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Substituierte Benzylimidazoliumsalze und diese enthaltende
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Mikrozide Die vorliegende Erfindung betrifft neue, wertvolle substituierte
Benzylimidazoliumsalze, Mikrozide, die diese Verbindungen enthalten und Verfahren
zur Bekämpfung von Mikroben mit diesen Verbindungen.
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Es ist bekannt, das N-Dodecyl-N,N-dimethyl-N-benzyl--ammoniumchlorid
(allhäu5er: Sterilisation-Desinfektion--Konservierung-Chemotherapie, Georg Thieme
Verlag, Stuttgart, 1967, S. 222) oder das 1,3-Bis-(p-isobutylbenzyl)-imidazoliumchlorid
(DE-PS 1 216 487) zur Bekämpfung von Mikroben zu verwenden.
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Es wurde gefunden, daß substituierte Benzylimidazole der Formel
in der Rl, R2 und R3 gleich oder verschieden sind und Wasserstoff, einen Cl-C4-Alkylrest
oder Halogen, R einen Alkylrest mit 8 bis 14 Kohlenstoffatomen, Benzyl, halogen-bzw.
alkylsubstituiertes Benzyl, R5 Wasserstoff oder einen Alkylrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen,
Phenyl, Benzyl, R6 Alkyl mit 1 bis 4 C-Atomen oder Halogen, R7 Alkyl mit 1 bis 4
C-Atomen oder Halogen und X einen Säurerest, insbesondere von Halogenwasserstoffsäuren,
bedeuten, eine
sehr gute Wirksamkeit gegenUber Bakterien, Pilzen
und Algen haben.
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Ein C1-C4-Alkylrest ist beispielsweise Methyl, Ethyl, Butyl, t-Butyl.
R4 ist beispielsweise Octyl, Decyl, Dodecyl, Benzyl, 2-Methyl-4-chlor-benzyl, 2-Methyl-3,4-dichlor--benzyl,
2-Methyl-3-chlor-benzyl, Halogen ist beispielsweise Chlor, Brom oder Iod.
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Ein Alkylrest mit l bis 8 Kohlenstoffatomen ist beispielsweise Methyl,
Ethyl Hexyl Octyl.
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Ein Säurerest ist beispielsweise der Rest einer anorganischen oder
organischen Säure, z.B. Salzsäure, Bromwasserstoffsäure, Dodecylbenzolsulfonsäure
, Essigsäure, Salicylsäure, Benzoesäure. Bevorzugt werden die Salze von Halogen
wasserstoffsäuren.
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Die neuen Verbindungen werden beispielsweise hergestellt, indem man
eine Verbindung der Formel
in der R4 R5, R6, R7 die oben genannten Bedeutungen haben in der Schmelze mit einer
Verbindung der Formel
in der Rl, R2, R3 die oben genannten Bedeutungen haben, umsetzt. Es werden beispielsweise
stöchiometrische Mengen der Ausgangssubstanzen verwendet. Die Umsetzung erfolgt
beispielsweise ohne Lösungsmittel in der Schmeize des Imidazols. Die Umsetzung erfolgt
je nach Schmelztemperatur bei etwa 50 bis 130°C.
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Beispiel 1 Herstellung von 1-Dodecyl-3[2-methyl-4-chlor]-benzyl -4-methyl-5-iodimidazoliumchlorid
37,9 g (O,l Mol l-Dodecyl-4-methyl-5-iodimidazol werden vorgelegt und auf 100°C
erhitzt und 17,7 g (0,1 Mol) 4-Chlor-orthoxylylchlorid zugetropft. Das Reaktionsgemisch
wird bei 120 bis 13000 nachgerührt. Die entstandene Verbindung (Verbinaung Nr. 7)
entspricht folgender Formel
Analyse: errechnet: gefunden: C 51,98 52,7 H 6,67 7,1 N 5,05 5,2
Cl 12,81 12,1 J 23,46 22,7 Beispiel 2 Herstellung von 1-Decyl-3-[2-methyl-3-chlor]-benzyl--4-methyl-5-bromimidazoliumchlorid
60,2 g (0,2 Mol) 1-Decyl-4-methyl-5-bromimidazol werden auf 10000 erhitzt und 35,4
g (0,2 Mol) 3-Chlor-orthoxylylchlorid zugetropft.
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Das Reaktionsgemisch wird 30 Minuten bei 120 bis 130°C nachgerührt.
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Die flüssige Verbindung (Verbindung Nr. 8) entspricht folgender Analyse:
Analyse: errechnet: gefunden: C 55,46 56,1 H 6,93 7,2 N 5,88 5,9 Cl 14,91 14,1 Br
16,81 15,9
Beispiel 3 Herstellung von 1,3-Di-[2-methyl-4-chlor]-benzyl--4-methyl-5-chlorimidazoliumchlorid
255 g (1 Mol) 1-[2-methyl-4-chlor]-benzyl-4-methyl--5-chlorimidazol werden auf 80°C
erhitzt und 175 g (1 Mol) 4-Chlor-orthoxylylchlorid (2-Methyl-4-chlor--benzylchlorid)
zugetropft und anschließend ca. 1 Stunde bei dieser Temperatur nachgerührt.
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Es entstehen 430 g einer Verbindung (Verbindung Nr. 6) folgender Zusammensetzung:
gefunden: errechnet: C 56,5 % 55,81 % H 5,0 ß 4,65 » N 6,8 % 6,51 Z Ol 32,1 % 33,0
% Beispiel 4 Herstellung von 1-Decy1-3-(2-methyl-4-chlor)-benzyl--4-methyl-5-chlorimidazoliumchlorid
25,6 g (0,1 Mol) 1-Decyl-4-methyl-5-chlorimidazol werden auf 1000C erhitzt und dazu
17,7 g (0,1 Mol) 4-Chlor-o-xylylchlorid zugetropft und 30 Minuten bei 1250C nachgerUhrt.
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Es entstehen 43 g der Verbindung mit dem Schmelzpunkt 9°°C (Verbindung
Nr. 3).
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Beispiel 5 Herstellung von 1-Dodecyl-3-(2-methyl-3-chlor)-benzyl--4-methyl-5-chlorimidazoliumchlorid
14,2 g (0,05 Mol) 1-Dodecyl-4<methyl-5-chlorimidazol werden auf 95°C erhitzt
und 8,4 g (0,05 Mol) 3-Chlor-o-xylylchlorid zugetropft und 30 Minuten bei 95°C nachgerührt.
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Es entstehen 22,6 g des Endproduktes mit einem Schmelzpunkt von 11200
(Verbindung Nr. 5). Die Ausbeuten sind quantitativ.
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Beispiel 6 Herstellung von 1-Decyl-3-benzyl-4-methyl-5-chlorimidazoliumchlorid
25,5 g (0,1 Mol) 1-Decyl-4-methyl-5-chlorimidazol werden auf 1000e erhitzt und innerhalb
10 Minuten 12,6 g (0,1 Mol) Benzylchlorid zugetropft und anschließend 30 Minuten
bei 12500 nachgerührt.
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Es werden 38 g (0,1 Mol) des Endproduktes (Verbindung Nr. 1) gewonnen.
Die Ausbeuten sind quantitativ.
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Folgende Wirkstoffe sind besonders zu nennen:
Wirkstoff
R¹ R² R³ R4 R5 R6 R7 X Fp.
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Nr.
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1 H H H C10H21 H CH3 Cl Cl 2 H Cl CH3 C10H21 H CH3 Cl Cl 125°C 3
Cl H CH3 C10H21 H CH3 Cl Cl 4 Cl H CH3 C12H25 H CH3 Cl Cl 5 H Cl CH3 C12H25 H CH3
Cl Cl 112°C 6 Cl H CH3 2-CH3-4-Cl-Benzyl H CH3 Cl Cl 7 Cl H CH3 C12H25 H CH3 J Cl
8 Cl H CH3 C10H21 H CH3 Br Cl 9 H H Cl C10H21 H CH3 Br Cl 10 Cl H H C10H21 H CH3
Br Cl 11 H H Cl C12H25 H CH3 J Cl 12 Cl H H C12H25 H CH3 J Cl
Die
Herstellung der Ausgangsprodukte der Formel
in der R4, R5, R6, R7 die oben genannten Bedeutungen haben, erfolgt in der Weise,
daß man eine Verbindung der Formel
in der R5, R6, R7 die oben genannten Bedeutungen haben, in einem Lösungsmittelm
z.B. Dimethylformamid, bei Temperaturen von 100 bis 150°C während 1 bis 20 Stunden
mit Na00113 umsetzt, das OH3011 abdestilliert, das so erhaltene Produkt mit einer
Verbindung der Formel R4-Cl umsetzt, 4 wobei R die oben genannten Bedeutungen hat,
das NaCl von der Reaktionsmischung ab trennt und das Endprodukt aus dem Lösungsmittel
isoliert, Man erhält auf diese Weise beispielsweise die folgenden Verbindungen
R4 R5 R6 R7 Siedebereich C10H21 H CH3 Cl 178-211°C/8 mbar 012H23 H CH3 C1 175-221°C/8
mbar Die Herstellung des Ausgangsproduktes der Formel
in der R5, R6, R7 die oben genannten Bedeutungen haben, erfolgt in der Weise, daß
man z.B. 4-Methylimidazol mit Chlorgas im ultravioletten Licht bei 20 bis 50°C in
einem Lösungsmittel, z.B. Tetrachlorkohlenstoff oder Monochlorbenzol, in 2 bis 10
Stunden zum Hydrochlorid des 4-Methyl--5-chlor-imidazols umsetzt und 4-Methyl-5-chlorimidazol
aus seinem Hydrochlorid mit Alkali, z.B. NaH003 freisetzt.
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Die Verbindung schmilzt bei 130 bis 13200.
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Die neuen Verbindungen eignen sich zur Bekämpfung von Mikroorganismen
(Mikroben) z.B. zum Schutz von Wasser gegen Algenbefall, zur Bekämpfung von schleimbildenden
Mikro-J
organismen in Rückkühlwerken, in der Papierindustrie oder
in Luftbefeuchtungsanlagen. Ferner können sie als Desinfektionsmittel oder Konservierungsmittel
für den technischen Bereich sowie als Bakterizide im Pflanzenschutz eingesetzt werden.
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Folgende Mikroorganismen lassen sich beispielsweise mit den neuen
Wirkstoffen bekämpfen: Staphylococcus aureus Escherichia cola, Klebsiella pneumoniae,
Citrobacter freundii, Proteus vulgaris, Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas fluorescens,
Xanthomonas vesicatoria, Xanthomonas malvacearum Erwinia carotovora, Erwinia amylovora,
Desulfovibrio desulfuricans, Streptoverticillium rubrireticulia Aspergillus niger,
Aspergillus versicolor, Penicillium Suniculosums Paecilomyces variotii, Trichoderma
viride, Chaetomium globosum, Candida albicans, Geotrichum candidans, Monilia sitophila,
Scenedesmus quadricauda Chlorella vulgaris, Nostoc muscorum.
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Die neuen Verbindungen sind in Wasser leicht löslich.
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Sie werden daher bevorzugt in Form ihrer wäßrigen Lösung angewendet.
Konzentrierte Zubereitungen können auch mit organischen Lösungsmitteln, z.B. Ethanol,
hergestellt werden.
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Die üblichen Anwendungskonzentrationen betragen 0,01 bis 1 % Wirkstoff,
bezogen auf das Gewicht des zu schützenden Materials; beim Einsatz zur Wasserbehandlung
bei der Erdölförderung, in Schwimmbädern, RückkUhlwerken, Luftbefeuchtungsanlagen,
Blumenfrischhaltemittel oder in der Papierindustrie sind Wirkstoffmengen von 5 bis
100 ppm ausreichend, um eine Mikroorganismenentwicklung zu unter
drücken,
Gebrauchsfertige Desinfektionsmittellösungen enthalten 0,5 bis 10 % (Gewichtsprozent)
Wirkstoff.
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Im Pflanzenschutz betragen die Aufwandmengen 0,1 bis 5 kg Wirkstoff
je ha. Zubereitungen mit organischen Lösungsmitteln können 1 bis 60 % Wirkstoff
enthalten.
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Die Wirkstoffe können auch mit anderen bekannten Mikroziden gemischt
werden. In vielen Fällen erhält man dabei eine Vergrößerung des mikroziden Wirkungsspektrums,
bei einer Anzahl dieser Mischungen treten synergistische Effekte auf, d.h, die mikrozide
Wirksamkeit des Kombinationsproduktes ist größer als die Summe der addierten Wirksamkeit
der Einzelkomponenten.
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Wirkstoffe, die mit den erfindungsgemäßen Benzylimidazolen kombiniert
werden können, sind beispielsweise: 2-(Thiocyanomethylthio)-benzthiazol 1-[2-(2,4-Dichlorphenyl)-2-(propenyl-oxy)-ethyl]-lH--imidazol
2,4,5,6-Tetrachlor-isophthalodinitril Methylenbisthiocyanat Tributylzinnoxid Mercaptobenzthiazol
Benzisothiazolon und seine Alkalisalze Alkaliverbindungen des N'-Hydroxy-N-cyclohexyl-diazeniumoxids
2-(Methoxy-carbonylamino)-benzimidazol 2-Methyl- 3-oxo-5-chlor-thiazolin- 3-on Trihydroxymethyl-nitro-methan
Glutardialdehyd Chloracetamid quaternäre Ammoniumverbindungen.
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In nachstehenden Versuchen wurden folgende bekannte Wirkstoffe als
Vergleichsmittel verwendet: A: N-Dodecyl-N,N-dimethyl-N-benzyl-ammoniumchlorid (Wallhäußer:
Sterilisation-Desinfektion-Konservierung-Chemotherapie, Georg Thieme Verlag, Stuttgart,
1967, S. 222) B: 1,3-Bis-(p-isobutylbenzyl)-imidazoliumchlorid (DE-PS 1 216 487)
Versuch 1 Zur Ermittlung der Wirksamkeit der neuen Verbindungen gegenüber Bakterien
werden zu je 5 ml steigender Verdünnungen der Wirkstoffe 5 ml doppelt konzentrierte
Nährbouillon in sterile Reagenzläser gegeben und vermischt. Durch Zugabe von einem
Tropfen einer 1:10 verdunnten 16 Stunden alten Bouillon-Kultur der Bakterien--Art
Escherichia coli werden dann die Röhrchen beimpft und 24 Stunden bei 3700 bebrütet.
Nach dieser Zeit werden Proben aus den Röhrchen auf Bakteriennährböden übertragen
und diese ebenfalls 24 Stunden lang bei 37°C bebrütet. Diejenige Verdnnungsstufe,
bei welcher nach dem uebertragen einer Probe auf den Nährboden keine Bakterienentwicklung
mehr erfolgt, wird als ADtOtungswert angegeben.
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Das Ergebnis des Versuches zeigt, daß die Verbindungen 2, 3, 4, 5,
9J 10, 11 und 12 gegen Escherichia eine bessere bakterizide Wirkung haben als der
bekannte Wirkstoff B.
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Versuch 2 Zur Prüfung der Wirksamkeit gegenüber Pilzen werden die
Wirkstoffe einer für das Wachstum der Pilze Aspergillus niger, Oidium lactis bzw.
Candida albicans in Mengen von 100, 50, 25, 12, 6 und 3 Gewichtsteilen pro Million
Teile Nährlösung zugesetzt. Jeweils 10 ml Nährlösungs-Wirkstoffgemisch werden in
sterile Reagenzgläser gegeben und mit einem Tropfen einer Sporensuspension beimpft,
die 106 Konidien bzw. Zellen enthält. Nach 120stündiger Bebrütung werden aus denjenigen
Röhrchen, die kein sicntbares Pilzwachstum zeigen, Proben entnommen und auf Pilznährböden
übertragen. Es wird die Verdünnungsstufe fest2estellt, bei welcher nach dem Übertragen
einer Probe aurden Nährboden kein Wachstum der Pilze mehr erfolgt.
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Das Ergebnis des Versuches zeigt, daß die Verbindungen 1, 2, 3, 4,
5, 9, 10, 11 und 12 eine bessere fungizide Wirkung haben als die bekannten Wirkstoffe
A und B.
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Versuch 3 Zur Prüfung der Wirksamkeit gegenüber Grünalgen werden die
Wirkstoffe einer die Vermehrung der einzelligen Grünalge Chlorella vulgaris begünstigenden,
phosphat reichen Nährlösung in Mengen von 10, 7,5, 5, 2,5 und 1 Gewichtsteilen pro
Million Teile Nährlösung zusetzt. Jeweils 100 ml Nährlösungs-Wirkstoffgemisch sowie
nur Nährlösung (Kontrolle) werden in 300 ml-Glaskolben gegeben. Die Nährlösung wird
vor dem Wirkstoffzusatz mit einer Suspension der Alge Chlorella vulgaris beimpft;
die Zelldichte wird auf 106 Zellen/ml Nährlösung eingestellt. Nach zehntägiger Aufstellung
der Versuchsansätze bei Raumtemperatur und Lichtzutritt wird die Wirksamkeit beurteilt.
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Das Ergebnis des Versuches zeigt, daß die Verbindungen 2 und 3 eine
bessere algizide Wirkung haben als die bekannten Wirkstoffe A und B.