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Verfahren zur Herstellung quartärer Ammoniumsalze von 2-Mercaptopyridin-l-oxyden
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von bestimmten quartären Ammoniumsalzen
von Säuren der- allgemeinen Formel
welche fungicide Stoffe darstellen; R bedeutet ein Wasserstoff oder Halogenatom
oder einen niedrigen Alkyl- oder Alkoxyrest.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird so durchgeführt, daß man ein 2-Mercapto-pyridin-l-oxyd
der genannten Konstitution oder ein Alkali- oder Erdalkalisalz desselben mit einer
Verbindung der Formel
worin R1 und R2 niedrige Alkylreste oder zusammen mit dem Stickstoffatom den Rest
eines gesättigten Heterocyclus bedeuten, R3 einen niedrigen Alkylrest oder einen
Aralkylrest oder zusammen mit R1, R2 und dem Stickstoffatom einen ungesättigten
Heterocyclus wie den Pyridinring darstellt und R4 ein höherer Alkyl- oder höherer
Alkenylrest ist, wobei alle Alkyl- und Aralkylreste durch Halogenatome oder Hydroxylgruppen
substituiert sein können, in einem Lösungsmittel für die Reaktionsteilnehmer umsetzt
und die gebildete Verbindung der allgemeinen Formel
aus dem Reaktionsgemisch abtrennt.
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Gegenüber den ebenfalls fungiciden Ausgangsstoffen besitzen die erfindungsgemäß
erhaltenen quartären Ammoniumsalze beachtliche Vorteile.
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Während die Ausgangsverbindungen nur schlecht in organischen Lösungsmitteln,
z. B. Benzol und Leuchtpetroleum, dispergiert werden können, sind die quartären
Ammoniumsalze in diesen Lösungsmitteln löslich. Solche organische Lösungen lassen
sich viel besser auf den Pflanzen versprühen als wäßrige Lösungen, und die Folge
davon ist, daß dieselben Mengen des Fungicids für eine größere bepflanzte Fläche
ausreichen und somit die Spritzkosten wesentlich erniedrigt werden. Ferner werden
lokale hohe Konzentrationen auf den Pflanzen und somit Pflanzenvergiftungen vermieden.
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Die quartären Ammoniumsalze besitzen sowohl die baktericide Wirkung
des Aminbestandteils als auch die fungicide Wirkung des Mercaptopyridins, d. h.,
sie sind sowohl gegen Bakterien als auch gegen Pilze anzuwenden.
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Die erfindungsgemäß erhaltenen Verbindungen sind ferner viel stabiler
als die Ausgangsstoffe und verlieren nicht wie das 2-Mercaptopyridin-l-oxyd nach
mehrstündiger Aufbewahrung bei Raumtemperatur in einem organischen Lösungsmittel
ihre fungicide Wirksamkeit.
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Die erfindungsgemäß hergestellten Verbindungen sind gegen eine große
Gruppe von Mikroorganismen wirksam, was die folgende in vitro erhaltene Übersicht
zeigt.
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In Tabelle I sind für Vergleichszwecke Werte für den bactericiden
Stoff Aspergillinsäure mit angegeben.
| Tabelle I |
| Übersicht über die bactericide Wirkung |
| Mindestkonzentration für |
| Wachstumshemmung, ylcm3 |
| Organismus Cetyltrimethyl- |
| Aspergillin- ammoniumsalz von |
| säure 2-Mercaptopyridin- |
| 1-oxyd |
| Staphylococcus |
| aureus P 209. . . 20 0,4 |
| Klebsiella |
| pneumoniae .. 30 1,5 |
| Bacillus von |
| Calmette und |
| Guerin ....... 4 0,015 |
| Tabelle II |
| Übersicht über die fungicide Wirkung |
| Mindestkonzentration |
| für Wachstums- |
| hemmung, y/cm3 |
| " Organismus Cetyltrimethyl- |
| ammoniumsalz von |
| 2-Mercaptopyridin- |
| 1-oxyd |
| Aspergillus fumigatus . . . . . . . . 1,6 |
| Aspergillus niger . . . . . . . . . . . . . 12 |
| Microsporum canis . . . . . . . . .. - |
| Alternaris solani .. .. . . . .. .. . . 0,8 |
| Candida albicans . . . . . . . . . . . . 12 |
| Microsporum audouini ....... 0,4 |
| Penicillium notatum . . . . . . . . .. 1,6 |
| Rhodotorula glutinis . . . . . . . . . 3 |
| Saccharomyces cerevisiae...... 0,8 |
| Trichophyton mentagrophytes 0,8 |
| Fusarium ........ .---- ...... 3 |
| Ceratostomella ulmi . . . . . . . . . . 0,4 |
Da die erfindungsgemäß hergestellten Verbindungen ausgedehnte bactericide und fungicide
Eigenschaften besitzen, können sie als Schutzmittel für eine Vielzahl von Produkten,
als Mittel zur Verhütung von Stockflecken und als Sterilisations- und Desinfektionsmittel
Verwendung finden. So wird sie z. B. als fungicide Pflanzenschutzmittel, beispielsweise
gegen Peronospora, der auf Reben wächst, geeignet.
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Außerdem sind sie wertvolle chemotherapeutische Mittel, insbesondere
Fungicide, und können zur Behandlung von Dermatophytosis pedis und zur Eindämmung
oberflächlicher Pilzinfektionen der Haut und zugänglicher Schleimhäute Anwendung
finden.
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Die erfindungsgemäß verwendbaren Salze der 2-Mercaptopyridin-l-oxyde
sind die Alkalimetall-(einschließlich Ammonium-) und Erdalkalimetallsalze, z. B.
die Barium-, Kalium-, Calcium-, Ammonium- oder Natriumsalze von 2-Mercaptopyridin-1-oxyd,
3-Äthoxy-2-mercaptopyridin-l-oxyd, 2-Mercapto-3-methoxypyridin-l-oxyd, 5-Brom-2-mercaptopyridin-l-oxyd,
2-Mercapto-3-äthylpyridin-l-oxyd, 2-Mercapto-4-methylpyridin-l-oxyd, 2-Mercapto-5-methylpyridin-l-oxyd,
2-Mercapto-6-methyipyridin-1-oxyd und 2-Mercapto-6-propylpyridin-l-oxyd (siehe z.
B. Journ. Am. Chem. Soc., Bd. 72, S. 4362f. [1950], betreffend die Herstellung von
substituierten 2-Mercaptopyridin-l-oxyden).
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In der quartären Ammoniumverbindung der allgemeinen Formel
in welcher Rl, R2, R3 und R4 die vorstehend angegebene Bedeutung haben, ist die
anionische Gruppe verhältnismäßig unwichtig. Geeignete Salze sind so unter anderem
die Nitrate, Acetate, Benzoate, Salicylate, Salze der Zimtsäure oder a-Amylzimtsäure,
Sulfate, Methylsulfate, Äthylsulfate, Cyanide, Oleate, Laurate, sekundäre Orthophosphate
und insbesondere die Halogenide (Bromide, Jodide und Chloride). Das Anion kann auch
eine OH-Gruppe sein.
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Als Kationen seien genannt: n-Hexyltrimethylammonium, n-Octyltrimethylammonium,
Dodecyltrimethylammonium, Myristyltrimethylammonium, Octadecyltrimethylammonium,
Octadecyl-ß-oxyäthyldimethylammonium, Cetyltrimethylammonium, Cetyldimethyläthylammonium,
Cetyltriäthylammonium, n-Butylcetyldimeihylammonium, "Cetyl-2,3-dioxypropyldimethylammonium,
Cetyldiäthylß-oxyäthylammonium, Octadecenyldimethyläthylammonium, Cetyl-di-n-propyl-(ß-oxyäthyl)-ammonium,
Cetylmethylpiperidinium, Cetyläthylpiperidinium, Dodecyläthylpiperidinium, Dodecylpyridinium,
Cetylpyridinium, Octylpyridinium, Octadecenylpyridinium, Cetylpicolinium, Benzyldimethyldodecylammonium,
Benzyldimethylpentadecylammonium, Benzylcetyldimethylammonium, Cetyl-o-chlorbenzyldimethylammonium,
Benzylcetyldiäthylammonium, Benzylcetyläthylpropylammonium, Dodecyldimethyl-3,4-dichlorbenzylammonium,
Benzyldimethyloleylammonium, Dimethyläthyl-9-octadecenylammonium.
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Zweckmäßig wird bei Verwendung eines Salzes des 2-Mercaptopyridin-l-oxyds
eine quartäre Ammoniumverbindung gewählt, deren Anion mit dem Kation der ersteren
Verbindung ein in dem Lösungsmittel unlösliches Salz ergibt. So wird z. B. ein quartäres
Ammoniumhalogenid mit dem Alkalimetallsalz eines 2-Mercaptopyridin-l-oxyds in einem
wasserfreien, hydroxylgruppenhaltigen organischen Lösungsmittel, wie absolutem Alkohol,
Äthylenglykol oder Propylenglykol, zur Reaktion gebracht; oder ein quartäres Ammoniumsulfat
wird mit einem Erdalkalimetallsalz von 2-Mercaptopyridin-l-oxyd in einer wäßrigen
Lösung umgesetzt.
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Beispiel 1 Eine Lösung von 3,89g des Bariumsalzes von 2-Mercaptopyridin-l-oxyd
(das durch Reaktion von 2-Mercaptopyridin-l-oxyd mit Bariumhydroxyd erhalten wurde)
in 20 cm3 Wasser wird zu einer Lösung von 6,65g Cetyltrimethylammoniumsulfat in
75 cm3 Wasser zugegeben. Das ausgefallene Bariumsulfat wird abfiltriert, und das
Filtrat wird ausgefroren, wobei man 8 g des Cetyltrimethylammoniumsalzes von 2-Mercaptopyridin-l-oxyd
mit einem Schmelzpunkt von 152 bis 158°C (unter Zersetzung) erhält.
Beispiel
2 Eine Lösung von 36,4 g Cetyltrimethylammoniumbromid in 1 1 Wasser wird unter Ausschluß
von Licht 24 Stunden mit 23,1 g Silberoxyd geschüttelt. Der Feststoff wird abzentrifugiert,
und die überstehende Flüssigkeit wird filtriert. Das Filtrat wird durch Zugabe von
11,4 g 2-Mercaptopyridin-l-oxyd auf einen pH-Wert von 8,3 gebracht. Die erhaltene
klare Lösung wird durch Ausfrieren getrocknet, wobei man etwa 39 g eines weißen,
nicht hygroskopischen Feststoffes erhält, und zwar das Cetyltrimethylammoniumsalz
von 2-Mercaptopyridin-l-oxyd, das bei etwa 148 bis 152°C schmilzt. Diese Verbindung
kann aus einer Mischung von 50 cm3 absolutem Alkohol und 1000 cm3 Hexan umkristallisiert
werden. Analyse für C24H460N2S Berechnet ..... C 70,18, H 11,29; gefunden
..... C 69,95, H 11,63. An Stelle von Silberoxyd kann auch ein Anionaustauschharz
zum Ersatz der Bromidionen des Cetyltrimethylammoniumbromids durch Hydroxylionen
verwendet und im übrigen genau so verfahren werden, wie vorstehend beschrieben.
Beispiel 3 Eine Lösung von 2,21 g Laurylpyridiniumchlorid in 75 cm3 Wasser wird
zu einer Lösung von 1 g 2-Mercaptopyridin-1-oxyd in 30 cm3 0,312 gNatriumhydroxyd
enthaltendem Wasser zugegeben. Die Lösung wird durch Ausfrieren getrocknet, und
der ausgefrorene Feststoff wird in 75 cm3 absolutem Alkohol suspendiert. Das gebildete
Natriumchlorid ist in dem Alkohol unlöslich und wird aus der Lösung abzentrifugiert.
Die Alkohollösung des Produktes wird unter vermindertem Druck bis zur Trockne konzentriert.
Der Rückstand wird dann in Wasser gelöst und ausgefroren, wobei man etwa 2,5 g des
Laurylpyridiniumsalzes von 2-Mercaptopyridin-l-oxyd erhält.
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Analyse für C22H34ON2S - H20: Berechnet ..... C 67,3 1,
H 9,22, N 7,14; gefunden . . . . . C68,02, H9,38, N6,80.