lOrxoaldehydquelle. ,

Die Methode zur Bekämpfung von Pungi nach der Erfindung beeteht

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darin, daß man die Triazaadamantanverbindungen nach der Erfindung auf ein Substrat aufbringt, das von den zu bekämpfenden Fungi befallen ist« oder vor einem solchen Fungusbefall geschützt werden soll. Per Ausdruck "Substrat", wie er hier verwendet wird, soll die Umgebung oder das Medium bedeuten, auf dem ein FungusOrganismus wächst, und umfaßt sowohl lebende wie auch leblöse Materie, wie lebende und tote Tiere und Pflanzen sowie Böden. Der Ausdruck "Fungi" ist hier im breitesten Sinne gebraucht und soll auch die Bakterien einschliessen.

Die fungistatischen Triazaadaraantane nach der Erfindung werden vorzugsweise in einer dispergierten Form in einem geeigneten Verdünnungsmittel verwendet. Diese Verbindungen sind in Wasser löslich und werden beqiaemerweise in wässriger Lösung benutzt.

Der Ausdruck "dispergiert",'wie er hier verwendet¹ wird, soll die weitesmögliche Bedeutung haben. Wenn die fungistatischen Verbindungen nach der Erfindung.dispergiert sein sollen, kann dies bedeuten, daß die Teilchen der Verbindungen in einer Moleküldispersion als echte Lösung in einem geeigneten Lösungsmittel vorliegen sollen. Der Ausdruck kann auch bedeuten, daß die Teilchen in kolloidaler Größe und Verteilung in einer flüssigen Phase vorliegen und in Teilchenform durch Benetzungsmittel in Suspension gehalten werden. Auch bedeutet der Ausdruck Teiloheiij die in einem halbfesten, viskosen Trägermaterial, wie Vasline oder Seife oder einer anderen SLbengrundlage, verteilt sind,- in der sie tatsächlich gelöst oder mit Hilfe eines

e Benetzungs- oder Emulgiermittels suspendiert vorlie-0 0 9 8 3 1/18 9 3 ^AD ORIGINAL

gen können. Der'Ausdruck "dispergiert" bedeutet auch, daß die leuchen mit einem festen Trägermaterial vermischt und in diesem gleichmäßig verteilt sein können und ein Gemisch, beispielsweise in der !form von Pellets, Granalien, Pulvern oder Staub, liefern. Auch soll der Ausdruck "dispergiert" Mischungen bedeuten können, die für die Verwendung als Aerosole geeignet sind, wie beispielsweise Lösungen, Suspensionen oder Emulsionen der fungistatischen Verbindungen nach der Erfindung in einem Trägermaterial, wie Chlorfluoralkanen, die unteöialb Baumtempera-■fcur bei Atmosphärendruck sieden_e

Der Ausdruck. "Verdünnungsmittel", wie er hier verwendet wird, bedeutet also alle jene Substanzen, in denen die Verbindungen nach der Erfindung diepergiert werden können. Beispiele sind somit die Lösungsmittel für eine echte Lösung, die flüssige Phase von Suspensionen, Emulsbnen oder Aerosolen, das halbfeste Trägermaterial von Salben und die feste Phase kleinteiliger Peststoffe, wie beispielsweise von Pellets, Granalien, Staub und Pulver.

Die genaue Konzentration der fungistatischeu Verbindungen nach der Erfindung, dia zur Bekämpfung von f'v.r? j\ 'S Organismen verwendet wird, kann stark variiert werden, vorausgesetzt, daß den Organismen oder den Medien, die sie bewohnen, die erforderliche letale Menge zugeführt wird. Wenn das Verdünnungsmittel' eine. Flüssigkeit ist_: (wie beispielsweise in Lösungen, Suspensionen, Emulsionen oder'Aerosolen), liegt die Konzentratlon der fungistatischen Verbindung im allgemeinen im Tieveich ύ,οώ. 0,001 bis 50 Gew.-$. Wenn das Verdünnungsmittel ain halbfester

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oder fester Stoff ist, liegt die Konzentration der fungistatischen Verbindung allgemein im Bereich von 0,1 bis 25 Gew.-5£,

Üblicherweise iäb es bevorzugt, diese Verbindungen'als Konzentrat, wie als Sprühgrundlage oder benetzbares Pulver, zu liefern, d. h. eine feinteilige feste Grundmasse in solcher Form, daß sie leicht mit Wasser oder einem festen Verdünnungsmittel, wie beispielsweise pulverisiertem Ton oder Talkum, oder einem anderen billigen Material, das an der Stelle der Verwendung zur Verfugung steht, vermischt werden kann. In einem solchen Konzentrat liegt das fungistatIsche,Mittel im allgemeinen in einer Konzentration von 5 bis 95 Gew.-$ vor. Der Best kann aus ein oder mehreren bekannten Hilfsstoffen bestehen, wie oberflächenaktiven Mitteln, (wie beispielsweise einem Beinigtuqgsmittel, einer Seife oder einem anderen Emulgier- oder Benetzmittel) Tonen, Lösungsmitteln, Verdünnungsmitteln, Trägertnedien, Klebstoffen, Verteilun-iSmitteln, Humectentien usw.

Wenn die fungistatischen Verbindungen nach der Erfindung in der Form von Aerosolen verwendet werden, ist es bequem, sie in einem geeigneten Lösungsmittel aufzulösen und die resultierende Lösung in dem Aerosoltreibmittel, wie Dimethyläther, Propan, Dichlordifluormethan oder anderen Chlorfluoralkanen, zu dispergieren. Die niedermolekularen aliphatischen Alkohole sind günstige Lösungsmittel für diesen Zweck.

Die fungistatischen Verbindungen nach der Erfindung werden vorzugsweise auf die Fungus Organismen oder de.- r· Hagebung in Form

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einer wässrigen Lösung aufgebracht. Sie können aber auch nach geeigneten Methoden (wie beispielsweise durch Umwälzen oder ^! Vermählen) in festen Verdünnungsmitteln dispergiert werden und in feinteiliger Form in die Umgebung der Fungusorganismen gebracht werden. Feste Verdünnungsmittel sind sowohl anorganische wie auch organische Materialien. Anorganische Materialien sind beispielsweise Tricalciumphosphat, Calciumkarbonat, Kaolin, Ziegelerde, Kieselgur, Talkum, Bentonit, Fullererde, Pyrophyllit, Diatomeenerde, calcinierte Magnesia, vulkanische Asche, Schwefel usw. Organische Materialien sind beispielsweise Korkpulver, Holzpulver und pulverisierte Nußschalen. Die bevorzugten festen Verdünnungsmittel sind die adsorbierenden Tone, wie beispielsweise Bentonit. Disse Gemische können für fungi« statische Zwecke in der trocknen Form verwendet werden, oder durch Zugabe wasserlöslicher, oberflächenaktiver Mittel können die trockenen feinteiligen Feststoffe mit Wasser benetzbar gemacht werden, so daß man stabile wässrige Dispersionen oder Suspensionen erhält, die zum Versprühen geeignet sind,

Für einige Zwecke können die fungistatischen Verbindungen nach der Erfindung vorteilhafterweise in einem halbfesten Verdünnungsmittel, wie Vaseline oder Seife (wie beispielsweise dem Natriumsalz einer Fettsäure) mit HilÄ eines oder ohne ein löslichkeit sf orderndes Mittel und/oder oberflächenaktives Mittel dispergiert werden. ·

Ein brauchbares Konzentrat, das leicht zu einem Sprühmittel zur Bekämpfung von FungusOrganismen verarbeitet werden kann,

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,ist eine lösung (vorzugsweise eine möglichst konzentrierte Lösung) ; ein oder mehrerer fungistatischer Verbindungen nach der Erfindung in dnera organischen lösungsmittel, um ein flüssiges Konzentrat zu bilden. Ein Beispiel eines solchen Konzentrates ist eine Lösung von N-O,3,5-0h:iaza-1«adamant-yl)-hydroxylamin in Äthanol. .

Die !riazaadamantane nach der Erfindung können auch mit Vorteil in Kombination mit anderen Pestiziden, wie beispielsweise Insektiziden, Nematoziden und Herbiziden, eingesetzt werden,· um Gemische zu erhalten, die gegen eine große Vielzahl von Schädlingen wirksam sind. Zur Kontrolle oder Bekämpfung von Fungusorganismen werden die fungistatischen Verbindungen nach der Erfindung in einer letalen oder toxischen Menge auf die Fungusorganismen oder in deren Umgebung gebracht. Dies kann erfolgen, indem man ein oder mehrere"Verbindungen oder Zusammensetzungen mit einem Gehalt derselben in, auf oder über ein Medium oder Substrat, das mit diesen Fungi befallen ist oder vor diesen Fungi geschützt werden soll, dispergiert. Die füngistatische Verbindung oder Zusammensetzung, die sie enthält, kann nach irgendeiner bekannten Methode dispergiert werden, die eine Berührung zwischen den Organismen und den fungisbatischen Mitteln nach der Erfindung gestattet. Bekannte Methoden sind beispielsweise Pulverzerstäuber, Balken- oder Handsprüheinrichtungen und Sprühzerstäuber. Zur Einbringung in den Boden unter der Oberfläche kann ein solches Dispergieren in der Weise erfolgen, daß man die fungistatische Verbindung, wie sie ist, oder Zusammensetzungen, die ein oder mehrere derselben ent-

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halten, einfach mit dem Boden vermischt oder indem man eine flüssige Lösung der Verbindung aufbringt, um ein Eindrigen unter 'die Oberfläche und eine Tränkung des Bodens zu erreichen.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

30 g Tris^hydroxymethyr)~nitromethan wurden in 40 ml 28$iger Ammoniumhydroxidlösung gelöst. Das Gemisch ließ'man über Nacht bei Kaumtemperatur stehen, und am folgenden Tag wurden 2,5 g dunkle Kristalle abfiltriert. Die Kristalle wurden erneut in 50 ml heißem Wasser gelöst, 0,5 g Aktivkohle wurden zur Entfärbung zugesetzt, die Lösung wurde filtriert und gekühlt. Dabei erhielt man 0,2 g farblose Kristalle, SY 22Q⁰G, Analyse: 46,51# P,. 6,7196 H, 30,93$ N. Die. icruktur wurde als 7-Nitro-1,3,5-triazaadamantan

Ein Teil der Verbindung wurde erneut in Wasser gelöst und hinsichtlich seiner fungistatischen Eigenschaft untersucht, wobei isan die Strichplattenmethode auf einem Sabourauds-Agamedium bei pH 5»6 andwendete und die fungistatische Aktivität gegen .PusariuiD oxysporum untersuchte. Die Verbindung feiles sich in einer Konzentration von 500 bis 1.000 /Ug/Milliliter als fungistatisch. - ■ .

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Beispiel 2

240 g Tris-(hydroxy!uethyl)-nitromethan wurden in 360 ml 28 Gew.-$iger Ammoniumhydroxidlösung in einem Kolben gelöst. Der Kolben wurde verschlossen und dann unter Rühren 5 Stunden in ein Wasserbad von 40 C eingetaucht, in welcher Zeit die Lösung sehr dunkel wurde und sich einige Kristalle abschieden. Der Kolben und sein Inhalt wurde 3 Tage bei Raumtemperatur stehengelassen, dann wurde der Kolbeninhalt filtriert und ergab 11,4 g braune Kristalle. Diese Kristalle wurden wieder in 300 ml heißem Wasser aufgelöst, und 3,6 g Produkt, das aus einem früheren Versuch erhalten worden war, wurden zugesetzt. Die Lösung wurde gekühlt, und nach dem Umkristallisieren erhielt man 7,7 g farblose Kristalle. Der !Feststoff subliiaierte ohne Schmelzen, wenn er in einer offenen Kapillare erhitzt wurde, und die Analyse war folgende: C 45,66$; H 6,69 $j N 30.46 $. Die für die erweiterte Struktur berechneten Werte waren: C 45,64$, H 6,57$, N 30,41$. Das Infrarotspektrum und Kernresonanzspektrum waren in Übereinstimmung mit der vorgeschlagenen Struktur. ■

Beispiel 3

Das Aminoderivat des in Beispiel 2 hergestellten Produktes erhielt man durch Auflösen von 5 g in 200 ml Äthanol. 5g in Wasser suspendiertes Eaney-Nickel wurden fcugesetzt, und die Nitroverbindung wurde unter Wasserstoff 3 Stunden bei Raumtemperatur und 3 atü reduziert. ■

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Das Gemisch wurde filtriert, mit konzentrierter HCl angesäuert und ergab einen Niederschlag, der filtriert und zu 4,0 g Produkt getrocknet wurde. P. 207 bis 211⁰C, Chlorgehalt 31,10. Der für ein Dihydrochlorid des erwarteten Amins barechrsfce Chlorgehalt beträgt 31,20 Chlor.

Ein Teil der Verbindung wurde in die freie Base überführt, in Wasser gelöst und hinsichtlich der fungistati sehen Eigenschaften unter Benützung der Strichplattenmethode auf einem Sabourauds-Agarmedium bei einem pH 5,6 gegenüber Pusarium · oxysporum und Aspergillus fumigatus.untersucht. Die Verbindung war gegenüber beiden Organismen bei 500 bis 1,000 /ug/Milliliter fungistat. .

Beispiel 4

Das Hydroxylaminoderivat wurde gewonnen, indem man 2,0 g des Reaktionsproduktes von Beispiel 2 in 150 ml Ä'thanäL auflöste und 0,7 g eines Katalysators mit 5$ Palladium auf" Kohle zusetzte. Das Gemisch wurde durch Hydrieren bei 3 atü und Hauratemperatur während 5 Stunden reduziert. Das Reaktionsgeroisch wurde dann filtriert, auf 40 ml konzentriert/ind wiederum filtriert. Das Konzentrat wurde über Nacht auf etwa 0 bis 5 C gekühlt und wiederum filtriert, um 0,19 g Kriäalle zu ergeben. F. 210 bis 213⁰C (Zersetzung). Die Produktanalyse war folgendeϊ C 49,62^; H 7,98^; Ii 32,575^. Die berechneten Werte für die erwartete Hydroxylaainoverbindung sind: C 49,390; H 8,290; U 32,.920**."- i--e

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Ein Teil der Verbindung wurde in Wasser aufgelöst und hinsichtlich der bakteriostrfcischen Eigenschaften unter "Verwendung der 'Strichplattenmethode auf einem' Q?rypticase-Soya-~Agar bei pH 7» 3 untersucht. Die Verbindung war bakteriostatisch gegenüber den folgenden Organismen bei den angegebenen Konzentrationen.

Mikroorganismus . vUg/Milliliter

Staphylococcus aureus . " 250 - 500 Streptococcus fecalis 500 - 750

Streptococcus hemolyticus 750 ~ 1.000

Pasteurella pseudotuberculasis 250 - 500 Shigella dysenteriae . 500 - 1.000

Beispiel. 5.

100 g einer 50$iger. Lösung.von Tris-(hydroxymethyl)-nitromethan

(0,35 Mol) wurden in einem Erlenmeyerkolben gekühlt, während 20 g wasserfreier, gasförmiger Ammoniak,(1,17 Mol) eingeleitet wurden. Diese Lösung wurde 20 Minuten in einem Bad von 20 0 gerührt, und dann wurden 10,0 g Paraformaldehyd (entsprechend 0,35 Mol Formaldehyd) zugesetzt. Nach weiteren 20 Minuten in dem Bad wurden erneut 10,0 g Paraformaldehyd zugesetzt. Das Reaktionsgeraisch wurde in dem Bad von 20⁰C weitere 20 Minuten gerührt, dann in ein Bad von 45°C überführt und dort 5 Stunden gerührt. Man ließ über Nacht stehen, kühlte dann und filtrierte, wobei Tnan 10 g 7-Uitro-1,3,5-triazaadamantan erhielt,

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Claims

Patentansprüche

iy Verbindung der allgemeinen Pormel

worin Z eine nitro-, Hydropcylamino- oder Aminogruppe bedeutet.

■)
2. Verfahren zur Herstellung von 7-Nitro-i,3,5-triazaadamantan, dadurch gekeimzeichnet,' daß man Tris~(hydroxytaethyl)-nitromethan mit Ammoniak in einem Molverhältnis von 1: 4 und in Gegenwart von 0 bis 3 Mol Formaldehyd je Mol 2ris-(hydroxyraethyl/'-nitroffiethan bei EauatamperatiAr utüsetst.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man . den Paraformaldehyd anteilsweise zusetzt.
4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet,

■α.

daß man bei einer Tempaatur im Bereich von 20 Imji 45'""'3

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5. Verwendung eines Triazaadamantanderlvates der allgemeinen Pormel

worin X eine Nitro-, Hydroxy?LatDxno~ oder Amiiiogruppe "bedeutet, gegebenenfalls in einem Verdünnungsroittel disperf als "bakterios-tetiscnes oder fungistatisches Mittel.

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