DE1212526B

DE1212526B - Verfahren zur Herstellung von Dimethylthionophosphorsaeureestern

Info

Publication number: DE1212526B
Application number: DES90305A
Authority: DE
Inventors: Saichiro Kuramoto; Keimei Fujimoto; Yositosi Okuno; Hideo Sakamoto; Masataka Nakagawa; Toshio Mizutani
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1964-03-23
Filing date: 1964-03-28
Publication date: 1966-03-17

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Ausiegetag:

C07f

Deutsche Kl.: 12 ο - 23/03

1212 526
S90305IVb/12o
28. März 1964
17. März 1966

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Dimethylthionophosphorsäureestern der allgemeinen Formel

^CHaO\jLo^ N

CH₃O^

SO₂NHR

in der R eine Methyl-, Äthyl- oder Isopropylgruppe ist, dadurch gekennzeichnet, daß man in an sich bekannter Weise Dimethylthionophosphorsäurechlorid mit einer ^N-Monoalkylsulfamoyl-S-chlorphenolverbindung der allgemeinen Formel

MO

SO₂NHR

in der M ein Wasserstoffatom oder ein Alkalimetallatom ist und R die vorstehende Bedeutung besitzt, kondensiert.

Die erfindungsgemäß herstellbaren Verbindungen sind von besonderem Wert zur Vernichtung von für die Landwirtschaft schädlichen Insekten, wie Lepidoptera, Diptera und Coleoptera, insbesondere Reisschädlingen, wie Chilo suppressalis Walker, Schoenobius incertellus Walker, Sesamina inferens Walker, u. a., wie Chilo plejadellus Zinck, Chilotrea polychrysa Meyr, Scirpophaga albinella Cramer, Scirpophaga innotata Walker, Eidana dichromellus Walker und Elasmopalpus lignosellus Zeller, und Schädlingen, die Krankheiten übertragen, insbesondere Stubenfliegen und ihren Larven.

Die neuen· Phosphorsäureester haben nicht nur eine sehr hohe insektizide Aktivität, sondern gleichzeitig auch eine sehr niedrige Warmblütertoxizität und eine lange Dauerwirkung.

Bekanntlich besitzen Phosphorsäureester mit einem p-Nitrophenylrest, wie Ο,Ο-Diäthyl-O-p-nitrophenylthionophosphorsäureester und Ο,Ο-Dimethyl-O-p-nitrophenyl-thionophosphorsäureester, eine hohe insektizide Aktivität und sind daher sehr brauchbar als Wirkstoffe in Insektiziden Mitteln. Der Nachteil dieser Verbindungen ist jedoch ihre sehr hohe Warmblütertoxizität. Es wurden daher zahlreiche Versuche unternommen, Verbindungen mit niedrigerer Toxizität und höherer insektizider Aktivität aufzufinden. Solche Verbindungen sind z. B. 0,0-Dimethyl-O-(3-chlor-4-nitrophenyl)-thionophosphorsäureester und 0,0 - Dimethyl - O - (2 - chlor - 4 - nitrophenyl)-Verf ahren zur Herstellung von
Dimethylthionophosphorsäureestern

Anmelder:

Sumitomo Chemical Company, Ltd.,

Osaka (Japan)

Vertreter:

Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. V. Vossius,

Patentanwalt,

München 23, Siegesstr. 26

Als Erfinder benannt:

Saichiro Kuramoto, Toyonaka-shi;

Keimei Fujimoto, Minoo-shi;

Yositosi Okuno, Nishinomiya-shi;

Hideo Sakamoto, Itami-shi;

Masataka Nakagawa, Yamatotakada-shi;

Toshio Mizutani, Amagasaki-shi (Japan)

thionophosphorsäureester. Diese sogenannten Insektizide mit niedriger Toxizität lassen jedoch hinsichtlich der Insektiziden Aktivität, der Dauerwirkung und des Insektiziden Spektrums zu wünschen übrig.
Das zur Herstellung der neuen Phosphorsäureester benötigte Dimethylthionophosphorsäurechlorid

(CH₃O)₂P(S)Cl

Kp._2O 70 bis 71⁰C, n²i = 1,4786, kann nach an sich bekannten Methoden, z. B. nach dem in der Zeitschrift J. Am. Chem. Soc, Bd. 72 (1950), S. 2461; Chem. Abstracts, 53, S. 1205; 52, S. 294, beschriebenen Verfahren hergestellt werden.

Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten ^N-Monoalkylsulfamoyl-S-chlorphenolverbindungen der allgemeinen Formel

Cl

MO

SO₂NHR

in der M ein Wasserstoffatom oder ein Alkalimetallatom ist und R eine Methyl-, Äthyl- oder Isopropylgruppe bedeutet, können durch Verkochen von diazotierten 4-N-Monoalkylsulfamoyl-3-chloranilinen nach an sich bekannten Methoden, z. B. nach der in Organic Syntheses, Bd. 23, S. 11, beschriebenen

609 538/428

Methode, hergestellt werden. Beispiele für erfindungsgemäß verwendbare Ausgangsverbindungen sind: "

Cl

/H

■so₂n(

^xCHs Fp.ll9bisl21°C Cl

SO₂N

C₂H₅ n% = 1,5701
H

SO₂N

\so-C₃H₇ Fp. 152bis 153°C

Diese Phenole können in die Alkalisalze übergeführt werden, beispielsweise durch Umsetzung mit einem Alkalihydroxyd, einem Alkalimetall oder einem Alkalialkoholat in Wasser oder einem organischen Lösungsmittel. Das Alkalikation kann z. B. ein Natrium- oder Kaliumkation sein.

Für die Herstellung der Ausgangsstoffe wird kein Schutz begehrt.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Kondensationsreaktion mit Erfolg durchgeführt werden, indem man die beiden Reaktionsteilnehmer in mindestens äquimolaren Mengen miteinander vermischt oder das Phosphorsäurechlorid im Überschuß anwendet. In diesem Fall führt man die Umsetzung vorzugsweise in einem inerten organischen Lösungsmittel durch. Im allgemeinen werden die beiden Verbindungen in beinahe äquimolaren Mengen verwendet. Wenn man z. B. das Phosphorsäurechlorid mit dem Alkaliphenolat in einem inerten organischen Lösungsmittel vermischt und dann das Gemisch erhitzt, bilden sich das entsprechende Alkalichlorid und der Phosphorsäureester. Bei Verwendung des freien Phenols entsteht Chlorwasserstoff, und in diesem Fall kann man die Umsetzung vorzugsweise in Gegenwart bekannter Säureakzeptoren, wie organische Basen, z. B. Pyridin und Diäthylamin, Alkalicarbonate, wie Natriumcarbonat und Kaliumcarbonat, Alkalibicarbonate, wie Natriumbicarbonat und Kaliumbicarbonat oder Ammoniumbicarbonat, durchführen. Als inertes organisches Lösungsmittel kann jedes bekannte Lösungsmittel verwendet werden, sofern es die Umsetzung nicht ungünstig beeinflußt, z. B. Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol und Xylol, halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Chlorbenzol und o-Dichlorbenzol, Alkohole, wie Äthanol und Isopropanol, Ketone, wie Aceton, Methyläthylketon und Methylisobutylketon. Das' erfindungsgemäße Verfahren kann in einem breiten Temperaturbereich von etwa Raumtemperatur bis etwa 120⁰C durchgeführt werden. Beispielsweise verläuft die Reaktion, wenn man das Reaktionsgemisch längere Zeit bei Raumtemperatur stehen- läßt. Im allgemeinen wird jedoch das Reaktionsgemisch auf eine Temperatur zwischen etwa 60 und etwa 100⁰C erhitzt. Bei dieser Temperatur ist die Umsetzung innerhalb einiger Stunden beendet. Das erfindungsgemäße Verfahren kann weiterhin in Gegenwart von Kupferpulver oder Kupfer(I)-salzen als Katalysator durchgeführt werden, da man dann bessere Ausbeuten erzielt.

0,0-Dialkylthionophosphorsäureester der allgemeinen Formel

RiO

P —

SO₂NHR₂

in der R_x eine niedrigmolekulare Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und R₂ eine niedrigmolekulare Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet, sind bereits in der USA.-Patentschrift 3 005 004 und in den deutschen Patent-Schriften 1039 070 sowie 1044 826 beschrieben. Diese Verbindungsreihe ist jedoch hinsichtlich der Insektiziden Aktivität und der Warmblütertoxizität noch nicht befriedigend. Erst durch Einführung des Chlorsubstituenten in die 3-Stellung des Phenolkernes läßt sich eine Verbesserung hinsichtlich der Aktivität und Toxizität erzielen. Im übrigen wurde festgestellt, daß der Dimethylester der erfindungsgemäß herstellbaren Verbindungen besonders wirksam ist.

In Tabelle I sind die Wirksamkeit und die Toxizität von erfindungsgemäß herstellbaren Verbindungen mit bekannten Verbindungen verglichen.

	Cl	v_	- SO₂NHCH₃	Azuki-Bohnen- stecher, Tauchtest* LC₅₀ Teile je Million	Relative Toxizität gegenüber Chilo suppressalis Walker Topftest**	LD₅₀, oral bei Mäusen mg/kg .
S			-SO₂NHCH₃
L^tI₃U_x Ii /P- 0- CH₃O/		Cl I		480	33	15
S CH₃O_x 1 ;p — o- CH₃O/			/P-O-/ ^-SO₂NHCH₃ CH₃O/ ^=/ (erfindungsgemäß hergestellte Verbindung)	200	20	30
S
	80	50	200

Fortsetzung

Azuki-Bohnenstecher, Tauchtest*

LC₅₀
Teile je Million

Relative Toxizität

gegenüber Chilb

suppressalis Walker

Topftest**

LD₆₀, oral bei Mäusen

mg/kg

CH₃O_xII

CH₃0^/

P-O

CH₃O_xII

;p

p —

CH₃O

SO₂NHC₂H₅

SO₂NHC₂H₅ 1000

30

500

40

CH₃O_xH . .

) P — O —< >— SO₂NHC₂H₅
CH₃O⁷

(erfindungsgemäß hergestellte Verbindung)

CH₃O_x Il

200

100

70

CH₃O

CH₃O
CH₃O

SO₂NH — ISO-C₃H₇

SO₂NH-ISO-C₃H₇ 230

200

100

200

CH₃O_x Il

) P — O -< y- SO₂NH — ISO-C₃H₇ CH₃O⁷

(erfindungsgemäß hergestellte Verbindung)
S

20

100

300

C₂H₅On

C₂H₅O

P-I

^C2H5°\|_o^

C₂H₅O^/

C₂H₅O_xJl
C₂H₅O'

SO₂NHCH₃

SO₂NHC₂H₅

-SO₂NH — iso-C₃H₇ 300

200

70

10

13

40

* Der Tauchtest mit Azuki-Bohnenstechern wurde folgendermaßen durchgeführt: Es wurde ein emulgierbares Konzentrat jeder Verbindung hergestellt, und das Konzentrat wurde mit Wasser zu Testemulsionen einer Konzentration von ■ etwa Vioo bis Vioo ooo verdünnt. In diese Emulsionen wurden Gruppen von jeweils dreißig Bohnenstechern 1 Minute eingetaucht und dann in Petrischalen verbracht, deren Boden mit einem Filterpapier bedeckt war. Nach dem Stehen über Nacht bei 25 ⁰C werden die toten und überlebenden Bohnenstecher gezählt. Dieser Versuch wurde dreimal wiederholt und der LCeo-Wert, bezogen auf die angewandte Konzentration und die prozentuale Vernichtung, bei jeder Verbindung berechnet. ** Die »relative Toxizität gegenüber Chilo suppressalis Walker« wurde nach dem sogenannten Topftest bestimmt. In diesem Versuch wird eine Emulsion der zu testenden Verbindung auf die zweite Generation von Larven des Insektes gesprüht

und die Toxizität bestimmt durch Vergleich der Wirksamkeit der Testverbindung gegenüber Chilo suppressalis Walker mit der Standardverbindung Ο,Ο-Diäthyl-O-p-nitrophenylthionophosphorsäureester (= 100). Der Topftest wurde folgendermaßen durchgeführt: 45 bis 50Tage alte Reispflanzen wurden in einen Wagnertopf mit einer Oberfläche von 10 ar · !/so ooo verpflanzt, und nach weiteren 60 bis 70 Tagen wurden die Pflanzen mit den Eiern von Chilo suppressalis Walker infiziert.

Danach wurden die Töpfe in einen Brutraum verbracht. Nach 4 Tagen Bebrütung wurde jeder Topf mit einer Emulsion der Testverbindung besprüht. Die Emulsion der Testverbindung wurde hergestellt, indem man ein 50%iges emulgierbares Konzentrat des Wirkstoffes in 35 Teilen eines Polyäthylenglykolnonylphenoläthers und 15 Teilen Xylol mit Wasser verdünnte.

Zum Vergleich der Wirksamkeit einiger erfindungsgemäß hergestellter . Verbindungen mit derjenigen' einer aus der französischen Patentschrift 1 323 570 bekannten analog gebauten 4-N-Dimethylsulfamoyl-3-chlorphenolverbindung der Formel

Cl

(CH₃O)₂P — O

/ V

- SO₂N(CHs)₂

wurde die orale Toxizität an Mäusen und die insektizide Wirksamkeit bei äußerer Anwendung an voll ausgewachsenen Larven des Reisstengelbohrers mit folgenden Ergebnissen ermittelt:

Verbindung mit Sulfamoylrest	Orale Warmblüter- toxizität LD₅₀ (mg/Hg)	Insektizid wirksamkeit LDso (y/larva)
I -N(CHs)₂ II -NH-CH₃ III -NH-C₂H₅ IV -NH-J-C₃H₇	48 200 70 300	0,2 0,2 0,2 0,1

Hieraus ist zu ersehen, daß bei gleichartiger bzw. auch höherer insektizider Wirksamkeit die erfindungsgemäß hergestellten Verbindungen eine bedeutend geringere Toxizität gegenüber Warmblütern zeigen.

Die Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren.

Beispiel 1

Ein Gemisch von 11,0 g 3-Chlor-4-N-methylsulfr amoylphenol und 7 g wasserfreiem Kaliumcarbonat in 100 ml Toluol wird bei Raumtemperatur tropfenweise mit 8 g Dimethylthionophosphorsäurechlorid versetzt. Nach beendetem Eintropfen wird das Gemisch einige Zeit stehengelassen und dann weitere 3 Stunden unter Rühren auf etwa 80⁰C erhitzt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wird das Gemisch von festen Stoffen abfiltriert und die organische Lösung mit Wasser, verdünnter wäßriger Natriumcarbonatlösung und nochmals mit Wasser gewaschen und anschließend über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Das Toluol wird unter vermindertem Druck abdestilliert. Es hinterbleibt kristalliner O,O-Dimethyl-O-(3-chlor-4-N-methylsulfamoylphenyl) - thionophosphorsäureester. Ausbeute 13 g, Fp. 120 bis 121⁰C.

C₉Hi₃ClNO₅PS₂:

Berechnet
gefunden

N 4,05, P 8,97, S 18,52;
N 4,02, P 9,05, S 18,61.

B ei sp i el 2

Ein Gemisch von 8,0 g Dimethylthionophosphorsäurechlorid, 12 g 3-Chlor-4-N-äthylsulfamoylphenol und eine geringe Menge Kupfer(I)-chlorid in 100 ml Toluol wird unter Rühren bei etwa 70⁰C mit 7 g wasserfreiem Kaliumcarbonat versetzt. Die Reaktion verläuft heftig exotherm. Nach etwa 2 Stunden wird das Reaktionsgemisch abgekühlt und von festen Stoffen abfiltriert. Die organische Lösung wird mit Wasser, mit verdünnter wäßriger Natriumcarbonatlösung und nochmals mit Wasser gewaschen und dann über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Das Toluol wird unter vermindertem Druck abdestilliert, und es !unterbleiben 13 g 0,0-Dimethyl-O - (3 - chlor - 4 - N - äthylsulfamoylphenyl) - thionophosphorsäureester, der an aktivem Aluminiumoxyd chromatographisch gereinigt wird.

CioH₁₅ClNOsPS₂:

Berechnet ... N 3,89, P 8,62, S 17,80;
gefunden ... N 3,79, P 8,83, S 17,91.

Ein Reisfeld mit einer Fläche von 15 ar wird in fünfzehn Blöcke unterteilt. Jeder Block wird mit einer wäßrigen Emulsion eines Insektizids mit der in Tabelle II angegebenen Konzentration besprüht und die insektizide Aktivität jeder Verbindung gegenüber den Larven des Reisstengelbohrers geprüft.

Drei Blöcke werden 10 Tage nach dem Maximum der Entwicklung zur erwachsenen Pflanze und während des ersten Schößlingsstadiums der Reispflanzen in einer Menge von 7 1/ar gespritzt.

Als Reispflanzen wird die Iwaimochisorte verwendet. Die Wirksamkeit der Testverbindungen wird geprüft, indem man willkürlich fünfzig Pflanzen aus etwa zweihundert Pflanzen in jedem Block 10 Tage nach dem Bespritzen heraussucht und die Anzahl der lebenden Larven des Reisstengelbohrers und die Anzahl der geschädigten Herzen der Pflanzen zählt. Das Verhältnis der geschädigten Herzen ist die Anzahl der geschädigten Herzen dividiert durch die gesamten Stengel in fünfzig Pflanzen multipliziert mit 100.

In Tabelle II ist der Durchschnittswert des Verhältnisses der geschädigten Herzen in drei Blöcken und die Gesamtzahl der lebenden Larven des Reis-Stengelbohrers in drei Blöcken angegeben.

Tabelle II

Insektizid

Konzentration
des Insektizids

Teile je Million

Verhältnis der
geschädigten Herzen

Gesamtzahl der
lebenden Larven
in drei Blöcken

Keine Behandlung

0,0-Dimethyl-O-p-nitrophenyl-thionophosphorsäureester (50%iges emulgierbares Konzentrat)

25%iges emulgierbares Konzentrat der Verbindung
von Beispiel 1

20%iges emulgierbares Konzentrat der Verbindung
von Beispiel 2

25%iges emulgierbares Konzentrat der erfindungsgemäß hergestellten Isopropylverbindung

250
250
250
250

12,5
4,5
2,3
1,9
1,8

68
21
18
11
10

ίο

Residualeffekt

Reispflanzen werden in Wagnertöpfen mit einer Oberfläche von 10 ar · Vso ooo angesät, und 50 Tage nach dem Keimen werden die in Tabelle III angegebenen Insektizide in einer Menge von 10 ml je Topf aufgesprüht. Jeweils 3, 5, 7 und 10 Tage nach dem Besprühen werden die Pflanzen mit Eiern des Reisstengelbohrers infiziert, und die Mortalität der ausgeschlüpften Larven wird beobachtet.

Die Wirksamkeit eines Insektizids längere Zeit nach dem Aufsprühen bedeutet eine längere Dauerwirkung (Residualeffekt).

Tabelle III

Insektizid

Konzentration des Wirkstoffs

Teile je Million Mortalität der ausgeschlüpften Larven des Reisstengelbohrers nach dem Spritzen (%)

3 Tage 5 Tage ' 7 Tage 10 Tage

Keine Behandlung

25%iges emulgierbares Konzentrat der Verbindung von Beispiel 1

20%iges emulgierbares Konzentrat der Verbindung von Beispiel 2

250 250 250

250 100
100
100

100

60
100
100

100

42 70

98

3 20

57

73

Reispflanzen werden 50 Tage nach dem Keimen in Wagnertöpfe mit einer Oberfläche von 10 ar · ¹IsO ooo umgepflanzt und mit den Eiern des Reis-Stengelbohrers infiziert. 3 Tage nach dem Ausschlüpfen der Larven werden die Reispflanzen mit einem Stäubemittel des in Tabelle IV angegebenen Insektizids gespritzt. Die Mortalität der Larven wird 5 Tage nach dem Bespritzen bestimmt.

Tabelle	Insektizid	IV	Gespritzte Menge des Wirkstoffes mg/Topf	Mortalität der Larven des Reisstengelbohrers %
Keine Behandlung O.O-Dimethyl-l-hydroxy^^^-trichloräthylphosphonat (4%iger Staub) 3%iges Stäubemittel der Verbindung von Beispiel 2 3%iges Stäubemittel der erfindungsgemäß hergestellten Isopropylverbindung	50 100 50 100 50 100	6 70 95 81 100 68 99

Abfallköder, auf welchem Hausfliegenmaden ge- 50 Bechergläser werden in einen Käfig gestellt, und die

züchtet wurden, wird mit Zucker vermischt, und das Gemisch wird in einer Menge von jeweils 200 g in 300 ml fassende Bechergläser verteilt. Dann wird ein l%iges ölpräparat auf die Oberfläche des Köders in einer Menge von 1 ml/Becherglas gespritzt. Die erwachsenen Hausfliegen, 4 Tage nach dem Ausschlüpfen, werden in diesen freigelassen. Die Mortalität wird in Zeitabständen beobachtet. Die Ergebnisse sind in Tabelle V angegeben.

Tabelle V

Insektizid

Mortalität der Hausfliegen nach dem Spritzen (%)

l.Tag

3. Tag

5. Tag

7. Tag

10. Tag

Keine Behandlung

O^-Dimethyl-S-Cl^-dicarbäthoxyäthyO-dithiophosphat (l%iges ölpräparat)

l%iges ölpräparat der erfindungsgemäß hergestellten Isopropylverbindung

98

100 30

95

100

70

10 '

609 538/428

Claims

Patentanspruch;

Verfahren zur Herstellung von Dimethylthionophosphorsäureestern der allgemeinen Formel

Cl

CH₃O
CH₃O

SO₂NHR

in der R eine Methyl-, Äthyl- oder Isopropylgruppe ist, dadurch gekennzeichnet, daß man in an sich bekannter Weise Dimethylthionophosphorsäurechlorid mit einer 4-N-Mono-

alkylsulfamoyl-3-chlorphenolverbindung der allgemeinen Formel

Cl

MO

SO₂NHR

in der M ein Wasserstoffatom oder ein Alkalimetallatom ist und R die vorstehende Bedeutung besitzt, kondensiert.

In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1 323 570.

609 538/428 3.66 © Bundesdruckerei Berlin