CH640844A5

CH640844A5 - Isothiazole, deren herstellung und verwendung.

Info

Publication number: CH640844A5
Application number: CH1191578A
Authority: CH
Inventors: Joseph A Virgilio; Milton Manowitz; Emanuel Heilweil
Original assignee: Givaudan & Cie Sa
Priority date: 1977-11-25
Filing date: 1978-11-21
Publication date: 1984-01-31
Also published as: FR2413377B1; FR2413378A1; GB2009165A; JPS5495564A; DE2851023A1; JPS6337790B2; US4281136A; FR2413378B1; NL7811596A; NL8600759A; FR2413377A1; GB2009165B

Description

Die Erfindung betrifft Isothiazolabkömmlinge, deren Herstellung und deren Verwendung.

Die Erfindung betrifft primär neue Verbindungen, die 55 durch die allgemeine Formel

R-B

worin R Alkyl oder Alkenyl darstellt und B für eines der 60 Radikale

I

x

65

»■

a)

Ns-^^z b)

oder

5

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CN

J Y

Nty\/

-xx,

die US-Patentschrift No. 3 761 488, oder J. Heterocyclic Chem. 8,571 (1971).

Die neuen 3-Halogenisothiazoliumsalze können durch die allgemeine Formel

C)

worin X Halogen, Y und Z gleich oder verschieden sind und Wasserstoff, Niederalkyl, Halogen, Nitro, Cyano oder Carboalkoxy und A~ ein geeignetes Anion darstellen, steht, wiedergegeben werden können.

Im Vordergrund des Interesses sind neue 2-substituierte-3-Halogenisothiazoliumsalze, nämlich diejenigen Verbindungen der Formel I, worin B das Radikal a) bedeutet. Diese Salze haben sich als nützlich für die Kontrolle des Bakterien-und Pilz-Wachstums erwiesen. Sie sind ebenfalls nützlich als Zwischenprodukte für die Herstellung von neuen und bekannten antibakteriellen und fungiziden Verbindungen, nämlich für diejenigen neuen Verbindungen der Formel I, worin B das Radikal b) bzw. c) darstellt, oder für die unten wiedergegebenen bekannten Verbindungen der Formel II.

Wie oben erwähnt, sind die 2-substituierten-3-Halogeniso-thiazoliumsalze (I'), die 2-substituierten-4-Isothiazolin-3-thione (IV) und die 2-substituierten-3-Dicyanomethylen-4-isothiazoline (III) neue Verbindungen.

Die 3-Halogenisothiazoliumsalze können in die 4-Isothia-zolin-3-one II übergeführt werden. Eine Reihe dieser 4-Isot-hiazolin-3-one sind in der Literatur beschrieben - siehe z.B.

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a worin R Alkyl oder Alkenyl, X Halogen, vorzugsweise Chlor oder Brom, Y und Z geeignete Substituenten, wie weiter unten erläutert, und A~ ein geeignetes Anion darstellen, wiedergegeben werden.

Diese neuen Salze sind wertvoll zur Bekämpfung von Bakterien und Fungi; sie finden Anwendung auf dem Farbengebiet, in Polymeremulsionen, in Papiermühlen, für industrielles Kühlwasser, in der Landwirtschaft, in Seifen, in Schneideölen, für anionaktive Oberflächen und als Klebstoffe. Sie können allein oder zusammen mit anderen antimi-krobiellen Agenzien verwendet werden.

Die neuen 3-Halogenisothiazoliumsalze stellen überdies wertvolle Zwischenprodukte für die Herstellung anderer wertvoller antimikrobieller Agenzien dar. Die Salze können mit einer Reihe Reagenzien gemäss folgendem Schema umgesetzt werden:

ii

A

TS]

i'

R

\c/\'

iv

cn

J Y

NPA x ni

JR

in diesem Schema stellt [O] eine geeignete Sauerstoffquelle und [S] eine geeignete Schwefelquelle dar. Die 3-Halogenisothiazoliumsalze I' der vorliegenden

Erfindung werden durch Umsetzung des entsprechenden 3-Halogenisothiazols (V) mit einem geeigneten Alkylierungs-mittel gemäss folgendem Schema erhalten.

x y yi

R-A

v

Die als Ausgangsmaterialien verwendeten 3-Halogenisothia-zole können nach an sich bekannten Methoden hergestellt werden (W. R. Hatchard, J. Org. Chem., 29,660 (1964); S.

I'

Nakagawa, J. Okumura, F. Sakai, H. Hoshi und T. Naito, Tetrahedron Letters, 3719 (1970); R. P. Williams, US Patent 3 285 390; und E. Mailey, US Patent 3 341 547).

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Die Salze der Formel I' und insbesondere die Kationen dieser Salze bilden den Kern der vorliegenden Erfindung. Diese sind wertvoll für die Kontrolle des Bakterienwachs-tums oder des Wachstums von Pilzen und dieses Kation ist ein wertvolles Zwischenprodukt für die Synthese von anderen antimikrobiellen und fungiziden Agenzien.

Der wirksame Teil ist, wie gesagt, das Kation, und es ist auch das Kation der Precursor für die Synthese von anderen antimikrobiellen Agenzien. Die Beschaffenheit des Anions in der Formel I' ist nicht kritisch und seine einzige Bedeutung liegt darin, die Ladung des Kations zu neutralisieren.

Die Natur des Anions hat keinen wesentlichen Effekt auf die antimikrobielle Aktivität des Kations, und die Natur des Anions hat üblicherweise auch keinen Einfluss auf die Verwendbarkeit der Salze als Zwischenprodukte zur Herstellung der anderen antimikrobiell wirksamen Stoffe II, III und IV. Es kann allerdings nicht ausgeschlossen werden, dass die Natur des Anions in ganz speziellen Fällen einen Einfluss haben könnte, nämlich dort, wo Stabilität, Löslichkeit oder ganz spezielle physikalische Eigenschaften signifikant sein könnten, oder wo die spezielle Beschaffenheit des Anions selber zu antimikrobieller Aktivität führen könnte.

X in der Formel I' stellt Halogen dar. Es sind alle Halogene geeignet, bevorzugt sind allerdings diejenigen Salze, in denen X Brom oder Chlor darstellt, und dies aus Gründen der Ökonomie und der Zugänglichkeit. Ganz besonders bevorzugt sind diejenigen Verbindungen, in denen X Chlor darstellt, diese sind am ökonomischsten herstellbar und auf Grund ihrer Eigenschaften bevorzugt.

Y und Z können gleich oder verschieden sein. Sie stellen Wasserstoff, Niederalkyl (beispielsweise Methyl bis Butyl, wobei Methyl und Äthyl speziell bevorzugt sind), Halogen (Fluor, Chlor, Brom oder Jod, wobei Chlor besonders bevorzugt ist), Cyano, Nitro oder Carboalkoxy (beispielsweise Carbomethoxy bis Carbobutoxy, wobei Carbomethoxy und Carboäthoxy speziell bevorzugt sind), dar. Währenddem das variieren von Y und Z einen gewissen Einfluss auf den Grad der Aktivität hat, ist dieser Grad nicht qualitativ, sondern bloss quantitativ. In allen untersuchten Fällen überschritt der Grad der Wirksamkeit denjenigen, der für ein kommerziell attraktives Produkt erwünscht ist. Die Preferenzen einer Gruppe über die andere sind normalerweise durch ökonomische Faktoren gegeben, wie Einfachheit der Synthese und Kosten der Materialien, usw.

Die Grösse des Radikals R ist nicht kritisch. Irgendein Alkyl- oder Alkenylrest kann verwendet werden. Die Reste können geradkettig oder verzweigt sein, und alicyclisch oder cyclisch sein. Aus praktischen Gründen sind Gruppen mit acht C-Atomen oder weniger bevorzugt (also Alkyl von Methyl bis Octyl und Alkenyl von z.B. Allyl bis Octenyl). Speziell bevorzugt sind Methyl oder Äthyl, da es eine Reihe handelsüblicher Alkylierungsmittel gibt, die zur Herstellung der Methyl- und Äthyl-Analogen besonders geeignet sind.

Als Anion kommt irgendein geeignetes Anion in Frage, da, wie oben ausgeführt, sein einziger Zweck darin besteht, die Ladung des Kations zu neutralisieren, es also nur als Gegenion dient. Diese Funktion kann durch irgendeine negativ geladene Species befriedigt werden, wobei diese natürlich nicht mit dem Kation reagieren und dieses verändern darf. Geeignet sind also z.B. bereits simple Anionen, wie Chlorid, Bromid, Iodid, Sulfat, Phosphat, Carbonat etc.

Aus praktischen Gründen wird die Natur des Anions jedoch üblicherweise durch die Natur des Alkylierungsmit-tels bestimmt. Die reaktivsten Alkylierungsagenzien sind Dimethylsulfat, Diäthylsulfat, Methylfluorosulfonat, Tri-methyloxoniumfluoroborat, Triäthyloxoniumfluoroborat, Trimethyloxoniumhexachloroantimonat, n-Propyl- oder n-Octyl-trifluoromethansulfonat, Trimethyloxoniumhexa-

fluorophosphat, Methyltrifluoromethansulfonat, Allyltriflu-ormethansulfonat, etc. Diese bevorzugten Alkylierungsmittel liefern Salze, die als Anionen Fluorosulfonat, Methylsulfat, Äthylsulfat, Trifhiormethansulfonat, Hexachlorantimonat, Hexafluorphosphat bzw. Tetrafluorborat, etc. aufweisen.

Die 3-Halogenisothiazoliumsalze der vorliegenden Erfindung werden erfindungsgemäss hergestellt durch Quaterni-sierung des entsprechenden 3-Halogenisothiazols mit einem geeigneten Alkylierungsmittel. Vorzugsweise werden die reaktivsten Alkylierungsmittel wie Dimethylsulfat, Diäthylsulfat, Methylfluorsulfonat, Trimethyloxoniumfluorborat, Triäthyloxoniumfluorborat, Trimethyloxoniumhexachloran-timonat, n-Propyl- oder n-Octyl-trifiuormethansulfonat, Tri-methyloxoniumhexafluorphosphat, Methyltrifluormethan-sulfonat, Allyltrifluormethansulfonat etc. eingesetzt. Besonders bevorzugt sind die handelsüblichen Agenzien wie z.B. Dimethylsulfat, Diäthylsulfat, Methylfluorsulfat, Methylfluorsulfonat, Trimethyloxoniumfluorborat, Triäthyloxoniumfluorborat etc. Diese Agenzien, die alle bekannt sind, sind aus dem Grund bevorzugt, weil die entsprechenden Reaktionen rascher ablaufen, und dies dazu unter milderen Reaktionsbedingungen, als Reaktionen, bei denen weniger aktive Alkylierungsmittel, wie beispielsweise die Alkylhalogenide eingesetzt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden das geeignete Alkylierungsmittel und das Isothiazol zusammengegeben und das Gemisch wird auf eine solche Temperatur erhitzt, die die Umsetzung ermöglicht. Die relativen Mengen der Reaktanden sind nicht kritisch, und während äquimolekulare Mengen normalerweise bevorzugt sind, kann jeder der Reaktionsteilnehmer im Überschuss vorhanden sein. Vorzugsweise wird die Reaktion in Abwesenheit eines Lösungsmittels durchgeführt, ein geeignetes inertes Lösungsmittel kann aber vorhanden sein. (Die Wahl des geeigneten Lösungsmittels ist für den Fachmann problemlos. Typische Beispiele sind Methylenchlorid, Chloroform, Äthylendi-chlorid, Äther wie beispielsweise Äthyläther, Dibutyläther, Diphenyläther etc.)

Die bevorzugte Reaktionstemperatur hängt von den relativen Reaktivitäten der Reagenzien ab. Üblicherweise ist eine Temperatur, die höher als die Rückflusstemperatur des Reaktionsgemisches liegt, nicht nötig. Falls aber eine solche Reaktionstemperatur nötig ist, welche also über dem Siedepunkt des Reaktionsgemisches bzw. einer deren Komponenten liegt, können solche höheren Temperaturen durch Durchführung der erfindungsgemässen Reaktion unter Druck und in einem verschlossenen System bewerkstelligt werden.

Die Maximaltemperatur muss natürlich unter dem thermischen Zersetzungspunkt der Reaktanden und der Reaktionsprodukte liegen. Üblicherweise liegen die Temperaturen nicht niedriger als 0°C und nicht höher als 250°C. Falls normal reagierende Alkylierungsmittel Verwendung finden, liegt der bevorzugte Bereich für die Temperatur zwischen ungefähr 25°C und 150°C.

Parameter wie Temperatur, Reaktionszeit, etc. hängen von der relativen Reaktivität der spezifischen Reagenzien ab. Die Reaktion kann beispielsweise schon nach 2 Minuten beendigt sein, sie kann aber auch bis 48 Stunden dauern.

Die erhaltenen Salze können nötigenfalls mittels bekannter Methoden gereinigt werden. Normalerweise genügt es aber, den Überschuss an Ausgangsmaterial mit einem geeigneten Lösungsmittel, wie beispielsweise Toluol, Benzol, Äther etc. auszuwaschen. Falls eine weitere Reinigung gewünscht wird, können die Salze hierzu aus einem geeigneten Lösungsmittel umkristallisiert werden.

Wie oben erwähnt, ist für den vorgesehenen Verwendungszweck der Salze die Natur des Anions nicht wesentlich. Es gibt hier gewisse Ausnahmen. Falls aus irgendeinem Grund

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ein Anion gewünscht wird, das von demjenigen des verwendeten Alkylierungsmittels verschieden ist, kann von einer simplen Austauschreaktion Gebrauch gemacht werden:

X-v_y/Y

R

ax

A + M+Q

x y

R

+

q

+ _ -

+ m a

Eine solche Austauschreaktion läuft am leichtesten und wirkungsvollsten ab, wenn M+ das Kation eines Ionentauscher-harzes darstellt, oder M+ so gewählt wird, dass M+A~ aus der Lösung ausfällt, während andererseits das resultierende 3-Halogenisothiazoliumsalz in der Lösung bleibt. In den weiter unten folgenden Beispielen ist eine solche Austauschreaktion exemplifiziert, wobei M+Q~ Silbernitrat darstellt. In diesem Fall wird Fluorsulfonat ausgefällt, während das Iso-thiazoliumnitrat in Lösung bleibt.

Während also vorzugsweise M+Q~ so gewählt wird, dass entweder M+A~ oder das neue hergestellte Isothiazoliumsalz aus der Lösung ausfällt, könnte die Austauschreaktion auch als Gleichgewichtsreaktion ablaufen - in diesem Fall könnten Entfernung des Lösungsmittels und Abtrennen des Salzes mittels an sich bekannter Methoden bewerkstelligt werden, beispielsweise mittels Umkristallisierungstechniken. Es ist offensichtlich, dass auch Gemische von Salzen, in denen die Anionen verschieden sind, hierzu geeignet wären, denn auch solche Gemische würden die benötigten chemischen und antimikrobiellen Eigenschaften aufweisen.

Die Zahl anorganischer oder organischer Salze, die in der obigen Austauschreaktion Verwendung finden können, ist zahllos, und es liegt im Rahmen des normalen Fachwissens, die geeigneten auszuwählen. Insbesondere ist es klar, dass der Fachmann auf dem Gebiet kein Anion auswählen würde, wie 20 zum Beispiel ein Alkalihydroxid, ein Alkalisulfid etc., von dem angenommen werden muss, dass es mit dem Kation reagiert. Solche Austauschreaktionen sind übrigens, insofern sie überhaupt für die vorliegende Erfindung von Belang sind, bloss eher illustrierend für die Leichtigkeit, mit denen die ver-2s schiedenen Anionen als Genionen eingeführt werden können.

Wie oben ausgeführt, haben die neuen 3-Halogenisothiazoliumsalze insbesondere zwei Verwendungen: Erstens einmal sind sie, insbesondere in Kompositionen wertvoll, um 30 das Wachstum von Bakterien und Fungi zu verhindern. Zweitens können sie als Zwischenprodukte zur Herstellung anderer antimikrobieller Agenzien, wie der 3-Dicyanome-thylen-4-isothiazoline, der 4-Isothiazolin-3-thione und der 4-Isothiazolin-3-one Verwendung finden. 35 Die 3-Dicyanomethylen-4-isothiazoline werden wie folgt hergestellt a

ch2(cn)2

iii

R, X, Y, Z und A haben obige Bedeutung.

Die Konversion verläuft sehr einfach. Vorzugsweise wird das Malonitril mit dem 3-Halogenisothiazoliumsalz in Anwesenheit eines geeigneten polaren Lösungsmittels gemischt. Das Reaktionsprodukt fällt üblicherweise aus dem Reaktionsgemisch aus und kann durch an sich bekannte Methoden isoliert werden.

Weder Temperatur noch Reaktionszeit sind kritisch. Aus Gründen der Zweckmässigkeit wird die Reaktion allerdings bei Zimmertemperatur durchgeführt werden, aber auch Temperaturen von unter 0°C bis über 100°C können Verwendung finden.

Die Reaktionszeit kann beispielsweise zwischen 2 Minuten so und 12 Stunden betragen und hängt im übrigen selbstverständlich von der Reaktionstemperatur ab.

Als Lösungsmittel kann irgendein Lösungsmittel, das fähig ist, die Salze zu solubilisieren, Verwendung finden; Beispiel sind Äthanol, Methanol, Acetonitril etc.

55 Wie aus dem folgenden Reaktionsschema hervorgeht, dienen die 3-Halogenisothiazoliumsalze auch als Ausgangsmaterialien für die Herstellung der neuen 4-Isothiazolin-3-thione.

[s]

s r

IV

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Die geeignete Schwefelquelle, [S], kann mittels verschiedener Reagenzien zur Verfügung gestellt werden, beispielsweise mit Thioharnstoff, Natriumsulfid, Natriumhydrosulfid, Met-hylmercaptan, Äthylxanthat wie auch durch Analoga der oben genannten Reagenzien, z.B. Kaliumsulfid, Lithiumsulfid, Schwefelwasserstoff, Methyl-bis Octylmercaptane, Methyl- bis Octylxanthogenate, Methyl- bis Octylthioharn-stoffe, etc.

Auch diese Konversion läuft sehr leicht ab. Vorzugsweise wird beispielsweise Thioharnstoff mit dem 3-Halogenisothiazoliumsalz gemischt, dies in Gegenwart eines polaren Lösungsmittels. Nach der Bildung des Reaktionsproduktes fällt dieses üblicherweise aus dem Reaktionsmedium aus und kann leicht durch Filtration gewonnen werden.

X

R/-s-S

a

Weder Temperatur noch Zeit sind kritisch. Aus Gründen der Zweckmässigkeit wird allerdings vorzugsweise bei Zimmertemperatur gearbeitet, doch kommen auch Reaktionstemperaturen von unter 0°C bis über 100°C in Frage. 5 Die Reaktionszeit kann beispielsweise zwischen 30 Minuten und 12 Stunden liegen, sie hängt selbstverständlich von der Reaktionstemperatur ab.

Die Natur des Lösungsmittels ist nicht kritisch. Lösungsmittel, die fähig sind, das als Ausgangsmaterial verwendete io Salz aufzulösen, sind besonders geeignet, beispielsweise Methanol, Äthanol, Acetonitril, etc.

Schliesslich können die neuen 3-Halogenisothiazoliumsalze der vorliegenden Erfindung auch mit einer geeigneten Sauerstoffquelle in 4-Isothiazolin-3-one übergeführt werden:

[O]

ii

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft deshalb die Verwendung der Verbindungen I' zur Herstellung der Verbindungen II.

Der Reaktionsmechanismus für diese Konversion des 3-Halogenisothiazoliumsalzes konnte noch nicht aufgeklärt werden. Es scheint aber, dass eine Reihe von Sauerstoffquellen, wie beispielsweise Harnstoff, Amide (beispielsweise Acetamid, Formamid, Dimethylacetamid, Dimethylform-amid), Alkohole, beispielsweise Ci-4-Alkohole (wie beispielsweise Methanol, Äthanol, Propanol, Butanol), Wasser, Sul-foxide (beispielsweise Dimethylsulfoxid), etc. Verwendung finden können. Da es die Sauerstoffunktion der oben aufgezählten Reagenzien ist, die wichtig ist, und nicht etwa die Länge oder Natur der Seitenkette, sind auch höhere Analoga der obigen Reagenzien geeignet. Es konnte auch gezeigt werden, dass das Anion des Salzes, wie weiter unten angegeben, als geeignete Sauerstoffquelle fungieren kann.

Aus naheliegenden Gründen ist Wasser das bevorzugte Reagens, da die Salze in diesem Stoff löslich sind, hingegen das Reaktionsprodukt nicht. Da andererseits eine Halogenwasserstoffsäure als Nebenprodukt anfällt, wird die Reaktion vorzugsweise in Anwesenheit einer Base durchgeführt, die diese Halogenwasserstoffsäure neutralisieren kann. Zu diesem Zweck kann jede Base, die die Halogenwasserstoff35

säure neutralisieren kann, Verwendung finden. Bevorzugt sind die leicht zugänglichen Carbonate, Dicarbonate, Salze von organischen Säuren, wie Acetate, und Hydroxide.

Auch diese Konversion läuft sehr leicht ab. In einer beson-

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ders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das 3 Halogenisothiazoliumsalz zu einer Natriumacetatlösung zugegeben. Das Reaktionsprodukt fällt üblicherweise aus dem Reaktionsgemisch aus und kann leicht durch Filtration gewonnen werden.

Wiederum sind weder Zeit noch Reaktionsdauer kritisch, aus Gründen der Zweckmässigkeit wird die Reaktion bei Zimmertemperatur durchgeführt, doch kommen auch Temperaturen von weniger als 0°C bis über 100°C in Frage.

40 Die Reaktionszeit kann wenige Minuten bis zwölf Stunden betragen, und hängt selbstverständlich von der Temperatur ab.

Eine Alternativsynthese kommt in Frage, wenn das Anion selber eine geeignete sauerstoffhaltige Spezies darstellt, bei-

45 spielsweise ein Sulfatderivat wie Methylsulfat. In diesem Fall kann das 3-Halogenisothiazoliumsalz pyrolisiert werden, worauf das gewünschte 4-Isothiazolin-3-on anfällt. Die Pyrolysetemperatur kann zwischen 150°C und 300°C liegen, wobei 160°C bis 220°C besonders bevorzugt sind:

X Y

ìx:°-

/© z r

.SOMe

&

mex

+ SO.

r

Währenddem Äthanol mit dem 3-Halogenisothiazoliumsalz reagiert, wobei ein 4-Isothiazolin-3-on gebildet wird, kann Äthanol andererseits aber auch als Lösungsmittel dienen, wenn beispielsweise das Salz mit Thioharnstoff zum entsprechenden 4-Isothiazolin-3-thion umgesetzt wird. In diesem Fall reagiert Thioharnstoff offensichtlich leichter als Äthanol.

Es ist im geschilderten Fall von Harnstoff und Äthanol schwierig zu entscheiden, ob Harnstoff oder Äthanol als Sauerstoffquelle fungiert, um die Carbonylgruppe des 4-Iso-thiazolin-3-ons zu bilden. Entscheidend ist aber, dass die

3-Halogenisothiazoliumsalze der vorliegenden Erfindung äusserst reaktiv sind und mit einer Reihe von sauerstoffhal-60 tigen Reagenzien zu 4-Isothiazolin-3-onen umgesetzt werden können.

Wie oben mehrmals erwähnt, sind die neuen 3-Halogeniso-thiazoliumsalze I', die neuen 4-Isothiazolin-3-thione IV und die 3-Dicyanomethylen-4-isothiazoline III effektive anti-65 bakterielle und fungizide Agenzien.

Diese neuen Verbindungen (I', III und IV) können solchen wässrigen Systemen oder Formulierungen zugesetzt werden, in denen bakterieller oder Pilzbefall von Bedeutung ist und

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bekämpft werden muss; die Verbindungen können verdünnt sind. In diesem Fall sind Konzentrationen von bereits 0,001%

oder gelöst in organischen Lösungsmitteln, wie Alkoholen, operabel. Im Falle dieses white water können zwar Konzen-

Aceton, Dimethylformamid etc. zugesetzt werden. Sie trationen von > 0,2% verwendet werden, dies jedoch insbe-

können allein oder in Kombinatin mit anderen Biociden sondere für ganz spezielle Zwecke. Bevorzugt ist ein Bereich und/oder funktionellen Verbindungen, wie Antioxidanzien, 5 von 0,002% bis 0,1 %, wobei der Bereich von 0,005 bis 0,01%

antikorrosiven Agenzien, oberflächenaktiven Stoffen etc. besonders bevorzugt ist.

eingesetzt werden. Obschon die Verbindung für diesen Zweck direkt zuge-

Die effektiven Konzentrationen liegen zwischen ungefähr geben werden kann, ist ein Auflösen in einem geeigneten

0,001% bis über 1,0%. Obschon grössere Konzentrationen Lösungsmittel, wie Diäthylenglycol, Dipropylenglycol oder

Verwendung finden können, sollen diese nur für spezielle 10 Polyäthylenglycol etc. hier bevorzugt. Aber auch andere

Anwendungszwecke zum Einsatz gelangen. Die bevorzugten Methoden, um solchem white water Konservierungsmittel

Konzentrationen sind diejenigen zwischen ungefähr 0,005% zuzugeben, sind dem Fachmann geläufig.

und ungefähr 0,5%. Die neuen Verbindungen I', III und IVsind auch effektive

Die neuen Verbindungen I', III und IV können auch für Konservierungsmittel für Latexfarben. Sie können der Farbe

Öl-in-Wasseremulsionen Verwendung finden. Eine grosse 15 auf verschiedene Art und Weise zugegeben werden. Welche

Anzahl Öl-in-Wasseremulsionen sind in der Industrie von Methode für den besonderen Zweck am besten geeignet ist,

Bedeutung, beispielsweise bei der Schnellschnittmetallbear- ist dem Fachmann geläufig. So können beispielsweise die beitung als auch in der Textilindustrie, für Kühlzwecke, für neuen Fungizide der Farbe zugemischt werden, das Fungizid

Schmierzwecke, für antistatische und antikorrosive Anwen- kann mit der Latexfarbe gemahlen werden oder das Fungizid düngen. Falls diese Systeme nicht vor Bakterien- und Pilz- 20 kann schliesslich als Lösung der Farbe zugegeben werden.

Befall geschützt werden, tritt hier bakterielle Zersetzung ein, Die Konzentration des Fungizids in Farben ist üblicher-

und es treten widerliche Gerüche auf, und/oder gesundheits- weise unter 1%. Obschon grössere Konzentrationen operabel schädliche Einwirkungen sind nicht auszuschliessen. [Die sind, sind diese jedoch unökonomisch.

detaillierte Beschreibung dieser Systeme, ihrer mikrobiologi- Was den geeigneten Konzentrationsbereich betrifft, liegt sehen Probleme und Schwierigkeiten und der Schutz sind bei- 25 dieser für den Fall der flüssigen Farbe beispielsweise zwi-

spielsweise abgehandelt in Bennet, E. O. Soap Chem. Special- sehen 0,1% und 1%. Bevorzugt ist ein Bereich von 0,2 bis ties, 32,46 (1956). Fabian, F.W. & Pivnick, H., Applied 0,7%, wobei die Konzentration von 0,5% ganz besonders

Microbiology, 1,(1953).] bevorzugt ist.

In der Praxis kann die zu verwendende Verbindung direkt Die folgenden Beispiele sollen als Illustrierung für die dem konzentrierten Öl zugegeben werden, in dem sie mei- 30 bevorzugten Aspekte der vorliegenden Erfindung dienen, stens löslich ist. Hierauf wird mit Wasser verdünnt, um die gewünschte Wasser-Öl-Emulsion herzustellen; andererseits Beispiel 1

kann die zu verwendende Verbindung auch der Emulsion A. 2-Methyl-3,4,5-trichlorisothiazolium-fluorsulfonat direkt zugegeben werden, und zwar ungelöst oder gelöst in 37,7 g (0,2 Mol) Trichlorisothiazol und 38 ml Methylfluor-

einem Lösungsmittel, wie Dimethylformamid, Alkohol, 35 sulfonat wurden unter Stickstoffatmosphäre gemischt. Das

Aceton etc. Die Methoden der Zugabe sind dem Fachmann Gemisch wurde 30 Minuten auf 70-80°C erhitzt. Das resultie-

geläufig. Mengen von bereits ungefähr 0,005% der neuen rende feste Reaktionsprodukt wurde mit Äther und Benzol

Vebrindung genügen. Obschon Mengen von > 0,3% ebenfalls gewaschen, wobei 55,6 g (96%) 2-Methyl-3,4,5-trichloriso-

operabel sind, sollen solche Konzentrationen nur für Speziai- thiazolium-fluorsulfonat vom Sdp. 162°C (Zers.) anfielen.

zwecke zum Einsatz gelangen. Bevorzugt ist die Verwendung 40

in Mengen von ungefähr 0,01 bis ungefähr 0,2%, wobei der C4H3CI3FNO3S2

Bereich von ungefähr 0,02% bis 0,1 % besonders bevorzugt ist.

Die neuen Verbindungen I', III und IV können auch als Ber.: C 15,87; H 0,99; N 4,63;

Konservierungsmittel für kosmetische Kompositionen Ver- Gef.: C 15,81; H 1,02; N 4,49.

wendung finden. [Die bei der Konservierung von Kosmetika 45

auftretenden Probleme werden beispielsweise von Dunnigan, B. 2-Methyl-3,4,5-trichlorisothiazolium-methylsulfat

A. P., in Drug and Cosmetic Industries, 103,43 (1968), abge- 37,7 g (0,2 Mol) Trichlorisothiazol und 9,5 ml (0,1 Mol)

handelt.] Dimethylsulfat wurden unter Stickstoffatmosphäre gemischt.

Die Verbindungen können der kosmetischen Komposition Das Gemisch wurde 1 Stunde auf 135-140°C erhitzt. Das direkt oder in einem geeigneten Lösungsmittel, wie beispiels- 50 Reaktionsgemisch wurde abgekühlt und in 100 ml Äther weise Alkohol, Aceton, Dimethylformamid, etc. zugegeben gegeben. Der resultierende Festkörper wurde gesammelt und werden. Andererseits können die Verbindungen auch den mit warmem Glym gewaschen, wobei 14,5 g (46%) Produkt

Ölen oder anderen Rohmaterialien, die bei der Formulierung vom Schmelzpunkt 130°C anfielen. Die Struktur des Pro-

der gewünschten Kosmetika Verwendung finden, zugegeben duktes konnte mittels N M R- und I R-Daten bestätigt werden,

werden. ss

Es hat sich gezeigt, dass für die Konservierung von Kosme- C. 2-Methyl-3,4,5-trichlorisothiazolium-hexafluor-

tika Konzentrationen von bereits 0,01 % operabel sind. Aber phosphat auch Konzentrationen, die höher als 0,3% sind, sind oper- 15 ml Trichlorisothiazol und 6,2 g (0,03 Mol) Trimethyloxo-

abel, sind jedoch nur für ganz bestimmte Zwecke angezeigt. niumhexafluorphosphat wurden unter Stickstoffatmosphäre

Der bevorzugte Konzentrationsbereich ist derjenige von 60 1 Stunde auf 90°C erhitzt. Nach Abkühlen wurden 100 ml ungefähr 0,02% bis 0,2%, besonders bevorzugt ist der Bereich Äther zugegeben und der Festkörper gesammelt, wobei 6,3 g von ungefähr 0,05% bis 0,1%. (61%) Produkt anfielen, dessen Schmelzpunkt über 240°C

Die neuen Verbindungen I', III und IV sind besonders ge- lagen. Die Struktur konnte durch NMR- und IR-Daten bestä-

eignet als Konservierungsmittel für den Fall des Schlammbe- tigt werden.

falls. Zu diesem Zweck können sie insbesondere als Konser- 65

vierungsmittel für die sogenannten «white water»-Systeme D. 2-Methyl-3,4,5-trichlorisothiazolium-trifluormethan-

Verwendung finden, die in der Papierherstellung von Bedeu- sulfonat tung sind und gegenüber Schlammbefall besonders anfällig 9,4 g (0,05 Mol) Trichlorisothiazol und 9 ml Methyltrifluor-

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methansulfonat wurden 30 Minuten auf 65°C erhitzt. Nach Abkühlen wurden 150 ml Äther zugegeben und der Festkörper wurde abfiltriert, die Menge betrug 4,6 g (26%). Der Schmelzpunkt betrug 118-120°C. Die spektralen Daten (NMR und IR) waren in Übereinstimmung mit der postulierten Struktur.

E. 2-Methyl-3,4,5-trichlorisothiazolium-hexachJoranti-monat

10 ml Trichlorisothiazol und 7,9 g (0,02 Mol) Trimethyloxo-nium-hexachlorantimonat wurden 30 Minuten auf 90°C erhitzt. Nach Abkühlen wurden 150 ml Äther zugegeben und der Festkörper wurde abfiltriert; die Menge betrug 7,8 g (73%), der Schmelzpunkt lag über 240°C. Die spektralen Daten (NMR und IR) waren in Übereinstimmung mit der postulierten Struktur.

F. 2-Methyl-3,4,5-tribromisothiazolium-fluorsulfonat

2,2 g Tribromisothiazol (0,007 Mol) und 2,2 ml Methyl-fluor-sulfonat wurden 10 Minuten unter Stickstoffatmosphäre auf 65°C erhitzt. Das anfallende feste Produkt wurde mittels Äther und Benzol gewaschen und ergab 2,7 g (88%) 2-Methyl-3,4,5-tribromisothiazolium-fluorsulfonat vom Schmelzpunkt 121-129°C. Die spektralen Daten (NMR und IR) waren mit der postulierten Struktur in Übereinstimmung.

G. 3,4-Dichlor-2,5-dimethylisothiazolium-fluorsulfonat

6.5 g (0,039 Mol) 3,4-Dichlor-5-methylisothiazol und 7 ml Methylfluorsulfonat wurden 30 Minuten unter Stickstoffat-mophäre auf 70°C erhitzt. Das anfallende feste Produkt wurde mit Äther und Benzol gewaschen und ergab 10,1 g (92%)3,4-Dichlor-2,5-dimethylisothiazolium-fluorsulfonat vom Schmelzpunkt 152-162°C.

CsHeCbFNOsSz

Ber.: C 21,28; H 2,14; Cl 25,13; N 4,97; S 22,73. Gef.: C 21,22; H 2,19;- Cl 25,01; N 5,18; S 22,74.

H. 4-Cyano-3,5-dichlor-2-methylisothiazolium-fluorsul-fonat

5,0 g (0,028 Mol) 4-Cyano-3,5-dichlorisothiazol und 4 ml Methylfluorsulfonat wurden 30 Minuten unter Stickstoffatmosphäre auf 80-90°C erhitzt. Das resultierende feste Produkt wurde mit Äther und Benzol gewaschen, wobei 7,5 g (92%) 4-C.yano-3,5-dichlor-2-methylisothiazolium-fluorsul-fonat vom Schmelzpunkt 160-170°C anfielen. Die NMR-und IR-Daten bestätigten die postulierte Struktur.

C5H3CI2FN2O3S2

Ber.: C 20,50; H 1,02;

Gef.: C 20,27; H 1,44.

I.5-Cyano-3,4-dichlor-2-methylisothiazolium-fluorsul-fonat

3.6 g (0,02 Mol) 5-Cyano-3,4-dichlorisothiazol und 4 ml Methylfluorsulfonat wurden 1 bis 1 Vi Stunden unter Stickstoffatmosphäre auf 80-100°C erhitzt. Der resultierende Festkörper wurde mit Äther und Benzol gewaschen, worauf 4,5 g (77%) 5-Cyano-3,4-dichlor-2-methylisothiazolium-fluorsulfonat vom Schmelzpunkt 163-174°C (Zers.) anfielen. Die spektralen Daten (NMR und IR) waren in Übereinstimmung mit der postulierten Struktur.

J.3,4-Dichlor-2-methyl-5-äthoxycarbonylisothiazolium-fluorsulfonat

6,0 g (0,027 Mol) 3,4-Dichlor-5-äthoxycarbonylisothiazol und 4 ml Methylfluorsulfonat wurden 1 Stunde unter Stick -stoffatmosphäre auf 110°C erhitzt. Das anfallende Produkt wurde mit Äther und Benzol gewaschen, wobei 9,0 g (99%) 3,4-Dichlor-2-methyl-5-äthoxycarbonylisothiazolium-fluor-5 sulfonat vom Schmelzpunkt 118-123°C anfielen.

C7H8CI2FNO5S2

Ber.: Cl 20,84; N 4,12; S 18,85;

10 Gef.: Cl 20,56; N 4,06; S 18,89.

K. 3,4-Dichlor-2-methylisothiazolium-fluorsulfonat 3,1g (0,02 Mol) 3,4-Dichlorisothiazol und 4 ml Methylfluorsulfonat wurden 15 Minuten unter Stickstoffatmosphäre auf 15 40°C erhitzt. Der resultierende Festkörper wurde mit Äther und Benzol gewaschen, wobei 3,4 g (63%) 3,4-Dichlor-2-methylisothiazolium-fluorsulfonat vom Schmelzpunkt 159-164°C anfielen.

20 C4H4CI2FNO3S2

Ber.: C 17,90; H 1,49; Cl 26,45; F 7,90; N 5,22. Gef.: C 17,74; H 1,49; Cl 26,49; F 7,24; N 5,13.

25 L. 2-PropyI-3,4,5-trichlorisothiazolium-trifluormethansul-fonat

4,7 g (0,025 Mol) Trichlorisothiazol und eine Lösung von 0,02 Mol n-Propyl-trifluormethansulfonat in CCU wurden auf 110°C erhitzt. Das CCk wurde mittels Destillation ent-30 fernt. Nach 1 bis 1 'Astündigem Erhitzen auf 110°C wurde das Reaktionsgemisch abgekühlt und Äther zugegeben. Es wurde mittels Eisbad gekühlt und das anfallende feste Produkt wurde gewogen: 2,1 g (28%) Material vom Schmelzpunkt 95-99°C fielen an.

35

C7H7CI3F3NO3S

Ber.: C 22,09; H 1,86; Cl 27,95; N 3,68; S 16,84. Gef.: C 21,60; H 1,94; CI 27,15; N 3,57; S 16,27.

40

M. 2-Octyl-3,4,5-trichlorisothiazolium-trifluormethansul-fonat

6.6 g (0,035 Mol) Trichlorisothiazol und 7,5 g (0,0286 ml) n-Octyltrifluormethansulfonat wurden 2 Stunden auf 110°C

45 erhitzt. Nach Abkühlen wurden 150 ml Äther zugegeben und die Lösung wurde in einem Trockeneis/Acetonbad gekühlt. Der Äther wurde abdekantiert und das braune Öl getrocknet: es resultierten 4,0 g (31%) Produkt. Die spektralen Daten (NMR und IR) waren in Übereinstimmung mit der postulier-50 ten Struktur.

N. 2-(2-Propen-1 -yl)-3,4,5-trichlorisothiazolium-trifluor-methansulfonat

5.7 g (0,03 ml) Trichlorisothiazol und 0,03 Mol einer Lösung 55 von Allyltrifluormethansulfonat in Tetrachlorkohlenstoff wurden erhitzt; der überschüssige Tetrachlorkohlenstoff wurde durch Destillation entfernt, bis die Reaktionstemperatur 90°C erreichte. Nach 30minütigem Erhitzen auf 90°C wurde das Reaktionsgemisch abgekühlt, und es wurden 60 150 ml Äther zugegeben. Das anfallende feste Material wurde gesammelt: es ergaben sich 2,6 g (30%) Produkt vom Schmelzpunkt 103-105°C. Die spektralen Daten (NMR und IR)

waren in Übereinstimmung mit der postulierten Struktur.

65 0.2-Äthyl-3,4,5-trichlorisothiazolium-tetrafluorborat 37,7 g (0,2 Mol) Trichlorisothiazol und 19,0 g (0,10 Mol) Triäthyloxoniumfluorborat wurden 1 Stunde unter Stickstoffatmosphäre auf 110°C erhitzt. Das anfallende feste Material

11

640844

wurde mit Äther gewaschen, wobei 15,1g (50%) 2-Äthyl-3,4,5-trichlorisothiazolium-tetrafluorborat vom Schmelzpunkt 193-197°C resultierten.

C5H5BCI3F4NS

Ber.: C 19,74; H 1,64; Cl 34,95; N 4,59; S 10,54. Gef.: C 19,88; H 1,70; Cl 35,05; N 4,58; S 10,91.

P. 2-Methyl-3-chlorisothiazoliumnitrat 6,9 g (0,03 Mol)3-Chlorisothiazoliumfluorsulfonatund 5,1 g AgNCb wurden in 280 ml Acetonitril gelöst. Nach 30minü-tigem Rühren des Gemisches wurde das AgOSOzF abfiltriert und das Acetonitril auf einem Rotationsverdampfer konzentriert. Es wurde Tetrahydrofuran zugegeben und das ausgefallene Produkt abfiltriert, wobei 5,8 g (98%) eines Produktes vom Schmelzpunkt 175°C (Zers.) anfielen. Die spektralen Daten (NMR und IR) waren in Übereinstimmung mit der postulierten Struktur.

Q. Weitere 3-Halogenisothiazoliumsalze Eine Zahl weiterer 3-Halogenisothiazoliumsalze wurden auf dieselbe Art hergestellt, sie sind in der Tabelle I zusammenge-fasst.

Illustration der antimikrobiellen Aktivität

Mehltau-Glucoseagar verwendet. Die Schalen für die bakte-rielen Versuche wurden mittels 24stündigen Nährlösungen inokuliert (punktweise beimpft) und 48 Stunden bei 37°C inkubiert. Die Gefässe für die fungizide Wirkung wurden mit 5 Sporensuspensionen inokuliert (punktweise beimpft) und 7 Tage bei 28°C inkubiert. Nach dem Ende der Inkubationsperiode wurden die Gefässe auf Wachstum geprüft. Die minimale Hemmkonzentration (MIC) ist aus der Tabelle I für jeden Organismus ersichtlich. In den untersuchten Bereichen 10 wurde Wachstum nur in den niedrigen Konzentrationen beobachtet. Der Schlüssel zur Tabelle I ist der folgende:

Aktivität

Wachstum

Kein Wachstum

0

>1920

Hg/ml

1

384

Hg/ml

1920 jxg/ml

2

76

Hg/ml

384 jig/ml

20 3

15

(J-g/ml

76 ug/ml

4

3

Hg/ml

15 (ig/ml

5

0.6

Hg/ml

3 |ig/ml

6

0.12

Hg/ml

0.6 (ig/ml

7

.03

jxg/ml

.12 jig/ml

25 8

< .03 ug/ml

3-Chlorisothiazoliumsalze

Die antibakterielle und fungizide Aktivität wurde mittels einem 5fachen Verdünnungstest in Agar evaluiert. Zu diesem 30 Zweck wurden die zu untersuchenden Verbindungen als 6%ige Lösungen in Dimethylformamid oder Äthanol verwendet. Diese 6%igen Lösungen wurden 5fach verdünnt (in Reagenzgläsern), wobei die gewünschten Konzentrationen (Mischen mit Agar) auf sterile Petri-Schalen gegeben wurden. 35 Für die bakteriellen Versuche wurde Trypton-glucose-extrakt-agar verwendet; für die fungizide Wirkung wurde

Geprüfte Organismen:

Bakterien

Fungi

BiS.aureus

Fi A. niger b2 E. coli f2 A. oryz£e

B3 P. aeruginosa f3 P. piscarium

B4 P. vulgaris

F4 A. pullulans

Bs B. subtilis

Tabelle I X Y

R'

Minimale Hemmkonzentration

No.

Kation

Anion

Smp.

Bakterien

Fungi

A-

Bi B2 B3 B4 Bs

Fi F2

Fj

1

CHs

Cl

-O3SF

162 (Z)

6

5

6

8

2

CH3

Cl

"03S0Me

135-140

5

5 ■

4

5

8

3

CHj

Cl

"SbCló

>240

4

5

4

5

6

7

4

CH3

Cl

-O3SCF3

118-20

5

4

5

7

8

5

CH3

Cl

-PF6

>240

4

3

4

5

6

5

7

6

CH3

Br

-O3SF

121-9(Z)

4

3

4

5

6

5

7

Äthyl

Cl

-BF4

193-7

6

5

3

6

8

Äthyl

Cl

-O3SF

124-7

9

Äthyl

Cl

~03S0Aet flüssig

10

Propyl

Cl

-O3SCF3

95-9

5

3

5

7

8

11

Allyl

Cl

-O3SCF3

103-5

4

3

4

7

8

7

12

Octyl

Cl

-O3SCF3

flüssig

4

3

4

5

8

7

13

CH3

Cl

H

-O3SF

215-26

2

3

4

2

3

14

CHa

Cl

H

-OsSOMe

100-3

2

3

1

2

15

CHj

Cl

H

-NO3

175 (Z)

3

4

5

3

16

CH3

Cl

H

-SbCk

>240

2

3

17

CH3

Cl

H

-PFs

>240

2

3

1

2

18

Äthyl

Cl

H

"03S0Aet flüssig

2

3

2

3

2

1

2

640844 12

Tabelle I (Fortsetzung)

No.

Kation

Anion

Smp.

Bakterien

Fungi

R

X

Y

z

A"

°C

B!

B:

Bi

Bs

Fi

F:

Fj

F-i

19

Äthyl

Cl

H

-03SF

81-3

2

3

4

20

Propyl

Cl

H

-O3SCF3

50-3

2

3

2

3

2

3

21

Octyl

Cl

H

-O3SCF3

flüssig

3

1

3

4

5

6

22

CH3

Cl

H

-03SF

159-64

4

3

4

1

2

23

CHj

Cl

H

-03S0Me

81-85

4

3

5

2

24

CHJ

Cl

COOAet

-O3SF

107-110

3

2

4

2

25

ch3

Cl

C=N

-O3SF

167-74

3

2

4

3

2

26

CH3

Cl

C=N

Cl

-O3SF

160 (Z)

4

3

4

5

27

CHa

Cl

CH3

-OsSF

155

2

1

2

3

28

CH3

Cl no2

h

-O3SF

145-150

1

2

1

2

3

Illustration spezieller Anwendungen

Wirksamkeit der 3-Halogenisothiazoliumsalze als Konservierungsmittel für Schneidölemulsionen:

Verschiedene Aliquots einer 6%igen Lösung des zu untersuchenden Stoffes in Äthanol wurde zu Schneideölemul-sionen gegeben; diese wurden durch Verdünnen von Kutwell

30-Schneideölkonzentration im Verhältnis von 1:30 mit Wasser hergestellt. Die Proben wurden mit einer Kultur von 20 Pseudonomas Aerugionosa inokuliert und bei 28°C auf einem Rotationsschüttler inkubiert. Die Proben wurden wöchentlich auf Mikroorganismenwachstum untersucht und wieder reinokuliert und inkubiert. Die Resultate sind aus der Tabelle II ersichtlich.

Tabelle II

Minimale Hemmkonzentration (ug/ml)

Kation Anion Inkubationsperiode (Wochen)

CH3

Cl

-O3SF

< 16

CH3

Cl

"OsSOMe

< 2

< 16

CHa

Cl

-SbCle

2

64

CH3

Cl

-O3SCF3

2

9

16

64

Äthyl

Cl

-BF4

4

8

32

Propyl

Cl

Ci

Cl

-O3SCF3

< 32

CH3

Cl h

h

-O3SF

32

CHj

Cl h

h

"03S0Me

64

CH3

Cl h

h

-no3

8

ch3

Cl h

h

-SbCls

8

16

CH3

Cl h

h

-PF6

32

Äthyl

Cl h

h

~03s0aet

125

500

Propyl

Cl h

h

-O3SCF3

125

250

500

CH3 '

Cl

Cl h

-O3SF

32

125

250

CH3

Cl

Cl h

-OsSOMe

32

CH3

Cl

COOAet

-O3SF

125

250

ch3

Cl

Cl c=n

-O3SF

< 16

125

250

ch3

Cl c=n

Cl

-O3SF

< 16

125

250

CH3

Cl

CH3

-O3SF

125

250

500

CH3

. Cl no2

h

-O3SF

125

500

Wirksamkeit der 3-Halogenisothiazoliumsalze als Konservierungsmittel für Latex-Farben

Variable Mengen der zu untersuchenden Substanz wurde in eine weisse Vinylacetat-Aussenfarbe eingearbeitet. Es wurde je eine Schicht Farbe auf jede Seite von Whatman 30 Filterpapier aufgebracht. Es wurden Flächen von einem Inch (1 Inch = 2,54 cm) ausgeschnitten und in Petrischalen auf

Malzagar gegeben.

Die Oberfläche der Agar- und der bemalten Flächen wurde mit einer Sporensuspension von Aureobasidium pullulans 65 okuliert. Die Gefässe wurden auf Inhibitionszonen- und Oberflächenwachstum geprüft, dies nach 3 Wochen Inkubationszeit in Feuchtigkeitskammern bei 27-28°C. Die Resultate sind aus Tabelle III ersichtlich.

X Y

13

Tabelle III +

640 844

Konz. 0.5%

Konz. 0.25%

A. Pullulans

A. pullulans

Zone

Oberfläche

Zone

Oberfläche

CHa

Cl

"CbSF

>20a keinh

0

kein

CHJ

Cl

"CbSOMe

>20

kein

0

kein

CHj

Cl

CN

Cl

-CbSF

0

kein

0

kein

CHj

Cl

H

-O3SF

0

kein

0

kein

Aet

Cl

-O3SCF3

20

kein

20

kein

CHj

Cl

"SbCIö

20

kein

20

kein

Kontrolle

0

stark

0

stark

' ' Zonendurchmesser in mm.

Wachstum auf der Oberfläche der bemalten Fläche: kein, mittel, stark

Verwendbarkeit der Isothiazoliumsalze als Konservie- 2s rungsmittel gegen Schlammbefall für Wasser, von Papiermühlen; 2-Methyl-3,4,5-trichlorisothiazolium-methylsulfat wurde untersucht.

Verschiedene Mengen einer 6%igen Lösung der Verbindung in Dimethylformamid wurden zu 24 ml eines Testsub- 30 strates gegeben:

8.4 g Whatmann No. 2 Cellulose

2,6 g Natriumnitrat

1,0 g Calciumsulfat 35

6.5 g Maltose

1,0 g Nährlösung, Difco

10,0 ml Mersize Rm 70R (Monsanto) 2,5 ml 2% Alum 990 ml destilliertes Wasser

Die Proben wurden mit 4 verschiedenen Organismen inokuliert und bei 28°C inkubiert. Die Proben wurden in wöchentlichen Intervallen auf mikrobielles Wachstum untersucht und jeweils reinokuliert, wobei die totale Inkubationsperiode 4 Wochen betrug. Aus der untenstehenden Tabelle IV geht hervor, dass das 2-Methyl-3,4,5-trichlorisothiazolium-methylsulfat als Konservierungsmittel in einer Konzentration von weniger als 0,01% wirksam ist.

Tabelle IV

Wirksamkeit des

2-Methyl-3,4,5-trichlorisothiazoliummethylsuIfatesals Konservierungsmittel gegen Schlammbefall (mcg/ml)

Minimale Hemmkonzentration (jxg/ml)

Organismus Wochen

12 3 4

P. aeruginosa E. aerogenes A. niger P. Piscarium

7.8 7,8

3.9 3,9 3,9 3,9 3,9 3,9

7.8 7,8

3.9 3,9 3,9 3,9 3,9 3,9

Synthese der 3-Dicyanomethylen-4-isothiazoline

CioHsClNsChS:

Beispiel 2

4-Chlor-3-dicyanomethylen-5-äthoxycarbonyl-2-methyl-4-isothiazolin

7.5 g (0,022 Mol) 3,4-Dichlor-5-äthoxycarbonyl-2-methyliso-thiazolium-fluorsulfonat wurden in 75 ml Isopropanol gelöst. Es wurden 1,5 g (0,023 Mol) Malononitril zugegeben und das Gemisch 30 Minuten gerührt. Der gelbe Festkörper wurde gesammelt und mit Isopropanol gewaschen, worauf

2.6 g (44%) des Produktes vom Schmelzpunkt 134-136°C anfielen.

Ber.: C 44,51; H 3,00; Cl 13,16; N 15,57; S 11,90. s» Gef.: C 44,34; H 2,82; Cl 12,60; N 14,82; S 11,42.

Weitere 3-Dicyanomethylen-4-isothiazoline wurden auf dieselbe Art und Weise hergestellt. Sie sind in der Tabelle aufgeführt.

65

Illustration (allgemein) der antimikrobiellen Aktivität der 3-Dicyanomethylen-4-isothiazoline

Die 3-Dicyanomethylen-4-isothiazoline wurden auf ihre

640 844

14

antimikrobielle Aktivität gemäss S. 11 ff. untersucht. Die Schlüssel für die Aktivitäten und die verwendeten Mikroor-

Resultate sind in der Tabelle V zusammengestellt. Der ganismen ist auf S. 11 angegeben.

Tabelle V

°C Bi B2 Bs B4 B5 Fi F: Fi Fj

CHj

Cl

251 (Z)

4

3

2

3

-

4

5

CH2CH3

Cl

170-171

4

3

4

CH3

H

235-237

2

3

1

4

3

1

0

1

CH2CH3

H

57-59

3

2

4

1

2

CH3

Cl

H

135 (Z)

3

4

3

4

l

1

2

CH3

Cl

COOAet

134-136

2

1

2

3

1

CHs

Cl

CN ■

190 (Z)

3

2

0

3

2

1

2

3

CH3

Cl

CH3

224-226

3

0

5

0

1

Die Wirksamkeit der 3-Dicyanomethylen-4-isothiazoline 25 gemäss Seite 12 untersucht. Die Resultate sind aus der Tabelle als Konservierungsmittel für Schneidölemulsionen wurde VI ersichtlich.

Tabelle VI

Minimale Hemmkonzentration (,ug/ml)

Inkubationsperiode (Wochen)

R Y z 12 3 4

CH3

Cl

125

250

C2h5

h h

125

250

CH3

Cl

COOAet

125

CH3

Cl

CN

62

250

CH3

h h

250

500

CH3

Cl

CH3

250

500

1000

ch3

Cl h

< 32

NC v XCN

R

Die Wirksamkeit von 4,5-Dichlor-3-dicyanomethylen-2- Schlammbefall wurde gemäss Seite 13 untersucht. Die Resul-methyl-4-isothiazolin als Konservierungsmittel gegen tate sind aus der Tabelle VII ersichtlich.

Tabelle VII

Minmale Hemmkonzentration (ug/ml) (Wochen) Organismus 12 3 4

P. aeruginosa

250

E. aerogenes

250

A. niger

250

500

P. Piscarium

250

500

Synthese der 2-Alkyl-4-isothiazolin-3-thione 2,6 g Thioharnstoff wurden bei Zimmertemperatur zu 100 ml

Äthanol gegeben. Nach 12stündigem Rühren war das Pro-65 dukt ausgefällt, es konnte durch Filtrieren abgetrennt werden Beispiel 3 und wurde durch Umkristallisation aus Äthanol gereinigt: es

A. 4,5-Dichlor-2-methyl-4-isothiazolin-3-thion fielen 5,3 g (78%) 4,5-Dichlor-2-methyl-4-iso-

10,7 g 2-Methyl-3,4,5-trichlorisothiazolium-methylsulfat und thiazolin-3-thion vom Schmelzpunkt 143-144°C an.

15

640844

C4H.CINS2 selbe Art und Weise hergestellt. Sie sind in der Tabelle VIII

aufgeführt.

Ber.: C 24,00; H 1,50; N 7,00; Cl 35,45; S 32,05. Die 2-Alkyl-4-isothiazolin-3-thione wurden gemäss Seite 11

Gef.: C 24,07; H 1,45; N 7,00; Cl 35,67; S 31,78. auf ihre antimikrobielle Aktivität geprüft. Die Resultate sind s aus der Tablle VIII ersichtlich. Der Schlüssel für die Aktivi-Weitere 2-Alkyl-4-isothiazolin-3-thione wurden auf die- täten und die Mikroorganismen ist aus Seite 11 ersichtlich.

Tabelle VIII S* Y

<x

No. R Y Z Smp. Bakterien Fungi

°C Bi Bî Bj B4 Bs Fi F2 F)

1

CHj

Cl

143-144

6

5

4

5

-

6

2

CH2CHJ

Cl

99-100

4

3

5

6

7

3

CHj

H

99-102

2

3

2

4

3

2

3

4

CHj

Cl

H

142 (Z)

3

4

2

4

3

6

5

CHj

Cl

COOAet

108-110

1

2

1

6

CHj

Cl

CN

211 (Z)

2

1

3

4

1

2

4

7

CHj

Cl

CHj

125-127

0

1

0

1

2

1

2

3

Die Wirksamkeit der 4-Isothiazolin-3-thione als Konser- 12 untersucht. Die Resultate sind aus der Tabelle IX vierungsmittel für Schneidölemulsionen wurde gemäss Seite ersichtlich.

Tabelle IX

v

S / Minimale Hemmkonzentration

' (P-g/ml)

R

Inkubationsperiode (Wochen)

CHj

Cl

< 16

62

CiHs

Cl

16

32

62

CHj

H

125

250

CHj

Cl

H

< 32

62

CHj

Cl

COOAet

250

125

62

CHj

CI

CN

16

125

250

Verschiedene Mengen 4,5-Dichlor-2-methyl-4-isothia-zolin-3-thion wurden in eine weisse Vinylacetatfarbe für Aus-senbemalung eingearbeitet und gemäss Seite 12 geprüft.

Bei den Konzentrationen 0,5% und 0,25% war die Hemmzone 20 mm und auf der Oberfläche trat kein Wachstum auf.

Die Verwendbarkeit der 4-Isothiazolin-3-thione als Kon-50 servierungsmittel gegen Schlammbefall wurde gemäss Seite 13 untersucht. Die Resultate sind aus der Tabelle X ersichtlich.

Tabelle X

Wirksamkeit von

4,5-Dichlor-2-methyl-4-isothiazolin-3-thion als Konservierungsmittel gegen Schlammbefall (mcg/ml).

Minimale Hemmkonzentration (jig/ml)

Organismus Wochen

1 2 3 4-

P. aeruginosa

16

E. aerogenes

< 8

16

A. niger

< 8

P. piscarium

< 8

16

640 844

16

Synthese der 4-Isothiazolin-3-one, ausgehend aus den entsprechenden 3-Halogen-isothiazoliumsalzen

Die folgenden Beispiele illustrieren die Konversion der 3-Halogen-isothiazoliumsalze in die 4-Isothiazolin-3-one.

Beispiel 4

4,5-Dichlor-2-methyl-4-isothiazolin-3-on 15,5 g (0,05 ml) 2-Methyl-3,4,5-trichlorisothiazolium-methyl-sulfat wurden solange auf 180-190°C erhitzt, bis die Gasentwicklung aufhörte. Der angefallene Festkörper wurde aus Chloroform umkristallisiert, worauf 4,6 g (50%) 4,5-Dichlor-

2-methyl-4-isothiazolin-3-on vom Schmelzpunkt 117-120°C anfielen.

Das Beispiel erläutert die Methode, mit weicher ein

3-Halogen-isothiazoliumsalz mit einem geeigneten sauerstoffhaltigen Anion durch Pyrolyse in das entsprechende

4-Isothiazolin-3-on übergeführt werden kann.

Beispiel 5

Herstellung der 4-Isothiazolin-3-one aus den entsprechenden 3-Halogenisothiazoliumsalzen unter Verwendung wässriger Basen.

A. 4,5-DichIor-2-methyl-4-isothiazolin-3-on

16,9 g (0,058 Mol) 2-Methyl-3,4,5-trichlorisothiazoliumfluor-sulfonat wurden portionenweise zu 150 ml einer gesättigten Natriumacetatlösung gegeben. Nach 30-minütigem Rühren wurde der Festkörper gesammelt, mit Wasser gewaschen und aus Äthanol umkristallisiert, wobei 7,5 g (70%) 4,5-Dichlor-2-methyl-4-isothiazolin-3-on vom Schmelzpunkt 119-120°C anfielen.

B. 4-Chlor-2-methyl-4-isothiazolin-3-on

13,1 g (0,049 Mol) 3,4-Dichlor-2-methylisothiazoliumfluor-sulfonat wurden portionenweise zu 150 ml einer gesättigten Natriumacetatlösung zugegeben. Nach 30-minütigem Rühren wurde der Festkörper gesammelt und aus Heptan umkristallisiert, wobei 5,2 g (70%) 4-Chlor-2-methyl-4-iso-thiazoIin-3-on vom Schmelzpunkt 87-90°C anfielen.

C4H4QNOS

Ber.: C 32,09; H 2,67; Cl 23,73; N 9,36; S 21,46. Gef.: C 32,30; H 2,72; Cl 23,74; N 9,11; S 21,72.

C. 4-Chlor-5-äthoxycarbonyl-2-methyl-4-isothiazolin-3-on 4,2 g (0,012 Mol) 3,4-Dichlor-5-äthoxycarbonyl-2-methyliso-thiazolium-fluorsulfonat wurden zu 50 ml einer gesättigten KzCCb-Lösung gegeben. Die wässrige Phase wurde mit

3 x 50 ml Methylenchlorid extrahiert. Die kombinierten Extrakte wurden über MgSCU getrocknet, filtriert und konzentriert, bis ein Festkörper anfiel. Dessen Umkristallisation aus Heptan lieferte 1,0 g (35%) 4-Chlor-5-äthoxycarbonyl-2-

methyl-4-isothiazolin-3-on vom Schmelzpunkt 142-147°C. OHaClNCbS

Ber.: C 37,92; H 3,65; Cl 16,01; N 6,31; S 14,47. Gef.: C 38,39; H 3,81; Cl 15,49; N 6,31; S 14,56.

D. 4,5-Dichlor-2-äthyl-4-isothiazolin-3-on

14,5 g (0,048 Mol) 2-Äthyl-3,4,5-trichlorisothiazolium-tetra-fluorborat wurden in Portionen zu 150 ml einer gesättigten Natriumacetatlösung gegeben. Die wässrige Phase wurde mit 3 x 50 ml Methylenchlorid extrahiert. Die kombinierten Extrakte wurden über Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und konzentriert. Das anfallende Öl wurde destilliert, worauf 4,2 g (45%) 4,5-Dichlor-2-äthyl-4-isothiazolin-3-on (vom Sdp. 89-92°C/0,l mmHg) anfielen.

CsHsChNOS

Ber.: C 30,34; H 2,52; Cl 35,80; N 7,07; S 16,20. Gef.: C 30,04; H 2,59; Cl 36,14; N 6,99; S 15,70.

E. 2-Methyl-4-isothiazolin-3-on

39,2 g (0,17 MoI)3-Chlor-2-methylisothiazolium-fluorsul-fonat wurden inPortionen zu 100 ml einer gesättigten Natriumacetatlösung gegeben. Die wässrige Lösung wurde mit 3 x 50 ml Methylenchlorid extrahiert. Die kombinierten Extrakte wurden über Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und konzentriert. Das Öl wurde destilliert, worauf 10,4 g (53%) 2-Methyl-4-isothiazolin-3-on vom Sdp. 85°C/1,0 mm Hg anfielen.

F. 2-Äthyl-4-isothiazolin-3-on

15,4 g (0,56 Mol) 3-Chlor-2-äthyIisothiazoliumäthylsulfat wurden zu 75 ml einer gesättigten Natriumacetatlösung gegeben. Das Wasser wurde unter vermindertem Druck entfernt und der Rückstand mit 3 x 50 ml Methylenchlorid extrahiert. Die kombinierten Extrakte wurden über Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und konzentriert. Die Destillation ergab 3,6 g (50%) 2-Äthyl-4-isothiazolium-3-on vom Sdp. 92°C/0,5 mm Hg.

G. 4,5-Dichlor-2-methyl-4-isothiazolin-3-on

5,8 g (0,02 Mol) 2-Methyl-3,4,5-trichlorisothiazolium-fluor-sulfonat wurden zu 100 ml Methanol gegeben und dieses Gemisch wurde eine Stunde bei Rückflusstemperatur gehalten. Das Methanol wurde auf einem Rotations verdampfer abgedampft, der Festkörper gesammelt und mit Wasser gewaschen, wobei 1,5 g 4,5-DichIor-2-methyl-4-iso-thiazolin-3-on anfielen.

H. Weitere 4-Isothiazolin-3-one Diese wurden auf anlöge Art hergestellt.

s

10

15

20

25

30

35

40

45

50

B

Claims

640 844

2

PATENTANSPRÜCHE 1. Isothiazolderivate der Formel

R-B I

worin R Alkyl oder Alkenyl und B eines der Radikale
6. Salz gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kation die Formel x

cn

N3^:

oder

Cl h

C2H5

4

h

aufweist.
7. Salz gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kation die Formel

-ÏX,

worin X Halogen, Y und Z gleich oder verschieden sind und Wasserstoff, Niederalkyl, Halogen, Nitro, Cyano oder Car-boalkoxy bedeuten, darstellt und A~ für ein Anion steht.
2. 3-Halogenisothiazoliumsalze gemäss Anspruch 1, worin das Kation die Formel cl h \ /

'ix

^ h

+

C8H17

aufweist.

25 8. Salz gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kation die Formel x

R

>/

N\

ix

I"

worin R Alkyl oder Alkenyl, X Halogen, Y und Z gleich oder verschieden sind und Wasserstoff, Niederalkyl, Halogen, Nitro, Cyano oder Carboalkoxy bedeuten, aufweist.
3. Salz gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kation die Formel

35

ch

Cl ci h

+

aufweist.
9. Salz gemäss einem der Ansprüche 2-8, worin das Anion 40 Fluorsulfonat, Methylsulfonat, Hexachlorantimonat, Triflu-

ormethansulfonat, Hexafluorphosphat, Tetrafluorborat, Äthylsulfat oder Nitrat ist.
10. 3-Dicyanomethylen-4-isothiazoline gemäss Anspruch 1 der Formel ch.

aufweist.
4. Salz gemäss Anspruch 2, worin das Kation die Formel

45

so N =

CEN

Cl

C2H5

7 \\

xs-

c1

Cl iii aufweist.
5. Salz gemäss Anspruch 2, worin das Kation die Formel cl , h ch.

as\

aufweist.

worin R Alkyl oder Alkenyl, Y und Z gleich oder verschieden sind und Wasserstoff, Niederalkyl, Halogen, Nitro, Cyano oder Carboalkoxy bedeuten.
11. 4,5-Dichlor-3-dicyanomethylen-2-methyl-4-isothia-60 zolin als Verbindung gemäss Anspruch 10.
12. 4,5-Dichlor-3-dicyanomethylen-2-äthyl-4-isothiazolin als Verbindung gemäss Anspruch 10.
13. 3-Dicyanomethylen-2-methyl-4-isothiazolin als Verbindung gemäss Anspruch 10.

65 14. 3-Dicyanomethylen-2-äthyl-4-isothiazolin als Verbindung gemäss Anspruch 10.
15. 4-Chlor-3-dicyanomethylen-2-methyl-4-isothiazolin als Verbindung gemäss Anspruch 10.

3

640 844
16. 4-Isothiazolin-3-thione gemäss Anspruch 1 der Formel

IV

worin R Alkyl oder Alkenyl, Y und Z gleich oder verschieden sind und Wasserstoff, Niederalkyl, Halogen, Nitro, Cyano oder Carboalkoxy darstellen.
17. 2-Methyl-4,5-dichlor-4-isothiazolin-3-thion als Verbindung gemäss Anspruch 16.
18. 2-Äthyl-4,5-dichlor-4-isothiazolin-3-thion als Verbindung gemäss Anspruch 16.
19. 2-Methyl-4-isothiazolin-3-thion als Verbindung gemäss Anspruch 16.
20. 2-Äthyl-4-isothiazolin-3-thion als Verbindung gemäss Anspruch 16.
21. 2-Methyl-4-chlor-4-isothiazolin-3-thion als Verbindung gemäss Anspruch 16.
22. Antibakterielle und/oder fungizide Mittel, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Isothiazolderivat der Formel

R-B

enthalten oder daraus bestehen, worin R Alkyl oder Alkenyl und B eines der Radikale

-u w oder

CN

ncj*

NoV-y'

ist, worin X Halogen, Y und Z gleich oder verschieden sind und Wasserstoff, Niederalkyl, Halogen, Nitro, Cyano oder Carboalkoxy und A~ ein Anion darstellen.
23. Verfahren zur Herstellung von Halogenisothiazolium-salzen

+

I *

"X

worin X, Y und Z obige Bedeutung besitzen, mit einem Alky-lierungsmittel der Formel

R-A

worin R und A obige Bedeutung besitzen, umsetzt.
24. Verfahren zur Herstellung von Isothiazolderivaten der Formel CN

iii worin R Alkyl oder Alkenyl, X Halogen, Y und Z gleich oder verschieden sind und Wasserstoff, Niederalkyl, Halogen, Nitro, Cyano oder Carboalkoxy bedeuten, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Isothiazol der Formel

30

V

worin X, Y und Z obige Bedeutung besitzen, mit einem Alky-lierungsmittel der Formel

R-A

worin R und A obige Bedeutung besitzen, umsetzt, und das erhaltene Halogenisothiazoliumsalz der Formel +

I'

40

worin R, X, Y, Z und A~ obige Bedeutung besitzen, mit Malonitril umsetzt.
25. Verfahren zur Herstellung von Isothiazolderivaten der 45 Formel c X

iv

!,r/

worin R Alkyl oder Alkenyl, X Halogen, Y und Z gleich oder verschieden sind und Wasserstoff, Niederalkyl, Halogen, Nitro, Cyano oder Carboalkoxy bedeuten, dadurch gekenn-55 zeichnet, dass man ein Isothiazol der Formel worin R Alkyl oder Alkenyl, X Halogen, Y und Z gleich oder verschieden sind und Wasserstoff, Niederalkyl, Halogen, Nitro, Cyano oder Carboalkoxy und A~ ein Anion bedeuten, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Isothiazol der Formel x y u

v v

worin X, Y und Z obige Bedeutung besitzen, mit einem Alky-lierungsmittel der Formel

65 R-A

worin R und A obige Bedeutung besitzen, umsetzt, und das erhaltene Halogenisothiazoliumsalz der Formel

640844

4

+
ch.

+

worin R, X, Y, Z und A~ obige Bedeutung besitzen, mit einer geeigneten Schwefelquelle behandelt.
26. Verfahren gemäss Anspruch 25, worin A Fluorsul-fonat, Methylsulfonat, Hexachlorantimonat, Trifluormethan-sulfonat, Hexafluorphosphat, Tetrafluorborat, Äthylsulfat oder Nitrat darstellt.
27. Verwendung einer Verbindung der Formel

+

aufweist.

io 31. Verwendung gemäss Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Kation die Formel

4-

C2H5

20

aufweist.
32. Verwendung gemäss Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Kation die Formel

25

worin R Alkyl oder Alkenyl, X Halogen, Y und Z gleich oder verschieden sind und Wasserstoff, Niederalkyl, Halogen, Nitro, Cyano oder Carboalkoxy darstellen, und A für ein Anion steht, zur Herstellung von Verbindungen der Formel xe worin R, Y und Z obige Bedeutung besitzen, durch Umsetzung mit einer geeigneten Sauerstoffquelle.
28. Verwendung gemäss Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Kation die Formel

Cl

Cl ch.

Cl

30

Cl h

C8H17

/ì\q/ \ / s h

+

aufweist.
33. Verwendung gemäss einem der Ansprüche 27-32, 35 dadurch gekennzeichnet, dass das Kation Fluorsulfonat,

Methylsulfonat, Hexachlorantimonat, Trifluormethansul-fonat, Hexafluorphosphat, Tetrafluorborat, Äthylsulfat oder Nitrat ist.
34. Verwendung nach einem der Ansprüche 27-32,

40 dadurch gekennzeichnet, dass das Kation ein 2-Alkyl-3-halo-genisothiazolium und das Anion eine sauerstoffhaltige Spezies sind und das Salz zum 2-Alkyl-4-isothiazolin-3-on pyro-lysiert wird.
35. Verwendung gemäss Anspruch 34, dadurch gekenn-45 zeichnet, dass das Anion ein Sulfatderivat ist.
36. Verwendung gemäss Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Anion Methylsulfat darstellt.

aufweist.
29. Verwendung gemäss Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Kation die Formel

Cl Cl x"

C2H5

aufweist.
30. Verwendung gemäss Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Kation die Formel