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Verfahren zur Herstellung von insektizid wirksamen Alkylphosphorsäure-bzw.
-thiophosphorsäureestern Es ist bekannt, daß man neutrale Ester der o-Phosphor-oder
Thiophosphorsäure erhält, wenn man auf Phosphoroxyhalogenide, Mono- oder Dichloride
von Alkoxyphosphorsäure- bzw. auf die entsprechenden Thiophosphorverbindungen hydroxylgruppenhaltige
Verbindungen, z. B. Alkohole oder Phenole, einwirken läßt. Derartige Verbindungen
sind bereits in großer Zahl hergestellt worden und zeigen nach Art und Grad verschieden
insektizide, fungizide oder rodentizide Wirksamkeit.
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Es wurde nun gefunden, daß man eine neue Klasse von Alkylphosphorsäure-
oder Alkylthiophosphorsäureestern erhält, wenn man ein Dialkylphosphorsäurehalogenid
der allgemeinen Formel
in der R' und R" Alkylreste und X ein Sauerstoff- oder ein Schwefelatom und Hal
ein Halogenatom bedeuten, mit Cyclooctanol oder seinen Substitutionsprodukten umsetzt.
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Für diese Umsetzung geeignete Cyclooctanole sind z. B.: Cyclooctanol,
1-Äthinyl-cyclooctanol-(1), 1-Vinylcyclooctanol-(1), 1-Acetyl-cyclooctanol-(1),
2-Dimethylaminomethyl-cyclooctanol-(1), 2-Chlor-cyclooctanol-(1), 2-Brom-cyclooctanol-(1),
Cyclooctandiol-(1,2), Cyclooctandiol-(1,4), 2-Oxycyclooctyl-propargyläther, 2-Oxycyclooctyl-methyläther,
2-Oxycyclooctyl-äthyläther, 2-Oxycyclooctyl-propyläther, 2-Oxycyclooctyl-butyläther,
2-Oxycyclooctyl-isopropyläther, 2-Oxycyclooctyl-ß,p-dioxypropyläther, 2-Oxycyclooctyl-ß-chloräthyläther,
2-Oxycyclooctyl-allyläther, 2-Oxycyclooctyl-ß-oxyäthyläther, 2-Oxycyclooctyl-cyclohexyläther,
2-O:sycyclooctylß-phenyläthyläther, 2-Oxycyclooctyl-ß-oxy-y-chlorpropyläther, 2-Oxy-cyclooctyläther,
2-Oxycyclooctylß-aminoäthyläther, 2-Oxycyclooctyl-ß-methylaminoäthyläther, 2-Oxycyclooctyl-[ß-N-(a)-oxäthyl)-aminoäthyl]-äther,
2-Oxycyclooctyl-ß-diäthylaminoäthyläther, 2-Acetyl-cyclooctanol-(1), 2-Benzoyl-cyclooctanol-(1),
2-Carboxy-cyclooctanol-(1), 2-Carbmethoxy-cyclooctanol-(1), 2-(p-Oxyphenyl)-cyclooctanol-(1),
(1-Oxy-l-cyclooctyl)-essigsäure-(diäthylaminoäthyl)-ester,1-r3-(N-piperidino)-propyl]-cyclooctanol-(1),
1-r3-(N-piperidino)-propin-(1)-yl]-cyciooctanol-(1), 1-(a-Carbäthoxy)-propylcyclooctanol-(1).
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Wenn die angewandten Cyclooctanole mehr als eine Hydroxylgruppe enthalten,
wie Cyclooctandiol-(1,2), Cyclooctandiol-(1,4) oder 2-Oxycyclooctyl-ß,y-dioxypropyläther,
so kann man durch die Wahl des Mengenverhältnisses der beiden Ausgangsstoffe eine
vollständige oder teilweise Veresterung der Hydroxylgruppen vornehmen, indem man
z. B. das Cyclooctandiol-(1,2) mit 1 oder mit 2 Äquivalenten Dialkylphosphorsäurehalogenid
umsetzt.
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Geeignete Halogenide sind die Chloride, Bromide und Jodide von 0,0-Dialkylphosphor-
bzw. thiophosphorsäuren, wie Dimethoxy-, Diäthoxy-, Dipropoxy- und Dibutoxyphosphor-
bzw. thiophosphorsäure.
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Obwohl die Umsetzung merklich bereits in der Kälte abläuft, ist es
zweckmäßig, bei erhöhten Temperaturen, z. B. zwischen 15 und 100°C, vorzugsweise
zwischen 30 und 70°C, zu arbeiten.
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In manchen Fällen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, in Gegenwart
eines Lösungsmittels, wie Benzol, Toluol, Cyclohexan, Petroläther, Methylenchlorid
oder anderen Chlorkohlenwasserstoffen, zu arbeiten. Auch Ketone, wie Aceton, Methyläthylketon,
sowie Äther vom Typ des Tetrahydrofurans oder Dioxans können verwendet werden.
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Den bei der Reaktion entstehenden Halogenwasserstoff kann man zweckmäßigerweise
durch Zugabe von halogenwasserstoffbindenden Mitteln, wie Alkalicarbonat, Alkalibicarbonat,
Pyridin, Triäthylamin oder anderen tertiären Aminen, binden. In bestimmten Fällen
kann die flüssige Base das sonst erforderliche Lösungsmittel ganz oder teilweise
ersetzen.
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Die erhaltenen neuen 0,0-Dialkyl-O-cyclooctylphosphate bzw. -thiophosphate
zeichnen sich durch starke insektizide Wirkung aus. Sie eignen sich daher hervorragend
zur Schädlingsbekämpfung, wie aus den nachstehenden Vergleichsversuchen hervorgeht:
Als Vergleichssubstanzen sind aus der deutschen Patentschrift 949 231 folgende Verbindungen
ausgesucht
1. Drosophilatest Bechergläser von 250 cm3 Inhalt werden mit 1 cm3 der acetonischen
Lösung des zu prüfenden Wirkstoffes gleichmäßig ausgekleidet. Nach dem Verdunsten
des Lösungsmittels setzt man das Glas mit der Öffnung nach unten auf eine saubere
Unterlage, nachdem man 20 bis 30 Exemplare Drosophila melanogaster (4 Tage alte
und y) eingebracht hat. Für eine Konzentrationsreihe werden mindestens fünf Gläser
gebraucht. Die Wirkung wird nach dem Probit-Verfahren (Finney, 1952, Cambridge University
Press) als LD 50 nach 6 Stunden bestimmt.
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Die folgende Tabelle veranschaulicht die mittleren LD-50-Werte in
y pro 240 cm2 (Wandfläche des Becherglases):
| Verbindung A . . . . . . . . . LD '50 27,1 y/240 cm2 |
| Verbindung B . . . . . . . . . LD 50 20 y/240 cm2 |
| Verbindung C . . . . . . . . . . LD 50 27 y/240 cm2 |
Verbindung nach
| Beispiel 1 . . . . . . . . . . . . . LD 50 2,4 y/240 cm2 |
| Beispiel 2 ... . . . .. . . . . . LD 50 1,75 y/240 cm2 |
| Beispiel 3 . . . . . . . . . . . . . LD 50 1,19 y/240
cm2 |
| Beispiel 4 . . . . . . . . . . . . . LD 50 1,93 y/240 cm2 |
| Beispiel 5 . . . . . . . . . . . . . LD 50 2,54 y/240
CM' |
| Beispiel 6 . . . . . . . . . . . . . LD 50 1,23 y/240 cm2 |
| Beispiel 7 . . . . . . . . . . . . . LD 50 2,11 y/240 cm2 |
| Beispiel 10 . . . . . . . . . . . . LD 50 1,71 y/240 cm2 |
2. Applikationstest, Stubenfliegen 4 Tage alte Stubenfliegen (Musca Domestica) erhalten
in CO,-Narkose je 1 mm3 der acetonischen Lösung des Wirkstoffes auf das ventrale
Abdomen. Hierauf werden je 20 Tiere mit gleicher Behandlung in ein sauberes Beobachtungsgefäß
gebracht. Die Mortalität wird nach 4 Stunden bestimmt. Die angegebenen Werte zeigen
die LD 50 in °/a Wirkstoff, die Berechnung erfolgt wie oben.
| Verbindung A . . . . . . . . . . . . . . . LD 50
0,150/, |
| Verbindung B . . . . . . . . . . . . . . . LD 50
0,180/, |
| Verbindung C . . . . . . . . . . . . . . . LD 50
0,0710/0 |
Verbindung nach
| Beispiel 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . LD 50
0,030/0 |
| Beispiel 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . LD 50 0,0440/0 |
| Beispiel 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . LD 50 0,0245 |
| Beispiel 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . LD 50
0,0310/, |
| Beispiel 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . LD 50
0,0690/0 |
| Beispiel 6 .... ......... .. ... LD 50 0,0240/0 |
| Beispiel 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . LD 50 0,04211/0 |
| Beispiel 10 . . . . . . . . . . . . . . . . . LD 50 0,026 |
Schon der Drosophilatest zeigt, daß die Wirksamkeit der erfindungsgemäß hergestellten
Insektizide wesentlich größer als die der ausgewählten Vergleichsverbindungen aus
der deutschen Patentschrift 949 231 ist.
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Die in den Beispielen angeführten Teile sind Gewichtsteile.
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Beispiel 1 Zu einer Mischung von 384 Teilen Cyclooctanol mit 237 Teilen
wasserfreiem Pyridin tropft man unter gutem Rühren 564Teile 0,0-Diäthoxythiophosphorsäurechlorid.
Durch zeitweiliges Kühlen hält man die Reaktionstemperatur unter 40°C. Ist die Reaktion
abgeklungen, rührt man das Gemisch weitere 4 Stunden bei 40°C und kühlt es dann
auf Raumtemperatur ab. Man gibt 1000 Teile Benzol und so viel Wasser zu, daß die
ausgeschiedenen Kristalle gelöst werden. Man rührt gut durch und trennt die Benzolschicht
ab, wäscht diese mit Wasser, trocknet und fraktioniert sie unter vermindertem Druck.
Man erhält 780 Teile der neuen Verbindung als farbloses Öl vom Siedepunkt 125 bis
126°C bei einem Druck von 0,01 mm Hg. Die Analyse stimmt mit folgender Strukturformel
überein:
Beispiel 2 200 Teile Cyclooctandiol-(1,2), 110 Teile wasserfreies Pyridin und 500
Teile wasserfreies Benzol werden gemischt und tropfenweise mit 260 Teilen 0,0-Diäthoxythiophosphorsäurechlorid
unter Rühren versetzt, wobei die Temperatur nicht über 30°C steigen soll. Nach beendeter
Zugabe rührt man die Mischung 4 Stunden bei 50°C und kühlt dann auf Raumtemperatur
ab.
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Zu dem Reaktionsprodukt fügt man nun 1000 Teile Benzol und 500 Teile
Wasser, rührt gut durch, trennt die Benzolschicht ab und extrahiert die wäßrige
Schicht mit Benzol. Die vereinigten Benzollösungen werden mit Wasser gewaschen und
getrocknet. Nach dem Abdestillieren des Lösungsmittels unter vermindertem Druck
werden 292 Teile des Cyclooctandiol-(1,2)-mono-0,0-(diäthylthiophosphorsäure)-esters
als schwachgelbes, nicht destillierbares Öl erhalten.
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Beispiel 3 Zu einer Mischung von 200 Teilen Cyclooctandiol-(1,2),
220 Teilen wasserfreiem Pyridin und 500 Teilen Benzol läßt man bei höchstens 30°C
522 Teile 0,0-Diäthoxythiophosphorsäurechlorid langsam zulaufen. Nach 4stündigem
Nachrühren bei 50°C kühlt man das Gemisch auf Raumtemperatur ab und versetzt es
mit 1000 Teilen Benzol und 500 Teilen Wasser. Die Benzolschicht wird abgetrennt
und die wäßrige Phase mit Benzol extrahiert. Die vereinigten Benzollösungen werden
nacheinander mit stark verdünnter Salzsäure, Wasser, 10°/oiger Natriumbicarbonatlösung
und nochmals mit Wasser gewaschen und dann getrocknet. Als Rückstand erhält man
521 Teile des neuen Diesters als schwachgelbes, nicht destillierbares Öl mit der
Strukturformel
Beispiel 4 Man mischt 80 Teile Cyclooctandiol-(1,4), 1000 Teile Benzol und 350 Teile
Pyridin und läßt langsam 104,5 Teile 0,0-Diäthoxythiophosphorsäurechlorid bei Raumtemperatur
unter Rühren einlaufen. Anschließend wird das Gemisch noch 4 Stunden bei 50°C gerührt
und nach dem Abkühlen auf Zimmertemperatur, wie im Beispiel 3 beschrieben, aufgearbeitet.
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Nach dem Abdestillieren des Lösungsmittels unter vermindertem Druck
erhält man 121 Teile der neuen Verbindung als gelbes, nicht destillierbares Öl folgender
Strukturformel
Beispiel 5 Wie im Beispiel 4 beschrieben, werden 80 Teile Cyclooctanäiol-(1,4),
350 Teile wasserfreies Pyridin und 1000 Teile Benzol mit 209 Teilen 0,0-Diäthoxythiophosphorsäurechlorid
umgesetzt und aufgearbeitet. Man erhält 114 Teile Cyclooctandiol-(1,4)-bis-(0,0-diäthoxythiophosphorsäure)-ester
als gelbes, nicht destillierbares Öl.
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Beispiel 6 120 Teile 2-Benzoyloxy-cyclooctanol-(1) werden mit 500
Teilen Benzol und 39 Teilen Pyridin vermischt und langsam mit 91,4 Teilen 0,0-Diäthoxythiophosphorsäurechlorid
bei Raumtemperatur versetzt. Anschließend rührt man das Gemisch bei 50°C noch 5
Stunden und versetzt es nach dem Abkühlen unter Rühren mit 1000 Teilen Benzol und
500 Teilen Wasser. Man trennt die Benzolschicht ab, rührt die wäßrige Phase mit
Benzol aus und wäscht die vereinigten Benzollösungen mit 10°/oiger Natriumbicarbonatlösung
und Wasser. Nach dem Trocknen destilliert man das Lösungsmittel im Vakuum ab. Man
erhält 220 Teile der neuen Verbindung als gelbes, nicht destillierbares
01 mit der Strukturformel
Beispiel 7 120 Teile 2-Acetoxy-cyclooctanol-(1), 513 Teile wasserfreies Pyridin
und 500 Teile Benzol werden mit 122 Teilen 0,0-Diäthoxythiophosphorsäurechlorid,
wie im Beispiel 6 beschrieben, umgesetzt und aufgearbeitet. Man erhält 191 Teile
des 0,0-Diäthyl-0-(2-acetoxy-cyclooctyl)-monothiophosphates als gelbes, nicht destillierbares
Öl.
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Beispiel 8 Man mischt 120 Teile 2-Oxycyclooctyl-äthyläther mit 500
Teilen Benzol und 55,4 Teilen wasserfreiem Pyridin und versetzt die Mischung unter
Rühren langsam mit 132 Teilen 0,0-Diäthoxythiophosphorsäurechlorid bei Raumtemperatur.
Nach 5stündigem Rühren bei 50°C arbeitet man das Reaktionsgemisch, wie im Beispiel
6 beschrieben, auf.
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Man erhält 180 Teile der neuen Verbindung als gelbes, nicht destillierbares
01 mit der Strukturformel
Beispiel 9 Man mischt 130 Teile Cyclooctandiol-(1,2)-monoisopropyläther mit 500
Teilen Benzol und 55,3 Teilen wasserfreiem Pyridin und versetzt diese Mischung langsam
unter Rühren mit 131,5 Teilen 0,0-Diäthoxythiophosphorsäurechlorid. Nach 5stündigem
Rühren bei 50°C wird das Reaktionsgemisch, wie im Beispie16 beschrieben, aufgearbeitet.
Man erhält 187 Teile des 0, 0-Diäthyl-0-(2-isopropoxy- cyclooctyl)- thiophosphates
als gelbliches, nicht destillierbares Öl. Beispiel 10 210 Teile 2-Oxycyclooctyl-ß-chloräthyläther,
500 Teile Benzol und 80,5 Teile wasserfreies Pyridin werden mit 19,2 Teilen 0,0-Diäthoxythiophosphorsäurechlorid,
wie im Beispiel 6 beschrieben, umgesetzt und aufgearbeitet. Man erhält 294 Teile
des neuen Thiophosphorsäureesters als gelbes, nicht destillierbares Öl mit der Strukturformel
Beispiel 11 Zu einer Mischung von 220 Teilen 2-Oxycyclooctylß,y-dioxypropyläther
mit 500 Teilen Benzol und 80 Teilen wasserfreiem Pyridin gibt man langsam unter
Rühren bei Raumtemperatur 190 Teile 0,0-DiäthoxythiophosphorsäurecWorid (1 Äquivalent).
Nach 5stündigem Rühren bei 50°C wird das Reaktionsgemisch, wie im Beispiel 6 beschrieben,
aufgearbeitet. Man erhält 330 Teile 0,0-Diäthoxythiophosphorsäureester des 2-Oxycyclooctyl-ß,y-dioxypropyläthers
als gelbliches, nicht destillierbares 01.
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Gibt man an Stelle von 1 Äquivalent 2 Äquivalente 0,0-Diäthoxythiophosphorsäurechlorid
zu, so erhält man in über 90°/oiger Ausbeute den Bis-(0,0-diäthoxythiophosphorsäure)-ester
des 2-Oxycyclooctyl-ß,y-dioxypropyläthers als gelbes, nicht destillierbares Öl.
In
derselben Weise setzt man 220 Teile 2-Oxycyclooctyl-ß,y-dioxypropyläther, 500 Teile
Benzol und 320 Teile Pyridin mit 570 Teilen O,0-Diäthoxythiophosphorsäurechlorid
(3 Äquivalente) um. Man erhält nach der Aufarbeitung 552 Teile des Triesters als
gelbes, nicht destillierbares Öl mit der Strukturformel
Beispiel 12 Eine Mischung von 300 Teilen Cyclooctandiol-(1,2)-monopropargyläther,
500 Teilen Benzol und 131 Teilen wasserfreiem Pyridin wird bei Raumtemperatur unter
Rühren langsam mit 310 Teilen 0,0-Diäthoxythiophosphorsäurechlorid versetzt. Nach
5stündigem Erhitzen auf 50°C wird das Reaktionsgemisch, wie im Beispiel 3 beschrieben,
aufgearbeitet. Man erhält 468 Teile des 0,0-Diäthoxythiophosphorsäureesters des
Cyclooctandiol-1,2-monopropargyläthers als gelbes, nicht destillierbares Öl. Beispiel
13 Zu einer Mischung von 100 Teilen 2-(p-Oxyphenyl)-cyclooctanol-(1), 35,9 Teilen
wasserfreiem Pyridin und 500 Teilen Benzol läßt man unter Rühren 85,5 Teile 0,0-Diäthoxythiophosphorsäurechlorid
(1 Äquivalent) bei Zimmertemperatur langsam einlaufen. Nach 5stündigem Nacbrühren
bei 50°C arbeitet man das Reaktionsgemisch, wie im Beispiel 6 beschrieben, auf und
erhält 121 Teile Mono-(0,0-diäthoxythiophosphorsäure)-ester vom 2-(p-Oxyphenyl)-cyclooctanol-(1)
als gelbes, nicht destillierbares Öl.
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Verwendet man die doppelte Menge 0,0-Diäthoxythiophosphorsäurechlorid
(171 Teile = 2 Äquivalente) erhält man bei gleicher Arbeitsweise 201 Teile des Bis-(0,0-diäthoxy-thiophosphorsäure)-esters
des 2-(p-Oxyphenyl)-cyclooctanols-(1) als gelbes, nicht destillierbares Öl. Beispiel
14 Zu einer Mischung von 130 Teilen 1-Äthinylcyclooctanol-(1), 68 Teilen wasserfreiem
Pyridin und 500 Teilen Benzol läßt man 161 Teile 0,0-Diäthoxythiophosphorsäurechlorid
langsam und unter Rühren zulaufen. Der Zulauf muß so eingestellt sein, daß die Temperatur
nicht über 40°C steigt. Nachdem die Zugabe beendet ist, rührt man das Gemisch noch
5 Stunden bei 50°C. Die Aufarbeitung erfolgt, wie im Beispiel 6 beschrieben. Man
erhält 130 Teile des neuen Esters als gelbes, nicht destillierbares Öl mit
der Strukturformel
Beispiel 15 Man setzt 281 Teile O,0-Diäthoxythiophosphorsäurechlorid mit einer Mischung
von 230 Teilen 1-Vinylcyclooctanol-(1), 118 Teilen Pyridin und 500 Teilen Benzol
nach dem Verfahren des Beispiels 6 um. Nach der Aufarbeitung erhält man 312 Teile
des neuen Thiophosphorsäureesters als gelbes, nicht destillierbares Öl mit der Strukturformel
Beispiel 16 Eine Mischung von 340 Teilen 1-Acetylcyclooctanol-(1), 158 Teilen Pyridin
und 500 Teilen Benzol wird, wie im Beispiel 6 beschrieben, mit 376 Teilen 0,0-Diäthoxythiophosphorsäurechlorid
umgesetzt. Man erhält nach der Aufarbeitung 643 Teile des 0,0-Diäthyl-0-[1-acetylcyclooctyl-(1)]-thiophosphorsäureesters
als gelbes, nicht destillierbares Öl.
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Beispiel 17 Man mischt 300 Teile 2-Dimethylaminomethyl-cyclooctanol-(1)
mit 128 Teilen Pyridin und 500 Teilen Benzol und läßt unter Rühren bei Raumtemperatur
305 Teile 0,0-Diäthoxythiophosphorsäurechlorid dazulaufen. Nach 4stündigem Rühren
bei 50°C arbeitet man das Reaktionsgemisch, wie im Beispiel 6 beschrieben, auf und
erhält 302 Teile des neuen Esters als gelbes, nicht destillierbares Öl mit der Strukturformel