DE2166953A1 - Antimikrobielles mittel - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr.K. Fincke hch Dipl.-Ing. F. A.Wf.ickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

Case 15,510-F 8 München 86, den

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

THE DOW CHEMICAL COMPANY
.2030 Abbott Road, Midland, Michigan, V.St.A.

Antimikrobielles Mittel

Die Erfindung betrifft antimikrobielle Mittel, die zur Bekämpfung von vielen bakteriellen Organismen wie gramnegative und gram-positive Arten, Schimmel, Meltau, Fungi und Schleime geeignet sind und als Wirkstoff bestimmte 2-Thienyljodoniumsalze enthalten. Sie sind von besonderem Wert, um Papier, Gips bzw. Klebstoff, Holzfaserplatten, gewebte und nichtgewebte Materialien, Textilien, Kühlwasser,Weichmacher, Latex, Polymerisate, Harze, Klebstoffe, Druckfarben, Farben, Brennstoffe, Schneidöle, Schmiermittel, Samen, terrestische Pflanzen, Detergentien, Seifen, Shampoos und Holz zu konservieren bzw. zu schützen.

Viele chemische Verbindungen wurden als wertvolle antimikrobielle Mittel und als Konservierungsmittel vorgeschlagen. Die bis jetzt vorgeschlagenen Mittel konnten jedoch nur begrenzt Anwendung finden, da sie einen oder mehrere Nachteile zeigten wie niedrige Toxizität gegenüber den Bakterienorganismen, Toxizität gegenüber relativ wenigen Arten von Organismen, Toxizität gegenüber den gram-positiven Arten, aber nicht gegenüber den gram-negativen Arten der

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Bakterienorganismen, ungünstige Toxizität gegenüber Wasser oder terrestischen bzw. Erdpflanzen, ungünstige Toxi zität gegenüber Säugetieren und Mangel von Toxizität in Anwesenheit von Detergentien oder Seifen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein antimikrobielles Mittel zu schaffen, welches die oben gezeigten Nachteile nicht oder nur in vermindertem Maße aufweist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein antimikrobielles Mittel, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es ein 2-ThienyIjodoniumsalz der Formel

-τ-Ό

R-I -'i_sJ> . R¹
worin

R = Phenyl und

R¹ Fluorid, Chlorid, Bromid, Jodid, Trifluoracetat, Alkanoat mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Nitrat oder Tetrafluorborat bedeuten, enthält oder daraus besteht.

Die erfindungsgemäßen Mittel besitzen eine besondere Kombination von Eigenschaften. Sie zeigen niedrige Toxizität gegenüber Fischen, Säugetieren und Erdpflanzen und Pflanzenteilen und sie zeigen hohe Toxizität gegenüber Mikroben einschließlich der gram-negativen und gram-positiven Arten, und dies gilt für viele Arten von Umgebung einschließlich der Seifen und Detergentien wie einer Fettsäure, anionischer und nichtanionischer Seifen und Detergentien. Ein weiterer Vorteil besteht in der Instabilität der Wirkstoffe bei im wesentlichen alkalischen, wässrigen Bedingungen, wo die Verbindungen die Neigung besitzen, sich zu zersetzen, und daher sind sie abbaubar. Die Wirkstoffe sind kristalline, feste Materialien, die in üblichen organischen Lösungsmitteln und in Wasser etwas löslich sind.

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Die Erfindung umfaßt auch Mittel, die ein lebloses Material, das in der Lage ist, Mikroben zu beherbergen, und eine antimikrobiell wirkende Menge eines 2-Thienyljodoniumsalzes, wie es oben definiert wurde, enthalten.

Es wurde gefunden, daß die Mittel gegenüber vielen Bakterienorganismen oder Pflanzen einschließlich der gramnegativen und der gram-positiven Arten wie Staphylococcus aureus, Salmonella typhosa, Bacillus subtilis, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Candida pelliculosa, Aspergillus terreus, Aerobacter aerogenes, PeniciIlium chrysogenum, Aspergillus nigef, Chaetomium globosum, Penicillium digitätum, Phomopsis citri, Diplodia natalensis, Alternaria solani, Erwinia amylovora oder Rhizoctonia solani hohe Toxizität aufweisen. Die Mittel besitzen gegenüber terrestischen Pflanzen niedrige Toxizität und sie können auf viele Pflanzen, die mit Bakterien befallen sind und auf deren Standorte in bakterizid wirksamen Mengen angewendet werden, wobei man eine ausgezeichnete Kontrolle der mikrobiellen Organismen erhält, die die Samen, Wurzeln oder Teile, die über der Erde liegen, der terrestischen Pflanzen angreifen. Durch ein solches Verfahren werden terrestische Pflanzen und Samen geschützt und die Ernteausbeute und die Emergenz und das Wachstum der Keimlinge werden verbessert. Man hat weiterhin gefunden, daß die Verbindungen in Klebstoffe, Kühlwasser, Druckfarben, Weichmacher, Latices, harzförmige, polymere Materialien, Brennstoffe, Schmierfette, Seifen, Detergentien, Shampoos, Schneidöle und Öl- oder Latexfarben eingearbeitet werden können, um Schimmel und Meltau und den Abbau solcher Produkte, der durch mikrobiellen Angriff hervorgerufen wird, zu verhindern. Der Ausdruck "harzförmige, polymere Materialien" umfaßt natürliche und synthetische harzförmige Polymersiate und Kunststoffzusammensetzungen oder plastische

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Zusammensetzungen und Filme, die daraus hergestellt wurden. Die Verbindungen können, ebenfalls vorteilhaft in natürliche und synthetische Materialien bzw. Flächengebilde und in Papier und andere cellulosehaltige Produkte eingearbeitet werden, oder man kann sie verwenden, um Holz, Nutzholz bzw. Bauholz, Holzfaserplatten und Zement zu imprägnieren, um diese Produkte von dem Angriff der Fäulnis-, Schimmel-, Meltau-Bakterienorganismen und vor Abbau zu schützen.

Die Thienyljodoniumtrifluoracetate können hergestellt werden, indem man zusammen Trifluoressigsäure, Thiophen und ein Jodosodiacetat der Formel

0
R-I= (0 -C- GH^)₂

umsetzt. Die Umsetzung wird vorzugsweise in einem organischen Lösungsmittel wie Methylenchlorid, Äthylendichlorid, Tetrachlorkohlenstoff, Methylchloroform, Heptan oder Methylcyclohexan und zweckdienlich in Essigsäureanhydrid oder in einer Mischung aus Jissigsäureanhydrid und Trifluoressigsäure durchgeführt. Die Umsetzung findet bei jedem verwendeten Mengenverhältnis der ßeagentien statt. Bei der Umsetzung werden die Reagentien in im wesentlichen äquimolaren Mengen verbraucht, und die Verwendung von Mengen, die ungefähr äquimolaren Anteilen entsprechen, ist bevorzugt. Die Umsetzung verläuft bei Temperaturen von -30 bis +40⁰C und wird vorzugsweise bei einer Temperatur von -20° bis 40⁰C durchgeführt. Nach Beendigung der Umsetzung wird das gewünschte Thienyljodonium-trifluoracetat durch bekannte Verfahren abgetrennt.

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609884/1 1 β

Die Thienyljodoniumchloride, -bromide und -jodide können aus den entsprechenden Thienyljodonium-trifluoracetaten durch Behandlung der Trifluoracetate mit einem geeigneten gasförmigen oder w'äi3rigen Halogenwasserstoff hergestellt werden. Die Umsetzung des Trifluoracetats mit dem Halogenwasserstoff wird vorzugsweise in flüssigem Reaktionsmedium, zweckdienlich in Aceton oder Äthylacetat, durchgeführt. Die Menge der Reagentien, die verwendet wird, ist nicht kritisch, da man einen Teil des gewünschten Thienyljodoniumhalogenids immer erhält, unabhängig davon, in welchen Teilen man die Reagentien verwendet. Da bei der Umsetzung jedoch die Reagentien im wesentlichen in äquimolaren Anteilen verwendet werden, ist die Verwendung der Reagentien in Mengen, die solchen Anteilen entsprechen, bevorzugt. Die Umsetzung findet schnell bei Temperaturen von 0 bis 50⁰C statt, wobei das gewünschte Thienyljodoniumhalogenid und die Trifluore3sigsäure gebildet werden. Während der Umsetzung fällt das Halogenidsalz im allgemeinen in der Reaktionsmischung als kristalliner Peststoff aus. Nach der Umsetzung kann die Reaktionsmischung bei vermindertem Druck destilliert werden, wobei niedrigsiedende Bestandteile entfernt werden und wobei das gewünschte Salzprodukt ausfällt. Die so hergestellten Thienyljodoniumhalogenide können durch Abdekantieren oder Filtration getrennt werden, und sie können durch Umkristallisation aus verschiedenen organischen Lösungsmitteln oder aus wäßrigen organischen Lösungsmitteln wie Aceton, Äthylacetat, n-Pentan, Heptan oder deren Mischungen weiter gereinigt werden.

Das Thienyljodoniumacetat, -propionat, -butyrat, -nitrat und -tetrafluorborat können aus den entsprechenden Thienyl-

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jodoniumhalogeniden, zweckdienlich, aus dem entsprechenden Chlorid, hergestellt werden. Bei solchen Verfahren wird das entsprechende Ihienyljodoniumhalogenid mit Silbernitrat, Silbertetrafluorborat oder dem Silbersalz einer Alkancarbonsäure in Wasser als Reaktionsmedium behandelt. Die Umsetzung findet schnell statt, wobei das gewünschte Ihienyljodoniumsalz und Silberhalogenid gebildet werden. Die Verfahren, wie man die Reagentien umsetzt,und die Reaktionsbedingungen sind genau so, wie es in dem vorhergehenden Abschnitt beschrieben wurde. Nach Beendigung der Umsetzung wird das gewünschte Salz durch Abdekantieren oder Filtration abgetrennt.

Die Ihienyljodoniumfluoridsalze können auf ähnliche Weise hergestellt werden, indem man Ihienyljodoniumchlorid mit Silberfluorid in Wasser als Reaktionsmedium umsetzt. Die Reaktion findet schnell statt, wobei das gewünschte Thienyljodoniumfluoridsalz und Silberchlorid gebildet werden. Die Verfahren, wie man die Reagentien umsetzt, und die Reaktionsbedingungen sind gleich, wie sie in dem vorherigen Abschnitt beschrieben wurden. Nach Beendigung der Umsetzung wird das gewünschte Fluoridsalz aus dem Reaktionsmedium durch Abdekantieren oder Filtration abgetrennt.

Die Jodosodiacetate, die als Ausgangsmaterialien verwendet werden, können nach bekannten Verfahren hergestellt werden. Bei diesen Verfahren wird ein Dichlorid der allgemeinen Formel R-IOI₂ mit Bleiacetat (GH₅OOO-Pb-OOCOH₃) umgesetzt. Die Umsetzung findet schnell bei Zimmertemperatur statt, wobei das gewünschte Diacetat und Bleichlorid gebildet werden. Die bei solchen Umsetzungen verwendeten Dichloride werden zweckdienlich gemäß bekannten Verfahren durch Chlorierung einer Jodverbindung (R-I) hergestellt.

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Bei einem anderen Verfahren kann man alle aui3er den Nitrojodosodiacetaten herstellen, indem man jodaromatische Verbindungen, RI, mit Peressigsäure "in Essigsäure und Essigsäureanhydridlösung umsetzt. Diese Umsetzung wird zweckdienlich bei Zimmertemperatur durchgeführt. Bei diesen Umsetzungen werden die gewünschten Produkte als kristalline Peststoffe isoliert und sie werden gemäß bekannten Verfahren abgetrennt und gereinigt.

Man erhält ein gute Kontrolle der Mikroben, wenn man die toxischen Wirkstoffe auf die Teile ^er terrestischen Pflanzen, die über der Erde liegen, in einer Dosis von 1,12 bis 11,2 oder mehr kg/ha (1 T->is 10 pounds/acre) anwendet. Bei der Anwendung von Boden, um Mikroben zu kontrollieren, die Wurzeln angreifen, erhält man gute Ergebnisse, wenn die Salzverbindungen in einer Menge von 11,2 bis 112 kg/ha oder mehr (10 bis 100 pounds/acre) verteilt werden. Bei den allgemeinen Anwendungen auf Feldern ist es im allgemeinen bevorzugt, daß die Wirkstoffe bis zu einer Tiefe von mindestens 5 cm (2 inches) unter der Erdoberfläche verteilt werden.

Beim Schutz und bei der Konservierung von Druckfarben, Klebstoffen, Seifen, Detergentien, Schmierfetten, Brennstoffen, Schneidölen, Textilien, Flächengebilden, Latices, harzförmigen Weichmachern, polymeren Materialien und Papier erhält man gute Ergebnisse, wenn die Wirkstoffe in solchen Produkten in einer Menge von mindestens 0,0005 Gew.-% eingearbeitet werden. Beim Schutz von Samen erhält man gute Ergebnisse, wenn die Samen mit den Verbindungen in einer Dosis von 0,03 Gew.-% berechnet auf das Gewicht des Samens, behandelt werden. Bei der Konservierung von Holz, Holzfaserplatten und Gips erhält man ausgezeichnete Ergebnisse, wenn die Wirkstoffe durch übliche Behandlung dieser Produkte in einer Menge von 0,0016 g/ccm oder mehr (0,1 pound or more per cubic foot) eingearbeitet werden. Bei der Behandlung von Obst erhält man gute Ergeb-

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nisse, wenn man mit Flüssigkeiten wäscht, die mindestens 5 ppm, ausgedrückt durch das Gewicht an Salzverbindung, enthalten. .

Bei der Konservierung und zum Schutz von Öl- und Latexfarben und Beizen gegen Zersetzung, bedingt durch Bakterien, werden die Verbindungen vorzugsweise in Konzentrationen von mindestens 0,05 Gew.^ verwendet.

Das erfindungsgemäße Mittel kann aus dem Wirkstoff allein oder aus flüssigen oder staubförmigen Zusammensetzungen bestehen, die die Giftstoffe enthalten. In den Zusammensetzungen werden die Wirkstoffe mit einem oder einer Vielzahl von Zusatzstoffen oder Adjuvantien einschließlich von Wasser, organischen Lösungsmitteln, Petroleumölen, Petroleumdestillaten, Naphtas oder anderen flüssigen Trägerstoffen, polymeren Verdickungsmitteln, Harnstoff, oberflächenaktiven Dispersionsmitteln und feinverteilten, inerten Feststoffen gemischt. Bei Zusammensetzungen, bei denen das Adjuvans oder der Hilfsstoff ein feinverteilter Feststoff, ein oberflächenaktives Mittel oder eine Mischung aus einem oberflächenaktiven Mittel und einem flüssigen Verdünnungsmittel ist, wirkt der Trägerstoff zusammen mit dem aktiven Bestandteil und man kann verbesserte Ergebnisse erhalten.

Die genaue Konzentration an Wirkstoffen, die in den Zusammensetzungen vorliegt, ist nicht kritisch und kann stark variieren, vorausgesetzt, daß die erforderliche Dosis an wirksamem Mittel vorhanden ist. Die Konzentration an Wirkstoff in flüssigen Zusammensetzungen liegt im allgemeinen im Bereich von 0,0001 bis 50 Gew.-%. Zweckdienlich werden oft Konzentrationen bis zu 9 5 Gew.-% verwendet. Bei Stäuben bzw. Pulvern kann die Konzentration an Wirkstoff von ungefähr 0,1 bis ,95 Gew.-% betragen. Bei Zusammensetzungen, die als Konzetrate verwendet werden, können die Wirkstoffe in einer Konzentration von 5 bis 98 Gew.-% vorhanden sein.

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Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie jedoch zu beschränken.

Beispiel 1

Phenyl-2~thienyl,jodonium~tetrafluorborat

Phenyl-2-thienyljodoniumjodid (8,15 g, 0,0197 Mol) wird in einer Mischung aus 150 ml Wasser und. 25 ml Äthanol suspendiert und 7,9 g (0,019 Mol) einer 47/£igen wäßrigen Silberfluorboratlösung, die 7,9 g (0,019 Mol) Silberfluorborat enthielt, wird dazu zugegeben. Die Mischung wird bei 50 bi3 60⁰O während 1/2 Stunde gerührt, abgekühlt und filtriert, um das Silberjodid, das als Nebenprodukt gebildet wurde, zu entfernen. Das Filtrat wird dann mit Tierkohle behandelt, filtriert und durch Erwärmen bei 45°0 unter vermindertem Druck konzentriert, wobei das Phenyl-2-thienyljodoniumtetrafluorborat in Form eines farblosen festen Rückstands verbleibt. Das feste Produkt wird mit Äthyläther verrieben, filtriert und getrocknet, wobei man ein gereinigtes Produkt erhält, das bei 124°C unter Zersetzung schmilzt.

Auf ähnliche Weise wurde die folgende Verbindung hergestellt:

Phenyl-2-thienyljodonium-trifluoracetat, Fp. bei 158 bis 16O°C.

B e i" s p· i e' 1 2

Verschiedene Thienyljodoniumsalze wurden in geschmolzenem Nähragar dispergiert, um Kulturmedien herzustellen, die 0,001 Gew.°/o einer der Salzverbindungen enthielten. Solche geschmolzenen Medien wurden dann in Petrischalen gegossen und die verfestigte Oberfläche einer jeden Schale wurde mit einer 24stündigen Kultur-Nährlösung inokuliert, die entweder Organismen von Staphylococcus aureus oder von Salmonella typhosa enthielt. Bei einem Vergleichsversuch wurden

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Petrisctialen, die nichtmodifiziertes Nähragar enthielten, jeweils einzeln auf gleiche V/eise mit den genannten Organismen inokuliert. Nach 2tägiger Inkubation bei 35°G wurde das Nährmedium in jeder Schale einzeln auf Mikrobenwachstum untersucht. Die Prüfung zeigte, daß die Agaroberflachen in den Schalen, die die Ihienyljodoniumsalze enthielten, frei von Bakterienwachstum waren. Gegen Beendigung der "Versuche beobachtete man auf den Vergleichsschalen ein starkes Wachstum der beiden angegebenen Organismen. Die Thienyljodoniumsalze, die gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren untersucht wurden, waren die folgenden:

Phenyl-2-thienyljodoniumchlorid
Phenyl-2-thienyljodoniumbromid
Phenyl-2-thienyljodonium-trifluoracetat Phenyl-2-thienyljodonium-tetrafluorborat

B e i s ρ i e 1 ' 3^

Phenyl-2-thienyljodoniumchlor id und für Vergleichs zwecke Diphenyljodoniumchlorid wurden einzeln in Ivoryseife dispergiert, wobei man Konzentrate herstellte, die 1 Gew.-% Jodoniumsalz auf 50 Gew.-Teile Seife enthielten. Die Seifenkonzentrate wurden reihenmäßig mit flüssigem Nähragar bei 42°C dispergiert und verdünnt, wobei man Kulturmedien erhielt, die verschiedene Konzentrationen an einem der Jodoniumsalze enthielten. Die Kulturmedien wurden einheitlich mit Staphylococcus aureus inokuliert und in Petrischalen gegeben. Die Inokulation erfolgt mit Kulturnähr-

-ösungen der angegebenen Organismen, die ungefähr 5 χ 10 Organismen/ml enthalten, wobei man mit einem Verhältnis von 1/10 ml Bakterienkultur pro 20 ml Kulturmedium, das die Testverbindung enthielt, arbeitete. In einem Vergleichsversuch wird Nährmedium, das die gleiche Menge an Ivoryseife enthält, ähnlich mit den gleichen Organismen inokuliert. Nach 2 Tagen Inkubation bei 37°C wurden die Platten auf ihr mikrobielles Wachstum untersucht. Die Prüfung zeigte, daß die Platten, die 2,5 Gew.-Teile pro Million, ppm,

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Phenyl-2-thienyljodoniumchlorid enthielten, vollkommen frei von Bakterienwachstum von Staphylococcus aureus waren (in der Tabelle als 1OO%iges Absterben bezeichnet), während die Platten, die 5oo Gew.-Teile pro Million Diphenyljodoniumchlorid enthielten, und die Kontrollplatten, die kein Jodoniumsalz enthielten, ein starkes, einheitliches Wachsum des Testorganismus aufwiesen.

Das oben beschriebene Verfahren wird erneut bei einer Reihe von Versuchen wiederholt, bei denen die Kulturmedien individuell mit dem Organismus Salmonella typhosa inokuiert werden und wobei das Kulturmedium unterschiedliche Konzentrationen des Jodoniumsalzes enthielt, welches in der folgenden Tabelle I angegeben ist. Die Schalen zeigten bei der Prüfung die in Tabelle I angegebenen Ergebnisse.

Verbindung

Tabelle I

Konzentration
(ppm)

%Absterben von s. typhosa'

Erfihduhgsgemäß

Phenyl-2-thienyljodoniumchlorid

100

Vergleich

Diphenyl j od oniuiüchlorid
Phenyl-^chlorphenyljodoniumchlorid Bis- (4-hroniphenyl) - j odoniumchlorid Bis-(4-bromphenyl)-j odoniumbromid Bis-(2,4-dichlorphenyl)-jodoniumchlorid

500	0
10	0
10	0
10	0
10	0

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Das oben beschriebene Verfahren wird erneut wiederholt, wobei man jeweils Phenyl-2-thienyljodoniumchlorid, Bis-(4-bromphenyl)-jodoniumchlorid und Bis- (4--bromphenyl) jodoniumbrömid bei einer Reihe von Versuchen verwendet, bei denen die Kulturmedien individuell mit dem Organismus Aerobacter aerogenes einzeln inokuliert werden. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle II zusammengefaßt.

Tabelle II

Verbindung Konzentration %Absterben

(ppm) von A.aerogenes

Erfindungsgemäß

Phenyl-2-thienyljodoniumchlorid 2,5

Vergleich

Bi3-(4-bromphenyl)-jodoniunichlorid 10 Bis-(4-b.roiaphenyl)-jodoniumbrojaid 10

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ß 0 9 B 8 /, / 1 1 8 4

Claims (1)

— ι ° — Patentanspruch

1. Antimikrobielles Mittel, dadurch gekennzeichnet,

daß es ein 2-Thienyljodoniumsalz der Formel

R - I -^l<_si R'

R = Phenyl und

R¹ Fluorid, Chlorid, Bromid, Jodid, Trifluoracetat, Alkanoat mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Nitrat oder Tetrafluorborat bedeuten, enthält oder daraus besteht.

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