DE1068699B

DE1068699B - Verfahren zur Herstellung von Thiol- bzw. Thionothiolphosphorsäureestern

Info

Publication number: DE1068699B
Application number: DENDAT1068699D
Authority: DE
Inventors: Ariesheim Max Schuler (Schweiz)
Original assignee: Sandoz AG
Current assignee: Sandoz AG
Priority date: 1955-01-21
Publication date: 1959-11-12
Also published as: BE544554A; FR1144742A; NL96284C; GB788690A; US2815312A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von insektizid wirksamen Thiol- und Thionothiolphosphorsäureestern der allgemeinen Formel (I):

R₁O

P--S — CH- S — R,

(I)

und ist dadurch gekennzeichnet, daß man eine Verbindung der allgemeinen Formel (II):

χ —CH-S —R, (II)

R.

mit einer Verbindung der allgemeinen Formel (III):

'P —S —Z

(III)

Verfahren zur Herstellung von Thiol-■bzw. Thionothiolphosphorsäureestern

Anmelder:
Sandoz A.G., Basel (Schweiz)

Vertreter: Dr. W. Schalk, Dipl.-Ing. P. Wirth,

Dipl.-Ing. G. E. M. Dannenberg

und Dr. V. Sdimied-Kowarzik, Patentanwälte,

Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. 39

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 21. Januar 1955

Max Schüler, Ariesheim (Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden

R₂O

gegebenenfalls in Gegenwart von Lösungsmitteln umsetzt, wobei in den Formeln R₁ und R₂ niedrigmolekulare aliphatisch^ Kohlenwasserstoffreste, R₄ einen gegebenenfalls substituierten Alkyl- oder Aralkylrest, der durch ein primäres oder sekundäres Kohlenstoffatom an das Schwefelatom gebunden ist, R₄ die Gruppe —COOR₆,

,R.

— CON

oder — C=N, worin R₆, R₄ und R₇ niedrigmolekulare aliphatische Kohlenwasserstoffreste und Y ein Sauerstoffoder Schwefelatom, X ein Halogenatom und Z ein Kation bedeuten.

Besonders geeignete Verbindungen der allgemeinen Formel (II) sind die Ester und Dialkylamide der Alkyl- oder Aralkylmercaptochlorcssigsäure sowie die Alkyl- oder Aralkylmercaptochloracetonitrile. Die Alkylester der Alkyl- oder Aralkylmercaptochloressigsäure können beispielsweise durch Umsetzung entsprechender Chloressigsäurealkylcster mit den Alkalisalzen der entsprechenden Thioalkohole oder Arylalkylmercaptane und Chlorierung der entstandenen Alkyl- bzw. Aralkylmercaptoessigsäureester dargestellt werden. Alkyl- und Aralkylmercaptoessigsäureester können auch durch Umsetzung der Alkalisalze von Thioglykolsäureestem mit alkylierenden oder aralkylierenden Mitteln erhalten werden. In ähnlicher Weise wie die Ester werden die Dialkylamide der Alkyl- bzw. Aralkylmercaptochloressigsäure z. B. aus Chloressigsäuredialkylamiden und den Alkalisalzen der entsprechenden Thioalkohole bzw. Arylalkylmercap-

β5 tane und nachfolgende Chlorierung der entstandenen Alkyl- bzw. Aralkylmercaptoessigsäure-dialkylamide dargestellt. Die Alkyl- bzw. Aralkylmercaptochloracetonitrile kann man entsprechend durch Umsetzung von Chloracetonitril mit den Alkalisalzen von Thioalkoholen oder Arylalkylmercaptanen und Chlorierung der entstandenen Kondensationsprodukte darstellen.

Als Verbindungen der allgemeinen Formel (II), welche erfindungsgemäß verwendet werden können, seien beispielsweise genannt: Methylmercapto'chloressigsäure-

methyl, -äthyl-, -n-propyl-, -isopropyl-, -butyl-, -isoarnylester; Äthylmercaptochloressigsäure-methyl-, -äthyl-, -n-propyl-, -isopropyl-, -butyl-ester; Äthylmercaptobromessigsäure-äthylester, n-Propylmercaptochloressigsäure-methyl-, -äthyl-, -isopropyl- und -n-propylester,

sowie die entsprechenden Ester der Isopropylmercaptochloressigsäure; n-Butylmercaptochloressigsäure-methyl-, -äthyl-, propyl-ester; der Äthylester der Benzylmercaptochloressigsäure; Äthylmercaptochloressigsäure - diäthylamid und Äthylmercaptochloracetonitril.

Zur Darstellung von Thiolphosphorsäureestern der allgemeinen Formel (I), worin Y ein Sauerstoffatom ist, eigenen sich unter den Verbindungen der Formel (III) besonders die Alkali- oder Ammoniumsalze der Thiolphosphorsäuredimethyl- und -diäthylester. Geeignete

Verbindungen der allgemeinen Formel (III) zur Darstellung von Estern der Thionothiolphosphorsäure der allgemeinen Formel (I), worin Y ein Schwefelatom ist, sind die Alkali- oder Ammoniumsalze der Thionothiolphosphorsäuredimethyl- oder -diäthylester.

90» 641/422

Zwecks Herstellung der Thiol- oder Thionothiolphosphorsäureester werden Halogenide der allgemeinen Formel (II) mit Salzen der 0,0-Dialkylthiol- bzw. 0,0-Dialkylthionothiolphosphorsäure, zweckmäßigerweise in Gegenwart eines Lösungsmittels wie Aceton, Benzol, Toluol, Chlorbenzol oder Wasser umgesetzt. Die Umsetzung wird vorteilhaft bei Temperaturen zwischen 40 und 150° C durchgeführt.

. Die auf diese Weise hergestellten Verbindungen sind bei gewöhnlichen Temperaturen mehr oder weniger ge- ίο färbte öle, welche in vielen Fällen im Vakuum unzersetzt destillierbar sind. Sie sind in wäßriger Suspension haltbar und zumeist in ölen sowie organischen Lösungsmitteln löslich. Es wurde festgestellt, daß einige dieser Verbindungen eine geringe Giftigkeit gegen Warmblütler aufweisen. Sie eignen sich hervorragend zur Bekämpfung von Schädlingen, insbesondere Insekten. Einige dieser Verbindungen zeichnen sich durch systemische Wirkung aus.

Die Bekämpfung der Schädlinge mit Hilfe der ver- ao fahrensgemäßen Thiono- bzw. Thionothiolphosphorsäure- ■ ester der allgemeinen Formel (I) erfolgt in bekannter Weise. .

Beispiel 1 .

40,6 gO.O-diäthyldithiophosphorsaures Ammonium und 36,5 g Äthylmercaptochloressigsäureäthylester werden zusammen in 300 ecm Toluol 10 Stunden lang bei 100° C gerührt. Nach Abkühlen wird die Reaktionsmischung mit dem 3fachen Volumen Wasser gewaschen, die Toluolschicht abgetrennt, getrocknet und daraus durch Destillation die Verbindung der Formel:

beschrieben, umgesetzt. Durch Destillation erhält man aus dem Rohprodukt die Verbindung der Formel:

P — S — CH-S — CH₁CH₁CH,
COOC₈H₆

welche folgende Eigenschaften besitzt: Fast farbloses öl vom Kp. ₀! —126 bis 127° C. nf = 1,4811. S berechnet: 19,4%; gefunden: 19,4%.

Beispiel IV

41,6 g 0,0-diäthyldithiophosphorsaures Natrium und 42,1 g Äthylmercaptochloressigsäure-n-butyleSter werden zusammen in 300 ecm Xylol umgesetzt, wie im Beispiel I beschrieben. Man erhält durch Destillation die Verbindung der Formel:

C₁H₆O_n
C₁H₆O⁷

— S-CH-S-C₄H₈

COOCH₁CH₁CH₂Ch,

C₂H₆O

S
P-S-

CH-S-C₂H₆
COOC₂H₈

erhalten, welche folgende Eigenschaften besitzt:

Fast farbloses öl vom Kp._0(W —124 bis 125° C.
.n? ==== 1,5208. S berechnet: 28,9%; gefunden: 29,1 %.

Beispiel II

35

40

45

32,8 g 0,0-dimethylthiolphosphorsaures Natrium und 45,4 g Äthylmercaptobromessigsäureäthylester werden in 250 ecm Aceton eingetragen. Man siedet unter Rühren 1 Stunde lang unter Rückfluß, fügt dann 300 ecm Wasser hinzu und schüttelt mit Äther aus. Nach Trocknen der Ätherlösung wird der Äther abdestilliert. Man entfernt die leichtflüchtigen Anteile aus dem Rohprodukt durch .Destillation bei einem Druck von 0,1 mm Quecksilbersäule und 110⁰C Bad temperatur. Es hinterbleibt ein klares, etwas orangegefärbtes öl, das hauptsächlich aus der Verbindung der Formel:

mit folgenden Eigenschaften: Schwach orangegelbliches öl vom Kp. _ö>1 — 135 bis 136° C. n'S = 1,5201. S berechnet: 26,7 %; gefunden: 26,4 %. .

Beispiel V

35 g 0,0-dimethyldithiophosphorsaurcs Ammonium und 41,9 g Äthylmercaptochloressigsäurediäthylamid werden in 250 ecm Aceton eingetragen und unter Rühren und Rückfluß während 1 Stunde im Sieden gehalten. Nach Abkühlen versetzt man mit 500 ecm Wasser und schüttelt mit Äther aus. Die Ätherlösung wird getrocknet, der Äther abdestilliert und die leichtflüchtigen Anteile aus dem Rohprodukt durch Destillation bei einem Druck von 0,1 mm Quecksilbersäule und 110° C Badtemperatur entfernt. Man erhält ein rötlichbraunes öl, das zur Hauptsache aus der Verbindung:

CH₃O

P-S-CH-S-C₁H₆

60

besteht.
22,6%.

COOC₂H₆
1,5053. S berechnet: 22,2%; gefunden:

Beispiel III

«5 P-S-CH-S-C₁H₄

CH₃O !

CON(C₈H₄),

besteht. S berechnet: 29,0 %; gefunden: 28,7 %.

Beispiel VI

40,6 g 0,0-diäthyldithiophosphorsaures Ammonium und 27,1 g Äthylmercaptochloracetonitril werden, wie im Beispiel V beschrieben, umgesetzt. Durch Destillation erhält man die Verbindung der Formel:

C₂H₆O υ

^P-S-CH-S-C₁H₆
C₁H₆Q/ I .

38,4g 0,0-diäthylthiolphosphorsaures Natrium und welche folgende Eigenschaften besitzt: Schwachrötliches .39,3 g n-Propylmercaptochloressigsäureäthylester werden öl vom Kp. _0l3 —117 bis 119⁰C. S berechnet: 33,7%; in 300 ecm Aceton eingetragen und, wie im Beispiel II 70 gefunden: 34,0%.

Beispiel VII

40,6 g 0,0-diäthyldithiophosphorsaures Ammonium und 39,3 g Äthylmercaptochloressigsäureisopropylcster werden, wie im Beispiel I beschrieben, in 300 ecm Toluol zur Reaktion gebracht. Durch Destillation erhält man die Verbindung der Formel:

P-S-CH-S-C₂H₆

COOCH(CH,),

C,H_eO'

mit folgenden Eigenschaften: Fast farbloses öl vom Kp. »,«4 —132° C. S berechnet: 27,7°/₀; gefunden: 27,8·/„.

Nachstehend sind einige der auf ähnliche Weise, wie in den Beispielen I bis VII beschrieben, erhaltenen Ester der allgemeinen Formel (I):
Y

P-S-CH-S-R₃

R₂O'

aufgeführt, wobei R₁, R₂, R₃, R₄ und Y die in der nachfolgenden Tabelle angegebene Bedeutung haben.

Bei denjenigen Estern, welche durch Destillation gereinigt werden können, ist der Siedepunkt angegeben. Diejenigen Ester, welche nicht unzersetzt destillierbar sind, werden in Form von Rohprodukten erhalten, welche zur Hauptsache aus den betreffenden Estern bestehen.

Nr.	R. *a	Y	R»	-CH,	R.	rötliches öl	. °/ berechnet	»s gefunden.
1	CH₃	S	-CH₃	— COOCH,	rötliches öl	34,8	34,5
• 2	CH,	S	-CH,	— C00CH(CH,)₂	rötliches Öl	31,6	31,2
3	CH,	S	-C₂H₆	— COOCH₂CH₂CHjCH,	rötliches öl	30,2	30,0
4	CH,	S	-C₈H₅	-COOCH₃ -:. :	orange öl	33,1 ;	33,2-
5	CH₃	S	-C₂H₆	-COOC₂H₅ ^;	hellrötliches öl	31,6	32,0
6	CH,	S		-COOCH₂CHgCH,	rötliches öl .	30,2	30,5
7	CH₃	S	— C Hj C Hj C Hj	-COOC₂H₆	hcllrötlichcs öl	30,2	29,9
■· 8	CH,	S	-CH(CH,).	-COOCH(CH₃),	rötliches öl :	28,9	29,1
9	CH,	S	-CH(CH,),	— COOCH,	rötliches öl	31,6	31,8
10	CH₃	S	C₂H₆	— COOCH(CH,)j	rötlichbraunes öl	. 28,9 ,·	29,2
11	CH,	S	—'C₂H₅	-C = N	rötliches öl	37,4	' 37,7
12	CH,	O	-C₂H₅	-COOCH₃	rötliches öl	23,4	23,8
13	CH,	O	-CH₃	— COOCH(CH₃)₂	Kp.₀₍₁₆ 134bisl35°C	. 21,2-	21,2
14	C₂H₆	S	-CH,	-COOCH₃	Kp._0#1 130 bis 132° C	31,6	31,7
15	C₂H₅	S	— C₂H₆	-COOCH(CH,),	Kp. ₀₍₀₃ 124 bis 125° C	28,9	29,0
16	C₂H₆	S	-C₂H₅	-COOCH₃	Kp. _{0 oe} 130 bis 131° C	30,2	30,0
17	C₁H₆	S	-C₂H₆	-COOCH₂CH₂CH,	Kp. ₀₍₀₆ 124 bis 125° C	27,8	28.0
18	C, H₅	S	"^ C Hj C Hj C ΓΙ3	— COO-iso —C₁H₁₁	Kp. _{0 og} 130 bis 132° C	25,7 .	25,7
19	C₂H₅	S	-CH₂CH₂CHj	-COOCjH₅	Kp. ο j 131 bis 132° C	27,8	27,6
20	C₂H₅	S	— η —C₄H,	-COOCH(CHj),	Kp._OiO, 134 bis 136° C	26,7	26,7
21	C₈H₅	S	-CH(CH₃),	-COOCH₃	Kp. _0>09 134° C	27,7	27,9
22	C₈H₅	S	-C₈H₆	-COOCH₃	Kp. _φι05 120° C	28,9	28,8
23	C₄H₅	O	-C₂H₆	-COOCH₃	Kp. ₀₁ 125 bis 127° C	21,2	21,1
24 .	C₈H₅	O	— CH₂CH₂CH, ■	-COOC₂H₆	Κρ.ο,οβ 127 bis 128° C	20,2	20,2
25 —[—26	C₂H₅	O	-^CH'~O	-COOCH(CH₃),	orangerötliches öl	18,6	19,0
27	C₂H₅	O	-C₈H₅ ^X-^	— COOCjH₈	bräunliches öl	16,9	16,8
28	C₂H₅	O	CjH₆	-CON(C₈H₆), ^;	Kp._Oiil 116bisll8°C	18,7	18,5
C₁H,	O	— C==N	23,8	24,0

Um den Beweis zu erbringen, daß die verfahrensgemäß erhältlichen Verbindungen den bekannten analogen Verbindungen technisch überlegen sind, werden im folgenden 55 D : die Resultate der Prüfungen auf insektizide Wirkung und ** auf Warmblütertoxizität zusammengestellt.

Zwecks Prüfung der Insektiziden Wirksamkeit der
nachfolgend beschriebenen Verbindungen D₁, D₁, D. ,D₁ / , _{M e} · j τ u n η j t*_c j * und D, wurden damit die Emulsionen ED₁! ED₁, ED,! 60 ^(vgl' ^Nr' ^{5 m der TabeUe 9 der Erflndui}>g) ED₄ und ED₆ hergestellt.

CH₃O „

^PS-CH-S-C, H,

CH₃0^X I

COOC₂H₆

D₁:

CH₃O f

^PS-CH₁-S-C₁H₆

C₂H₆Of

D,: ^PS-CH₄-S-CjH₄

C,H₆O

Kp. ! 108 bis 110° C. Kp. _0(i 109 bis 110° C.

(gemäß der deutschen Patentschrift 917 668, Beispiel 11) 70 (vgl. die deutsche Patentschrift 917 668, Beispiel 6)

C₁H₆O

D₄: ^PS

C₁H₆O

Kp. o., 124 bis 125° C.
(gemäß obigem Beispiel I)

-CH-S — C,H,
COOC₁H₆

C₁H₁O ι

D,: ;PS —CH-S-C(CH,),

C₁H₆O'

CH,

(gemäß der deutschen Patentschrift 833 807, Beispiel 39)

Prüfung der Verbindungen D₁ bis D₆

Um die Verbindungen miteinander zu vergleichen, wurden je 1,5 g derselben mit 1,5 g Nonylphcnyldecaglykoläther (Emulgator) vermischt und jede Mischung in 11 Wasser emulgiert. Die so erhaltenen Emulsionen ED₁ bis ED₆ wurden an den drei folgenden Insektenarten getestet: Küchenschabe (Periplaneta americana), Stabheuschrecken (Carausius morosus) und Mehlwurm (Tenebrio rholitor). Von jeder Art wurden Larven des letzten Stadiums verwendet. Die Prüfungen wurden wie folgt vorgenommen:

Zehn Exemplare jeder Art wurden mit einer Handspritzpistole bei etwa 1 Atm. Arbeitsdruck mit obiger Emulsion besprüht, bis sowohl die Insekten als auch die Böden der Behälter gleichmäßig benetzt waren. Die

Testtiere blieben während der ersten drei Tage in den mit Wirkstoff besprühten Behältern. Alsdann wurden die überlebenden Tiere in saubere Behälter verbracht.

Die Küchenschaben und Mehlwürmer wurden während der Versuchsperiode mit unbehandelten, aus Zucker und Stärke hergestellten Oblaten gefüttert. Die Stabheuschrecken wurden mit Efeu gefüttert, der zusammen mit den Tieren mit der betreffenden Emulsion besprüht worden war.

Die toxische Wirkung der Verbindungen wurde täglich durch Auszählung der gelähmten und abgetöteten Tiere kontrolliert. Die Beobachtungsergebnisse sind durch folgende charakteristischen Werte gekennzeichnet:

a) K-Wert:

d. h. die Anzahl der 24 Stunden nach Behandlung gelähmten oder abgetöteten Testtiere der obengenannten drei Arten, ausgedrückt in °/₀ der eingesetzten Tierzalü.

b) M-Wert:

d. h. die Anzahl der 10 Tage nach der Behandlung abgetöteten Tiere der oben genannten drei Arten, ausgedrückt in °/o der eingesetzten Tierzahl.

c) C-Wert:

d. h. die Anzahl der 10 Tage nach der Behandlung abgetöteten Stabheuschrecken, ausgedrückt in °/₀ der eingesetzten Anzahl Tiere. Die Mortalität der Stabheuschrecken ist von besonderem Interesse, weil sie sowohl die Kontakt- wie auch die Fraßgiftwirkung veranschaulicht, während Küchenschaben und Mehlwürmer sehr wahrscheinlich bloß infolge Kontaktwirkung abgetötet werden.

	Wirksamkeit der Emulsionen ED₁	C₁H₆O	S	bis ED₆	.-	M	C
Emulsionen	Wirkstoffe	J)PS-CH-S-C₁H₆	K		73	100
ED₁	J)PS-CH₁-S-C₁H, CH₁O	C₁H₆O^ I COOC₁H₆	100
	CH₁O I ^PS-CH-S-C₁H,	J)PS-CH-S-C(CH₁), C₁H₆O . I CH, '		80	100
ED₁	CH₁O I COOC₁H,	100
	S
			73	100
ED,	86

		73	100
ED₄	93
		0	0
ED,	0

	Warmblütertoxizität
Verbindung
D₁ D₂ D, D«
LD», weiße Maus, orale Applikation, in mg/kg Körpergewicht
14.5 205 1.7 57

R₁O

R,0

P —S —CH-S —R,

IO dadurch gekennzeichnet, daß man eine Verbindung der allgemeinen Formel (II):

X — CH — S — R, (II)

Ergebnis der Versuche

Die Versuchsergebnisse zeigen eindeutig, daß der Rest R₄ in Verbindungen der allgemeinen Formel:

mit einer Verbindung der allgemeinen Formel (III):

Y
R₁O H

^P-S-Z (III)

R₁O'

^PS-CH-S-R₈ R«

90

von großer Bedeutung für deren Eigenschaften ist. Die Verbindungen D₂ und D₄, bei welchen der Rest R₄ die as Gruppe —COOC₂H_S bedeutet, zeigen im Vergleich zu den Verbindungen D₁ und D₃, bei welchen der Rest R₄ in der obigen Formel H bedeutet, gleich gute insektizide Wirkung, jedoch ganz wesentlich geringere Warmblütertoxizität. So ist, bei oraler Verabreichung, D_t 14 mal _3e weniger giftig als D₁ und D₄ sogar 33 mal weniger giftig als D,. Die Verbindung D₅ ist hingegen unwirksam.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Thiol- bzw. ThionothiolphosphorsäureesternderallgemeinenFormel (I):

J5 gegebenenfalls in Gegenwart von Lösungsmitteln umsetzt, wobei in den Formeln R₁ und R₈ niedrigmolekulare aliphatische Kohlenwasserstoffreste, R, einen gegebenenfalls substituierten Alkyl- oder Aralkylrest, der durch ein primäres oder sekundäres Kohlenstoffatom an das Schwefelatom gebunden ist, R₄ die Gruppe — COOR_S,

— con;

-R.

R,

oder— C = N, worin R₆, R_e und R₇ niedrigmolekulare ι aliphatische Kohlenwasserstoffreste und Y ein Sauer- ■ stoff- oder Schwefelatom, X ein Halogenatom und I Z ein Katton bedeuten.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 830 509,833 807,917 668. ,

90« Mt/422 11.