DE1966491C3

DE1966491C3 - N-Hydroxyalkyl-carbonsäureamide und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE1966491C3
Application number: DE1966491A
Authority: DE
Inventors: Dale Richard Basking Ridge Hoff; Arthur Allan Cranford Patchett; Clarence Stanley Beaconsfield Quebec Rooney (Kanada)
Original assignee: Merck and Co Inc
Current assignee: Merck and Co Inc
Priority date: 1968-06-21
Filing date: 1969-06-20
Publication date: 1979-02-01
Also published as: DE1931413A1; DE2100148A1; NL6908567A; CH565514A5; BR6909998D0; US3608087A; GB1268952A; JPS5015710B1; GB1270230A; CA963311A; GB1270229A; FR2011970A1; DE1966491B2

Description

Il

Z₃C-C-NH-CH₂CH₂OH

in denen X Wasserstoff, Methyl, Chlor oder Brom und Z Chlor oder Brom bedeuten.

2. Verfahren zum Herstellen der Verbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in an sich bekannter Weise
(a) eine Carbonsäure der allgemeinen Formel

X—C-COOH

I ζ

in der die Symbole X und Z die in Anspruch 1 angegebenen Bedeutungen haben, oder ein Acylhalogenid, Anhydrid oder einen spaltbaren Ester derselben mit 2-Hydroxypropylamin bzw. (b) eine Carbonsäure der Formel Z3CCOOH, in der das Symbol Z die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung hat, oder ein Acylhalogenid, Anhy-

Z O

Im Pansen von Wiederkäuern wird das aufgenommene Futter einer ersten Fermentierung unterworfen, wobei für die Ernährung der Tiere wertvolle Produkte, insbesondere Fettsäuren, gebildet werden. Bestimmte Mikroorganismen, wie Methanobacterium ruminantium, die normalerweise im Pansen vorhanden sind, erzeugen anstelle der wertvollen Fettsäuren als Hauptfermentierungsprodukt Methan. Da Methan vom Tier nicht weiter verwertet werden kann, geht an sich verwertbarer Kohlenstoff verloren. Der Kohlenstoffverlust kann bis zu 10 Prozent des ursprünglichen Futters betragen.

Es ist daher wünschenswert, die Methan! iidung im Pansen auf ein Mindestmaß zu beschränken und die Bildung von wertvollen, niedrigen Fettsäuren, wie Propion- und Buttersäure, so hoch wie möglich zu halten, um eine bestmögliche Futterverwertung zu erzielen. Dies führt bei einer gegebenen Futtermenge zu einem erhöhten Gewichtszuwachs. Bei gegebenem Gewichtszuwachs werden also Futterkosten gespart

Der Gegenstand der Erfindung ist in den Patentansprüchen definiert.

Beispiele für Verbindungen der Erfindung sind: N-(2-Hydroxypropyl)-Derivate von Dichloracetamid,

jo Dibromacetamid, Trichloracetamid, Tribromacetamid, 2,2-Dichlorpropionamid und 2,2-Dibrompropionamid sowie die N-(2-Hydroxyäthyl)-Derivate von Trichloracetamid und Tribromacetamid. Bevorzugt werden N-(2-Hydroxypropyl)-dichloracetamid und N-(2-Hydroxyäthyl)-trichloracetamid.

Die Herstellung der Verbindungen der Erfindung wird durch die nachstehenden Gleichungen erläutert:

X —C—C —Cl + 2H₂NCH₂CH(OH)CH., Z

Z O

I Il

X-C-C-NHCH₂CH(OH)CHj + CHjCH(OH)CH₂NH₂ HCI

Z O

I Il

X-C-C-Cl + H₂NCH₂CH(OH)CHj Z

Säureakzeptor Z O

¹ Il

X -f.· C NM(H₂(H(OH)CH,

Z O

X-C-C-OCH₃ + H₂NCHjCH(OH)CH₃ Z

Z 0

I Il

X-C-C-NHCH₂CH(OH)CH₃ + CH₃OH Z

In ähnlicher Weise werden die N-(2-Hydroxyäthyl)-alphatrihalogenamide wie in den Gleichungen (1), (2) und (3) unter Verwendung von einem Trihalogenacylhalogenid oder -estar und 2-Aminoäthanol hergestellt Anstelle von irgendeinem der Acylhalogenide können die freie Säure oder ein Anhydrid derselben verwendet werden. In der Gleichung (3) können andere spaltbare Ester, wie die Äthyl-, Propyl- oder Phenyiester, Verwendung finden.

Beispiel 1
N-(2-Hydroxypropyl)-trichloracetamid

18,2 g Trichloracetyl-chlorid werden in 50 ml Chloroform dispergiert, un_u die Lösung wird in einem Eisbad gekühlt. Eine Lösung von If-g 2-A-,iinopropanol in 20 ml Chloroform wird unter Rihren im Verlaufe von etwa 10 Minuten zugesetzt. Zusätzlich' 30 ml Chloroform werden zugegeben, und das Gemisch wird etwa 2'/2 Stunden lang gerührt. Die Lösung wird dann von dem öligen Hydrochlorid abgetrennt, mit Wasser gewaschen und über Natriumsulfat getrocknet. Die Lösung wird zur Trockne eingedampft, und der feste Rückstand wird aus Benzol umkristallisiert. Man erhält 6,2 g N-(2-Hydroxypropyl)-trichloracetamid, dessen Schmelzpunkt 66 bis 69° C beträgt und das 27,63% C (27,23% Theorie); 3,66% H (3,67% Theorie); 6,20% N (635% Theorie); und 47,56% Cl (48,24% Theorie) enthält.

Wenn man Trichloracetylchlorid durch Dichloracetylchlorid ersetzt, erhält man N-(2-Hydroxypropyl)-dichloracetamid, dessen Schmelzpunkt 69 bis 70⁰C beträgt.

Beispiel 2
N-(2-Hydroxyäthyl)-trichloracetamid

18,2 g Trichloracetyl-chlorid werden in 50 ml Chloroform gelöst. Die Lösung wird in einem Eisbad gekühlt und unter Rühren im Verlaufe von etwa 10 Minuten mit einer Lösung von 12,2 g 2-Aminoäthanol in 20 ml Chloroform versetzt. Zusätzliche 30 ml Chloroform werden zugegeben, und das Gemisch wird etwa 2Ui Stunden lang gerührt. Das kristalline Hydrochlorid wird abfiltriert, und das Filtrat wird zur Trockne eingedampft. Der Rückstand wird aus Benzol umkristallisiert. Man erhält 4,25 g N-(2-Hydroxyäthyl)-trichloracetamid, dessen Schmelzpunkt 55 bis 57,5°C beträgt und das 23,61% C (23,56% Theorie); 2,88% H (2,93% Theorie); 6.85% N (6,78% Theorie); und 50,17% Cl (51.51% Theorie) enthält.

Die Verbindungen der Erfindung sind hochwirksam und dabei sehr stabil und wenig flüchtig. Es ist somit möglich, Futtermittel und Vormischungen herzustellen, die di?se Verbindungen enthalten und durch langes Lagern nicht ungünstig beeinflußt werden und nicht an Wirksamkeit durch Verdampfen verlieren. Die Verbindungen der Erfindung sind auch in den Pansenflüssigkeiten in wirksamen Mengen löslich. Die 2-Hydroxypropylamid-Derivate sind bemerkenswert beständiger gegen enzymatische Spaltung im Pansen als die isomeren 3-Hydroxypropyl-Derivate (wie sich durch Kohlenstoff-14-Spuren-Untersuchungen feststellen läßt). Außerdem

jo werden die Verbindungen der Erfindung mit niedrigerer Geschwindigkeit durch die Pansenwan . absorbiert als die entsprechenden Amid-Derivate, die weniger polare Substituenten aufweisen. Daher führt die Kombination aus höherer Beständigkeit gegen enzymatische Spal-

J5 tung und verhältnismäßig langsamer Absorption durch die Pansenwand dazu, daß die Verbindungen in der Pansenflüssigkeit lange Zeit in aktivem Zustand bleiben. Nach der Metabolisiemng durch den Wiederkäuer ergeben die Verbindungen der Erfindung Halogensäuren, die im Harn leicht ausgeschieden werden, und Aminoalkohole, die bekanntlich in der Natur vorkommen.

Die Wirksamkeit der Verbindungen der Erfindung bei der Hemmung der Methanbildung, der Erhöhung des Anteils an der wünschenswerten Propion- und Buttersäure und der allgemeinen Verbesserung des Wirkungsgrades der Futterverwertung in Wiederkäuern kann sowohl durch in vitro- als auch in vivo-Versuche nachgewiesen werden. Die Prüfung aller Verbindungen durch langdauernde Fütterungstests in repräsentativen Tieren verbietet sich sowohl wegen der benötigten Zeit als auch wegen den verbrauchten Futtermengen und Mengen an zusätzlichen Verbindungen. Es wurde gefunden, daß Fermentierungsvorgänge, die denjenigen äquivalent sind, die in dem Pansen ablaufen, unter Laboratoriumsbedingungen durchgeführt werden können, und daß die aus solchen Laboratoriums-Fermentierungen erhaltenen Ergebnisse in guter Übereinstimmung mit den bei tatsächlichen Versuchen mit

bo Wiederkäuern erhaltenen Ergebnissen hinsichtlich der Futterverwertung und insbesondere hinsichtlich der Unterdrückung der Methanbildung, der Erzeugung von Fettsäuren und der Toxizität gegenüber den Pansenorganismen stehen.

(,5 Bei den hier durchgeführten, künstlichen Pansenversuchen ist der Hauptbestandteil des Fermentierungsmediums Pansenflüssigkeit, die aus Schafen, die nicht gefüttert worden sind, gesammelt und durch mehrfache

Schichten von steriler, weitmaschiger Gaze geseiht worden ist. Das Medium wird bis auf einen pH-Wert von 6,8 gepuffert und während der Testperiode bei 39° C gehalten. Das Testgefäß wird zur Entfernung von Sauerstoff vor der Prüfung mit inertem Gas gespült. Die insgesamt erzeugten Gasmengen werden gemessen, und das Gas wird durch Gas-Flüssigphasen-Chromatographie analysiert. Doi t wo das Verfahren anwendbar ist, wird die Zusammensetzung der flüchtigen Fettsäuren durch Analyse eines aliquoten Anteils der Fermentationsflüssigkeit durch Gas-Flüssigkeit-Chromatographie bestimmt

In der ersten Testreihe wird die Testverbindung dem Fermentierungsmedium in einem Verhältnis von 250 mg der Verbindung je Milliliter zugesetzt. Gasproben werden über einen Zeitraum von 2'/2 Stunden gesammelt, und das Gas wird auf Methan analysiert. Von den folgenden Verbindungen wurde gefunden, daß sie im wesentlichen 100%ige Unterdrückung der Methanbildung bei der Fermentation während des Testzeitraums ergeben:

1. N-(2-Hydroxypropyl)-trichloracetaTiid und

2. N-(2-Hydroxyäthyl)-trichloracetamid.

In seiner zweiten Testreihe wird die Testverbindung dem normalisierten, künstlichen Pansen-Fermentierungsmedium in verschiedenen Konzentrationen zugesetzt. Das beimpfte Fermentierungsmedium wird bei 39°C 24 Stunden gegen ein Kontroll-Fermentierungsmedium, das keine Testverbindung enthält, bebrütet. Während dieses ganzen Zeitraums wird periodisch bewegt. Am Schluß dieses Versuchs werden Gasproben gesammelt und analysiert. Die prozentuale Herabsetzung der gebildeten Methanmenge wird im Vergleich zum Kontrolltest gegen die Konzentration der Testverbindung aufgetragen. Die Konzentration, die benötigt wird, um eine 50prozentige Herabsetzung der Methanerzeugung hervorzurufen, wird berechnet. Diese Werte sind zum Vergleich der relativen Aktivitäten der Testverbindungen nützlich. Die in dieser Weise erhaltenen Werte sind in der folgenden Tabelle angegeben, in der die Testverbindungen zahlenmäßig nach der vorstehend gebrachten Aufzählung identifi ziert werden.

Verbindung Nr.

Für eine 50%ige
Herabsetzung
benötigte Menge

(;j.g je ml)

1.

2.

Il

Um eine Untersuchung der Wirkungen der Testverbindungen auf die Pansenfermentation über einen längeren Zeitraum zu ermöglichen, werden konünuierliehe Kulturen der von SI y t e r et al. in Applied Microbiology, Bd. 12 (1964), Leiten 374-377, und Ruf ener et al. in Applied Microbiology, Bd. 11 (1963), Seiten 196 — 201, beschriebenen Art angesetzt und mit Testverbindungen versetzt Der Vergleich de^r behandelten Fermentierungsmedien mit den Kontrollmedien ergibt sich ein Maß für die Wirksamkeit der Testverbindungen bei der Beseitigung von Methan und der Herabsetzung des Verhältnisses von Essigsäure zur Gesamtmenge an Propion-, Butter- und Valeriansäure

jo in langdauernden, kontinuierlichen Pansenfermentierungen. Die Herabsetzung dieses Verhältnisses zeigt an, daß die Testverbindung eine Verschiebung der Zusammensetzung von flüchtigen Fettsäuren zu den wünschenswerteren Säuren Propion-. Butter- und Valerian-

j) säure hin bewirkt. Für N-(2-Hydroxypropyl)-dichloracetamid werden folgende Werte ermittelt Dabei ergibt sich bei der verwendeten, niedrigen Konzentration eine vollständige Hemmung der Methanbildung.

Verbindung

Konzentration Verhältnis
(ug/ml) Kontrolle

behandelt

N-(2-Hydroxypropyl)-di-chloracetanid

15

0,70

0.5?

Die vorstehenden Werte zeigen, daß N-(2-Hydroxypropyl)-dichloracetamid bei der Pansenfermentierung eine Verminderung der Methanbildung sowie eine Herabsetzung des Verhältnisses von Essigsäure zu Propion-, Butter- und Valeriansäure bewirkt. Ferner wird eine Zunahme des Gesamtenergieinhalts an Fettsäureprodukten erzielt.

Die Verbindungen der Erfindung werden Wiederkäuern entweder getrennt oder, dem Futter zugemischt, oral verabreicht. Die Einverleibung der Verbindungen in das Tieriuüer ist die bevorzugte Verabreichungsweise, weil sie bequem ist und auch gewährleistet, daß die Verbindung und das Futtermaterial gleichzeitig im Pansen vorhanden sind. Die genauen Dosierungen variieren in Abhängigkeit von einer Anzahl von Faktoren, z. B. der relativen Wirksamkeit der verwendeten Verbindung, des verwendeten Futtermaterials und des Alters der Tiere. Im allgemeinen erweisen sich Wirkstoffkonzvjntrationen in der Größenordnung von etwa 0,005 bis etwa 0,05 Prozent, bezogen auf di.s gesamte Futtermitiü. als zufriedenstellend. Durch Einstellung einer bestimmten Wirkstoffkonzentration im Futter wird die tägliche Dosierung im Hinblick auf

5(j das Körpergewicht und Alter durch den Appetit des Tieres automatisch reguliert. Das Futtermittel enthält natürlich auch mindestens einen für den speziellen Wiederkäuer geeigneten Bestandteil der Wiederkäuerk^L Zu typischen, nützlichen Futterbestandteilen gehören Getreide, wie Gerste, Milokorn und Mais, Bestandteile ve tr unverdaulichen Celluiorestoffen. wie Heu, Luzerne, Stroh und Getreide, pflanzliche bnd tierische Öle, wie Fischöl und Sojabohnenöl, Nahrungszusatzstoffe, wie Vitaminpräparate, mineralische und stickstoffhaltige Präparate, Baumwollsamcnmehl und Sojabohnenmehl, und Stabilisatoren, wie Konservierungsmittel und Antioxidantien. Die genau gewählten Bestandteile hängen auch von lokalen Gegebenheiten ab. wie der Verfügbarkeit bestimmter Futterstoffe zu

bj angemessenen Preisen und Beschaffenheit der Weide. Ein spezielles Beispiel für geeignetes Rindviehfutter wird nachstehend angegeben:

50% geschälter Mais

35% Luzernen-»Mehl«

10% Sojabohnenmehl(44% Protein) 5% Melasse

0.24% N-(2-Hydroxypropyl)-dichloracetamid ■;

Im allgemeinen ist es am zweckmäßigsten, die Verbindungen in Form einer konzentrierten Vormischung zu verwenden, die mindestens einen Bestandteil der Wiederkäuerkost und den Wirkstoff in einer Menge in

in der Größenordnung von etwa 0,05 bis etwa 1,0 Gewichtsprozent, bezogen auf die gesamte Vormischung enthält. Die Vormischung kann auch solche Futterzusatzstoffe, wie Vitaminzusätze und wachstumsfördernde Stoffe, enthalten. Endfuttermittel werden hergestellt, indem geeignete Mengen der Vormischung und anderer Futterbestandteile, z. B. 1 Teil Vormischung auf 9 Teile restliche Futterbestandteile, vermischt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. N-Hydroxyalkyl-amide der allgemeinen Formeln

Z O

Il

X-C-C-NH-CH₂CH(OH)CH₃ Z

drid oder einen spaltbaren Ester derselben mit 2-Aminoäthanol umsetzt