DE1966920C3

DE1966920C3 - 5-Brom-5-nitro-1,3-dioxan und ein Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE1966920C3
Application number: DE1966920A
Authority: DE
Inventors: Horst Dr. 4000 Duesseldorf Bellinger; Richard Dipl.-Chem. Dr. 4300 Essen Wessendorf
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1969-04-22
Filing date: 1969-04-22
Publication date: 1985-12-05
Also published as: DE1966920A1; DE1920298B2; DE1920298A1; DE1966920B2

Description

Als Versuchssubstanzen wurden verwendet:

A 5-Brom-5-nitro-13-dioxan B 2-Brom-nitro-propandiol-{1_<3)

Bei diesem Plattentcst wurden die in nachstehender Tabelle I aufgeführten Hemmkon/.cntralioncn crmillclL

Ferner wurde die Hemmwirkung der Substanzen A und B im Agarlochtest ermittelt Hierzu wurden Petrischalen von etwa 9 cm 0 mit 10 ml Bouillon- bzw. Bier-Würze-Agar beschickt und die Oberfläche durch Ausspateln mii den Testkeimen beimpft In der Mitte der Schale wurde ein Loch von 10 mm 0 aus dem Nährboden ausgestanzt und mit einer 10%igen Lösung der Substanz beschickt Die Ablesung der Ergebnisse erfolgte nach 24 h, bei Epidermophyton Kaufmann-Wolf nach guter Entwicklung des Testkeims. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle Il zusammengestellt

Tabelle II

_—_ .

Substanz Testkeim

1 2 3 4 5 6

Tabelle I Hemmkonzentrationen im F	Testkeim 1	latlcntcst in ppm	3	4	5	b
Substanz	50 25	2	50 10	10 500	1 50	10
A B	50 50

A	22	13	15 bis 16	25 bis 27	kein	kein
					Wachstum	Wachstum
B	15 bis 20	15 bis 18	15 bis 19	15 bis 17	14 bis 16

Die Zahlen in der Tabelle Il geben die Hemmhofbreite in Millimetern, gemessen vom Lochrand bis zum Bereich ungehemmten Wachstums, an.

Des weiteren wurde die antimikrobielle Wirkung der Substanzen A und B aus der Gasphase untersucht. Zu diesem Zweck wurden Petrischalen etwa bis zur halben Höhe mit Bier-Würze-Agar beschickt und die Oberfläche durch Ausspateln mit den Testkeimen beimpft. In den Deckel der Petrischale wurde ein gerade in diesen hineinpassendes Filtrierpapier, das mit der ^u untersuchenden Substanz beschickt war, eingelegt. Das Filtrierpapier hatte somit keinen Kontakt mit dem Nährboden, sondern befand sich etwa 5 bis 6 mm darüber. Die Beschickung des Papiers erfolgte jeweils mit 0,5 ml einer alkoholischen Lösung der zu untersuchenden Substanz in verschiedener Konzentration, wodurch die auf dem Filtrierpapier verbleibende Substanzmenge leicht zu definieren war. Die in der Tabelle III angegebenen Werte bedeuten die Substanzmengen in mg, die auf dem Filtrierpapier vorhanden waren und gerade noch das Wachstum unterbinden konnten. Die Beobachtungsdauer betrug 14 Tage.

Tabelle III	Tcslkcim 4	5	6
Substanz	5 25	5 25	5 I
A B

Das 5-Brom-5-nitro-1,3-dioxan wird dadurch hergestellt, daß man 2-Brom-2-nitro-propandiol-(l3) in an sich bekannter Weise mit Formaldehyd bzw. Paraformaldehyd bei erhöhter Temperatur in Gegenwart eines sauren « Katalysators umsetzt, vorzugsweise wird als Katalysator Polyphosphorsäure (PjOs-Gehalt 76 bis 84%) verwendet

Beispiel 1

200 g (1 Mol) 2-Brom-2-nitro-propandiol-(l,3), 30 g (1 Grundmol) Paraformaldehyd und 1 g p-Toluolsulfonsäure wurden in 200 ml Benzol aufgenommen und unter Rühren zum Sieden erhitzt. Durch azeotrope Destillation wurden 13 ml Wasser abgeschieden. Nach dem Abdestillieren des Benzols und mehrfachem Auswaschen mit verdünnter Natriumhydrogencarbonatlösung (5%ig) und Wasser verblieben 120,5 g einer öligen Substanz, die erst nach längerem Aufbewahren kristallisierte. Diese Substanz wurde durch Wasserdampfdestillation t^ gereinigt. Man erhielt HOg 5-Brom-5-nitro-1,3-dioxan (entspr.52% d. Th.) F 52°C.

Beispiel 2

20.2 g (0,101 MoI) 2-Brom-2-nitro-propandiol-(13), 3g (0,1 Grundmol) Paraformaldthyd und 5 g Polyphosphorsäure (PzOs-Gehalt 84%) wurden 2 h bei 90°C und 0,05 Torr in einer Sublimationsapparatur behandelt 5 Am Kühlfinger schieden sich farblose Kristalle vom F49°C ab. Man erhielt: 193 g 5-Brom-5-nitro-13-dioxan (ents_Hr.91%d.Th.).

Beispiel 3

202 g (1,01 Mol) 2-Brom-2-nitro-propandiol-(13) und 30 g (1 Grundmol) Paraformaldehyd wurden mit 50 g Polyphosphorsäure (P₂O₅-Gehalt 76% der Fa. Knapsack) vermischt und unter Rühren 2 h bei 90° C gehalten. Der erkaltete Ansatz wurde 3mal mit je 150 ml Methylenchlorid extrahiert

Die vereinigten Methylenchloridextrakte wurden mit Natriumhydrogencarbonatlösung (5%ig) und anschließend mit Wasser gewaschen. Nach der Entfernung des Lösungsmittels unter schwachem Vakuum verblieben 206 g 5-Brom-5-nitro-l3-dioxan als farbloses öl, das beim Erkalten erstarrte. Die Ausbeute betrug 97,2% d. Th. F. 49° C.

Die erhaltene Substanz war im Dünnschichtchromatogramm einheitlich. Die Substanz wurde weiterhin charakterisiert durch das IR-Spcktrum. das folgende starke Absorptionsbanden zeigte: 1560,1550. 1450,1330,1290, 1140.1IJ5. lObO, 1023.950,930,920,912,880,840,680 und625 cm '.

Das .'S-Hroiii-.'i-iiitro-I.Jklioxan wird in konfektionierten antimikrobicllen Mitteln in einer Menge von 0,05 bis VWi, vorzugsweise 0.1 bis I %, verwendet.

Nachstehend werden Zusammensetzungen für einige antimikrobiell Mittel angegeben.

Aiuimikrobiellc Lösung

-1,3-dioxan

Spiritus
Antimikrobiell Salben

5- Brom-5-nitro-1,3-dioxan Vaseline alba
5-Brom-5-nitro-13-dioxan Ungentum alcohol, lanae 5- Brom-5-nitro-13-dioxan Polyäthylenglykol 300 und Polyäthylenglykol 1500,1 5-Brom-5-nitro-1,3-dioxan ölsiiurcdecylesier Kolloiddisperscs Gemisch aus 90 Teilen dt,- bisC'i8-Alkohol und lOTcilcn Nalrium-Cit,- bis C_IK-alkoholsulfat Wasser

Tagescreme und Lotion

5-Brom-5-nitro-l,3-dioxan ölsäuredecylester Pflanzenöl

Glycerin 28° Be

Kolloiddisperses Gemisch aus 90 Teüen Ci b- bis Ci β-Alkohol und 10 Teilen Natriumlaurylsulfat Wasser

Antimikrobieller Puder

5-Brom-5-nitro-1,3-dioxan Talcum venet.

Shampoo, klar

5-Brom-S-nitro-13-dioxan Natriumlauryläthersuirat (27 bis 28% WAS) Kokosfettsäurediäthanolamid Wasser

ad

0,25 Teile 50,00 Teile

1,00 Teil 100,00 Teile

1,00 Teil

100,00 Teile

1,00 Teil 16,00 Teile

24,00 Teile 60,00 Teile

0,50 Teile 10,00 Teile 10,00 Teile 5,00 Teile

15,00 Teile 60,00 Teile

1,00 Teil 100,00 Teile

0,20 Teile 40,00 Teile 6,00 Teile 54,00 Teile

Emulsionsshampoo

5-Brom-5-nitro-1,3-dioxan 0,20 Teile

Natriumlaurylsulfat (90% WAS) 10.00 Teile

Kokosfcllsuiircdiiithanoliimid !,(Μ) 'IViIc

Äihylenglykolsiciirai 2.00 Teile

Natriumchlorid 1,00 IViI

Wasser 84.00 IViIo

Shampoo mil F.igelb

5-Brom-5-nitro-l,3-dioxan 0,50 Teile

Cu- bis Cig-Fettalkoholsulfatgemisch (40% WAS) 45,00 Teile

Eigelb flüssig technisch 2,00 Teile

Natriumchlorid 0,30 Teile

Wasser 52,70 Teile

Schaumbad

5-Brom-5-nitro-l,3-dioxan 0,20 Teile

Natriumlauryläthersulfat (27 bis 28% WAS) 70,00 Teile

Kokosfettsäurediäthanolamid 5,00 Teile

Wasser 25,00 Teile

Antimikrobielle Seife

Bei der üblichen Herstellung einer Toilelleseife aus einem Gemisch von 60% Kokosfcllsiiurc und 40% Talgfeltsäure arbeitel man in der Schneckenpresse /.usanimcii mil dem Farbstoff und dem Parfüm solche Mengen 5-Brom-5-nitro-l,3-dioxan ein, daß die fertige Seife I Gewichtsprozent davon cnihäll. Die Wirkung der antimikrobiellen Substanz wird noch gesteigert, wenn man außerdem so viel eines Komplexbildners wie NTA, EDTA oder EHDP einarbeitet, daß deren Anteil in der Seife 8 Gewichtsprozent ausmacht.

Flaschenspülmittel für die Getränkeindustrie

15 20 25 JO

	Gewichtsteile
Natriumhydroxid techn.	47,2
Tetrapolyphosphat	20,0
Na₂O · 33 SiO₂	13,0
Aminotri-(methylenphosphat)	12,0
5-Brom-5-nitro-1,3-dioxan	2,0
Olefinsulfonat	5,5
Schauminhibitor	0,3
wascnmitiei mngieicnzeitigerantimiKroDieiier wirkt	ing Gewichtsieile
Olefinsulfonat	8,0
Seife	4.0
Schauminhibilor	0.3
Na₄P₂C)₇	Jb₁O
NaOH	7.5
Na₂SO₄	10,2
5-Brom-5-nitro-l,3-dioxan	4.0
Wasser	30.0
mikrobielles Reinigungsmittel für Wäschereien
	Gewichtsteile
Fettalkoholsulfat	25,0
Na₅P₃Oi₀	35,0
Na₂CO₃	7,0
Na₂SO₄	15,0
Na₂O · 33 SiO₂	5,0
Carboxymethylcellulose	1,0
5-Brom-5-nitro-13-dioxan	2,0
Pentanatriumaminotrimethylenphosphat	10.0

40

Antimikrobielles saures Reinigungsmittel für die Getränkeindustrie

Gewichtsteile

Phosphorsäure (80%ig) 50,0

■> Nonylphcnol+9ÄO 4,0

l-llydroxyhcxan-IJ-diphosphonsiiure 5,0

5-Brom-5-nitro-l,3-dioxan 1,0

Wasser 40,0

to Das 5-Brom-5-nilro-l,3-dioxan kann als antimikrobielle Substanz in Chemischreinigungsflotten auf der Basis von organischen Lösungsmitteln mit einem geringen Wassergehalt Verwendung finden. Dabei wird das 5-Brom-5-nitro-l,3-dioxan den Reinigungsflotten in einer Konzentration von 0,5 bis 5 g/l zugesetzt. Die Reinigungsverstärker auf Basis anionaktiver und nichtionogener grenzflächenaktiver Verbindungen werden den Reinigungsflotten üblicherweise in Form von Konzentraten zugesetzt, die neben der grenzflächenaktiven Verbindung

15 Lösungsmittel, wie chlorierte Kohlenwasserstoffe oder Mineralöl, sowie gegebenenfalls Lösungsvermittler, wie z. B. Isopropanol, und Wasser enthalten. Das 5-Brom-5-nitro-l,3-dioxan kann in diese Konzentrate eingearbeitet und gemeinsam mit dem Reinigungsverstärker dosiert werden. Bei der Chemischreinigung wird den Reinigungsflotten so viel Wasser zugesetzt, daß während des Reinigungsvorgangs die relative Feuchtigkeit im Dampfraum über der Flotte mindestens 70% beträgt.

Claims

Patentansprüche:

1.5- Brom-5-nitro-13-dioxan.

2. Verfahren zur Herstellung von S-Brom-S-nitro-^-dioxan, dadurch gekennzeichnet, daß man 2-Brom-2-nitro-propandiol-(13) in an sich bekannter Weise mit Formaldehyd bzw. Paraformaldehyd bei erhöhter Temperatur in Gegenwart eines sauren Katalysators umsetzt

Die Erfindung betrifft das 5-Brom-5-nitro-13-dioxan und ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Die antimikrobielle Wirksamkeit vieler aliphatischer und aromatischer Nitroverbindungen ist bekannt wobei

sowohl bakterizide als auch fungizide Wirksamkeit vorliegen kann. So wird z. B. 2-Brom-2-nitro-propandioI- (13), welches ein breites Wirkungsspektrum besitzt als Konservierungsmittel empfohlen. Eine weitere antimi-

!5 krobielle Substanz von hoher Wirksamkeit ist das 1-Brom-l-nitro-333-trichlorpropanol-(2), das einen sicheren

Schutz sowohl gegen grampositive als auch gramnegative Bakterien und gegen Pilzbefall gewährleistet

Ein bemerkenswerter Nachteil der Bromnitroalkohole ist jedoch ihre Empfindlichkeit gegenüber Alkali, wodurch ihre Anwendung auf dem Reinigungs- und Desinfektionsmittelgebiet wesentlich eingeschränkt ist

Es wurde nun gefunden, daß das 5-Brom-5-nitro-13-dioxan schon bei sehr niedrigen Wirkstoffkonzentratio-

nen sowohl gegen grampositive als auch gramnegative Bakterien eine sehr gute Wirksamkeit aufweist und darüber hinaus eine starke fungizide Wirksamkeit besitzt und wobei diese Verbindung auch im alkalischen

Bereich stabil ist und dort in gleicher Weise wie im neutralen oder sauren Bereich ihre volle Wirksamkeit

entfaltet und zur Herstellung entsprechender Mittel geeignet ist Von starken Säuren wird das 5-Brom-5-nitro- 13-dioxan erst in der Wärme zersetzt wobei dann 2-Brom-2-nitro-propandiol-(13) und Formaldehyd, zwei gleichfalls sehr wirksame antimikrobielle Substanzen, entstehen.

Es wird zwar im Chemischen Zentralblatt (1958) auf S. F 66 des Formelregisters unter der Summenformel

CiHt₁BrNO₄ das 5-ßrom-5-nitro-13-dioxan crwühnt, wobei dort auf die auf S. 10 059 bis 10 060 referierte Arbeit

aus Roczniki Chcmii Bd. 30(1956), S. 1151 bis 1161 verwiesen wird, jedoch werden dort lediglich 2-substituierte

Derivate des 5-Brom-5-niiro-13-dioxans, nicht aber diese Verbindung selbst beschrieben oder an Hand von

jo Keimzahlen charakterisiert.

Desgleichen werden in der in Chemical Abstracts Bd. 49 (1955), S. 10 299 d bis 10 300 c referierten Arbeit aus Roczniki Chemii Bd. 27 (1953), S. 246 bis 257, nur 2-substituierte 5-Brom-5-nitro-13-dioxane beschrieben.

Da in keiner der genannten Literaturstellen das 5-Brom-5-nitro-13-dioxan als solches durch genaue Daten charakterisiert und seine Herstellung nicht beschrieben wird, und diese Verbindung im Formelregister nur als r> Stichwort dient, kann dieser Stoff nicht als bekannt angesehen werden.

Zu den nachstehend aufgeführten Vergleichsversuchen wurde das erfindungsgemäße 5-Brom-5-nitro-1,3-dioxan gegenüber dem aus der britischen Patentschrift 10 57 131 bekannten 2-Brom-2-nitro-propandiol-(1,3) geprüft.

Hierbei wurden Hemmkonzentrationen der zu untersuchenden Verbindungen mit Hilfe des sogenannten

Plattentests ermittelt Dieser Test stellt eine abgewandelte Ausführungsform des in den Richtlinien für die

Prüfung chemischer Desinfektionsmittel der Deutschen Gesellschaft für Hygiene und Mikrobiologie unter den

Methoden zur Vorprüfung solcher Mittel beschriebenen Verdünnungstests zur Bestimmung der mikrobiostati-

schen Wirkung dar und läßt sich mit Vorteil bei verschiedenen Prüfungen an Stelle der dort angegebenen

Verwendung flüssiger Nährböden einsetzen. Der Vorteil fester Nährböden liegt insbesondere bei Prüfungen der

Wirksamkeit von Substanzen gegenüber Pilzen klar auf der Hand.

Die angewendeten Prüfkonzentrationen wurden durch Mischen von abgemessenen Mengen der betreffenden

Substanzlösungcn der jeweiligen Konzentrationen mit abgemessenen Mengen verflüssigte Bouillon- bzw. Bier-

wür/.c-Agars in slorilcn Pctrisehalcn hergestellt. Die cinpipcttiertcn Mengen der Substanzlösungen betrugen 0,1 bis maximal I ml, das Gesamtvolumen in den Petrischalcn nach dem Mischen mit dem Nährboden 10 ml. Nach

so dem Erstarren des Nährbodens wurde die Oberfläche mit der betreffenden Testkeimsuspension in Bouillon bzw.

Würze beimpft. Die Bebrütung erfolgte bei 37 bzw. 30°C im Brutschrank und dauerte im Falle der Verwendung

von Bakterien bzw. Candida albicans 8 Tage, im Falle der Verwendung von Epidermophyton Kauf mann-Wolf 21

Tage. Die Bebrütungsdauer von 21 Tagen bei Epidermophyton Kaufmann-Wolf wurde in Anlehnung an die

vorstehend erwähnten Richtlinien gewählt, weil bei der Bewertung von Desinfektionsmitteln gegen Hautpilze

Vi ein Mittel dann als geeignet angeschen wird, wenn das Wachstum der Pilze nach bestimmter Einwirkungsdauer

des Mittels um mindestens 21 Tage verzögert wird. Anschließend wurde festgestellt welche in den Nährboden eingearbeitete Substanzkonzentration das Wachstum der Testkeime gerade noch völlig unterbinden konnte.

Dieser so ermittelte Wert wurde als Hemmkonzentration bezeichnet. Die Untersuchungen wurden in folgenden

Konzentrationsintervallen durchgeführt: 20 000,10 000,5000,2500,1000,750,500,250,100,50,25,10,5,2,5,1,0,5,

mi 0,25 und 0,1 ppm.

Als Testkeime wurden für den Vergleichsvcrsuch eingesetzt:

1 Staphylococcus aureus

2 Escherichiacoli

h^r) 3 Pseudomonas aeruginosa

4 Candida albicans

5 Fpidermophyion Kaufmann-Wolf h Aspurgillusnigcr