DE2339109A1

DE2339109A1 - Alpha-halogenketone

Info

Publication number: DE2339109A1
Application number: DE19732339109
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr Genth; Siegfried Dipl Chem Dr Oeckl; Otto Dr Pauli; Wilfried Dr Paulus
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1973-08-02
Filing date: 1973-08-02
Publication date: 1975-02-20
Also published as: BE818293A

Description

Bayer Aktiengesellschaft

Zentralbereich Patente, Marken und Lizenzen

509 Leverkusen, Bayerwerk Fy/la

0 1. AUG. 1973

ct-Halogenketone

Die Erfindung betrifft neue oC-Halogenketone, ein Verfahren zu ihrer Herstellung sowie ihre Verwendung als biozide Mittel.

Es wurde gefunden, daß man neue cC-Halogenketone erhält, wenn man Verbindungen der allgemeinen Formel

I
I

R-OO-C-Z

R für einen C^-C^-Alky-lrest, der ganz oder teilweise durch Halogen substituiert sein kann und einoiPhenylrest steht, wobei letzterer ein- oder mehrfach durch Halogenatome, Hydroxy-, C ^-C.-Alkyl-, C^-C,-Alkoxy- oder einen durch Halogenatome ganz oder teilweise substituierten C₁-C,-Alkylrest sowie durch eirfe Nitrogruppe substituiert sein kann,

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X und Y Wasserstoff bedeuxen, wobei einer der Reste I oder X für ein Halogenatom, eine Cyan-, Thiocyan-, einen C^-C,-Carbalkoxyrest stehen kann und Z für eine Cyan- oder Thiocyangruppe steht, im Temperaturbereich von 0 "bis 100⁰C in Gegenwart eines Säureakzeptors oder aber d-Halogenketonein Form ihrer Alkalioder Erdalkalisalze mit mindestens der stöchiometrisch erforderlichen Menge eines Halogens umsetzt.

Bevorzugt wird im Temperaturbereich von 5 bis 80⁰C, Insbesondere 10 bis 60⁰C, gearbeitet.

Als Halogene seien Fluor, Chlor, Brom, Jod, vorzugsweise jedoch Chlor und Brom genannt.

Die Menge an Halogen entspricht mindestens der : stöchiometrisch erforderlichen; gegebenenfalls kann auch mit einem Überschuß an Halogen bis zu etwa 50 % ' ' gearbeitet werden.

Als Halogenatome am Phenylrest bzw. im Halogenalkylrest (letzterer vorzugsweise 1 oder 2 C-Atome) seien bevorzugt Fluor und Chlor genannt.

Als Säureakzeptor kommen die üblicherweise Verwendung findenden in Betracht, vie z.B. Alkaliacetate(vorzugsweise Natriumacetat), Ammonacetat, Alkalialkoholate oder tertiäre Amine wie Triethylamin, Dimethylbenzylamin.

Der Säureakzeptor wird in Mengen von mindestens 1 Mol pro Mol entstehenden Halogenwasserstoffs verwendet.

Das Verfahren der Erfindung kann in An- oder Abwesenheit von Lösungsmitteln durchgeführt werden. Beim Arbeiten in Lösungsmitteln werden die gegenüber Halogenierungsmitteln inerten Lösungsmittel wie z.B. Äther, Alkohole, niedere aliphatische Carbonsäuren und Wasser verwendet.

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Bei der Durchführlang des Verfahrens der Erfindung geht man im allgemeinen so vor, daß man die oben angegebenen Ausgangsverbindungen in dem geeigneten Lösungsmittel löst, den Säureakzeptor beigibt und dann langsam das Halogenierungsmittel hinzufügt. Das Ende der Reaktion zeigt sich bei Verwendung stochiometrischer Mengen durch Verschwinden der Farbe des Halogenierungsmittels. Gebildete Salze werden durch Filtration oder Phasentrennung entfernt, die Endprodukte durch Verdampfen des Lösungsmittels gewonnen.

Die Aufarbeitung der Ansätze erfolgt in üblicher Weise, beispielsweise durch Filtration.

Die nach dem Verfahren der Erfindung erhältlichen neuen Verbindungen entsprechen der allgemeinen Formel

X
R - CO- C-Z

worin X für ein Halogenatom steht, die übrigen Substituenten jedoch die oben angegebene Bedeutung besitzen.

Bevorzugt neue Verbindungen sind solche, in denen R für Methyl, Phenyl,4-Nitrophenyl, 4-Hydroxyphenyl,

4-Methoxyphenyl, 4-Isopropyl, 3,4-Dichlorphenyl X für Chlor, Brom,
steht

Y für Chlor,. Brom, Carbomethoxy
und Z für eine Cyan- oder Thiocyangruppe steht.

Besonders bevorzugt neue Verbindungen sind ος oc-Dihalogenphenacy!rhodanide.

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Die für das Verfahren der Erfindung Verwendung findenden Ausgangsverbindungen sind bekannt bzw. nach bekannten Verfahren erhältlich (Beilstein 8, 94; Chem.Ber. 10, 120; ) Annalen 249. 10).

Als für das Verfahren der Erfindung Verwendung findende Auegangeverbindungen seien beispielsweise genannt: Phenacylrhodanid, 4-Nitro-phenacylrhodanid, 4-Hydroxy-phenacylrhodanid, 4-Methoxyphenacylrhodanid, 4-Isopropyl-phenacylrhodanid, 3,4-Dichlorphenacylrhodanid, Phenacylcyanid , Benzoylcyanessigsäuremethylester, Acetylcyanessigsäuremethylester. Als Alkalisalze seien Na und K, als Erdalkalisalze Ca und Mg bevorzugt genannt.

Die neuen Verbindungen zeigen hervorragende Wirksamkeit gegen Mikroorganismen wie z. B. Schimmelpilze, Hefen, Bakterien, Schleime, Algen.

Biozide Mittel mit einem Gehalt an den neuen Verbindungen sind vielseitig verwendbar und zwar in allen Bereichen wo mit unerwünschtem Mikrobenbefall zu rechnen ist, beispielsweise in industriellen Wasch- und Kühlwässern, Kühlschmiermitteln, Stofführungskanälen von Papierfabriken, in Spinnbädern der Kunstfaserproduktion, in Elektrophoresebädern bei der Tauchbadlackierung, in Polymerdispersionen, Papierstreichmassen, Leimen, Wachsemulsionen, Farbstoffsuspensionen, pflanzlichen Gerbflüssigkeiten, Farb-Formulierungen auf öl- oder Leimbasis, auf Oberflächen von Häuten und Leder»

Durch Vorversuche lassen sich die Aufwandmengen der erfindungsgemäßen Verbindungen zur Bekämpfung der Mikroorganismen leicht bestimmen. Sie liegen im allgemeinen zwischen 0,0001 und 0,5 Gew.^, vorzugsweise swrischen 0,01 und 0,3 Gew.56 bei der Verwendung als Gebindekonservierungemittel, bei 0,062 bis 0,2 Gew.jS bei der Verwendung zur Konservierung

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von Kühlschmiermitteln, Spinnpräparationen, Wachsemulsionen, Füllstoffsuspensionen und Streichmassen, bei 0,0001 bis 0,01 Gew.$ bei der Verwendung als Algen- und Schleimbekämpfungsmittel.

Die erfindungsgemäßen bioBiden Mittel können auch anderen bekannten Mikrobiziden beigemischt werden.

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Beispiel 1

In einem 3-1-Kolben mit Rührer und Innenthermometer werden 200 g (1,13 Mol) Phenacylrhodanid und 308 g (2,26 Mol) Natriumacetat in 2 1 Eisessig suspendiert. Unter KUhlung werden bei 15⁰C 158 g (4,52 Mol) Chlor eingeleitet, danach wird noch solange bei 30 bis 40⁰C gerührt, bis die Chlorfarbe verschwunden ist. Vom ausgefallenen Kochsalz wird abfiltriert und die verbleibende Lösung im Wasserstrahlvakuum eingeengt. Der verbleibende Rückstand wird mit 500 ml kaltem Wasser verrührt und die weiße Kristallmasse abgesaugt und getrocknet. Man erhält so 260 g (94 % der Theorie) an οζ,af-Dichlorphenacylrhodanid der Formel

Cl I C-C-SCN

0 Cl

Nach Umkristallisieren aus Ligroin schmilzt diese Verbindung bei 55⁰C. Sie zeigt im NMR-Spektrum keine aliphatiscnen Protonen.

Beispiel 2

20,3 g (0,1 Mol) Benzoylcyanessigsäuremethylester werden in 150 ml Methanol suspendiert und langsam ..mit einer Lösung von 2,3 g Natrium in 50 ml Methanol versetzt. Zur gelbgefärbten Lösung tropft man bei 5⁰C 16 g Brom zu, welches sofort absorbiert wird. Es wird 30 Minuten bei gleicher Temperatur nachgerührt, anschließend das Lösungsmittel im Wasserstrahlvakuum entfernt und der verbleibende ölige Rückstand mit Wasser versetzt und mit Äther ausgeschüttelt. Die organische

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Phase wird abgetrennt und über Natriumsulfat getrocknet. Nach Entfernen des Lösungsmittels bleiben 24,1 g (85 % der Theorie) Benzoyl-brom-cyanessigsäuremethylester der Formel

1,46

Beispiel 3

100 g (0,56 Mol) Phenacylrhodanid und 154 g (1,12 Mol) Natriumacetat werden in 1 1 Eisessig gelöst. Unter Rühren werden bei 20⁰C 179 g (1,12 Mol) Brom zugetropft. Nach vollständiger Zugabe wird noch solange auf 40 bis 60⁰C erwärmt, bis die Farbe von r.ot nach hellgelb umgeschlagen däb, Dann wird Natriumbromid abfiltriert, die Lösung eingedampft, mit Wasser verrührt und die Kristallmasse abgesaugt und getrocknet. Man erhält 182 g (96 % der Theorie)or,o£-Dibromphenacylrhodanid; F: 98⁰C.

Beispiel 4

19 g (0,08 Mol) 4-Nitro-phenacylrhodanid und 22 g (0,16 Mol) Natriumacetat in 200 ml Eisessig werden bei 10⁰C mit 27 g (0,16 Mol) Brom umgesetzt. Nach Entfärbung wird analog Bei¹-spiel 3 aufgearbeitet. Ausbeute 26,6 g (94 % der Theorie) 4-Nitro-oQo£-dibrom-phenacylrhodanid; F: 105⁰C.

Beispiel 5

19,3 g (0,1 Mol) 4-Hydroxy-phenacylrhodanid und 27 g (0,2 Mol) Natriumacetat in 200 ml Eisessig werden bei 18⁰C mit 32 g (0,2 Mol) Brom umgesetzt. Nach Entfernung von Natriumbromid und Lösungsmittel wird mit Wasser verrührt, wobei ein brauner. Niederschlag entsteht, der nach Absaugen aus Äthanol umkristallisiert wird. Ausbeute 12,4 g (32 % der Theorie) 4-HydroxycXjOf-dibrom-phenacylrhodanid; F: 132⁰C. Le A 15 169 - 7 -

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Beispiel 6

20,7 g (0,1 Mol) 4-Methoxy-phenacylrhodanid und 27 g (0,2 Mol) Natriumacetat werden in 200 ml Eisessig suspendiert und mit 32 g (0,2 Mol) Brom auf einmal versetzt. Nach 24-stündigem Rühren bei 20⁰C wird Natriumbromid abgesaugt, das farblose Filtrat wie in Beispiel 3 aufgearbeitet. Ausbeute 33,2 g (91 % der Theorie) 4-Methoxy-c^qf-dibrom-phenacylrhodanid; F: 40⁰C.

Beispiel 7

22,3 g (0,1 Mol) 4-Isopropyl-phenacylrhodanid und 27 g (0,2 Mol) Natriumacetat werden in 200 ml Eisessig mit 32 g (0,2 Mol) Brom versetzt und 24 Stunden bei 20⁰C stehengelassen, wobei Entfärbung eintritt. Es wird wie in Beispiel 3 beschrieben aufgearbeitet. Ausbeute 26,5 g (70 % der Theorie) 4-Isopropyl-o^ot-dibrom-phenacylrhodanid; F: 100 C.

Beispiel 8

15 g (0,06 Mol) 3,4-Dichlor-phenacylrhodanid und 16,7 g (0,12 Mol) Natriumacetat werden in 250 ml Eisessig bei 12⁰C mit 19,6 g (0,12 Mol) Brom umgesetzt. Nach Entfärbung wird analog Beispiel 3 aufgearbeitet. Ausbeute 23,3 g (94 % der Theorie) 3,4-Dichlor-oGo^dibrom-phenacylrhodanid; F: 95°C.

Beispiel 9

12,3 g (0,05 Mol) 3,4-Dichlor-phenacylrhodanid und 7,7 g (0,1 Mol) Ammoniumacetat werden in 250 ml Eisessig mit 7,0 g (0,1 Mol) Chlor umgesetzt. Nach Entfärbung wird direkt eingeengt und mit Wasser verrührt. Die Kristalle werden aus Ligroin umkristallisiert. Ausbeute 13 g (84 % der Theorie) 3,4-Dichlor-οςοέ-dichlor-phenacylrhodanid; F: 50⁰C.

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Beispiel 10

17 g (0,12 Mol) Acetyl-cyanessigsäuremethylester werden in Methanol gelöst und mit einer Lösung von 2.8 g (0,12 Mol) Natrium in Methanol versetzt. Durch Ätherzugabe wird das Natriumsalz des Acetyl-cyanessigsäuremethylesters ausgefällt und abgesaugt. Es wird in Äther suspendiert und bei 5 bis 10 C langsam mit 19,2 g (0,12 Mol) Brom umgesetzt. Anschließend wird mit verdünnter Salzsäure ausgeschüttelt, die Ätherphase getrocknet, eingeengt und der ölige Rückstand im Vakuum destillert. Man erhält Acetyl-brom-cyanessigsäuremethylester als gelbliches Öl in einer Ausbeute von 22 g (83 % der Theorie); Kp. 60°C/1,0 Torr.

Beispiel 11

16,7 g (0,1 Mol) Phenacylcyanid-Natriumsalz erhalten aus 0,1 Mol Phenacylcyanid und 0,1 Mol Natriumäthylat, werden in 50 ml Methanol mit 16 g (0,1 Mol) Brom bei 0⁰C umgesetzt. Nach vollständiger Bromaufnahme wird eingeengt, mit Äther und Wasser ausgeschüttelt, die organische Phase über Natriumsulfat getrocknet und eingeengt. Bs verbleiben 17 g (75 $> der Theorie) o-Brom-phenacylcyanid als honigfarbenes öl; f⁵ 1.51.

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Die Wirksamkeit und Einsatzmöglichkeit der neuen Verbindungen geht aus nachfolgenden Anwendungsbeispielen (A - P) hervor:

A Sie erfindungsgemäßen Verbindungen werden in Konzentrationen von 0,1 bis 100 mg/1 in Allen's Nährlösung, die 1 Ji Caprolactam alsldLohlenstoff- und zusätzliche Stickstoffquelle enthalten, in wenig Aceton gelöst eingebracht. Kurz vorher wurden die Nährlösungen mit Schleimorganismen (ca. 106 Keime/ml), die aus bei der Polyamid-Herstellung verwendeten Spinnwaseer-Kreisläufen isoliert wurden, infiziert. Nährlösungen, die die mikrobistatische Minimal-Konzentration (MMK) oder größere Wirkstoffkonzentrajjionen aufweisen, sind auch nach dreiwöchiger Kultur bei Raumtemperatur noch völlig klar, d. h. die in wirkst off freien Nährlösungen nach 3 bis 4 Tagen bemerkbare starke Vermehrung der Mikroben und Schleimbildung unterbleibt. Aus den in der Tabelle aufgeführten MMK-Werten geht die hervorragende antimikrobielle Wirksamkeit, insbesondere die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Verbindungen gegenüber Schleimorganismen hervor:

Tabelle 1

Mikrobi statische Minimal-Konzentration (MMK) erfindungsgermäßer Substanzen in mg/1

Testorganismen: Schleimbildende Caprolactam-Verwerter

Verbindung MMK

4-Chlor-phenacylrhodanid (zum Vergleich) 80

oC, a-Dichlor-phenacylrhodanid 0,2

cc, of-Dibrom-phenacylrhodanid 0,2

oC-Brom-phenacylrhodanid 7

4-Nitro-d, oC-dibrom-phenacylrhodanid 0,3

4-Methoxy-oC, cf-dibrom-phenacylrhodanid 0,3

4-Isopropyl-ci, at-dibrom-phenacylrhodanid 0,4

3,4-Dichlor-oC, ot-dibrom-phenacylrhodanid 0,3

oi-Brom-phenacylcyanid 3

Benzoyl-brom-cyanessigeäuremethylester 13

Acetyl-brom-cyaneesigsäuremethylester 7

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- 10 -

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-to

B In einen Agar, der aus Bierwürze und Pepton hergestellt wird, arbeitet man Konzentrationen von 2 mg/1 bis 5000 mg/1 der erfindungsgemäßen Verbindungen ein. Nach Erstarren des Agars erfolgt die Kontamination mit Reinkulturen von Penicillium glaucum, Chaetomicum globosum und Aspergillus niger. Nach zweiwöchiger Lagerung bei 28⁰C und 60 bis 70 # rel. luftfeuchtigkeit wird ausgewertet. MMK ist die niedrigste Konzentration an erfindungsgemäßem Wirkstoff, bei der keinerlei Bewuchs durch die verwendete Mikrobenart erfolgt.

Tabelle 2

Mikrobistatische Minimalkonzentration von erfindungsgemäßen Substanzen in mg/1.

Testorganismen: Schimmel und Hefen

Verbindung

d-Brom-phenacylcyanid oi-Brom-phenacylrhodanid ei, ol-Dibrom-phenacylrhodanid ö, oV-Dichlor-phenacylrhodanid

Benzoyl-brom-cyanessigsäuremethylester

Acetyl-brom-eyanessigsäuremethylester

4-Chlor-phenacylrhodanid (zum Vergleich)

Penicil lium glaucum	MMK Chaeto- mium- globo- sum	Aspergillus niger
10	400	20
40	40	40
5 2	2 ρ .	5 2
100	100	100
100	500	500
4000	250	4000

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C Ein Bouillon-Agar wird auf gleiche Weise wie in B mit erfindungsgemäßen Substanzen versehen; mit Bacterium 'coli und Bacterium pyocyaneum kontaminiert, bebrütet und nach 2 Wochen ausgewertet

Tabelle 3

Mikrobistatisehe Minimalkonzentrationen von erfindungsgemäßen Substanzen in mg/1

Testorganismen: Bakterien

Verbindung	Bacterium	Bacterium
	coli	pyocyaneum
o(-Brom-phenacylcyanid	100	50
o—Brom-phenacylrhodanid	400	400
d, d.-Dibrom-phenaeylrhodanid	50	50
d, ot-Dichlor-phenacylrhodanid	10	5
Benzoyl-brom-cyanessigsäure-	100	100
methylester

Acetyl-brom-cyanessigsäure- 100 50 methylester

4-Chlor-phenacylrhodanid 4000 4000 (zum Vergleich)

D Eine Mischkultur von Grün-, Blau-, Braun- und Kieselalgen wird im Laboratorium unter Durchperlen von Luft in Allen's Nährlösung (M.B. Allen, Arch. Mikrobiol. V7» 34 bis 53, 1952) gegeben. Nach 2 Wochen ist die Nährlösung durch intensives Algenwachstum tief grün-blau gefärbt. Schon kleine Zusätze an erfindungsgemäßen Substanzen bewirken, daß die Algen absterben und die Nährlösung sich wieder entfärbt.

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Tabelle 4

Konzentrationen in mg/1 von erfindungsgemäßen Verbindungen, die abtötend auf eine Algen-Mischkultür wirken

Verbindung Konzentration

oi, cKDichlor-phenacylrhodanid 20

9C, s(-Dibrom-phenacylrhodanid 40

d-Brom-phenacylrhodanid 80

d-Brom-phenacylcyanid 40

Benzoyl-brom-cyanessigsäuremethylester 40

Acetyl-brom-cyanessigsäuremethylester 30

E In einer Siebwasserprobe einer Papierfabrik, die 1,5 * Keime (vorwiegend Schleimbildner) pro ml enthält, bewirken Zusätze von nur 20 ppm α,Λ-Diehlor-phenacylrhodanid oder c^eHDibrom-phenacylrhodanid innerhalb von 2 bis 5 Stunden totale Keimabtötung.

P Eine Spinnpräparation, die aus einer Emulsion von verschiedenen mineralischen und pflanzlichen Ölen, Emulgatoren und Wasser besteht und zur Präparation von Polyamidfasern dient, wird in einem geöffneten Kreislauf umgewälzt. Nach Infektion mit einer verdorbenen Präparation enthält das System 4 · 10 Keime pro ml. Durch Zusatz von nur 0,005 % o(, oirDichlor-phenacylrhodanid tritt totale Keimabtötung ein. Eine nach 11 Tagen entnommene Probe ist noch immer keimfrei.

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Claims

Patentansprüche

1 * Neue o£*Halogenketone der Formel

R-CO-C-Z
I
Y

worin

R für einen C.-C,-Alkylrest, der ganz oder teilweise durch Halogen substituiert sein kann und einen Phenylrest steht, wobei letzterer ein- oder mehrfach durch Halogenatome, Hydroxy-, C₁-C.-Alkyl-, C..-C ,-Alkoxy- oder eineii durch Halogenatome ganz oder teilweise substituierten C₁-C,-Alkylrest sowie durch eine Nitrogruppe substituiert sein kann,

X für ein Halogenatom steht,

Y Wasserstoff, ein Halogenatom, eine Cyan-, Thiocyan- oder

einen C-C „-Carbalkoxyrest bedeutet und

1 4 Z für eine Cyan- oder Thiocyangruppe steht.
2. ct-Halogenketone gemäß Anspruch 1, worin

R für Methyl, Phenyl, 4-Nitrophenyl, 4-Hydrophenyl, 4-Methoxy-

phenyl, 4-Isopropyl, 3,4-Dichlorphenyl X für Chlor, Brom steht,

Y für Chlor, Brom, Carbomethoxy

und Z für eine Cyan- oder Thiocyangruppe steht.
3. cHIalogenketone gemäß Ansprüchen 1 und 2; oi, c< -Dihalogenphenacylrhodanide.

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4. Verfahren zur Herstellung von c(-Halogenketonen, dadurch gekennzeichnet, daß man Verbindungen der allgemeinen Formel

f
R-CO-C-Z

R für einen Cj-C.-Alkylrest, der ganz oder teilweise durch Halogen substituiert sein kann und einen Phenylrest steht, wobei"letzterer ein- oder mehrfach durch Halogenatome, Hydroxy-, C--C.-Alkyl-, C^-C.-Alkoxy- oder einen durch Halogenatome ganz oder teilweise substituierten/C.-C,-Alkylrest sowie durch eine Nitrogruppe substituiert sein kann,

I und T Wasserstoff bedeuten, wobei einer der Reste X oder Y für ein Halogenatom, eine Cyan-, Thiocyan-, einen Cj-C.-Carbalkoxyrest stehen kann und Z für eine Cyan- oder Thiocyangruppe steht, im Temperaturbereich, von 0 bis 100 C in Gegenwart eines Säureakzeptors oder aber d[-Halogenketone in Form ihrer Alkali- oder Erdalkalisalze mit mindestens der stöchiometrisch erforderlichen Menge eines Halogens umsetzt.
5. Verwendung von d-Halogenketonen gemäß Anspruch 1 als biozide Mitte'l.

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