DE1155433B - Verfahren zur Herstellung von Harnstoff- und/oder Thioharnstoff-Verbindungen der Elemente der V. Hauptgruppe des Periodensystems - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Harnstoff- und/oder Thioharnstoff-Verbindungen der Elemente der V. Hauptgruppe des PeriodensystemsInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
F35329IVW12O
ANMELDETAG: 10. NOVEMBER 1961
BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT; 10. OKTOBER 1963
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung organischer Verbindungen
von Elementen der V. Hauptgruppe des Periodensystems, das dadurch gekennzeichnet ist, daĂź man
Verbindungen des dreiwertigen Phosphors, Arsens oder Antimons, die eine oder mehrere Phosphor-Stickstoff-,
Arsen-Stickstoff- oder Antimon-Stickstoff-Bindungen im MolekĂĽl enthalten, mit Isocyanaten
und/oder Senfölen umsetzt und in den Reaktionsprodukten gegebeneafalls durch Einwirkung
von Schwefel oder Sauerstoff bzw. Schwefel oder Sauerstoff abgebenden Mitteln das dreiwertige Element
der V. Hauptgruppe des Periodensystems in den funfwertigen Zustand ĂĽberfĂĽhrt.
Die dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrunde liegende Reaktion beruht auf einer Einschiebung
der Isocyanat- oder Senfölgruppe zwischen die Phosphor-, Arsen- oder Antimon-Stickstoff-Bindung,
was durch die folgenden beiden Gleichungen beispielhaft erläutert wird:
Verfahren zur Herstellung von
Harnstoff- und/oder Thioharnstoff-
Harnstoff- und/oder Thioharnstoff-
Verbindungen der Elemente der
V. Hauptgruppe des Periodensystems
V. Hauptgruppe des Periodensystems
Anmelder:
Farbenfabriken Bayer Aktiengesellschaft, Leverkusen
Dr. Günter Oertel, Köln-Flittard,
Dr. Hugo Malz, Leverkusen,
Dr. Hans Holtschmidt, Köln-Stammheim, und
Dr. Eberhardt Degener, Leverkusen,
sind als Erfinder genannt worden
CH3
CH3
CH3
P-N
CH3
CH3
Il
N = C CH3
CH3 CH3 S CH3
CH3 P —N —C —N
N CH3
CH3
As
CH3
— Ν
CH3
/3
As
—Ν—C-N
CH3 1J
CH3
Diese Reaktion war keineswegs vorauszusehen und ist z. B. im Hinblick darauf, daĂź die Amide
der Carbonsäuren, wie z. B. Dimethylformamid oder Diäthylacetamid, gegenüber Isocyanaten oder
SenfÖlen auch bei hohen Temperaturen völlig beständig sind und bekanntlich als inerte Lösungsmittel
fĂĽr Isocyanatreaktionen in der organischen Chemie verwendet werden, ĂĽberraschend.
Als Ausgangskomponenten fĂĽr die Reaktion eignen sich praktisch alle dreiwertigen Verbindungen des
Phosphors, Arsens oder Antimons, soweit sie wenigstens eine direkte Phosphor-, Arsen- oder Antimon-Stickstoff-Bindung
enthalten. Die übrigen Valenzen können durch beliebige organische Reste abgesättigt
sein. Ferner sind auch solche Verbindungen als Ausgangsmaterialien geeignet, die mehrere dreiwertige
Phosphor-, Arsen- oder Antimonatome im MolekĂĽl enthalten, sofern das MolekĂĽl entsprechend
der obigen Grundbedingung wenigstens eine direkte Phosphor-, Arsen- oder Antimon-Stickstoff-Bindung
aufweist, über welche die Reaktion mit der Isocyanat- oder Senfölgruppe erfolgen kann.
Zur Umsetzung mit den obengenannten Verbindungen eignen sich alle organischen Isocyanate,
Polyisocyanate, Senföle und Polysenföle. Die Reaktionsbedingungen, unter denen die Komponenten
309 727/299
zur Umsetzung gebracht werden, variieren etwas mit der Art der Ausgangsmaterialien. Während die
Reaktion in den meisten Fällen schon beim einfachen Vermischen der Komponenten mehr oder weniger
stark exotherm abläuft und daher unter Kühlung bzw. in inerten Verdünnungsmitteln, wie z. B.
Äther, Petroläther, Benzol, durchgeführt wird, ist es in einigen Fällen zweckmäßig, zur Einleitung
der Reaktion erhöhte Temperaturen und bei Anwendung sehr niedrigsiedender Ausgangskomponenten
auch erhöhten Druck anzuwenden. Der Einsatz von Katalysatoren ist für die Umsetzungen
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren im allgemeinen nicht erforderlich.
Die Molverhältnisse, in denen die Komponenten zur Umsetzung gelangen, richten sich nach der
Zahl der in der dreiwertigen Phosphor-, Arsen- oder Antimonverbindung vorhandenen Phosphor-, Arsenoder
Antimon-Stickstoff-Bindungen und nach der Funktionalität des eingesetzten Isocyanates oder
Senföles. Bei Vorhandensein mehrerer Phosphor-, Arsen- oder Antimon-Stickstoff-Bindungen im Molekül
läßt sich die Reaktion im allgemeinen so leiten, daß diese stufenweise oder auch nur teilweise zur
Umsetzung gelangen. Ferner lassen sich in diesem Falle bei Anwendung von Polyisocyanaten oder
Polysenfölen auch hochmolekulare Verbindungen als Reaktionsprodukte darstellen.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnenen Reaktionsprodukte enthalten die EIemente
Phosphor, Arsen oder Antimon im dreiwertigen Zustand. Die Verfahrensprodukte stellen
definierte organische Verbindungen der Elemente Phosphor, Arsen und Antimon dar.
Sie sind in vielen Fällen destillierbar oder kristallisierbar und über lange Zeit haltbar. Durch Umsetzung
mit Schwefel, Sauerstoff bzw. mit Schwefel oder Sauerstoff abgebenden Verbindungen, wie
z. B. Peroxyde oder Sulfide, können sie gegebenenfalls in einer zweiten Verfahrensstufe in die entsprechenden
Verbindungen des fĂĽnfwertigen Phosphors, Arsens oder Antimons ĂĽbergefĂĽhrt werden.
Die Verbindungen gemäß der Erfindung können als Pflanzenschutz- bzw. Schädlingsbekämpfungsmittel
verwendet werden. DarĂĽber hinaus sind sie wertvolle Zwischenprodukte fĂĽr weitere organische
Synthesen.
Die folgenden Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren.
bei 500C getrocknet. Man erhält 55 Teile (92%
der Theorie) der obigen Verbindung in Form eines gelben Kristallpulvers vom Schmelzpunkt 680C.
CH3
CH3
P—N—C—N
CH3
CH3
CH3
Zu einer Lösung von 26,8 Teilen Methylphosphonigsäure-bis-(dimethylamid)
in 100 Teilen Ligroin werden bei 30 bis 500C unter KĂĽhlung 27 Teile
Phenylsenföl getropft. Es erfolgt eine sehr heftige Reaktion, bei welcher sich allmählich ein rotes
Öl aus der Lösung abscheidet. Dieses wird nach dem Abklingen der Reaktion vom Ligroin abgetrennt
und zwecks Entfernung leichtflĂĽchtiger Bestandteile im Vakuum auf 700C erhitzt. Im RĂĽckstand
verbleiben 54 Teile (100% der Theorie) der obigen Verbindung in Form eines gelbroten Ă–les.
CH3
CH3
N —
P—N—C—N
CH3 ' CH3
Zu einer Lösung von 32,6 Teilen Phosphorigsäure-tris-(dimethylamid)
in 50 Teilen Ligroin werden bei 30 bis 500C 14,6 Teile Methylsenföl getropft.
Es erfolgt eine schwach exotherme Reaktion, und nach etwa 20 Minuten scheidet sich ein gelbes Ă–l
ab. Die Mischung wird noch 30 Minuten bei 5O0C gerĂĽhrt und dann ĂĽber Nacht stehengelassen. Hierbei
kristallisiert die Ölphase vollständig durch. Der Kristallkuchen wird in dem darüberstehenden
Lösungsmittel zerstoßen, abgesaugt, mit wenig Ligroin gewaschen und im Vakuum getrocknet.
Man erhält 41 Teile (87% der Theorie) der obigen Verbindung in Form gelber Kristalle vom Fp. 660C.
CH3
CH3
N —
â– N
CH3
CH3
55 As —
In eine Lösung von 32,6 Teilen Phosphorigsäuretris-(dimethylaniid)
in 100 Teilen Ligroin werden bei 40 bis 50°C 27,4 Teile Phenylsenföl eingetropft.
Dabei erfolgt eine exotherme Reaktion, und aus der Lösung fallen gelbe Kristalle aus. Nachdem das
gesamte Phenylsenföl eingetropft ist, wird der entstandene Kristallbrei 1 Stunde bei 700C gerührt.
Die Kristalle werden abgesaugt und im Vakuum Zu einer Lösung von 20,7 Teilen Arsenigsäuretris-(dimethylamid)
in 50 Teilen Ligroin werden bei 20 bis 5O0C 41,5 Teile Phenylsenföl getropft.
Es erfolgt eine heftige Reaktion unter Abscheidung eines viskosen Öles. Nachdem das gesamte Senföl
zugetropft ist, wird das Ă–l durch Dekantieren vom Ligroin getrennt und mit wenig Ă„ther verrieben,
wobei es vollständig durchkristallisiert. Die Kristalle
werden gemörsert, mit wenig Äther gewaschen und im Vakuum getrocknet. Man erhält 55 Teile (90%
der Theorie) der obigen Verbindung in Form hellgelber Kristalle, die bei etwa 1400C unter Zersetzung
schmelzen.
S CH3
As + N —C-N
CH3
CH3 Beispiele 8 bis 12
Nach der im Beispiel 7 angegebenen Arbeitsweise werden aus Arsenigsäure-tris-dimethylamid und verschiedenen
Isocyanaten die folgenden Verbindungen erhalten:
As
Zu einer Lösung von 20,7 Teilen Arsenigsäuretris-(dimethylamid)
in 150 Teilen Ligroin werden bei 20 bis 500C 22 Teile Methylsenföl getropft. Die
Reaktion ist stark exotherm und führt zur Ab- Ausbeute: 99% farblose Kristalle; Fp. 166°C
scheidung weißer Kristalle. Nach dem Eintropfen 20 (Zersetzung); des Senföles wird die entstandene Suspension
1 Stunde bei 6O0C gerĂĽhrt, auf Raumtemperatur
abgekĂĽhlt und dann abgesaugt. Die Kristallmasse wird mit wenig Ligroin gewaschen und im Vakuum
bei 5O0C getrocknet. Man erhält 42 Teile (99% der Theorie) der obigen Verbindung in Form hellgelber
Kristalle vom Fp. 115°C.
As
O CH3
As + N —C —N
Il ,
-N—C—N
CH3
CH3
C2H5
CH3 Ausbeute: 97% farblose Kristalle; Fp. 156°C;
35 As
Zu 41,5 Teilen Arsenigsäure-tris-(dimethylamid)
werden bei 60 bis 8O0C 45 Teile Ă„thylisocyanat /\ CH3
getropft. Die Reaktion läuft exotherm ab, so daß Kühlung mit Eiswasser zur Einhaltung der obengenannten
Temperaturgrenzen notwendig ist.
Nach dem Abklingen der Reaktion wird das [_ CH3
erhaltene klare gelbe Öl zur Entfernung flüchtiger Bestandteile im Vakuum auf 80°C erhitzt. Im Rück- 45 Ausbeute: 91% farblose Kristalle; Fp. 1600C;
stand bleiben 86 Teile (99% der Theorie) obiger Verbindung in Form eines gelben viskosen Ă–les.
O CH3
Il /
-N—C—N
CH3
CH3
50
55 As
-N—C—N
CH3
Zu einer Lösung von 41,5 Teilen Arsenigsäuretris-(dimethylamid) in 350 Teilen Ligroin werden
bei 20 bis 500C 72 Teile Phenylisocyanat getropft. Hierbei erfolgt eine exotherme Reaktion, und es
scheidet sich eine weiße Fällung ab. Diese wird abgesaugt, mit wenig Ligroin gewaschen und im
Vakuum getrocknet. Man erhält 109 Teile (97% der Theorie) der obigen Verbindung in Form farbloser
Kristalle vom Fp. 140 bis 143° C. Ausbeute: 99% hellgelbe Kristalle; Fp. 195°C
(Zersetzung);
—N—C—N
CH3
CH3
CH2 — (CEb)4 — CH2CI
Ausbeute: 99% hellgelbes Ă–l.
Beispiele 13 bis 16
Nach der im Beispiel 5 angegebenen Arbeitsweise werden aus Arsenigsäure-tris-dimethylamid und verschiedenen
Senfölen die folgenden Verbindungen erhalten:
bis 500C in Ligroin als Lösungsmittel die folgenden
Verbindungen:
As
CH3"
Ausbeute: 99% gelbes viskoses Ă–l;
As
S CH3"
Il /
-Ν—C-N
CH3
,S=P(OC2Hs)2
Ausbeute: 98% gelbes Ă–l;
As
CH3
—N—C—N
CH3
Ausbeute: 99% gelbes viskoses Ă–l;
As
CH3"
—N—C—N
CH3
OC2H5
Ausbeute: 99% gelbes viskoses Ă–l.
Beispiele 17 bis 23
10
35
40
45 CH3
CH3
N —
P—N—C—N
R
CH3
CH3
gelbes Ă–l;
Cl
Cl
gelbes Ă–l;
R=-f V-OC2H5
rotbraunes Ă–l;
R = -f ^V-NO2
braunes öl;
R=-
rotes Ă–l;
S
S
Il
R=-P(OC2Hs)2
gelbes Ă–l.
gelbes Ă–l.
Beispiele 24 bis 29
Ausgehend von Methylphosphomgsäure-bis-(dimethylamid)
erhält man in Analogie zu Beispiel 2 durch Umsetzung mit äquimolaren Mengen verschiedener
Senföle bei Temperaturen von 30 bis 500C in Benzol oder Ligroin als Lösungsmittel die
folgenden Verbindungen:
(CHs)2N S CH3
P—N—C—N
/ I \
/ I \
Ausgehend von Phosphorigsäure-tris-(dimethyl- 65 ^ ™
amid) erhält man in Analogie zu den Beispielen ^ j^__ Q^3
und 3 durch Umsetzung mit äquimolaren Mengen
verschiedener Senföle bei Temperaturen von 30 farbloses Öl; Kp.0)is = 120 bis 1230C; nl° = 1,5520;
10
gelbes Ă–l;
gelbe Kristalle; Fp. = 84°C; Cl
rotes Ă–l;
OC2H5 rotes Ă–l;
R = -P(OC2Hs)2
S gelbes Ă–l;
Beispiele 30 bis 34
In Analogie zu den Beispielen 1 bis 3 und 17 bis 29 werden mit verschiedenartigen Phosphoramiden und
Senfölen die folgenden Verbindungen erhalten:
Phosphoramid
SenfĂ–l Endprodukt
— N
C2K5
— N
.C2H5
C2H5
C2H5
C2H5O C2H5
Ρ —Ν
C2H5O C2H5
NCS
r
ν
NCS = P(OC2Hs)2
NCS C2H5
C2H5
C2H5
C2H5
N-
N —
P—N—C—N
a- A C2H5
S C2H5
gelbes Ă–l; Kp.0l25 = 700C
P—N—C—N
gelbes Ă–l
C2H5
Cl
-N
CH3
CH3
Cl
NCS Γ
S = P(OC2Hs)2
C2H5O S C2H5
P—N—C—N
/Jl \
C2H5O /\ C2H5
Λ
Cl
Cl
gelbes Ă–l
Cl
o—p
N(CHi)8
gelbes Ă–l
S(6
-N
CH3
CH3
NCS CH3 —P
gelbes Ă–l
S CH3
309 727/299
S | CH3 | / -N |
1 155 | 433 | 12 | 37 | CH3 | |
-N-C- | \ CH3 |
Beispiel | 0 | |||||
J\ | C-N \ |
CH3 | ||||||
11 | Y | (CH3-)2N | P —N — / ι |
|||||
Beispiel 35 | SCH3 | 5 | SO2 T |
|||||
(CH3-)2N S | C2H5O | Λ | ||||||
\ll P- / |
V | |||||||
/ CH3 |
10 | |||||||
24,5 Teile der im Beispiel 25 beschriebenen Verbindung werden in 30 Teilen Benzol gelöst. Zu
dieser Lösung werden unter Kühlung bei 40 bis 600C 2,5 Teile Schwefelpulver gegeben. Die resultierende
klare Lösung wird im Vakuum eingedampft, wobei 27 Teile der obigen Verbindung in Form eines
gelben Ă–les im RĂĽckstand bleiben.
O CH3
Il /
CH3-P —N —C —N
C2H5 CH3
Zu 26,8 Teilen Methylphosphonigsäure-bis-(dimethylamid) werden bei 40 bis 5O0C unter Kühlung
30 Teile Ă„thylisocyanat getropft. Nach dem Abklingen der exothermen Reaktion wird die Mischung
noch 1 Stunde bei 6O0C gerĂĽhrt und dann im Vakuum von 1 mm bei einer Badtemperatur von 8O0C
von flĂĽchtigen Bestandteilen befreit. Im RĂĽckstand bleiben 47 Teile (86% der Theorie) der obigen Verbindung
in Form eines klaren gelben Ă–les.
CH3
Zu 16,4 Teilen Phosphorigsäuremonoäthylesterbis-(dimethylamid) in 40 Teilen Benzol wird bei
bis 6O0C unter guter Kühlung eine Lösung von 19,7 Teilen p-Tolylsulfonylisocyanat in 20 Teilen
Benzol getropft. Die resultierende klare Lösung wird 15 Minuten bei 6O0C gerührt und dann im
Vakuum eingedampft. Im RĂĽckstand bleiben 35 Teile der obigen Verbindung in Form eines klaren gelben
Ă–les.
Claims (1)
- PATENTANSPRUCH:Verfahren zur Herstellung von Harnstoff- und/oder Thioharnstoff-Verbindungen der Elemente der V. Hauptgruppe des Periodensystems, dadurch gekennzeichnet, daß man Verbindungen des dreiwertigen Phosphors, Arsens oder Antimons, die eine oder mehrere Phosphor-Stickstoff-, Arsen-Stickstoff- oder Antimon-Stickstoff-Bindungen im Molekül enthalten, mit Isocyanaten und/oder Senfölen umsetzt und in den Reaktionsprodukten gegebenenfalls durch Einwirkung von Schwefel oder Sauerstoff bzw. Schwefel oder Sauerstoff abgebenden Mitteln das dreiwertige Element der V. Hauptgruppe des Periodensystems in den fünfwertigen Zustand überführt.
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