DE1620287B2

DE1620287B2 - Chrysanthemummonocarbonsaeureester, verfahren zu ihrer herstellung und deren verwendung als insektizide

Info

Publication number: DE1620287B2
Application number: DE19651620287
Authority: DE
Inventors: Kenzo Nishinomiya Hroie Sadao Suita Mizutam Toshio Ikeda Nodera Katsujj Fujimoto Keimei Minoo Okuno Yositosi Nishinomiya Ueda, (Japan) C07d 27 56
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1964-07-08
Filing date: 1965-07-08
Publication date: 1973-06-14
Also published as: IL23898A; US3377356A; NL128726C; NL6508776A; DK117326B; DE1620287C3; BE666511A; CH449620A; GB1087016A; FR1449092A; SE301153B; DE1620287A1; ES315034A1

Description

R-C

l\

H C O

in der R ein Wasserstoffatom, eine Methyl- oder Äthylgruppe und G die Gruppierung

CH,

20

R¹

H₃C CH,

dadurch gekennzeichnet, daß man eine Imidverbindung der allgemeinen Formel

R²

oder

R¹

R²

bedeutet, in der R¹ und R² jeweils ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe darstellen.

2. Verfahren zur Herstellung der Chrysanthemummonocarbonsäureester gemäß Anspruch 1,

N-CH₂- OH (II)
R-C

• l\

H C

Il ο

in der G und R die vorstehende Bedeutung haben, mit Chrysanthemummonocarbonsäure in an sich bekannter Weise verestert.

3. Verwendung der Cyclopropancarbonsäureester gemäß Anspruch 1 als Insektizide.

Die Erfindung betrifft Chyrsanthemummonocarbonsäureester der allgemeinen Formel I

G
R-C

l\

H C

Il ο

N-CH₇-O-C-CH CH-CH = C

R¹

R²

oder

R²

\ C = C

/ I

O C

H₃C CH₃

CH,

Diese Verbindungen besitzen eine insektizide Wirkung.

Pyrethrumextrakte werden seit langem als Insektizide verwendet, da sie gegenüber Warmblütern harmlos sind. Die Wirkstoffe wurden als Ester von bestimmten Cyclopropancarbonsäuren, nämlich der Chrysanthemummonocarbonsäure und des Chrysanthemumdicarbonsäuremonomethylesters (Pyrethrinsäure), mit den Alkoholen Pyrethrolon bzw. Cinerolon erkannt. In neuerer Zeit wurde ein Analoges der Wirkstoffe von Pyrethrumextrakten, d. h. von Pyrethrin und Cinerin, synthetisch hergestellt und als Insektizid unter dem Namen »Allethrin« in den Handel gebracht; vgl. UIlmanns Encyklopädie der technischen Chemie, 3. Auflage, Bd. 15 (1964), S. 113 und 114, und Werner

P e r k ο w, »Die Insektizide«, Dr. Alfred Hüthig-Verlag, Heidelberg, 1956, S. 77 bis 84 und S. 345 bis 348. Diese Wirkstoffe sind wertvoll auf Grund ihrer hohen Insektiziden Aktivität, insbesondere ihrer raschen Wirkung bei Insekten, und sie sind dadurch gekennzeichnet, daß die Insekten gegenüber diesen Verbindungen keine oder nur geringe Resistenz entwickeln. Diese Pyrethrumpräparate sowie ihre synthetischen Analogen sind jedoch sehr teuer und können nur in begrenztem Umfang angewandt werden.

Es wurde nun gefunden, daß die Chrysanthemummonocarbonsäureester der oben angegebenen allgemeinen Formel eine sehr gute insektizide Wirkung aufweisen, gegenüber Warmblütern unschädlich sind und hierin bekannten Insektiziden überlegen sind. Ihre Wirksamkeit kann durch den Zusatz eines Synergisten für Pyrethroide gesteigert werden.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung der Chrysanthemummonocarbonsäureester der vorgenannten allgemeinen Formel I, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein N-Hydroxymethylimid der allgemeinen Formel II

N — CH, — OH

(Π)

G
R-C

l\

H C
O

in der G und R die vorstehende Bedeutung haben, mit Chrysanthemummonocarbonsäure der Formel

CH₃

HOOC — CH CH — CH = C

C CH₃

H₃C

CH,

in an sich bekannter Weise verestert.

Die im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten N - (Hydroxymethyl) - succinimide bzw. N - (Hydroxymethyl)-itaconimide können aus Bernsteinsäure bzw. aus Itaconsäure oder ihren Anhydriden, ihren Imiden oder ihren substituierten Verbindungen nach herkömmlichen Verfahren hergestellt werden. Beispielsweise kann man N-(Hydroxymethyl)-succinimid durch Umsetzung von Succinimid mit Formaldehyd oder seinen niedrigmolekularen Polymeren nach herkömmlichen Verfahren, gegebenenfalls in Gegenwart eines basischen Katalysators, wie Natriumhydroxyd oder Kaliumcarbonat, in einem Lösungsmittel, wie Wasser, Benzol oder Toluol, herstellen. In ähnlicher Weise können die verschiedenen N-(Hydroxymethyl)-succinimide und N - (Hydroxymethyl) - itaconimide hergestellt werden, wie N - (Hydroxymethyl) - succinimid, N - (Hydroxymethyl) - α - methylsuccinimid, N - (Hydroxymethyl) - α - äthylsuccinimid, N - (Hydroxymethyty-a./S-dimethylsuccinimid.N-iHydroxyrnethyl)- α,α - dimethylsuccinimid, N - (Hydroxymethyl) - a - methyl -β- äthylsuccinimid, N - (Hydroxymethyl) - itaconimid, N - (Hydroxymethyl) ■- γ - methylitaconimid, N - (Hydroxymethyl) -γ,γ- dimethylitaconimid, N - (Hydroxymethyl) - α - methyl - γ,γ - dimethylitaconimid und N - (Hydroxymethyl) - α - äthyl - γ,γ - dimethylitaconimid.

Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Chrysanthemummonocarbonsäure ist die Säurekomponente von Pyrethrin I, Cinerin I und Allethrin. Sie kann nach bekannten Methoden hergestellt werden.

Die erfindungsgemäße Veresterung kann auf verschiedene Weise erfolgen. Die Imidverbindung kann mit der Chrysanthemummonocarbonsäure in Gegenwart einer starken Säure, z. B. einer aromatischen SuI-fonsäure oder Schwefelsäure, in einem organischen Lösungsmittel erhitzt werden, wobei das bei der Veresterung gebildete Wasser aus dem Reaktionssystem azeotrop abdestilliert wird.

Die Imidverbindung kann auch mit einem niedrigmolekularen Alkylester der Chrysanthemummonocarbonsäure in Gegenwart eines basischen Katalysators, wie Natrium, Kalium, Natrium- oder Kaliumalkoholat, erhitzt werden, wobei der während der Umesterung gebildete niedrigmolekulare Alkohol fortwährend aus dem Reaktionssystem entfernt wird. Für diese Umsetzung eignet sich der Methyl-Äthyl-, n-Propyl- oder Isopropylester. Bei der besonders bevorzugten Veresterungsreaktion wird die Imidverbindung mit dem Chrysanthemummonocarbonsäurehalogenid in einem inerten organischen Lösungsmittel, vorzugsweise in Gegenwart eines Halogenwasserstoffakzeptors, wie Pyridin, Triäthylamin oder einem anderen tertiären Amin behandelt. Die Veresterung ist begleitet von der Bildung des halogenwasserstoffsauren Salzes. Für diese Umsetzung wird das Säurechlorid besonders bevorzugt, jedoch kann auch das Bromid oder das Jodid verwendet werden. Die Imidverbindung kann auch mit dem Chrysanthemummonocarbonsäureanhydrid in einem inerten Lösungsmittel mehrere Stunden unter Rückfluß zum Sieden erhitzt werden, wobei der gewünschte Ester und die freie Chrysanthemummonocarbonsäure erhalten werden. Die Chrysanthemummonocarbonsäure wird abgetrennt und durch Behandlung z. B. mit Essigsäureanhydrid wieder in das Anhydrid übergeführt. An-

, dererseits kann die Imidverbindung auch zur Veresterung verwendet werden, wenn sie in Form des Halogenids der allgemeinen Formel Ha

O

R-C

l\

H C
O

N-CH₂-A

(Ha)

eingesetzt wird, in der G und R die vorstehende Bedeutung haben und A ein Halogenatom ist. In diesem Fall wird das Halogenid mit einem Alkali- oder Ammoniumsalz der Chrysanthemummonocarbonsäure in einem inerten Lösungsmittel erhitzt. Man erhält den gewünschten Ester und das entsprechende Alkalioder Ammoniumhalogenid. Andererseits kann das

Halogenid auch mit der freien Säure in einem inerten Lösungsmittel in Gegenwart eines Halogenwasserstoffakzeptors, z. B. einem tertiären Amin, erhitzt werden. In der vorstehenden allgemeinen Formel kann A ein Chlor-, Brom- oder Iodatom sein. Das Chlorid oder Bromid ist aus praktischen Gründen bevorzugt. Als Alkalisalz der Chrysanthemummonocarbonsäure wird das Natrium- und Kaliumsalz bevorzugt.

Bekanntlich kommt die Chrysanthemummonocarbonsäure in verschiedenen Stereoisomeren und optischen Isomeren vor. Selbstverständlich umfaßt die erfindungsgemäß verwendete Chrysanthemummonocarbonsäure sämtliche derartigen Formen.

Die Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren.

Verfahrensweise A
unter Verwendung des Säurechlorids

0,1 Mol eines N-(Hydroxymethyl)-succinimids oder eines N-(Hydroxymethyl)-itaconimids werden in einer Mischung von 0,15 Mol wasserfreiem Pyridin und 100 ml wasserfreiem Toluol gelöst. 0,102 Mol Chrysanthemummonocarbonsäurechlorid werden ebenfalls in 50 ml wasserfreiem Toluol gelöst. Dann werden die beiden Lösungen unterhalb 40⁰C miteinander vermischt. Es erfolgt eine exotherme Reaktion, und es scheiden sich weiße Kristalle von Pyridinhydrochlorid ab. Das Reaktionsgefäß, in welchem die Umsetzung durchgeführt wird, wird mit einem Stopfen verschlossen und über Nacht stehengelassen. Danach wird das Reaktionsgemisch nacheinander mit 5%iger Salzsäure, gesättigter wäßriger Natriumbicarbonatlösung und gesättigter wäßriger Natriumchloridlösung gewaschen und über Magnesiumsulfat getrocknet. Die Lösung wird filtriert und das Filtrat an einer Aluminiumoxydsäule gereinigt. Danach wird das Toluol unter vermindertem Druck abdestilliert bis zu einem Enddruck von 0,01 mm Hg. Es hinterbleibt der Ester als farbloses oder gelblich viskoses öl oder in Form von Kristallen.

Verfahrensweise B
unter Verwendung des Säureanhydrids

0,1 Mol eines N-(Hydroxymethyl)-succinimids oder eines N-(Hydroxymethyl)-itaconimids werden mit 0,1 Mol Chrysanthemummonocarbonsäureanhydrid und 100 ml entwässertem Toluol versetzt und bei 90 bis 100⁰C 3 Stunden gerührt. Nach dem Abkühlen wird das Reaktionsgemisch mit gesättigter wäßriger Natriumbicarbonatlösung unterhalb 10⁰C extrahiert, um Chrysanthemummonocarbonsäure abzutrennen, und dann mit gesättigter wäßriger Natriumchloridlösung gewaschen. Die organische Lösung wird über Magnesiumsulfat getrocknet und dann in ähnlicher Weise behandelt wie nach der Verfahrensweise A.

Verfahrensweise C
unter Verwendung der Carbonsäure

0,1 Mol eines N-(Chlormethyl)-succinimids oder eines N-(Chlormethyl)-itaconimids — erhalten durch Umsetzung der entsprechenden N-(Hydroxymethylverbindung) mit Thionylchlorid oder Phosphortrichlorid bei Raumtemperatur — und 0,1 Mol Chrysanthemummonocarbonsäure werden in 200 ml entwässertem Aceton gelöst. Unter Rühren des Gemisches werden 0,11 Mol Triäthylamin eingetropft, und das Gemisch wird 2 Stunden unter Rückfluß gekocht. Nach beendeter Umsetzung wird das Reaktionsgemisch abgekühlt und von kristallinem Triäthylaminhydrochlorid abfiltriert. Aus dem Filtrat wird das Aceton unter vermindertem Druck abdestilliert. Der Rückstand wird in 100 ml Toluol aufgenommen, nacheinander mit gesättigter wäßriger Natriumbicarbonatlösung und gesättigter wäßriger Natriumchloridlösung gewaschen und über Magnesiumsulfat getrocknet. Der Ester wird dann in ähnlicher Weise isoliert wie nach der Verfahrensweise A.

Die nach den vorstehend geschilderten Verfahrensweisen durchgeführten Beispiele sind in den Tabellen I und II zusammengestellt.

Tabelle I

Beispie!
Nr.

N-(Hydroxymethyl)-succinimid-Komponente

Veresterungsmethode

Produkt
Summen-Formel ^A«»beute Brechungsindex

H₂C — CO

H₂C — CO
H₂C — CO

HC-CO
H₃C
H₂C — CO

HC- CO'
H₅C₂

N-CH₇OH

N-CH₂OH

C₁₅H₂₁NO₄

C₁₆H₂₃NO₄

nf 1,4995

n'J 1,4970

C₁₇H₂₅NO₄

n? 1,4950

Fortsetzung

Beispiel Nr.	N-(Hydroxymethyl)-succinimid- Komponente	^N	Vereste rungs- methode	Summen-Formel	Produkt Ausbeute	Brechungsindex	1,4997
	H₂C — CO^	/ : —co
4			B	C₁₅H₂₁NO₄	81	*„ie*

	H₂C — CO'	)N —CH₂OH					1,4913
	H₃C
5	H(		A	Q₇H₂₅NO₄	86	η"

	H(	>N —CH₂OH
	: —co \						1,4910
	\
6	: —co⁷		C	C₁₇H₂₅NO₄	84	M²⁷ «0
	H₃C
	H₃C	>N — CH₂Cl					1,4920
	H(
7			A	C₁₇H₂₅NO₄	83	*Yl D*
	H(
	: —co \	>N —CH₂OH					1,4928
	\
8	:—cc/		C	C₁₈H₂₇NO₄	83	„η
	H₃C
	H₃C -	>N — CH₂Cl
H₃C

H₂C-CO'
H₃C
H(

H(
H₅C
: —co

Tabelle II

Beispiel Nr.	N-(Hydroxymethyl)-itaconimido- Komponente	Ver esterungs- methode	Formel	Ester Eigenschaften	Ausbeute	Eleme C (%)	ntaranalj H (%)	?se N (%)
	H₂C = C — CO^
9	H₂(	A	C₁₆H₂₁NO₄	ni^A 1,5098	82	gef. 65,60 ber. 65,98	7,52 7,22	5,03 4,81
	P>N —CH₂OH : —co
10	H₃C-CH = C-CO^	A	C₁₇H₂₃NO₄	ni^! 1,5090	79	gef. 67,10 ber. 66,89	7,86 7,54	4,25 4,59
	H₂(
11	~>N —CH₂OH : —co	A	C₁₈H₂₅NO₄	Schmp. 88-90°C	87	gef. 67,77 ber. 67,71	7,93 7,84	4,28 4,39
	_{H r} CO H₃C y ν
_ur/ I N — CH₂OH ' ^H\ / CO

Fortsetzung

10

Beispiel Nr.	N-(HydroxymethyI)-itaconimido- Komponente	Ver esterungs- methode	Formel	Ester Eigenschaften	Ausbeute	Eleme C (%)	ntaranal) H (%)	se
	HC ^C0
12	³V=/ \ _H/ I N-CH₂OH ^H:jC H₂C / CO	B	C₁₈H₂₅NO₄	Schmp. 87-90° C	81	gef. 67,83 ber. 67,71	7,99 7,84	4,22 4,39
	nr CO H₃C y V
13	u y I N — CH₂CI ³ H₂C /	C	C₁₈H₂₅NO₄	Schmp. 88-90°C	85	gef. 67,80 ber. 67,71	7,97 7,84	4,46 4,39
	\ / CO

Tabelle II (Fortsetzung)

Beispiel Nr.	N-(Hydroxymethyl)-itaconimido- Komponente	Veresterungs methode	Formel	Ester Eigenschaften	Ausbeute
14	Hr CO H₃C / ν >C = C \ _uy I N-CH₂OH ^H3<~ HC / l\ / H₃C CO	A	C₁₉H₂₇NO₄	ni> 1,5115	75
	Hr CO H₃C y ν
15	>C = / \ „y I N-CH₂OH "³^ HC / l\ / H₅C₂ CO	A	C₂₀H₂₉NO₄	ni' 1,5093	80

Zur Herstellung von Insektiziden Mitteln, die Ver- teln, Aerosolen, Moskitowendeln, Ködermitteln und bindungen der allgemeinen Formel I als Wirkstoff zu anderen Präparaten unter Verwendung herkömmenthalten, können diese zu öllösungen, emulgier- 45 licher Hilfsstoffe verarbeitet werden. baren Konzentraten, benetzbaren Pulvern, Stäubemit-

Versuch 1

0,5 Teile der Verbindung des Beispiels 5, 0,3 Teile 50 Stubenfliegen innerhalb 3 Sekunden bei einem Druck der Verbindung des Beispiels 11 bzw. 0,3 Teile Alle- von 1,4 kg/cm² versprüht werden. Die Zahl der im thrin wurden in raffiniertem Kerosin auf 100 Ge- Verlauf der Einwirkungszeit betäubten Fliegen wurde wichtsteile gelöst. Es wurden Spritzmittel erhalten, die festgestellt. Die Ergebnisse sind in Tabelle III aufin einer Menge von jeweils 0,3 ml auf 30 erwachsene geführt.

Tabelle III

	30 Sek.	IMin.	Knock-down-Verhältnis	mit Zeitablauf, %	8 Min.	11 Min. 20 Sek.
				4 Min.
ölspritzmittel mit	2,6	7,8			80,5	87,4 ■
0,5% Verbindung				59,9
von Beispiel 5	0	9,8			80,2	87,3
0,3% Verbindung				60,9
von Beispiel 11	1,6	10,6			77,5	83,9
0,3% Allethrin			51,6
	' 2 Min.

36,5

40,0

21,0

Versuch 2

Es wurden jeweils 0,2 Gewichtsteile der Verbindungen des Beispiels 1,5,9 und 11 sowie des aus der USA.-Patentschrift 2 857 309 bekannten Chrysanthemummonocarbonsäure - 2,4 - dimethylbenzylesters (Verbindung A) und des Allethrins und Pyrethrins in raffiniertem Kerosin auf 100 Gewichtsteile gelöst, wobei Spritzmittel mit einem Wirkstoffgehalt von 0,2 Gewichtsprozent erhalten wurden.

Die Spritzmittel wurden in einer Menge von jeweils 0,7 ml auf erwachsene Stechmücken innerhalb 3 Sekunden bei einem Druck von 1,5 kg/cm² versprüht. Die Stechmücken wurden 10 Minuten dem Nebel ausgesetzt. Anschließend wurden die unbeweglich gemachten Stechmücken ausgezählt und in einen Beobachtungskäfig verbracht. Den Stechmücken wurde im Käfig Futter angeboten, und sie wurden 1 Tag bei Raumtemperatur darin belassen. Es wurde der KT₅₀-Wert berechnet, der die Zeit angibt, innerhalb der 50% der Stechmücken unbeweglich sind. Ferner wurde die Mortalität nach 24 Stunden bestimmt. Schließlich wurde die orale Toxizität der Verbindungen bei der Maus bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle IV zusammengestellt.

Tabelle IV

Verbindung IO	KT₅₀ (Sek.)	Mortalität %	LD₅₀ (Maus, oral) mg/kg
Beispiele 1	96 87	90 94	>1000 >1000
5	88	96	>1000
¹⁵ 9	80 >600 225	100 82	>1000 >1000 480
11	100	90	640
Verbindung A Allethrin
20 Pyrethrin

Claims

Patentansprüche:

1. Chrysanthemummonocarbonsäureester der allgemeinen Formel I

/
G

N — CH, — O — C-CH CH-CH = C

CH,