Verfahren zur Herstellung von die 1-Halogen-l-nitroalkylthio-Gruppe enthaltenden organischen Disulfiden
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer neuen Klasse organischer Disulfide, insbesondere einer Gruppe organischer Disulfide, welche die 1-Halo- gen-1-nitroalkylthio-Gruppe enthalten und in Fungiziden verwendbar sind.
Die neuartige Klasse der erfindungsgemäss herstellbaren Verbindungen kann als aus zwei Anteilen bestehend betrachtet werden, von denen jeder von eigenen Ausgangsverbindungen abgeleitet wird. Die 1Halogen -l-nitroalkylthio-Gruppe, die alle neuen. erfindungsgemäss erhältlichen Disulfide kennzeichnet, leitet sich von dem 1-Halogen-1-nitroalkylsulfenylhalogenid ab. Der andere Anteil der neuen Verbindungen leitet sich aus einer organischen Sulfhydrylverbindung ab.
Strukturmässig lassen sich die neuen Disulfide durch folgende Formel darstellen:
EMI1.1
in der R ein Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, X Chlor oder Brom und R' ein organischer Rest mit 1 bis 25 Kohlenstoffatomen ist, der gegebenenfalls bis zu 10 Atome Sauerstoff, Schwefel, Stickstoff oder Halogen enthält, wobei R' frei von mit X reaktionsfähigen nucleophilen Gruppen und frei von aliphatischen Mehrfachbindungen ist.
In dieser Formel ist die Gruppe
EMI1.2
der von dem Sulfenylhalogenid abgeleiteten Anteil, und -S-R' stellt den von der Sulfhydrylverbindung abgeleiteten Anteil dar.
Die neuen Verbindungen werden erfindungsgemäss hergestellt, indem man eine Sulfhydrylverbindung der Formel
R'SH mit einem Sulfenylhalogenid der Formel
EMI1.3
in der beide X Chlor oder Brom bedeuten, umsetzt.
Die l -Halogen - 1 - nitroalkylsulfenylhalogenid - Ausgangsverbindungen für die erfindungsgemäss herstellbaren Disulfide können durch Umsetzung des Alkali- oder Erdalkalisalzes eines primären Nitroalkans mit Schwefelmonochlorid in Gegenwart eines inerten, wasserfreien, keine Hydroxylgruppen enthaltenden Mediums, z.B.
Äther, zur Bildung eines bis-(l-Nitroalkyl)-disulfids, und durch die Spaltung des Disulfids mit einem Halogen, vorzugsweise Chlor, erhalten werden. Geeignete Sulfenylhalogenid-Ausgangsverbindungen sind beispielsweise: 1 -Chlor- 1 -nitroäthylsulfenylchlorid, 1 -Brom- 1 -nitroäthylsulfenylchlorid, 1-Chlor- 1 -nitropropylsulfenylbromid, 1 -Brom- 1 -nitrobutylsulfenylchlorid, 1 -Chlor- 1 -nitrohexyl- sulfenylbromid, usw.
Der Sulfhydrylrest -SR' kann aus einer Vielzahl organischer Schwefelwasserstoffverbindungen stammen.
Deshalb kann R' für eine grosse Gruppe organischer Reste stehen. Vorzugsweise bedeutet R' einen organischen Rest mit 1-15 Kohlenstoffatomen, insbesondere 1-10 C-Atomen, gegebenenfalls bis zu 3 Sauerstoffatome oder 1 Halogenatom mit der Atomzahl 17-35 enthaltend.
Die Valenzen der durch andere C-Atome oder Heteroatome nicht vollständig gesättigten C-Atome und die Wertigkeiten der anderen Atome, die durch C-Atome oder andere Heteroatome nicht vollständig gesättigt sind, werden durch Wasserstoff abgesättigt. Gewöhnlich liegt das Molekulargewicht von R' unter 500, insbesondere unter 100. Ausserdem ist R' frei von reaktionsfähigen nukleophilen Gruppen, wie z.B. Schwefelwasserstoff-, Amino-, N-substituierten Amino-, Imino-, Hydroxylgruppen usw. und von aliphatischen, d.h. äthylenischen oder acetylenischen, Mehrfachbindungen. Die Anwesenheit von solchen nukleophilen Gruppen kann den Abbau der Disulfide durch den Angriff auf deren Halogengruppen bewirken.
Der Ausdruck nukleophile Gruppen bedeutet hier Elektronen abgebende Gruppen, die dazu neigen, sich mit dem Halogenatom des 1-Halogen-1 -nitroalkylanteils der erfindungsgemäss erhältlichen Disulfide unter normalen Lagerungsbedingungen umsetzen.
R' bedeutet also einen organischen Rest mit 1 bis 25 Kohlenstoffatomen, der frei von solchen nukleophilen Gruppen und aliphatischen Mehrfachbindungen ist. Insbesondere werden solche Verbindungen bevorzugt, in denen R' einen Alkylrest mit 1-10 Kohlenstoffatomen darstellt.
Die organischen Sulfhydrylverbindungen, von denen die Gruppe -S-R' abgeleitet ist, umfassen insbesondere gesättigte, aliphatische Merkaptane, gesättigte, alicyclische Merkaptane, aromatische Merkaptane wie Thiophenole, Benzylmerkaptane, Naphthylmerkaptane usw., Thiocarbonsäuren, Thiodicarbonsäuren, merkaptosubstituierte Carbonsäuren, merkaptosubstituierte Ester von Carbonsäuren und andere ähnliche Sulfhydryl-Gruppen enthaltende Verbindungen. Ausserdem können diese organischen Sulfhydryl-Ausgangsverbindungen einzeln ersetzt werden durch inerte Substituenten, z. B. durch Chlor, Brom oder Alkylgruppen.
Entsprechend kann R' eine Alkyl-, Cycloalkyl-, Halogenalkyl-, Aryl- z. B. Phenyl-, Halogenphenyl-, Naphthyl-, Benzyl-, Halogenbenzyl-, Tolyl- usw., eine Carboxyacyl-, z.B. Acetyl-, Propionyl-, Butyryl-, Benzoyl-, Naphthoyl- usw., eine Carboxyalkyl-, Carboxyaryl- zum Beispiel Carboxyphenyl-, Carboxyhalogenphenyl- usw., eine Alkoxycarbonylalkylgruppe usw. darstellen.
Die folgenden Strukturformeln veranschaulichen einige der verschiedenen erfindungsgemäss herstellbaren Disulfidgruppen:
EMI2.1
EMI2.2
oder
In diesen Formeln sind m und n ganze Zahlen von
1 bis 10, vorzugsweise 1 bis 4, q ist 0 oder 1, R" bedeutet eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, eine Nitrogruppe, Carboxylgruppe, Chlor oder Brom, und R und X haben die obigen Bedeutungen.
Erfindungsgemäss erhältliche Disulfide sind zum Beispiel: Methyl - 1 - brom - 1- nitroäthyldisulfid, Methyl-l -Chlor- 1 -nitroäthyldisulfid, Methyl-1-chlor-1-nitropropyldisulfid, Methyl- 1 -brom- 1 -nitropropyldisulfid, Äthyl- 1 - -chlor- 1 -nitroäthyldisulfid, Propyl-1-brom-1-nitroäthyldi- sulfid, Propyl-1 -chlor- 1 -nitrobutyldisulfid, Hexyl- 1-chlor- -1-nitroäthyldisulfid, Octyl- 1 - chlor-1-nitrohexyldisulfid, Dodecyl-1-brom-1 -nitroäthyldisulfid, Cyclohexyl-1-chlor -1-nitropropyldisulfid, Cyclobutyl- 1-chlor- 1 -nitropropyl- disulfid, Phenyl-1-chlor-1-nitroäthyldisulfid, Benzyl- 1 - -chlor-1-nitroäthyldisulfid,
p - Chlor-phenyl - 1 - chlor -1 -nitroäthyldisulfid, p-Chlorphenyl- 1 -broni- 1 -nitrobutyldi- sulfid, p-Bromphenyl-l-brom-1-nitropropyldisulfid, p -Tolyl- 1 -chlor- 1 -nitroäthyldisulfid, p-Nitrophenyl- 1-chlor- - 1 -nitroäthyldisulfid, Acetyl-1-chlor-1-nitroäthyldisulfid, Acetyl-l -brom-l -nitrobutyldisulfid, Propanoyl- 1-chlor- 1- nitropropyldisulfid, Butyryl-l-chlor-l-nitroäthyldisulfid, Hexanoyl- 1 -brom- 1 -nitroäthyldisulfid, Decanoyl-1-chlor- - 1 -nitropropyldisulfid, Octadecanoyl-1-chlor-1-nitropro- pyldisulfid, Benzoyl-1-chlor-1-nitroäthyldisulfid, Benzoyl - 1 -brom- 1 -nitrohexyldisulfid,
Toluoyl -1-chlor -1- -nitro- äthyldisulfid, 1 - Chlor - 1-nitroäthyldithioessigsäure, 1 -Chlor - 1- nitroäthyldithiopropionsäure, 1-Chlor- 1 -nitro- propyldithiobuttersäure, 1 -Brom - 1 -nitrohexyldithiopentansäure, 1 - Chlor - 1 - nitroäthyldithiodecaprinsäure, 1 -Chlor- 1 nitroäthyldithioäthylacetat, 1 -Brom- 1 -nitrobutyl- dithiomethylpropionat, 1-Chlor- 1 -nitrohexyldithiobutyl- octonat usw.
Wie schon erwähnt, werden die neuen Disulfide durch die Umsetzung eines 1 -Halogen- 1 -nitroalkylsulfenylhalo- genids mit einer organischen Sulfhydrylverbindung her gestellt. Diese Reaktion kann ohne weitere Zusätze erfolgen oder in Gegenwart eines inerten Lösungsmittels, zum Beispiel Benzol, Toluol, Hexan, Heptan, Äther usw. Um die Reaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen, kann Wärme zugeführt werden. Die Umsetzung kann zum Beispiel bei der Rückflusstemperatur des Lösungsmittels vorgenommen werden.
Die folgenden Beispiele sollen die Verfahrensweisen, nach denen die neuen Disulfide hergestellt werden, veranschaulichen.
Beispiel I
9,5 g 1-Chlor- 1 -nftropropylsulfenylchlond, gelöst in 50ml Hexan, wurde in einen Kolben gegeben und auf 5 50 C abgekühlt. In diesen Gemisch wurden 2,4 g Me- thylmerkaptan eingeleitet. Das Gemisch wurde ungefähr
14 Stunden stehengelassen und dann das Hexan abgetrennt. Durch Destillation bei 800 C und 1,0 mm Hg wurden 9,4 g Äthyl-1-chlor-1-nitropropyldisulfid erhalten.
Diese Verbindung war ein blassgelbes öl.
Die Analyse ergab:
Theoretisch: Cl 17,6% S 31,8%
Gefunden: Cl 18,0% S 30,4%
Beispiel 2
3,8 g p-Chlorthiophenol, in 50 ml Äther gelöst, wurden in ein Gefäss gefüllt. Dieser Lösung wurden 4,65 g 1-Chlor- 1 -nitroäthylsulfenylchlorid zugesetzt. Der Gefässinhalt wurde ungefähr 14 Stunden lang gerührt, dann wurde der Äther abgetrennt. Das Filtrieren des Produktes durch Celite ergab 5,5 g p-Chlorphenyl-1-chlor-1 -nitroäthyldisulfid. Die Verbindung war ein gelbes öl.
Die Analyse ergab:
Theoretisch: Cl 25,0% S 22,5%
Gefunden: Cl 25,9% S 21,3%
Beispiel 3
2,5 g Thioessigsäure wurden in ein Reagenzglas gefüllt und im Eisbad gekühlt. Dieser Säure wurden unter Rühren mit einem Holzstab tropfenweise 5,5 g 1-Chlor - 1 -nitroäthylsulfenylchlorid zugesetzt. Es entwickelte sich gasförmiges HCI. Das Gemisch wurde eine halbe Stunde im Eisbad stehengelassen und dann unter einem Wasserstrahlvakuum bei 300 C von HCI befreit. Das HC1-freie Gemisch wurde weiter bei 500 C unter 0,1 mm Hg gehalten und dann fraktioniert destilliert.
Es wurden 6,3 g Acetyl-1-chlor-1-nitroäthyldisulfid bei 730 C und 0,06 mm Hg bis 800 C und 0,1 mm Hg erhalten. Diese Verbindung stellte ein farbloses öl dar.
Die Analyse ergab:
Theoretisch: Cl 16,5 % S 29,7 %
Gefunden: Cl 13,90% S 30,65%
Beispiel 4
5,3 g 3-Merkaptopropionsäure, gelöst in 50ml Benzol, wurden in ein Gefäss gefüllt. Diesem Gemisch wurden 9,5 g 1-Chlor-1-nitropropylsulfenylchlorid zugesetzt.
Nach der Zugabe wurde die Temperatur innerhalb von 5 bis 7 Minuten von Raumtemperatur auf 600 C erhöht.
Das Benzol wurde verdampft und das Produkt bei 740 C und ungefähr 0,2 mm Hg von HCI befreit. Es wurden 12 g 1-Chlor-1-nitropropyldithiopropionsäure in Form einer dunklen, sehr viskosen Flüssigkeit erhalten.
Die Analyse ergab:
Theoretisch: Cl 13,65% S 24,7 %
Gefunden: Cl 13,93% S 24,42%
Beispiel 5
5,3 g 1-Chlor-l-nitroäthylsulfenylchlorid, in 20 ml Benzol gelöst, wurden in ein Gefäss gefüllt. Diesem Gemisch wurden tropfenweise 8,8 g Methylthioglykolat in 30ml Benzol zugesetzt. Der Inhalt des Gefässes wurde unter Rühren 20 bis 30 Minuten lang leicht gekocht.
Dann wurde das Benzol im Vakuum verdampft und das Produkt bei 680 C und ungefähr 0,2 mm Hg von HC1 befreit. Es wurden 11,5 g 1-Chlor- 1 -nitroäthyldithio- methylacetat in Form einer dunklen, orangefarbenen Flüssigkeit erhalten.
Die Analyse ergab:
Theoretisch: Cl 14,43% S 26,10%
Gefunden: Cl 14,28% S 25,72%
Beispiel 6
9,5 g l-Chlor-1-nitriopropylsulfenylchlorid, gelöst in Benzol, wurden in ein Gefäss gefüllt. Diesem Gemisch wurden 6,2 g Benzylmerkaptan, in Benzol gelöst, zugegesetzt. Die Zugabe erforderte ungefähr 30 Minuten. Das Gemisch wurde gerührt und 30 Minuten lang leicht auf Rückflusstemperatur erhitzt, worauf das Benzol unter Vakuum entfernt wurde. Das weitere Eindampfen ergab 14,7 g Benzyl-1-chlor-1-nitropropyldisulfid.
Die Analyse ergab:
Theoretisch: Cl 12,76% S 23,08%
Gefunden: Cl 11,90% S 23,1 %
Die Analysen anderer, in analoger Weise hergestellter, neuen Disulfide sind aus Tabelle I ersichtlich.
Tabelle I
Analyse Verbindung Element Theore- Gefunden tisch 1-Chlor- 1 -nitropropyl- Cl 14,43 14,30 dithioessigsäure S 26,09 26,35
1-Chlor-1-nitroäthyl- C1 15,3 16,60 dithioessigsäure S 27,63 27,35
1-Chlor-1-nitroäthyl- Cl 14,4 15,72 dithiopropansäure S 26,1 25,80 Äthyl-1-chlor-l-nitro- Cl 17,57 20,48 äthyldisulfid S 31,78 30,65
1-Chlor- 1 -nitroäthyl-p- Br 24,31 24,50 -bromphenyldisulfid S 19,51 19,15 0
Halogen 6,05 6,66 mÄqu.
/g 1-Chlor-1-nitropropyl-p- Br 23,32 23,55 -bromphenyldisulfid S 18,71 19,78 0
Halogen 5,85 5,84 mÄqu./g l-Chlor-1-nitroäthyl-p- Cl 23,74 23,35 -chlorbenzyldisulfid S 21,50 21,24 S-(1-Chlor-1-nitroäthyl- Cl 13,54 13,45 thio)-äthylxanthat S 36,72 36,72
Analyse Verbindung Element Theore tisch Gefunden S-(1-Chlor-1-nitropropyl- Cl 12,85 12,73 thio)-äthylxanthat S 34,87 35,35 l-Chlor-1-nitropropyi-p- C1 22,71 24,60 -chlorbenzyldisulfid S 20,54 21,18 l-Chlor-l-nitroäthyldi- Cl 12,24 12,82 thio-methoxyäthylacetat S 22,13 21,73 l-Chlor-1-nitropropyldi- Cl 11,67 11,58 thio-methoxyäthylacetat S 21,11
21,58 l-Chlor-1-nitropropyl- Cl 13,65 13,88 dithio-methylacetat S 24,69 24,22 1-Chlor- 1 -nitroäthyl- C1 14,37 14,38 dithio-milchsäure S 25,99 25,63 l-Chlor-l-nitropropyl- C1 13,60 14,60 dithio-milchsäure S 24,59 24,30 o-Carboxyphenyl-1-chlor- C1 11,52 11,18 -1-nitropropyldisulfid S 20,83 20,41
Die erfindungsgemäss herstellbaren neuen Disulfide können als Fungizide verwendet werden. Eine Reihe der neuen Verbindungen wurde mit Hilfe des Myzel-Tropfentests auf ihre fungizide Wirkung hin untersucht.
Dieser Test wird ausgebildet, um die fungitoxische Wirkung fungizider Mengen eines jeden Präparates zu messen, d.h. den Grad, in dem das Wachstum des Myzels verhindert wird. Jede zu untersuchende fungitoxische Verbindung wurde in Azeton gelöst; ihre Konzentrationen sind aus Tabelle II ersichtlich. Man behandelte Papierscheiben, die zuvor durch Imprägnieren mit den gleichen Mengen eines bestimmten Pilzmyzels geimpft und auf Kartoffeldextroseagar aufgebracht worden waren, indem man eine genau gleiche Menge von jeder dieser fungiziden Lösungen auf die Mitte der Papierscheiben brachte. Nach der Behandlung mit der fungitoxischen Menge des Präparates wurden die Scheiben zusammen mit geimpften, aber unbehandelten Kontrollscheiben bei Raumtemperatur inkubiert, bis die unbehandelten Kontrollscheiben mit Myzelwachstum überzogen waren.
Die Wirksamkeit des fungitoxischen Mittels wurde bestimmt, indem man bei behandelten und unbehandelten Mustern die Radien des Myzelwachstums im Abstand zum Scheibenrand mass und miteinander verglich. Aufgrund dieses Vergleichs bestimmte man die prozentuale Verhinderung des Pilzwachstums auf der Scheibenfläche. Die Ergebnisse dieses Versuchs für verschiedene fungitoxische Präparate, die gegen ein bestimmtes Pilzmyzel eingesetzt wurden, werden in Tabelle II gezeigt.
Tabelle II
Pilzmyzel %-nahe Verhinderung Verbindung Konzentration Pythium Fusarium Rhizoctonia Verticillium
T.p.M.
Methyl-1-chlor-1-nitro-äthyldisulfid 500 100 98 98 90 p-Chlorphenyl-1-chlor-1-nitroäthyldisulfid 500 100 40 78 Acetyl-l -chlor-l -nitroäthyldisulfid 500 100 l-Chlor-1-nitroäthyldithioessigsäure 500 100 61 1-Chlor- 1 -nitropropyldithiopropansäure 500 100 10 100 1-Chlor- 1 -nitropropyldithioessigsäure 500 100 78
Abgesehen von der in den vorausgehenden Versuchen gezeigten besonderen Zubereitung und Verwendung der Klasse der neuen Verbindungen, können diese Verbindungen auch in oder auf anderen inerten, flüssigen und festen Trägern, z. B. neutralem Ton, Xylol usw., dispergiert werden. Die festen Träger können staubförmig sein oder in Verbindung mit einem geeigneten Netzmittel als Sprühpulver verwendet werden.
Die neuen fungitoxischen Verbindungen können auch mit anderen Lösungsmitteln, Dispergierungsmitteln oder Emulgierungsmitteln zubereitet werden. Ausserdem können diese Verbindungen zur Bildung fungizider Zusammensetzungen nicht nur allein oder in Gemischen mit anderen Verbindungen der erfindungsgemäss herstellbaren Stoffklasse als fungizide Mittel verwendet werden, sondern auch kombiniert mit anderen aktiven Giftstoffen.
Die Verbindungen können in jedem Umgebungsbereich eines Pilzwirtes oder einem für den Pilzbefall anfälligen Bereich verwendet werden. Die fungiziden Zusammensetzungen können zum Beispiel durch Sprühen oder in anderer Weise direkt auf eine Pflanze oder einen anderen Wirt aufgebracht werden, sie können auf den Pflanzensamen aufgebracht, auf den Boden oder einen anderen Umgebungsbereich der Pflanze gesprüht, oder in ähnlicher Weise zur Bekämpfung von Pilzbefall und Pilzkrankheiten verwendet werden.