NO129632B - - Google Patents

Description

2-hydroksyalkylestere av tiolsulfonsyrer med

mikrobicid aktivitet.

Denne oppfinnelse angår nye 2-hydroksyalkylestere av tiolsulfonsyrer med mikrobicid aktivitet. Forbindelsene i henhold til oppfinnelsen er særlig nyttige for bekjempelse av slimdannelse og andre mikro-organismer i industriprosesser som omfatter vann og stoffer som normalt er utsatt for mikrobiologisk nedbrytning eller forringelse i nærvær av vann, hvor veksten og formeringen av slike mikro-organismer innvirker på selve prosessen eller på-virker kvaliteten eller karakteren av det resulterende produkt.

Når de er våte eller underkastes behandling i vann, er mange industriprodukter normalt utsatt for mikrobiologisk nedbrytning eller forringelse hvis det ikke foretas noe for å hindre slik nedbrytning eller forringelse. Tremasse, treflis, stivelse og proteinholdige stoffer, dyrehuder, vegetabilske garvevæsker :og lær blir alle skadet eller nedbrutt på grunn av veksten av 'mikro-organismer eller på grunn av enzymer som dannes ved slik vekst.

Et uønsket fenomen som forekommer i industriprosess-systemer hvori vann inngår, er slimdannelse. Slim består av beleggaktige avleiringer av mikro-organismer, fibre.og avfall, og det kan være trevlet, pastaaktig, gummiaktig, tapiokalignende, hardt eller hornet, og det kan ha en karakterisd.sk lukt som er forskjellig fra lukten av de væskesuspensjoner som det dannes i. Mikro-organismene som tar del i denne dannelse, er hovedsakelig for-skjellige arter av sporedannende og ikke-sporedannende bakterier, særlig innkapslete former for bakterier som utskiller gelatinase stoffer som omslutter eller inneslutter cellene. Slimdannende mikro-organismer omfatter også filamentaktigé bakterier, filament-aktige sopper av muggtypen, gjær og gjærlignende organismer.

Ved siden av å være uønsket på grunn av generell renhet og hygiene i bryggerier, vinfabrikker, meierier, papirfabrikker og andre industrianlegg eller virksomheter, kan slim innvirke på og forårsake tetning av sikter i cellulose- og papirsystemer og således redusere deres effektivitet. Når store mengder slim blir inkor-porert i papirduken, reduseres dens styrke, og den kan derfor gå

i stykker og kreve at maskinen trees om. I selve papiret kan slim forårsake stygge flekker, hull og lukter og kan frembringe en generell misfarving av hele papiret.

Forbindelsene i henhold til oppfinnelsen er også effektive -.til bekjempelse av veksten og formeringen av sulfat-reduserende bakterier. Dette er ikke bare meget ønskelig, men også meget uventet, fordi det har vært meget vanskelig å bekjempe veksten av sulfat-reduserende bakterier ved hjelp av baktericider. Når det gjelder de vanskeligheter man hittil har hatt ved bekjempelse av slike bakterier, skal det henvises til artikkelen av G.J.Guynes og E.O. Bennett med tittelen "The Sensitivity of Sulfate-Reducing Bacteria to Anti-Bacterial Agents", publisert i Producers Monthly, November 1958. Disse forfattere studerte virkningene av 28 organo-kvikksølvforbindelser og 63 fenolforbindelser på slike bakterier. Av organokvikksølvforbindelsene hemmet ingen veksten av sulfat-reduserende bakterier i konsentrasjoner så lave som 50 deler pr. million. Dette er tilfelle til tross for at organokvikksølvfor-bindelser generelt er de mest effektive og anvendelige bakterio-statiske forbindelser som kjennes. I mange tilfeller vil disse forbindelser hemme vek£en av andre bakterier enn sulfat-reduserende bakterier i en konsentrasjon på mindre enn 1 del pr. million.

Av de studerte fenolforbindelser, som også er kjent for sin generelle effektivitet, reduserte bare tre veksten av sulfat-reduserende bakterier i konsentrasjoner så lave som 25 deler pr.

million.

Anvendt i jordbruket kan de organiske tiolsulfonater i henhold til oppfinnelsen benyttes som frø-, plante- og jord-baktericider for beskyttelse av frø, frøplanter og planter mot bakterieangrep.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er således å tilveiebringe nye organiske 2-hydroksyalkylestere av tiolsulfonsyrer, som over-kommer ulempene ved de tidligere kjente mikrobicider.

I henhold til oppfinnelsen tilveiebringes nye mikrobicide 2-hydroksyalkylestere av tiolsulfonsyrer med den generelle formel:

hvor R er en alkylgruppe inneholdende 1 - 10karbonatomer, en substituert alkylgruppe inneholdende 1 - 10 karbonatomer hvor 1 eller flere av hydrogenatomene er erstattet med halogen, hydroksyl, alkoksyl, cyano, amino eller nitro; en arylgruppe; en substituert arylgruppe hvor 1 eller flere av-hydrogenatomene er erstattet med halogen, alkoksyl, cyano, hydroksyl, amino, nitro eller lavere alkyl; eller en aralkylgruppe; ogR' er en alkylgruppe inneholdende 1-8 karbonatomer, klormetyl eller fenyl. 2-hydroksyalkylestrene av tiolsulfonsyrer kan fremstilles ved flere fremgangsmåter, som de følgende er eksempler på: 1. Et alkalimetallsafc av en tiolsulfonsyre omsettes med et 1-halogen-2-hydroksyalkan^

En lignende fremgangsmåte er beskrevet av Boldyrev og medarbeidere

i det russiske tidsskrift Zh. Org. Khim. 3(1) 37-40 (1967), men den der angitte fremgangsmåte er vesentlig dårligere enn foreliggende fremgangsmåte. Ved fremstilling av S-2-hydroksyetyl tio-4-bifenylsulfonat, ble 2-brom-etanol omsatt i 30 dager for å gi et utbytte på bare 25,8% av det resulterende tiolsulfonat. Sammenlignet med reaksjonstiden på to timer i det følgende eksempel 4, og utbyttet på 83,6% viser dette tydelig at. det i henhold til oppfinnelsen er tale om en vesentlig forbedring.

2. En tiolsulfonsyre omsettes med et 1,2-epoksyd:

Oppløsningsmidlene som anvendes ved omsetningen, kan omfatte vann, alkoholer, ketoner, dimetylformamid osv. Reaksjonskomponentene anvendes vanligvis i tilnærmet like moldeler.

Andre tiolsulfonater som ér effektive som baktericider,er beskrevet i den kjemiske litteratur og patentlitteraturen. Noen av disse forbindelser er i besittelse av noen av de egenskaper som kreves av indrustrielle mikrobicider, men 2-hydroksyalkylestrene av tiolsulfonsyrer er oppløselige i vann eller vanlige, billige, organiske oppløsningsmidler, er stabile under ordinære bruks- og lagringsbetingelser, har tilstrekkelig høyt damptrykk til at lukt og øye-irritasjon ikke er et problem, og kan lett fremstilles fra lett tilgjengelige råmaterialer med godt utbytte.

Boldyrev et al. (Jour. Gen. Chem. U.S.S.R. 33:1926-1928 (1963)) har beskrevet 2-hydroksyetylestrene av flere tiolsulfonsyrer. Disse forfattere angir at 2-kloretyltiolsulfonatér ér kraftige fungicider, selv om deres antibaktérielle aktivitet ofte er lavere enn for de klorfrie alkylestere. bet rapporteres imidlertid at 2-hydroksyetylestrene har en lavere antimikrobiell aktivitet, selv om de enkleste 2-hydroksyetyl-alkantiolsulfonater allikevel er forholdsvis aktive. Ingen ytterligere detaljer er gitt i artikkelen. Sammenlignet med:dette har vi nå funnet at homologen'., av 2-hydroksyetyl-metantiolsulfonat, nemlig, 2^-hydroksypropyl-metantiolsulfonat, faktisk er mer effektiv som baktericid enn 2-kloretyl-etantiolsulfonat til tross for angivelsene i den oven-nevnte artikkel. En oppløsning inneholdende 35% 2-hydroksyetyl-metantiolsulfonat hadde dessuten en akutt oral giftighet (LD^q)

på 355 milligram pr. kilo kroppsvekt ved prøving på han- og hun-rotter.

En lignende 35% oppløsning av den homologe forbindelse 2-hydroksypropyl-metantiolsulfonat hadde en akutt oral giftighet (LD,-0)

på 712 milligram pr. kilo kroppsvekt hos han- og hun-rotter-. Betydningen av denne forskjell i giftighet er åpenbar, eftersom 2-hydroksyetyl-metantiolsulfonatoppløsningen ville bli klassifisert under kategori II av Pesticides Regulati<p>n Division of the United States Department of Agriculture, mens 2-hydroksypropylmetan-tiolsulfonatoppløsningen ville bli klassifisert under kategori III. Produkter i kategori III anses å være betydiig mindre farlige og krever mindre strenge forsiktighetsregler på etiketter i overens-stemmelse med Federal Insecticide, Fungicide and Rodenticide Act. Disse kjennsgjerninger viser'at forbindelsen 2-hydroksypropyl-metantiolsulfonat i henhold til oppfinnelsen er i besittelse av uventede og viktige fordeler sammenlignet med den homologe forbindelse 2-hydroksyetyl-metantiolsulfonat beskrevet av Bodyrev et al.

Mange av forbindelsene i henhold til oppfinnelsen er oppløselige

i vann eller i vanlige organiske oppløsningsmidler så som alkyl-og aromatiske hydrokarboner, alkoholer, ketoner, estere, eter-alkoholer, dimetylformamid,dimetylsulfoksyd og andre oppløsnings-midler. Tilsetning av et overflateaktivt middel til væsken eller oppløsningen gjør de mindre vannoppløselige forbindelser ifølge oppfinnelsen lett dispergerbare i vann. Generelt foretrekkes ikke-ioniske dispergeringsmidler. Eksempler på slike foretrukne ikke-ioniske dispergeringsmidler omfatter alkylfenoksypolyoksy-etylenetanol eller alkylpolyoksyetylenetanol. Det skal imidlertid forstås at egnede dispergeringsmidler ikke er begrenset til disse.

Når det gjelder mengden av forbindelsene som kan settes til vandige systemer når den anvendes til bekjempelse av mikro-organismer, varierér passende mengder fra 0,05 til 1000 deler pr. million deler vann. Det skal selvsagt forstås at større mengder kan anvendes, men slike større mengder øker driftsomkostningene uten at tilsvarende fordeler oppnås.

De følgende eksempler skal tjene til å illustrere oppfinnelsen ytterligere.

EKSEMPEL 1

2- hydroksvpropyl- metantiolsulfonat

En 500-ml reaksjonskolbe ble fylt med 150 ml vann, 48,0 gram

(0,2 mol) hatriumsulfid-nonahydrat og 1,6 gram natriumhydroksyd. Temperaturen ble senket til 10-15°C, og 22,8 gram (0,2 mol) metansulfonylklorid ble tilsatt dråpevis. Svovel ble utfelt under tilsetningen, men ble oppløst på ny 'etter at reaksjonsblandingen var oppvarmet under tilbakeløpskjøling i 1 time. Reaksjonsblandingen ble avkjølt og nøytralisert med eddiksyre

og deretter behandlet med 12,0 gram (0,2 mol) ytterligere eddiksyre og 17,4 gram (0,3 mol) propylenoksyd ved 0°C. Reaksjons-kolben ble deretter pakket i is, og innholdet ble omrørt natten over.

Reaksjonsblandingen ble deretter ekstrahert med tre 50-ml porsjoner metylenklorid, og ekstrakten ble inndampet på en roterende inn-damper. Residuet som inneholdt både fast stoff og væske, ble filtrert, og filtratet ble oppløst i metylenklorid, vasket med 15 ml vann og inndampet igjen. Produktet ble erholdt som en gul væske og utgjorde 15,1 gram (44%). 2-hydroksypropyl-metantiol-sulfonatet så vel som de andre 2-hydroksysubstituerte estere av tiolsulfonsyrer fremstilt i eksemplene 2-5 sammen med de som er tatt med i tabell I, ble karakterisert ved sine infrarøde spektra.

EKSEMPEL 2

2 - hydroksybutyl- metantiolsulf onat,

En 1000-ml reaksjonskolbe ble fylt med 511 ml av en vandig opp-løsning inneholdende 0,5 mol natrium-metantiblsulfonat som var nøytralisert med eddiksyre, og 72,0 gram (1,0 mol) butylenoksyd.. Reaksjonsblandingen ble oppvarmet under tilbakeløpskjøling i 30 minutter, avkjølt og ekstrahert med metylenklorid. Ekstrakten ble tørret med vannfritt magnesiumsulfat, og oppløsningsmidlet ble avdampet. Utbyttet av blekgrønt 2-hydroksybutyl-metantiolsulfonat var 50,9 gram (55%).

EKSEMPEL 3

2 - h ydrok sv - 2 - fe ny le tv 1 - me tan t io 1 su 1 f ona t

Fremgangsmåten ifølge eksempel 2 ble anvendt for å fremstille

den flytende forbindelse 2-hydroksy-2-fenyletyl-metantiolsulfonat i et utbytte på 43% fra styrenoksyd og natrium-metantiolsulfonat.

EKSEMPEL 4

3- klor- 2- hydroksypropyl- butantiolsulfonat

En 1000-ml reaksjonskolbe ble fylt med 283 gram av en vannfri oppløsning inneholdende 31,1% natrium-butantiolsulfonat (0,5 mol). Oppløsningen ble behandlet med 30,0 gram (0,5 mol) iseddik som

ble tilsatt dråpevis i løpet av 5-10 minutter ved 25°C, og deretter med 46,3 gram (0,5 mol) epiklorhydrin som også ble til-

satt dråpevis i løpet av 5-10 minutter ved 25-27°C. Temperaturen steg langsomt til 45°C, og etter 2 timer var to lag til stede. Reaksjonsblandingen ble ekstrahert med 10O ml metylenklorid og deretter med 50 ml. De samlede ekstrakter ble vasket med vann,

tørret med vannfritt magnesiumsulfat, og oppløsningsmidlet ble avdampet. Utbyttet av 3-klce-2-hydroksypropyl-butantiolsulfonat .var 105,6 gram som en ravfarvet olje med 83,6% renhet som bestemt ved tiolsulfonat-analyse.

EKSEMPEL 5

3- klor- 2- hydroksvpropyl- etantiolsulfonat

Fremgangsmåten ifølge eksempel 4 under anvendelse av natrium-etantiolsulfonatoppløsning ble anvendt for å fremstille et flytende produkt inneholdende 76% 3-klor-2-hydroksypropyl-etantiolsulfonat med 65% utbytte.

De andre 2 ^-hydroksy substituerte estere av tiolsulfonsyrene som er

tatt med i eksempel 6 slik som angitt i tabell I, ble fremstilt

under anvendelse av den foregående fremgangsmåte.

EKSEMPEL 6

2-hydroksyalkylestrene av de i tabell I angitte tiolsulfonsyrer

ble prøvet ved hjelp, av masse-substratmetoden beskrevet i U.S. patent nr. 2.881.070, under anvendelse av Aerobacter aerogenes og masse-substrater som var bufferet til pH-verdier på henholdsvis 5,5, 6,5 og 7,5. Resultatene er oppsummert i tabell I.

EKSEMPEL 7

Virkningen av 2-hydroksypropyl-metantiolsulfonat på veksten av den sulfatreduserende bakterie Desulfovibrio desulfuricans ble bestemt under anvendelse av fremgangsmåten beskrevet i eksempel 1 i U.S. patent nr. 3.198.733. Resultatene er angitt i tabell 2.

Særlig for jordbruksformål kan de organiske forbindelser i hen-

hold til oppfinnelsen anvendes fortynnet med et bæremiddel som kan være flytende eller fast. Støv kan fremstilles med et fin-

delt, fast stoff så sora talk, leire, pyrofylitt, diatomé-jord, hydratisert kiselsyre, kalsiumsilikat eller magnesium karbonat. Eventuelt kan fukte-og/elier dispergeringsmidler anvendes. Når mengdeforholdene av disse Økes, får man et fuktbart pulver som kan dispergeres i vann og påføres fra en dusj.

Støv kan inneholde 1-15% av en eller flere av forbindelsene i

henhold t<£>L oppfinnelsen, mens fuktbare pulvere kan inneholde opp til 50% eller mer, av en eller flere av disse forbindelser.

En typisk sammensetning av et fuktbart pulver er 20-50% av de organiske forbindelser, 45-75% av et eller flere findelte, faste stoffer, 1-5% av et fuktemiddel og 1-5% av et dispergeringsmiddel. Typiske fuktemidler omfatter natriumdodekylsulfat, natrium-nonylbenzensulfonat, natrium-dioktylsulfosuccinat, oktyl-fenoksy-polyetoksyetanol, eller andre ikke-ioniske midler så som etylen-og/eller propylenoksydkondensater med langkjedede alkoholer, merkaptaner, aminer eller karboksylsyrer. Typiske dispergeringsmidler omfatter natriumsulfonatet av naftalen-formaldehyd-kondensater og ligninsulfonater.

Flytende konsentrater kan også anvendes. For forbindelser i henhold til oppfinnelsen som er faste stoffer, kan konsentratet fremstilles ved å ta opp deu organiske forbindelse i et organisk oppløsningsmiddel sammen med et eller flere overflateaktive midler. F.eks. kan man blande 60 deler av en av de organiske forbindelser, 10 deler av en overflateaktiv, oppløsningsmiddel-oppløselig alkylfenoksypolyetoksyetanol og 30 deler aromatisk white spirit eller zylen.

Forbindelsene i henhold til oppfinnelsen kan anvendes sammen med andre fungicide midler og også sammen med miticider eller insek-ticider eller andre pesticider.

Claims (3)

1. Mikrobicid aktiv forbindelse, karakterisert ved at den har formelen: hvor R er en alkylgruppe inneholdende 1-10 karbonatomer eller en substituert alkylgruppe inneholdende 1-10 karbonatomer hvor ett eller flere av hydrogenatomene er erstattet med halogen, hydroksyl, alkoksyl, cyano, amino eller nitro; en arylgruppe; en substituert arylgruppe hvor ett eller flere av hydrogenatomene er erstattet med halogen, alkoksyl, cyano, hydroksyl, amino, nitro Iler lavere alkyl; eller en aralkylgruppe; og i R' er en alkyl^mppe inneholdende 1--8 .karbonatomer, klormetyl eller fenyl.

2. Forbindelse som angitt r k :av 1, karak!.e isert ved at R og R' er metyl.

3. Forbindelse som angitt i krav 1, karakterisert ved at R er metyl, og R' er etyl.