DE2221352C3 - 2- (5- Nitrof uryl- (2) -vinyl) -4-methyl-5acetylthiazol-Derivate und antimicrobenwirksame Mittel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft 2-(5-Nitrofuryl-(2)-vinyl)-4 - methyl - 5 - acetylthiazol - Derivate der allgemeinen Formel

N —

-CH,

NO₁ O CH=- CH S C-CH,

Il χ

worin X eine Gruppe der Formel

= NOH

= N-OCOCH₃

= N —NH-C —NH,

Il ο

= N — NH—C-NH₁

Il s

= N —NH-C-NH,- HCl

Il

NH

Eine Vielzahl von Nitrofuran-Derivaten ist bereits als Mittel zur Verhinderung Jes Wachstums von Mikroorganismen bekannt. Die bekannten Nitrofuran-Derivate besitzen ausgezeichnete Antimikrobenaktivilät. Sis neigen jedoch dazu, ihre Antimikrobcnaktivität zu verlieren, wenn sie in Kombination mit Mercaptoverbindungen oder proteinartigem Material

verwendet werden. Wenn beispielsweise eine 1 molare Menge Nitrofural zusammen mit einer lOmolaren Menge Cystein und einer ¹/io^mo'^aren Mengs FeSO₄ erhitzt wird, so wird die Wirkung des antimikrobenwirksamen Mittels gegen Bazillus subtilis auf ein Zehntel des ursprünglichen Wertes herabgesetzt. Wenn ein 1 molarer Anteil von 5-Nitrofurylacrylamid zusammen mit lOmolaren Anteilen Cystein und '^molarem Anteil FeSO₄ erhitzt wird, so sinkt die Antimikrobenaktivität auf '/20 d^es ursprünglichen Wertes. Solche desaktivierenden Substanzen sind häufig in der Umgebung vorhanden, in der antimikrobenwirksame Mittel benutzt werden. Demzufolge ist die Wirksamkeit dieser Antimikrobenmittel bei der praktischen Anwendung geringer, als sie auf Grund des ln-vitro-Tests erwartet werden konnte. Es besteht daher ein Bedürfnis nach einer neuen Art antimikrobenwirksamer Mittel, die die Fähigkeit besitzen, jeder Verminderung der Antimikrobenaktivilät auf Grund der Anwesenheit von Mercaptoverbindungen oder proteinartigen Materialien zu widerstehen.

Es wurde nunmehr gefunden, daß die erfindungsgemäßen 2-(5-Nitrofuryl-(2)-vinyl)-4-methyl-5-acetylthiazol-Derivate die erforderliche Antimicrobenaktivität in Kombination mit guter Lichtstabilität, hoher Löslichkeit und Beständigkeit gegenüber dem Neutralisierungseffekt von Mercaptoverbindungen oder eiweißartigen Materialien besitzen.

Die Verbindungen der vorliegenden Erfindung werden in an sich bekannter Weise hergestellt durch Reaktion von 2-(5-Nitrofuryl-(2)-vinyl)-4-methyl-5-acetylthiazol mit Hydroxylamin, Semicarbazid,Thiosemicarbazid oder Aminoguanidinhydrochlorid in einem geeigneten Lösungsmittel, wie einer Mischung von Dioxan oder Dimethylformamid und Wasser Die Reaktion kann durch die folgende chemische Gleichung wiedergegeben worden, bei der als Beispiel Semicarbazid verwendet worden ist:

NO, O CH-CH S CCH.,

NH₁MHCNIi,

Dioxan + H₂O
9O'C, 5Std.

NO, O C-CH₁

N · NHCNH,

Die Reaktion wird bei 50 bis 150 C, vorzugsweise bei 80 bis 100"C innerhalb von 1 bis 5 Stunden durchgeführt. Dabei wird eine herkömmliche Apparatur verwendet. Da das Reaktionsprodukt in dem Reaktionslösungsmittel nur in Spuren löslich ist, fallt das Reaktionsprodukt in der Reaktionsflüssigkeit in kristalliner Form aus und kann dann durch Filtration gesammelt und durch Umkristallisieren aus einem geeigneten Lösungsmittel gereinigt werden.

Die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Verbin-

ίο düngen sind in der nachfolgenden Tabelle 1 aufgeführt.

Das bei der vorliegenden Erfindung verwendete Ausgangsmateriai, d.h. 2-(5-Nitrofuryl-(2)-vinyl)-4-methyl-5-acetylthiazol, kann, wie durch die nach-

folgende Reaktionsformel erläutert, durch Erhitzen von 5-Nitro-furfural oder seinem Diacetat und 2,4-Dimethyl-5-acetylthiazol in einem Lösungsmittel unter Durchführung einer Kondensationsreaktion hergestellt werden:

NO₂ O CHO CH₃ S COCH₃
Acetanhydrid | 1 N

130 "C

NO₂ O CH = CH S COCHj

Eine andere erfindungsgemäße Verbindung, die 5-Nitrofurfural oder seinem Diacetat und 2,4-Di-Us Verbindung Nr. 2 in Tabelle 1 aufgeführt ist. d. h. methyl-5-acetylthiazol-oxim in Essigsäure-anhydrid 2-(5-Nitrofuryl-(2)-vinyl)-4-methyl-5-acetylthia7ol- hergestellt werden. Bei einer alternativen Methode oxim-acetat, wird zunächst durch Umsetzung von 35 wird die Kondensationsreaktion zwischen 5-Nitro-2-(5-Nitro-furyl-(2)-vinyl)-4-methyl-5-acetylthiazol furfural und 2,4-Dimethyl-5-aceiylthiazol-oxim gleichzeitig mit der Acetylierung durchgeführt. Das Endprodukt kann so in einer Stufe unter Verwendung dieses letztgenannten Verfahrens hergestellt werden. 40

mit Hydroxylamin und anschließende Acetylierung des erhaltenen 2-(5-Nitrofural-(2)-vinyl)-4-methyl-5-acetyl-thiazol-oxim hergestellt. In alternativer Weise kann das Oxim-acetat leicht durch Erhitzen von

Tabelle

Vcrbin-

Chemische Formel

NO, O CH-CH S C CH,

Il

NOH

N- - .,- CH₃

NO, O V\l VW S C CH,

NOCOCH,
N CIl,

l NO, O CH CH S C CH,

I I!

N NHCNH, Chemische Nomenklatur

2-(5-Nitrcifuryl-(2)-vinyl)-4-mcthyl-5-acelyUhiazoloxim

Schmelzpunkt

205

2-(5-Nilrofuryl-l2)-vinyl(- I¹M

4-methyl-5-acelyllhiazoloxim- j
acetal

2-(5-Nilrofuryl-l2)-vinyl)-4-inelhyl-S-acelvltliia/olsemicarhazon

255 unter Zersetzung

Aussehen

hellgelbe Kristalle

hellgelbe Krislalle

rötlichnrangc Kristalle

Forlsetzung

Verbin-

dunjisnunimer

Γ il

Chemische Formel

N CH,

Chemische Nomc-i.klalur

Schmelzpunkt

Aussenen

i C)

4*| j NO, O CH = CH S C-- CH,

j N-XHCNH,

I ^s

j 7, N- --^-CH,

j j "

2-l5-Nitrüfur\l-l-| vinyl)-4-melhyl-j hoher .iis
S-aceUlihiaAilthiiviemiairha/on j 2W)

NO, O CH = Ci! S

NNHCNIl, ■ HCI
NH,

2-!>-Niir.ifur\l-\2l-viny!)-4-mcihyl-

f-acet>llhiaz.olamidinohydrazon-

hvdrochliirid

höher al
300

rötlichbia'.iiie
Kristall«;

•ι Die \ erbindungen 4 und 5 zeigen keine definierten Schmelzpunkte, sondern beginnen sehr langsai.i sieh bei den aufgerührten IVmperaturen /u zersetzen. Die Reinheit der Verbindungen kann durch DünnM.-hich'.criromalographie oder durch andere Tests bestimmt «.erden

Es wurde festgestellt, daß die Verbindungen tier vorliegenden Erfindung bemerkenswerte wachstumshemmende Wirkung gegenüber zahlreichen Arten von gram-positiven Bakterien, gram-negativen Bakterien. Pilzen und Hefen aufweisen. Die Stabilität der Antimikrobcnaktivität dieser Verbindungen gegenüber Bakterien in Kulturmedien, die Mercaptoverbindungen, Protein. Blut. Homogenat der Eingeweide usw. enthalten, ist gleich derjenigen, die in einem Kulturmedium gemessen worden ist. weiches frei von solchen desaktivierendcn Materialien ist. Ein zufriedenstellender Konservierungseffeki kam; durch die Verwendung einer sehr geringen Menge der erfindungsgemäßen Verbindungen erzielt worden, selbst in tierischen Futtermitteln, die tierische Hingeweide enthalten, die ihrerseits einen hohen Anteil an »desaktivierenden« Verbindungen aufweisen.

Experimente haben gezeigt, daß die Verbindungen drr vorliegenden Erfindung größere Lichtstahiliiäi besitzen als die bekannten Nitrofuran-Verbindungen. Wenn beispielsweise 2 - (5 - Nitrofuryl - (2) - vinyl)-4-methyl-5-acetyllhiazol (das Ausgangsmatenal der vorliegenden Erfindung) in einem Lösungsmittel wie beispielsweise Benzol oder Äthylacetal aufgelöst wird und Licht von 1000 bis SO(X) Lux durch die so hergestellte Lösung gestrahlt wird, dann zersetz; sich die Verbindung in 5 bis 6 Stunden im Gegensat/, zu einer erfindungsgemäßen Verbindung. /.. B. 2-(5-Nitrofuryl-(2)-vinyl)-4-methyl-5-acetylthiazolsemicarbazon. welches seine Struktur unter den gleichen Bedingungen mehr als 30 Stunden beibehält.

Zur Bestimmung der Toxizität der erfindungsgemiißcn Verbindungen wurde ein Te<t mit warmblütigen Tieren durchgeführt. Hier/u wurden vm jeder erfindungsgemäßen Verbindung Teillösungen in Polyoxyäthylensorbiuinester hergestellt, .!ede Losung wurde mit einer physiologischen Kochsalzlösung verdünnt und Mäusen in Konzentrationen von 1. 5. 10 und 15 g ibezogen auf die Verbindung selbst) pro Kilogramm Körpergewicht der Maus oral verabreicht. Während der zweiwöchigen BeobachUmgsperiode wurde kein Todesfall festgestellt. \5 μ pro Kilogramm Körpergewicht wird als die obere Grenze für die Dosierung bei Testtieren angesehen. Es ist daher unmöglich, den LD_S)-Wert für die erfindungsgemäßen Verbindungen abzuschätzen. Wenn Ratten und Mäuse mit einem Futtermittel gezüchtet wurden, welches 2% der erfindungsgemäßen Verbindung enthielt, so wurde keine Wachstumshemmung oder pathologische oder histologische Abnormität bcobachtet, selbst nach einer Zeitspanne von ? Monaten noch nicht. Diese Testergebnisse zeigen, daß die erfindungsgemäßen Verbindungen für die Verwendung bei der Konservierung von Nahrungsmitteln und tierischen Futtermitteln geeignet sind.

Die erfindungsgemäßen Verbindungen sind ebenfalls stabil gegen Hitze und können daher für die Konservierung von Nahrungsmitteln und tierischen Futtermitteln benutzt werden, die eine Hitzebehandlung erfordern. Wenn beispielsweise eine erfindungsgemäße Verbindung in einer Menge von 5 bis 20 ppm Fischfleischwurst zugegeben wird, die in einem PoIyvinylidenchlorid-Film eingepackt wird, so ist die Periode für eine einwandfreie und sichere Genießbarkeit etwa 1 Monat langer als bei einer Kontrollprobe.

die keine erfindungsgernäße Verbindung enthält. Wenn die Verbindung einem gebackenen Kuchen aus Fisch-Üeischpaste zugesetzt wurde, so wurde im Aussehen oder im Geschmack des Produktes selbst 3 Wochen nach der Herstellung keine Veränderung festgestellt.

Hunde- und Katzennalirung, die im wesentlichen aus tierischen Eingeweiden. Knochen u. dgl. zusammengesetTt ist und einen hohen Wassergehalt aufweist, ist im allgemeinen sehr der Fäulnis unterworfen und verliert ihren wirtschaftlichen Wert inner-

ho halb etwa einer Woche nach der Herstellung. Wenn eine erfindungsgemäße Verbindung in einer Menge von 5 bis 20 ppm diesen Hunde- und Katzennahrungsmitteln zugesetzt wird, si) wird eine Konservierung für wenigstens I Monat erreicht.

Die erfindungsgemäßen Verbindungen sind weiterhin auch als Mittel ztir Verhinderung von Krankheiten bei Fischen und Tieren geeignet. So ist beisoielsweise ein Bad. welches eine erfindunusuemäße

Verbindung in einer Menge von 1 bis 5 ppm enthalt. für die Behandlung von Gelhschwän/en (Yellow tails), die mit Vibrio infiziert sind, oder von Aalen. die mit Aeromonas infiziert sind, geeignet. Eine ertindungsgemiiße Verbindung kann in einer Menge von 50 bis H)O ppm zu dem Futter zugesetzt werden. um Sehweine, die mit Darmkatarrh Enteritis bivirio inliziert sind, zu behandeln.

Die crlindungsgemäßen Verbindungen können einzeln oder in Kombination zu mehreren zu Zusammensetzungen lormuiiert werden, die als anlimikrobenwirksame Mittel in der Chemotherapie sowie bei der Konservierung von Nahrungsmitteln, Getränken sowie Futtermitteln für Tiere und Geflügel brauchbar sind. Eine solche Zusammensetzung kann in Form einer festen Zubereitung oder einer flüssigen Zubereitung vorliegen, wobei die erfindungsgemäßen Verbindungen aufgelöst oder vollständig dispergiert sind.

Geeignete flüssige Vehikel für die antimikrobenwirksamen Mittel der vorliegenden Erfindung umfassen unschädliche Lösungsmittel wie Wasser. Äthanol, Äthylenglycol, Propylenglycol, Diälhylenglyeol. Polyäthylenglycol, Lanolin und Vaselin. Falls gewünscht, können die erfindungsgemäßen Verbindungen in dem flüssigen Vehikel mit Hilfe eines Dispergierungsmittels gelöst werden. Wenn ein festes Vehikel verwendet wird, können eine oder mehrere der erfindungsgemäßen Verbindungen fein pulverisiert und dann mit dem festen Vehikel wie Stärke oder Lactose vermischt werden. F.in Dispergiermittel kann ebenfalls verwendet werden, um einen stabilisierenden Antimikrobeneffekt sicherzustellen.

Die Konzentration des antimikrobenwirksamen Mittels in dem Vehikel kann durch Zugabe eines Verdünnungsmittels oder eines Füllstoffes eingestellt werden

Die nachfolgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.

Die Verwertung der Erfindung kann durch gesetzliche Bestimmungen, insbesondere durch das L ebensmittelgesetz. beschränkt sein.

Beispiel I

2-!5-Nitrofuryl-(2)-vinyl)-4-methyl-5-acetyithiazol-oxim

2.8 g (0,01 Mol) von 2-(5-Nitrofuryl-Q-vinyl)-4-methyl-5-acetylthiazoi wurden in 50 ml Dioxan gelöst. Zu der so hergestellten Lösung wurde eine Lösung aus 1,4 g (0,02 Mol) Hydroxylamin-hydrochlorid zugegeben, und dann wurden 1,6 g (0,02 Moi) Natriumacetat gelöst in 10 ml Wasser zugesetzt. Die erhaltene Lösung wurde 5 Stunden lang unter Rühren auf 70 bis 80° C erhitzt.

Nach dem Abkühlen wurde das erhaltene kristalline Produkt durch Filtrieren gesammelt und aus einem Lösungsmittelgemisch aus Dimethylformamid und Wasser umkristallisiert.

Ausbeute: 2,1 g schwachgelber Kristalle.

Schmelzpunkt: 205⁰C.

Elementaranalyse, berechnet als C₁₂H₁₁N₃O₄S
(Molekulargewicht 293):

Berechnet ... C 49,14. H 3,75, N 14.33;
Befunden ... C 49,25, H 3,60, N 14,82.

C? 8

Beispiel 2

2-(5-Nitrofuryl-(2)-vinyl)-4-methyl-5-acetyllhiazol-oximaeetat

Eine Mischung aus 2.8 g (0,02 Mol) 5-Nitrofurfural. 3.4 g(0.()2 Mol) 2,4-Dimethyl-5-aceiylthiazoloxim und 30 ml Essigsäureanhydrid wurden 8 Stunden lang auf 120 C erhitzt. Nach dem Abkühlen wurde die Reaktionsmischung in etwa IW) ml Wasser gegossen, ίο Die erhaltene feste Substanz wurde durch Filtrieren gesammelt und aus Äthylacetat umkristailisierl.
Ausbeute: 4,7 g schwachgelber Kristalle.
Schmelzpunkt: 19TC.

Elementaranalyse, berechnet als C₁₄H₁₃NjOnS
(Molekulargewicht 335):

Berechnet ... C 50.15. H 3,88, N 12,54;
gefunden ... C 50.10. H 4,01, N 12,33.

B e i s ρ i e 1 3

2-(5-Nitrofuryl-(2)-vinyl)-4-melhyl-5-aeetylthiazol-semicarbazon

15 g (0,054 Mol) 2 - (5 - Nitrofuryl - (2) - vinyl)-4-methyl-5-acetyllhiazol wurden in 300 ml Dioxan gelöst. Dann wurden zu der so hergestellten Lösung eine Lösung aus 11 g (0,1 Mol) Semicarbazidhydrochlorid und 5.6 g (0,1 Mol) Kaliumhydroxid, zusammen gelöst in 100 ml Wasser, zugegeben. Die Mischung wurde 2 Stunden lang auf 70 bis 80 C erhitzt. Nach dem Abkühlen wurde das erhaltene kristalline Produkt durch Filtration gesammelt und durch Umkristallisieren aus Dimethylformamid gereinigt.

Ausbeute: 7 g rötlichbrauner Kristalle.
Schmelzpunkt: 255 C (unter Zersetzung).

Elementaranalyse, berechnet als C_nH₁₃N₅O₄S
!Molekulargewicht 335):

Berechnet . . . C 46.75. H 3.88. N 20,89:
gefunden . . . C 46.41. H 3.90. N 20.60.

Beispiel 4

2-(5-Nitrofuryl-(2)-vinyl)-4-methyl-5-acetvlthiazol-thiosemicarbazon

2.8 g (0,01 Mol) 2-(5-Nitrofuryl-(2)-vinyl)-4-methyl-5-acetylthiazol wurden in 50 ml Dioxan gelöst. Dann wurden zu dieser so hergestellten Lösung eine Lösung von 1.9 g (0.015 Mol) Thiosemicarbazidhydrochlorid und 1,2 g (0,015MoI) Natriumacetat, zusammen gelöst in 10 ml Wasser, zugegeben. Die Mischung wurde 3 Stunden lang auf 70 bis 80'C erhitzt. Nach dem Abkühlen wurde das erhaltene kristalline Produkt durch Filtration gesammelt und aus Dimethylformamid umkristallisiert.
Ausbeute: 3.2 g rötlichoranger Kristalle.
Schmelzpunkt: über 260⁰C.

Elementaranalyse, berechnet als C₁₃H₁₃N₅O₃S₂
(Molekulargewicht 351):

Berechnet ... C44,44, H 3,70. N 19.94:
gefunden ... C 44,63, H 3,55, N 19,53.

Beispiel 5

2-( 5-Nitrofuryl-(2)- vinyl )-4-methyl-5-acetylthiazol-amidinohydrazon-hydrochlerid

25 g (0,09 Mol) 2-(5-Nitrofury1-(2)-vinyl)-4-me
thyl-5-acetylthiazol wurden unter Erhitzen in 500 π

509 621/21

Dioxan gelöst. Dann wurden zu der so hergestellten Lösung 50 ml konzentrierte Chlorwasserstoffsäure und eine Lösung aus 16 g (0.145 Mol) Aminoguanidinhydrochlorid. gelöst in 200 ml Wasser, zugegeben. Die Mischung wurde 2 Stunden lang auf 80 bis 100 C erhitzt. Nach dem Abkühlen fielen Kristalle aus der Reaklionsmisehung aus Das Produkt wurde durch Filtration gesammelt und aus Propylenglyeol Mmkristallisiert.

Ausbeute: 19,5 g zinnoberroter Kristalle.

Schmelzpunkt: über 300 C.

Elementaranalyse, berechnet als C_nH₁₅Nj₁O₁SCl (Molekulargewicht 370,5):

Berechnet ... C 42.10. H 4.04. N 22.67: gefunden ... C 41,88. H 4,34. N 22.57.

Antimicrobenaktivität der 2-(5-Nitrofuryl-(2)-vinyl)-4-melhyl-5-acetyithiazol-Derivalc

Die Bestimmung der Antimicrobenaktivität in vitro wurde in der folgenden Weise ausgeführt:

Jedes Antimikrobenmittel wurde in einer kleinen Menge N.N-Dimethylformamid gelöst, und die erhaltene Lösung wurde mit Wasser verdünnt, um Lösungen mit verschiedenen Konzentrationen herzustellen. Acht Stämme von Bakterien. Hefen und Pilzen, die in der Tabelle 2 aufgeführt sind, wurden alsTesimikroorganismen verwendet. Die verwendeten Kulturmedien bestanden aus 3%iger Natriumchlorid-Nährstoffbrühe für Vibrio Anguillarum. Nährsloffbrühen für die anderen Bakterien und Malzextraktbrühen für die Hefen und Pilze. Der pH-Wert eines jeden Kulturmediums wurde auf 6,5 eingestellt. Eine verdünnte Lösung von jedem Antimikrobenmittel wurde den vorgenannten Kulturmedien zugemischt, die dann separat mit einer geringen Menge der Zellensuspension eines jeden der Teststämme geimpft wurden. Vibrio Anguillarum, Hefen und Pilze wurden 2 bis 5 Tage bei 25" C gezüchtet, die anderen Bakterien wurden 2 Tage bei 37'C gezüchtet. Die Mindesthemmkonzentration (MlC) wurde für jeden Fall bestimmt. Die Ergebnisse dieser Testserien sind in der nachfolgenden Tabelle 2 aufgeführt.

Tabelle 2

VerhinduniiiMi

V.a.

Tabelle 1. Nr. 1 1,25

Tabelle 1, Nr. 2 0.63

Tabelle 1, Nr. 3 0,63

Tabelle 1. Nr. 4 2,5

Tabelle 1. Nr. 5 0,63

5-Nitro-2-furaldehyd-semi-

carbazon*)

Furazolidon*)

2-(2-Furyl)-3-(5-nitro-2-furyl)-aeryl- j

amid*) j

Symbole:

*) Bezugsbeispiele; die Werte wurden der Literatur enin — = Keine Werte.

Abkürzungen;

V.a = Vibrio anguillarum.

E.c = Escherichia coli.

P. \ = Prouus vulgaris.

S. a = Staphylococcus aureus

Bs = Bacillus sublilis.

Ca = Candida albicans.

Pc = Penicillium chrysogenum.

Ch = Cladosporium herbarum.

0,31 0,31 1,25 1,25 0,63

P.v.

2.5
5.0
2.5
5,0

2.5

50
30

6.25

S.,1

0,63
0,63

1,25

2,5

0,63

10

1.56

Hs	Cj	P.c.
0,08 >	200 <	200 <
0,16	12.5>	200
0,08 >	200 <	200 <
0,08 >	2(K) <	200 <
0,16	100	100
12,5
0,4
0,1

C. Ii (MIC ;i.g ml I

200 <

12.5 > 200 < 200 <

25

Claims (2)

1. 2 22
   2 T-CH, 1 352 = oder = N-NH 2
   — C —NH,
   Il
   ο 1. 2-(5-Nitrofuryl-(2)-vinyl)-4-methyl-5-acetyl-
   ihiazol-Derivate der allgemeinen Formel V-CH,
   η 5 N-NH -C-NH₁
   Il 1
   'atentansprüche: I!
   X Ii
   S 10 N-NH -C-NH₁- HC
   Ν Il
   NH 1 ti
   \ / \ / \ / \ /
   NO₁ O CH=CH S

   worin X eine Gruppe der Formel

   = NOH

   = N-OCOCH.,
2. 2. Antimikrobenwirksames Mittel, bestehend aus einer oder mehreren Verbindunger, gemäß Anspruch 1 und üblichen Hilfs- und oder Trägerstoffen.