DE3106877C2

DE3106877C2 -

Info

Publication number: DE3106877C2
Application number: DE3106877A
Authority: DE
Inventors: Trevor Arthur Crabb; Graham Charles Portsmouth Hampshire Gb Jackson; Philip Anthony Petersfield Hampshire Gb Jupp
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1980-02-28
Filing date: 1981-02-24
Publication date: 1991-04-11
Also published as: JPS56135470A; US4407670A; DE3106877A1; JPH0255423B2

Description

Die Erfindung betrifft Piperidin- und Perhydropyrido- oxazepin-Derivate, die als biozide Agenzien in bioziden Präparaten für Anwendungen in Meerwasser und Frischwasserumgebungen dienen.

Der Begriff "biozid" bedeutet die Eigenschaft, unerwünschtes biologisches Wachstum zu verhindern, beispielsweise von Algen, Rankenfußkrebsen oder Pilzen an vollständig oder teilweise unter Wasser befindlichen oder Dampf ausgesetzten Konstruktionsteilen, oder von Pilzen in Kohlenwasserstoff- Brennstoffen.

Alle unter Wasser befindlichen Oberflächen von Konstruktionsteilen sind dem Bewuchs durch Algen und Rankenfußkrebse ausgesetzt, die den Farbanstrich und auch den Konstruktionswerkstoff angreifen können. Bei fahrenden Schiffen vergrößert dieser Bewuchs auch den Schiffswiderstand und führt dadurch zur Steigerung der Treibstoffkosten usw. Während alle Flächen dem Bewuchs ausgesetzt sind, sind ortsfeste Flächen, beispielsweise an Molen, Kaimauern, Piers und vor Anker liegenden Schiffen, besonders betroffen. Dieser Bewuchs kann durch sog. Antibewuchsfarben gehemmt werden, die in regelmäßigen Zeitabständen aufgebracht werden. Die aktiven Agenzien dieser Antibewuchsfarben haben häufig auch fungizide Wirkung und verhindern einen Pilzbewuchs der betreffenden Flächen.

Die üblicherweise verwendeten bioziden Agenzien, bei denen es sich normalerweise um Metallsalze oder organisch- metallische Verbindungen handelt, haben jedoch die Nachteile, daß sie nur eine verhältnismäßig kurzfristige Beständigkeit haben, nämlich beispielsweise Kupfersalze, und/oder daß sie gegenüber erwünschten Meeresorganismen und häufig auch gegenüber dem menschlichen Organismus ebenfalls toxisch sind, nämlich beispielsweise Blei- und Quecksilbersalze, und/oder daß sie wegen ihrer im allgemeinen vorhandenen Eigenfärbung die Farbgebung von sie enthaltenden Präparaten stark beschränken.

Die Erfindung beinhaltet die Erkenntnis, daß gewisse Verbindungen, die ein Piperidyl-Ringsystem enthalten, bei niedrigen Konzentrationen eine biozide Wirkung gegen Algen und Rankenfußkrebse besitzen, während sie im allgemeinen nur eine geringe Löslichkeit in Meerwasser haben und daher ihre Wirkungsdauer erhöht wird und toxische Wirkung außerhalb der damit behandelten Oberfläche reduziert werden. Außerdem lassen sich die erfindungsgemäßen bioziden Agenzien verhältnismäßig einfach und billig herstellen und, da sie im allgemeinen farblos sind, bedingen sie keine wesentliche Beschränkung der Farbgebungsmöglichkeiten von sie enthaltenden Präparaten.

Gemäß der Erfindung weist ein zu verwendendes biozides Präparat eine wirksame Konzentration einer aktiven Komponente in einem geeigneten Verdünnungsmittel oder Trägermittel auf, wobei die aktive Komponente mindestens eine Verbindung enthält, wie sie in den Patentansprüchen gekennzeichnet ist.

Als geeignete Verdünnungsmittel oder Trägermittel kommen solche in Frage, die üblicherweise in bioziden Präparaten Anwendung finden. Beispielsweise können Vinyl, Kolophonium, Epoxiharze oder gemischte Mittel und ein geeignetes Lösungsmittel verwendet werden. Der Anteil des in den erfindungsgemäßen Präparaten verwendeten bioziden Agens ist je nach dem verwendeten Trägermittel und der verwendeten aktiven Komponente veränderlich, liegt aber normalerweise im Bereich von etwa 10 bis 50 Gew.-% der trockenen Farbschicht.

Bedeutsam ist, daß Präparate mit einer aktiven Komponente nach der Erfindung und einem Kolophoniumträger nicht die bekannte Erscheinung des Austrocknens zeigen, die bei kupferhaltigen Kolophoniumharzen (d. h. bei Präparaten mit einer Kupferverbindung als toxischem Stoff und einem Kolophoniumharz als Trägermittel auftritt. Außerdem ist der Bereich der Färbungsmöglichkeiten von Präparaten mit aktiven Komponenten nach der Erfindung viel größer als bei den herkömmlichen Präparaten auf Kupferbasis. Insbesondere läßt sich ein schwarzes biozides Präparat durch Mischen eines geeigneten Trägermittels und eines Lösungsmittels mit einer aktiven Komponente nach der Erfindung und Ruß herstellen.

Eine der bevorzugten aktiven Komponenten in einem solchen schwarzen Präparat ist 1-n-Decylperhydro-Oxazolo- (3,4-a)-Pyridin.

Die aktiven Komponenten nach der Erfindung können auch, mit oder ohne Verdünnungs- oder Trägermittel, als Zusätze zu Brennstoffen, insbesondere Kohlenwasserstoff-Brennstoffen, Anwendung finden, um das Pilzwachstum in oder auf dem Brennstoff zu unterbinden oder wesentlich zu hemmen. Als Fungizide besonders wirksame aktive Komponenten sind 1-n-Alkyl-2- Piperidylcarbinole und 1-n-Alkylperhydro-Oxazolo-(3,4-a)- Pyridine, wobei in beiden Fällen das 1-n-Alkylradikal insgesamt 8 bis 12 Kohlenstoffatome enthält.

Die aktiven Komponenten nach der Erfindung zeigen unterschiedliche Grade an Toxizität gegenüber Algen und Rankenfußkrebsen. Der jeweilige Grad der Toxizität dieser aktiven Komponenten scheint mindestens teilweise durch die Größe der Radikale R¹, R², R³, R⁴, R⁵ und R⁶ bestimmt zu werden. Insbesondere aktive Komponenten nach Anspruch 5 zeigen besonders gute biozide Eigenschaften gegenüber Algen und Rankenfußkrebsen.

Eine der bevorzugtesten aktiven Komponenten nach der Erfindung ist 1-n-Decylperhydro-Oxazolo-(3,4-a)-Pyridin.

Aktive Komponenten nach der Erfindung, die als Antibewuchs- Agenzien besonders wirksam sind, haben eine nur geringe Löslichkeit in Wasser. Im allgemeinen weist eine aktive Komponente der allgemeinen Formel I bei welcher R⁷ und R⁸ gesonderte Wasserstoffatome sind, eine größere Löslichkeit in Wasser auf als eine aktive Komponente der allgemeinen Formel I mit vergleichbarem Molekulargewicht, bei welcher R⁷ und R⁸ zusammen die Gruppe -CHR⁴- bilden. Weitere aktive Komponenten der allgemeinen Formel I, die höhere Alkylradikale enthalten, haben im allgemeinen eine geringere Löslichkeit in Wasser als solche mit niedrigeren Alkylradikalen.

Ein erfindungsgemäß zu verwendendes biozides Präparat kann in Form einer Farbe auf eine zu schützende, in Wasser, insbesondere in Meerwasser, befindliche Oberfläche aufgebracht werden. Insbesondere können Bauteile wie Molen, Piers, und vor Anker liegende oder fahrende Schiffe gegen biologischen Bewuchs geschützt werden.

Ferner kann ein Stoff nach der Erfindung zur Verhinderung von Pilzwachstum in Kohlenwasserstoff-Brennstoffen Anwendung finden.

Die aktiven Komponenten nach der Erfindung können auf unterschiedliche Weise hergestellt werden, je nach dem Wert von x, der Art der Radikale R¹, R², R³, R⁴, R⁵ und R⁶, und nach den verfügbaren Ausgangsstoffen.

Beispielsweise ist eine besonders günstige Möglichkeit zur Herstellung von 2-Piperidylcarbinolen unter Verwendung billiger Ausgangsstoffe und mit hohen Ergiebigkeiten in allen Stufen in dem nachstehenden Schema I dargestellt:

Auf ähnliche Weise können 2-(α-Piperidyl)-Äthanole aus ziemlich billigen Ausgangsstoffen und mit hoher Ergiebigkeit nach dem Verfahren gemäß dem nachstehenden Schema II hergestellt werden:

Schließlich können Perhydro-Oxazolo-(3,4-a)-Pyridine oder Perhydropyrido-(1,2-c)(1,3)Oxazepine leicht aus den obigen Piperidylalkoholen durch Reaktion mit einer wäßrigen Lösung eines Alkylaldehyds, insbesondere von Formaldehyd, hergestellt werden. Eine typische Reaktion ist im nachstehenden Schema III dargestellt:

Die Umsetzung eines 2-Piperidylcarbinols in ein Perhydro-Oxazolo-(3,4-a)-Pyridin in der oben beschriebenen Weise ist bereits von T. A. Crabb und R. F. Newton in Journal of Heterocyclic Chemistry, 1966, Nr. 3, Seite 418, angegeben worden.

Alle die nach den oben angegebenen Verfahren hergestellten aktiven Komponenten sind Gemische von Diastereoisomeren. In manchen Fällen kann das diastereoisomerische Gemisch durch fraktionierte Kristallisation oder Säulenchromatographie getrennt werden. Beispielsweise ergab die fraktionierte Kristallisation zwei reine Diastereoisomere aus den Gemischen von jeweils α-Äthyl-, α-n-Pentyl- und α-n-Octyl-2-Piperidylcarbinol, während die Säulenchromatographie eine Trennung der diastereoisomerischen Gemische von 1-Methyl-, 1-n-Octyl- und 1-n-Dodecylperhydro-Oxazolo-(3,4-a)-Pyridin ergab. In allen mit den obigen aktiven Komponenten nach der Erfindung durchgeführten Versuchen wurde jedoch zur Feststellung ihrer Antibewuchs- unf fungiziden Wirkungen jeweils das diastereoisomerische Gemisch des betreffenden Agens anstatt eines seiner reinen Diastereoisomere verwendet, selbst wenn gegebenenfalls seine Wirkung tatsächlich nur einem einzigen der Isomere zugeordnet werden kann.

Die verhältnismäßig einfache und billige Herstellung aktiver Komponenten nach den oben angegebenen Formeln I und II stellt den Hauptvorteil dieser aktiven Komponenten gegenüber früher vorgeschlagenen organischen aktiven Komponenten mit einem Piperidylring dar.

Nachstehend werden einige Ausführungsbeispiele von bioziden Präparaten, Verfahren zur Hemmung biologischen Wachstums, neuer erfindungsgemäßer Verbindungen und Verfahren zur Herstellung der aktiven Komponenten nach der Erfindung näher erläutert.

Herstellung von bestimmten 2-Piperidylcarbinolen:

Eine Lösung aus geeignetem Alkylbromid (1 mol) in natriumgetrocknetem Äther (450 ml) wurde während einer Zeitspanne von 0,75 h tropfenweise unter Umrühren auf trockene Magnesiumdrehspäne (24 g) zugegeben.

Nach Beendigung der Reaktion wurde das Reaktionsgefäß in Eis gekühlt und es wurde während einer Zeitspanne von 1 h eine Lösung von 2-Pyridinaldehyd (1,0 mol, 107 g) in natriumgetrocknetem Äther (220 ml) sorgfältig zugegeben.

Das Reaktionsgemisch wurde sodann unter Umwälzen während 0,5 h in einem Wasserbad erwärmt. Dann wurde verdünnte Salzsäure (700 ml, 1,5-N) zugegeben, und danach wurde in ausreichender Menge wäßriges Natriumkarbonat zugegeben, um das Gemisch in den basischen Zustand überzuführen. Anschließend wurde die wäßrige Schicht von der organischen Schicht getrennt und dann mit Äther (3 × 500 ml) extrahiert. Die kombinierten Ätherextrakte wurden getrocknet (Na₂SO₄) und im Vakuum verdampft, wobei sich ein brauner Rückstand ergab. Dieser braune Rückstand wurde sodann durch Destillation unter reduziertem Druck gereinigt, um ein α-Alkyl-2-Pyridylcarbinol zu erhalten.

Die auf diese Weise hergestellten α-Alkyl-2-Pyridylcarbinole wurden nach einer der beiden nachstehenden Methoden reduziert, nämlich entweder durch

i. katalytische Hydrierung in Essigsäurelösung, oder
ii. Natrium in Äthanol.

Die jeweils gewählte Methode hängt hauptsächlich von der Löslichkeit des α-Alkyl-2-Pyridylcarbinols in Essigsäure oder Äthanol ab. Beispielsweise waren α-n-Decyl-, α-n-Dodecyl-, und α-n-Hexadecyl-2-Pyridylcarbinol nur in geringem Maße in Eisessigsäure löslich, und daher wurde die Reduktion dieser Verbindungen nach der Natrium-in-Äthanol- Methode vorgenommen.

i. Katalytische Hydrierung:

α-Alkyl-2-Pyridylcarbinol (0,3 mol) wurde in Eisessigsäure (180 ml), die einen Adams-Platinoxidkatalysator (1 g) enthielt, aufgelöst und durch Wasserstoff bei einem Druck von 4,2 bar in einem Parr-Hydrierapparat hydriert. Nach Beendigung der Reduktion wurde der Katalysator ausgefiltert, die Essigsäure im Vakuum entfernt und der Rückstand mit 50%iger wäßriger Natriumhydroxidlösung in den basischen Zustand übergeführt. Die Lösung wurde sodann mit Äther (3 × 200 ml) extrahiert und die kombinierten Extrakte wurden getrocknet (Na₂SO₄) und konzentriert, um α-Alkyl-2-Piperidylcarbinol als kristallines Gemisch von Diastereoisomeren zu erhalten.

ii. Natrium in Äthanol:

Eine Lösung von dem α-Alkyl-2-Pyridylcarbinol (0,25 mol) in wasserfreiem Äthanol (650 ml) wurde unter Umwälzen gesiedet, während metallisches Natrium (75 g) während einer Zeitspanne von etwa 0,75 h portionsweise zugegeben wurde. Nach vollständigem zugeben des Natriums wurde die Lösung noch während weiterer 2 h umgewälzt und sodann auf Umgebungstemperatur abgekühlt und vorsichtig in den sauren Zustand (pH 1) übergeführt, indem nacheinander verdünnte Salzsäure (50 ml) und konzentrierte Salzsäure zugegeben wurde. Die Lösung wurde sodann mit 30%iger wäßriger Natriumhydroxidlösung in den basischen Zustand übergeführt und anschließend mit Äther extrahiert. Die kombinierten Ätherextrakte wurden getrocknet (NaSO₄) und im Vakuum verdampft, um einen dunkelbraunen Rückstand von rohem α-Alkyl-2-Piperidylcarbinol zu erhalten. Das α-Alkyl- 2-Piperidylcarbinol läßt sich durch Kristallisation aus einem geeigneten Lösungsmittel, beispielsweise Petroläther, reinigen.

In allen Fällen lag das nach einem der beiden Reduktionsmethoden hergestellte α-Alkyl-2-Piperidylcarbinol als Gemisch von Diatereoisomeren vor. Dieses diastereoisomerische Gemisch wurde in den später beschriebenen bioziden Versuchen, verwendet. Durch fraktionierte Rekristallisation oder Säulenchromatographie über Aluminiumoxid war es jedoch möglich, einige reine Diastereoisomere abzutrennen. Beispielsweise ergab die fraktionierte Kristallisation zwei reine Diastereoisomere aus den Gemischen α-Äthyl-, α-n-Pentyl- und α-n-Octyl-2-Piperidylcarbinol. In der nachstehenden Tafel I sind analytische Ergebnisse angegeben.

Herstellung bestimmter Perhydro-Oxazolo-(3,4-a)-Pyridine:

Ein rohes, nicht rekristallisiertes diastereoisomerisches 2-Piperidylcarbinol (0,2 mol, nach einer der obigen Methoden hergestellt) wurde mit einem Überschuß an wäßrigen Alkylaldehyd während 0,5 h geschüttelt. Das Gemisch wurde mit 50%iger wäßriger Natriumhydroxidlösung in den basischen Zustand übergeführt und mit Äther (4 × 50 ml) extrahiert. Die Ätherextrakte wurden kombiniert, getrocknet (Na₂SO₄), verdampft und das als Rückstand verbleibende Öl im Vakuum destilliert, um ein diastereoisomerisches Gemisch von Perhydro-Oxazolo-(3,4-a)- Pyridin zu erhalten. Dieses diastereoisomerische Gemisch wurde in den später beschriebenen bioziden Versuchen verwendet. Durch fraktionierte Kristallisation oder Säulenchromatographie über Aluminiumoxid war es jedoch möglich, einige reine Diastereoisomere abzutrennen. Beispielsweise wurden die diastereoisomerischen Gemische von 1-Methyl-, 1-n-Octyl- und 1-n-Dodecyl-Perhydro-Oxazolo-(3,4-a)-Pyridin durch Säulenchromatographie getrennt. In der nachstehenden Tafel I sind analytische Ergebnisse angegeben.

Tafel I

Perhydro-Oxazolo-(3,4-a)-Pyridine

Herstellung bestimmter 3-(α-Piperidyl)-Propan-1-ole:

i) Eine Lösung von 1-Alken (0,2 mol) in Chloroform (100 ml) wurde während einer Zeitspanne von 15 min tropfenweise in eine gekühlte (2°C) Lösung von m-Chlorperbenzoesäure (0,24 mol) in Chloroform (400 ml) zugegeben. Die Temperatur des Reaktionsgemisches wurde durch Kühlung mit Eis unter 10°C gehalten. Die Reaktion wurde überwacht, indem 1-ml-Portionen des Reaktionsgemisches mittels einer Pipette abgenommen und in Wasser (25 ml) gegeben und mittels n/10- Natriumthiosulfatlösung unter Verwendung eines Kaliumjodid/ Stärke-Indikators titriert wurden. Das Reaktionsgemisch wurde bis zur Vervollständigung der Reaktion (nach etwa 100 min) umgerührt und sodann wurde die überschüssige Perbenzoesäure durch Schütteln des Reaktionsgemisches mit einer 10%igen wäßrigen Natriumsulfitlösung zersetzt. Die Natriumsulfitlösung wurde sodann entfernt und die organische Schicht wurde mit wäßriger Natriumbicarbonatlösung extrahiert. Danach wurde die organische Schicht zweimal mit Wasser gewaschen, über Kaliumcarbonat getrocknet und im Vakuum verdampft, wodurch sich ein Öl ergab, das unter reduziertem Druck destilliert wurde, um 1,2-Epoxyalkan zu erhalten.

ii) Phenyllithium wurde durch Reaktion von frisch geschnittenem Lithium (0,3 mol) in natriumgetrockneten Äther (225 ml) mit frisch destilliertem Brombenzol (0,15 mol) unter einer Stickstoffatmosphäre hergestellt. Zu dieser Lösung wurde tropfenweise 2-Methylpyridin (0,15 mol) in natriumgetrocknetem Äther (30 ml) zugegeben und die so erhaltene rotbraune Lösung wurde bei Raumtemperatur während einer Stunde umgerührt.

iii) Die Lösung von 2-Picolyl-Lithium in Äther wurde in Eis gekühlt und eine Lösung von 1,2-Epoxyalkan (0,15 mol) in natriumgetrocknetem Äther (30 ml) wurde langsam während einer Zeitspanne von 1 h unter Rühren zugegeben. Nach Überführung in den sauren Zustand mit 50%iger Salzsäure wurde die wäßrige Schicht abgetrennt, mit einer gesättigten wäßrigen Natriumcarbonatlösung in den basischen Zustand gebracht und mit Äther extrahiert. Die Ätherbasisschicht wurde über Natriumsulfat getrocknet, im Vakuum verdampft und unter reduziertem Druck destilliert, um ein 2-(α-Pyridyl)- 1-Alkylpropanol zu erhalten.

iv) Eine Lösung des 2-(α-Pyridyl)-1-Alkylpropanols (0,1 mol) in wasserfreiem Äthanol (250 ml) wurde unter Umwälzen gesiedet, während metallisches Natrium (30 g) portionsweise während einer Zeitspanne von 0,75 h zugegeben wurde. Die Umwälzung wurde während weiterer 2 h fortgesetzt und sodann ließ man die Lösung auf Umgebungstemperatur abkühlen. Die Lösung wurde vorsichtig durch aufeinanderfolgende Zugabe von verdünnter Salzsäure (20 ml) und konzentrierter Salzsäure in den sauren Zustand (pH 1) übergeführt. Dann wurde die Lösung mit 30%iger wäßriger Natriumhydroxidlösung in den basischen Zustand gebracht und mit Äther extrahiert. Die kombinierten Ätherextrakte wurden über Natriumsulfat getrocknet, konzentriert und der Rückstand im Vakuum destilliert, um 3-(α-Piperidyl)-Propan-1-ol zu erhalten. Diese Verbindungen wurden in den später angegebenen bioziden Versuchen verwendet. In der nachstehenden Tafel II sind analytische Ergebnisse angegeben.

Tafel II

3-(α-Piperidyl)-Propan-1-ole

Herstellung bestimmter 3-Alkylperhydropyrido-(1,2-c)-(1,3)- Oxazepine:

Ein 3-(α-Piperidyl)-Propan-1-ol (0,08 mol, hergestellt wie oben beschrieben) wurde mit einem Überschuß an 40%igem wäßrigem Alkylaldehyd während 0,5 h geschüttelt. Das Gemisch wurde sodann mit 50%iger wäßriger Natriumhydroxidlösung in den basischen Zustand gebracht und mit Äther extrahiert. Die Ätherextrakte wurden kombiniert, über Natriumsulfat getrocknet, konzentriert und das als Rückstand verbliebene Öl im Vakuum destilliert, um ein 3-Alkylperhydropyrido-(1,2-c)-(1,3)-Oxazepin zu erhalten. Die erhaltenen Verbindungen wurden in den später beschriebenen bioziden Versuchen verwendet. Analytische Ergebnisse sind in der nachstehenden Tafel III angegeben.

Tafel III

Perhydropyrido-(1,2-c)-(1,3)-Oxazepin

Versuche zur Untersuchung der bioziden Wirkung der bioziden Agenzien nach der Erfindung gegen Rankenfußkrebse und Algen wurden in der nachstehenden Weise durchgeführt:

1. Untersuchungen der Toxizität gegen Rankenfußkrebse:

Die bioziden Agenzien wurden auf ihre Toxizität gegen im Frühstadium befindliche Naupliuslarven von Elminius Modestus (Darwin) und Balanus Balanoides (L), in Abhängigkeit von der Jahreszeit, untersucht. Jeweils zwei Mengen von im Labor aufgezogenen Naupliuslarven wurden während jeweils 24 h in Testlösungen von jeweils 75 ml gebracht, die bei Elminius Modestus auf einer Temperatur von 20°C und bei Balanus Balanoides auf einer Temperatur von 10°C gehalten wurden. Sodann wurde die prozentuale Abtötungsrate aufgezeichnet. Um die relative Wirksamkeit der bioziden Agenzien zu bestimmen, wurden sie anfänglich mit einer Konzentration von 10^-5 g/ml getestet, und diejenigen Agenzien, die bei dieser Konzentration eine Abtötungsrate von 100% ergeben haben, wurden nochmals mit einer Konzentration von 10^-6 g/ml getestet.

Die Testkonzentrationen von 10^-5 g/ml wurden durch Auflösen von 0,1 g des jeweiligen bioziden Agens in 10 ml Azeton analytischer Qualität, anschließender Entnahme von 1 ml dieser Lösung und Verdünnung mit gefiltertem frischem Meerwasser auf 1 l hergestellt. Die Testkonzentrationen von 10^-6 g/ml wurden durch Auflösen von 0,01 g des jeweiligen bioziden Agens in 10 ml Azeton analytischer Qualität, anschließende Entnahme von 1 ml dieser Lösung und Verdünnung mit gefiltertem frischem Meerwasser auf 1 l hergestellt.

Eine 0,1%ige Lösung von Azeton analytischer Qualität in Meerwasser zeigte bei einer Kontrolluntersuchung mit Naupliuslarven im wesentlichen keine biozide Wirkung gegen Rankenfußkrebse.

Die Versuchsergebnisse sind in der nachstehenden Tafel IV zusammengestellt, aus welcher ersichtlich ist, daß 1-n-Octyl-, 1-n-Decyl- und 1-n-Dodecylperhydro-Oxazolo-(3,4-a)-Pyridin (Verbindungen Nr. 1, 3 und 5) und 1-n-Octyl-3-(α-Piperidyl)- Propan-1-ol (Verbindung Nr. 10) die wirksamsten bioziden Agenzien gegen Naupliuslarven im Frühstadium waren. Die Toxizität aller fünf Verbindungen war mit derjenigen einer äquivalenten Konzentration von Kupferionen vergleichbar. Andere biozide Agenzien nach der Erfindung zeigten ebenfalls eine biozide Wirkung gegen Elminius Modestus (Darwin) und Balanus Balanoides (L), jedoch war ihre Toxizität im allgemeinen geringer als diejenige von Kupferionen.

Tafel IV

Toxizität biozider Agenzien gegen Naupliuslarven im Frühstadium

2. Untersuchungen der Toxizität gegen Algen:

Als Versuchsmethode diente eine spektrophotometrische Messung der optischen Dichte von Chlorophyll b in einer Suspension von Chlamydomonas Reinhardii, die während 24 h der Wirkung des jeweils getesteten bioziden Agens mit einer Konzentration von 10^-5 g/ml ausgesetzt wurde. Die Wirksamkeit jedes Agens als biozides Mittel gegen Algen wurde im Vergleich zu einer nichttoxischen Kontrollsuspension und zu verschiedenen Konzentrationen von Quecksilberchlorid ausgewertet.

a) Eine Lösung jedes bioziden Agens wurde durch Auflösen einer Probe von 0,01 g in 10 ml Äthanol analytischer Qualität hergestellt. Sodann wurde 1,0 ml dieser Lösung mit Erdschreiber- Mittel auf 50 ml verdünnt. Schließlich wurden 8 ml dieser Lösung einem gleichen Volumen von in einer Plastikflasche befindlicher Chlamydomonas-Reinhardii-Suspension zugegeben. Die Endkonzentration des Agens in der Lösung betrug 10^-5 g/ml.

b) Eine Anzahl von Quecksilberionen enthaltenden Vergleichslösungen mit einem Bereich abgestufter Konzentrationen wurde durch Auflösen von jeweils 0,135 g Quecksilberchlorid in jeweils 500 ml Erdschreiber-Mittel hergestellt, so daß man eine Lösung mit einer Konzentration des Quecksilberchlorids von etwa 1 × 10^-3 mol/l erhielt. Durch Zugabe geeigneter Mengen dieser Lösung in Erdschreiber-Mittel wurden sodann drei weitere Lösungen mit Konzentrationen von 10^-4 mol/l, 10^-5 mol/l und 10^-6 mol/l an Quecksilberchlorid hergestellt 8 ml jeder dieser Lösungen wurde sodann gesondert jeweils einem gleichen Volumen von Chlamydomonas-Reinhardii-Suspension zugegeben. Die Konzentrationen des Quecksilberchlorids in den vier so erhaltenen fertigen Lösungen betrug 5 × 10^-4 mol/l, 5 × 10^-5 mol/l, 5 × 10^-6 mol/l und 5 × 10^-7 mol/l.

c) Vier nichttoxische Kontrollösungen wurden durch Zugabe von 8 ml der Chlamydomonas-Reinhardii-Kultur in jeweils ein gleiches Volumen von Erdschreiber-Mittel hergestellt. Die Meßwerte wurden am Beginn des Versuchs bei zwei dieser Kontrollösungen aufgenommen.

d) Jeweils zwei Proben der Testlösungen, der Quecksilber- Vergleichslösungen und der Kontrollösungen wurden jeweils während 24 h bei Umgebungstemperatur und Tageslicht geschüttelt. Sodann wurde die optische Dichte bei 676 nm auf einem Pye- Unicam-SP-1800-Spektrophotometer unter Verwendung einer Siliciumzelle mit 1 cm Weglänge abgelesen.

Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tafel V dargestellt. Auf dieser ist ersichtlich, daß 1-n-Decylperhydro-Oxazolo- (3,4-a)-Pyridin (Verbindung Nr. 21) sowie 3-Octylperhydropyrido- (1,2-c)(1,3)Oxazepin (Verbindung Nr. 13) gegen Chlamydomonas Reinhardii besonders wirksam sind, nämlich tatsächlich wirksamer als eine äquivalente Konzentration von Quecksilberchlorid. Außerdem geht aus der Tafel V hervor, daß auch noch weitere biozide Agenzien nach der Erfindung eine im wesentlichen gleiche biozide Wirkung gegen Chlamydomonas Reinhardii zeigen wie eine äquivalente Konzentration von Quecksilberchlorid, während andere Agenzien zwar ebenfalls eine biozide Wirkung gegen Algen zeigen, die aber kleiner als diejenige einer äquivalenten Konzentration von Quecksilberchlorid ist.

Tafel V

Toxizität biozider Agenzien bei einer Konzentration von 10^-5 g/ml gegen Chlamydomonas Reinhardii

Nachstehend werden beispielsweise einige Antibewuchs- Präparate beschrieben. Außerdem sind auch weitere Versuche hinsichtlich des Trocknungsverhaltens dieser Präparate beispielsweise angegeben.

Für Versuche mit Antibewuchsfarben wurde eine Probe von 1-n-Decylperhydro-Oxazolo-(3,4-a)-Pyridin (Verbindung Nr. 3) hergestellt, und die Verträglichkeit dieser Verbindung mit verschiedenen Medien wurde für drei Verhältnisse von Antibewuchs- Agenzien zum Gesamtfeststoffgehalt des jeweiligen Mediums geprüft.

Die Zusammensetzung der Lösungen von hinsichtlich der Verträglichkeit mit dem toxischen Agens getesteten Mitteln sind in Tafel VI angegeben.

Tafel VI Auf Verträglichkeit mit 1-n-Decylperhydro-Oxazolo-(3,4-a)-Pyridin (Verbindung Nr. 3) geprüfte Zubereitungen

A. Epoxiharzkörner (Epikote 1001*) (70 g), Sekundäres Butanol (15 g), Härter (Versamid 115*) (70 g),
2-Äthoxyäthanol (Oxitol*) (15 g), Naphtha (30 g)

B. Epoxiharzkörner (Epikote 1001*) (70 g), Sekundäres Butanol (15 g), Härter (Versamid 115*) (70 g),
2-Äthoxyäthanol (Oxitol*) (15 g), Kolophoniumkörner (WW*) (140 g), Naphtha (90 g)

C. Zyklisierter Gummi (Plastoprene No 2*) (60 g), Naphtha (40 g)

D. Zyklisierter Gummi (Plastoprene No 2*) (60 g), Kolophoniumkörner (WW*) (70 g), Naphtha (70 g)

E. Chlorierter Gummi (Alloprene*) (60 g), Naphtha (40 g)

F. Chlorierter Gummi (Alloprene*) (60 g), Kolophoniumkörner (WW*) (70 g), Naphtha (70 g)

G. Rizinusöl-Modifikator (Plastokyd E-D4*) (60 g), Epoxidharzester (Shellsol*) (40 g),
Trocknungsmittel (Nuosyn driers*)

H. Rizinusöl-Modifikator (Plastokyd E-D4*) (60 g), Epoxidharzester (Shellsol*) (40 g),
Trocknungsmittel (Nuosyn driers*) (0,5 g), Kolophoniumkörner (WW*) (70 g), Naphtha (30 g)

Bemerkung: * Warenzeichen

Es wurden Mischungen aus jeweils einer der Zubereitungen nach Tafel VI und 0%, 25%, 33% oder 50% (nach Feststoffgewicht) des Antibewuchs-Agens hergestellt. Diese verträglichen Mischungen wurden auf Glasperlen aufgebürstet und bei Raumtemperatur getrocknet. Der Trocknungsgrad der Farbschichten wurde nach 2 h, 4 h, 6 h und 24 h festgestellt und die Trocknungszeiten der das toxische Agens enthaltenden Mischungen wurden mit derjenigen der agensfreien Zubereitung verglichen.

In mit einer Ausnahme allen Fällen waren die Mischungen der Zubereitungen mit dem toxischen Agens bis zu einem Gehalt von 50% (nach Feststoffgewicht) des toxischen Agens verträglich. In allen Fällen wurde die Trocknungszeit der Mischung durch die Zugabe des toxischen Agens im Vergleich zu derjenigen der agensfreien Zubereitung vergrößert. Bei den meisten Versuchen führte jedoch die Zugabe des toxischen Agens mit einem Anteil von bis zu 33% nur zu einer geringfügigen Verlängerung der Trocknungszeit. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tafel VII angegeben.

Tafel VII

Verträglichkeit und Trocknungsverhalten von Präparaten mit 1-n-Decylperhydro-Oxazolo-(3,4-a)-Pyridin als toxisches Agens

Versuche zur Untersuchung der fungiziden Wirkung von bioziden Agenzien nach der Erfindung wurden in der folgenden Weise durchgeführt:

Ein Zweiphasensystem, bestehend aus gleichen Volumen von DIESO-Kraftstoff und einer wäßrigen Nährstofflösung wurde für Versuche verwendet, um die fungizide Wirkung der Agenzien gegen Cladosporium Resinae zu untersuchen.

a) Herstellung einer Sporensuspension:

Es wurden Kulturen von Cladosproium Resinae auf Malzextrakt auf geneigten Tabletts angelegt und bei 25°C gezüchtet. Nachdem ein starkes Pilzwachstum erreicht worden war, wurden die Tabletts bis zum Gebrauch auf einer Temperatur von 5°C gehalten. Die Sporensuspensionen wurden jeweils in 10 ml steriler, viertelstarker Ringer-Lösung und 0,1% Tween 80 hergestellt, so daß man etwa 5 × 10^-5 Sporen/ml erhält.

b) Herstellung wäßriger Nährlösungen:

Die in dem Zweiphasensystem verwendeten wäßrigen Nährlösungen enthielten die folgenden Bestandteile:

FeCl₃-Lösung (15 g in 25 ml Wasser)\|0,01 ml
MgSO₄ 7H₂O	0,02 g
CaCl₂ 2H₂O	0,0026 g
KH₂PO₄	0,1 g
K₂HPO₄	0,1 g
NH₄NO₃	0,1 g
Destilliertes Wasser	1000 ml

Von dieser Lösung wurden Portionen von 2,5 ml in Teströhrchen gegeben und während 15 min bei einem Druck von 1,05 bar autoklaviert.

c. Herstellung von Lösungen potentieller Fungizide in Brennstoff:

Eine Lösung jeder potentiellen fungiziden Verbindung wurde in Naval pour (47/50) DIESO hergestellt, das unter Verwendung von Wahtman-Filterpapier Nr. 42 gefiltert worden war. Für die anfänglichen Auswahlversuche wurden Konzentrationen von 625 ppm und 125 ppm des jeweiligen bioziden Agens in DIESO-Kraftstoff verwendet. Die Lösungen des jeweiligen bioziden Agens in DIESO-Kraftstoff wurden hergestellt, indem zunächst das Agens entweder in Dimethylformamid oder Azeton aufgelöst und das so erhaltene homogene Gemisch dann in den DIESO-Kraftstoff zugegeben wurde. Die Konzentration des bioziden Agens in der anfänglichen Lösung mit Dimethylformamid oder Azeton wurde so gewählt, daß, wenn die Konzentration des bioziden Agens in der dann herzustellenden Lösung mit DIESO-Kraftstoff 625 ppm betrug, die Konzentration von Dimethylformamid bzw. Azeton im DIESO-Kraftstoff 1 Vol.-% betrug. Es wurde nachgewiesen, daß eine 1%ige Lösung von Dimethylformamid oder Azeton in DIESO-Kraftstoff keine Wachstumshemmung von Cladosporium Resinae bewirkt.

d) Experimentierverfahren:

Unter Verwendung einer Pasteur-Pipette wurde ein Tropfen der Sporensuspension auf die Oberfläche der in einem Teströhrchen befindlichen 2,5 ml Menge der wäßrigen Nährlösung aufgegeben. Sodann wurden 2,5 ml DIESO-Kraftstoff, der eine bekannte Konzentration des potentiellen fungiziden Agens enthielt, auf die wäßrige Nährlösung aufgegossen (in dem so erhaltenen Zweiphasensystem bildete der eine geringe Dichte aufweisende DIESO-Kraftstoff die obere Schicht). Das Zweiphasensystem wurde sodann auf einer Temperatur von 25°C gehalten und während der nächsten 20 Tage hinsichtlich des Pilzwachstums an der Grenzfläche zwischen Kraftstoff und Wasser visuell geprüft.

e) Bewertung des Pilzwachstums:

Das Ausmaß des Wachstums von Cladosporium Resinae an der Grenzfläche zwischen Kraftstoff und Wasser in den Zweiphasensystemen mit einer bekannten Konzentration des bioziden Agens wurde mit dem Ausmaß des Pilzwachstums an der Grenzfläche eines nichttoxischen Vergleichs-Zweiphasensystems (d. h. DIESO-Kraftstoff mit 1% Dimethylformamid oder Azeton über einem gleichen Volumen wäßriger Nährlösung) verglichen.

Das Ausmaß des Pilzwachstums wurde dann in der folgenden Weise bewertet:

┤ = kein Wachstum
- = Geringes Wachstum als in dem nichttoxischen Vergleichssystem
+ = gleiches oder größeres Wachstum als in dem nichttoxischen Vergleichssystem

Ergebnise sind in der nachstehenden Tafel VIII zusammengestellt.

Tafel VIII

Toxizität der bioziden Agenzien gegen Cladosporium Resinae

Einige biozide Verbindungen nach der Erfindung wurden mittels der Objektträger-Keimungstechnik von R. N. Smith und B. Crook, die in dem 4. International Biodetermination Symposium, BAB, Berlin, 1978, beschrieben worden ist, auf fungizide Wirkung untersucht. Die Ergebnisse in Form der prozentualen Keimungsrate nach 48 Stunden sind in der nachstehenden Tafel IX angegeben.

Tafel IX

Toxizität ausgewählter biozider Agenzien, ermittelt durch prozentuale Keimungsrate im Keimungsversuch auf Objektträger

Claims

1. Piperidinderivate, gekennzeichnet durch die nachstehende allgemeine Formel I wobei x den Wert 2 hat,
R¹ ein Alkylradikal mit bis zu 20 Kohlenstoffatomen oder ein Phenylradikal ist,
R², R⁵ und R⁶ gleich oder verschieden und jeweils ein Wasserstoffatom, ein Alkylradikal mit bis zu 20 Kohlenstoffatomen oder ein Phenylradikal sind,
R³ ein Wasserstoffatom oder ein niedrigeres Alkylradikal mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen ist, und
R⁷ und R⁸ jeweils gesonderte Wasserstoffatome sind oder zusammen die Gruppe bilden, wobei R⁴ ein Wasserstoffatom, ein Alkylradikal mit bis zu 16 Kohlenstoffatomen oder ein Phenylradikal ist, unter Ausschluß des Falles, daß R², R⁵ und R⁶ jeweils ein Wasserstoffatom ist, R³ ein Wasserstoffatom, ein Methylradikal oder ein Äthylradikal ist, und R⁷ und R⁸ zusammen die Gruppe -CH₂- bilden.

2. Perhydropyrido-(1,2-c)-(1,3)-Oxazepine, gekennzeichnet durch die nachstehende allgemeine Formel II wobei
R¹, R², R⁵ und R⁶ gleich oder verschieden und jeweils ein Wasserstoffatom, ein Alkylradikal mit bis zu 20 Kohlenstoffatomen oder ein Phenylradikal sind,
R³ ein Wasserstoffatom oder ein niedrigeres Alkylradikal mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen ist, und
R⁴ ein Alkylradikal mit bis zu 16 Kohlenstoffatomen oder ein Phenylradikal ist.

3. Verbindungen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß R² und R⁵ beide Wasserstoff sind.

4. Verbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form n - C₈H₁₇ hat, R², R³, R⁵ und R⁶ jeweils ein Wasserstoffatom ist, und R⁷ und R⁸ jeweils gesonderte Wasserstoffatome sind oder zusammen die Gruppe -CH₂- bilden.

5. Piperidinderivate, gekennzeichnet durch die allgemeine Formel IV worin R¹ ein Alkylradikal mit 8 bis 12 Kohlenstoffatomen und R⁶ ein Wasserstoffatom ist, sowie R⁷ und R⁸ jeweils Wasserstoffatome sind oder zusammen die Gruppe -CH₂- bilden.

6. Verbindungen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß R¹ die Form n - C₁₀H₂₁ hat.

7. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um ein Perhydro-Oxazolo- (3,4-r)-Pyridin handelt, wobei X = O, R¹ als CH₃ vorliegt, R³ und R⁶ jeweils Wasserstoff ist, und R⁴ als p-O₂NC₆H₅ vorliegt.

8. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um ein Perhydropyrido-(1,2-c)- (1,3)-Oxazepin handelt, wobei X = 2, R¹, R², R³, R⁵ und R⁶ jeweils Wasserstoff ist, und R⁴ als p-NO₂C₆H₅ vorliegt.

9. Verfahren zur Herstellung von Verbindungen nach Anspruch 1 oder 5, wobei R⁷ und R⁸ zusammen die Gruppe bilden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung der allgemeinen Formel I wobei x, R¹, R², R³, R⁵ und R⁶ jeweils den Angaben in Anspruch 1 entsprechen und wobei R⁷ und R⁸ jeweils Wasserstoffatome sind, in an sich bekannter Weise mit einem Aldehyd der Formel R⁴CHO zur Reaktion gebracht wird, wobei R⁴ die in Anspruch 1 angegebene Form hat.

10. Verfahren zur Herstellung von Verbindungen nach Anspruch 1, wobei R⁷ und R⁸ Wasserstoffatome sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung der nachstehenden allgemeinen Formel III wobei x, R¹, R², R³, R⁵ und R⁶ den Angaben in Anspruch 1 entsprechend, in an sich bekannter Weise mittels eines Reduktionsmittels reduziert wird.

11. Verfahren zur Herstellung von Verbindungen nach Anspruch 1, wobei R⁷ und R⁸ zusammen die Gruppe bilden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung der allgemeinen Formel I wobei x, R¹, R², R³, R⁵ und R⁶ den Angaben in Anspruch 1 entsprechen und wobei R⁷ und R⁸ Wasserstoffatome sind, in an sich bekannter Weise mit einem Aldehyd der Formel R⁴CHO zur Reaktion gebracht wird, wobei R⁴ die in Anspruch 1 angegebene Form hat.

12. Verfahren zur Herstellung von Verbindungen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung der allgemeinen Formel I wobei x, R¹, R², R³, R⁵ und R⁶ den Angaben in Anspruch 2 entsprechen und wobei R⁷ und R⁸ Wasserstoffatome sind, in an sich bekannter Weise mit einem Aldehyd der Formel R⁴CHO zur Reaktion gebracht wird, wobei R⁴ die in Anspruch 1 angegebene Form hat.

13. Verwendung von Verbindungen nach einem der Ansprüche 1 bis 8 in einem bioziden Präparat zur Hemmung unerwünschten biologischen Wachstums in Wasser oder in Kohlenwasserstoff-Brennstoffen.