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Verfahren zur Herstellung von Phosphor-, Phosphon-, Phosphin-bzw.
(Di)-Thiophosphor-, -phosphon-, -phosphinsäureestern Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zur Herstellung von Phosphor-, Phosphon-, Phosphin- bzw.
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(Di)-Thiophosphor-, -phosphon-, -phosphinsäureestern der allgemeinen
Formel
In vorstehender Formel bedeuten R, R', R1 und R2 bevorzugt niedere Alkyl- oder Alkoxyreste;
R1 und R2 können darüber hinaus auch für Amino-, N-Alkylamino- oder N,N-Dialkylaminogruppen
stehen, während X Wasserstoff oder ein Methylrest ist.
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Es wurde gefunden, daß Produkte der oben angegebenen Formel erhalten
werden, wenn man Verbindungen der allgemeinen Formel
mit (Thiono)-Phosphor-, -Phosphon-, -Phosphinsäurehalogeniden der Formel
umsetzt.
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In letztgenannten Formeln haben die Symbole R, R', RI, R2 und X die
weiter oben angegebene Bedeutung, während Hal für ein Halogenatom steht.
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Es ist jedoch auch möglich, die Hydroxy-alkyl-(thiono)-phosphon-
(-phosphin-) säure-O-alkylester bzw. Hydroxy-alkyldialkylphosphinoxyde (-sulfide)
der obigen Zusammensetzung zunächst mit den entsprechenden Phosphorig- (Phosphonig-,
Phosphinig-) säurehalogeniden der Formel
umzusetzen und die erhaltenen Zwischenprodukte zweckmäßig ohne vorherige Isolierung
der letzteren - mit Wasserstoffperoxyd oder Schwefel bzw. schwefelabgebenden Verbindungen
zu oxydieren.
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Die verfahrensgemäße Umsetzung wird bevorzugt in Gegenwart inerter
organischer Lösungs- bzw.
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Verdünnungsmittel sowie in Anweseniieit von Säureakzeptoren durchgeführt.
Als Solventien haben sich Benzol, Chlorbenzol, Toluol, Xylol sowie wasserfreier
Diäthyläther besonders bewährt, während als Säurebindemittel vor allem tertiäre
Basen wie Pyridin, Triäthylamin sowie Dimethyl- oder Diäthylanilin in Betracht kommen.
Man kann jedoch auch einen Überschuß der genannten tertiären Basen als Verdünnungsmittel
verwenden.
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Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erweisen, das erfindungsgemäße
Verfahren bei schwach bis mäßig erhöhter Temperatur (20 bis 70"C, bevorzugt 40 bis
50"C) durchzuführen und außerdem das Reaktionsgemisch nach Vereinigung der Ausgangskomponenten
noch einige Zeit unter Erwärmen nachzurühren.
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Die für die verfahrensgemäße Umsetzung benötigten Ausgangsmaterialien
können nach prinzipiell bekannten Methoden durch Addition von Form-bzw. Acetaldehyd
an die entsprechenden Dialkyl-(thiol)-phosphite (-phosphonite, -phosphinite) im
Sinne folgender Gleichung gewonnen werden:
(vgl. dazu W. S. Abramow, J. allgem. Chem. russ., 22 [1952], S. 647 bis 652, sowie
J. Gen. Chem. Soc.
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USSR., 27 [1957], S. 187 bis 189.)
In letztgenannter
Gleichung haben die Reste R, R' und X die oben angegebene Bedeutung.
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Die erfindungsgemäß erhältlichen Verbindungen stellen meist farblose
bis schwachgelbgefärbte wasserunlösliche Öle dar, die zum Teil im Hochvakuum destillierbar
sind; teilweise lösen sich die Substanzen auch in Wasser.
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Die Verfahrensprodukte zeichnen sich durch sehr gute insektizide
Eigenschaften aus und finden deshalb als Schadlingsbekämpfungsmittel vor allem im
Pflanzenschutz Verwendung.
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Die technische Überlegenheit der erfindungsgemäß herstellbaren Verfahrensprodukte
geht aus der folgenden Gegenüberstellung hervor:
Warmblütertoxizität |
Lfd. Nr. Verbindung (Konstitution) (DLs> Ratte per os |
in mglkg) |
S S |
II II II 70C2115 50 |
1 CH30/P CH2-O-P |
CH30/ \C2Hs |
(erfindungsgemäß, Beispiel 4) |
5 5 |
2 P - S - CH2 1! S - P 10 |
CH3/ CH3 |
(bekannt aus deutscher Auslegeschrift 1 081 458, |
Beispiel 1) |
5 5 |
3 C2H50\II ~CH2-O /OC2H5 50 |
C2H5/ OC2H5 |
(erfindungsgemäß, Beispiel 12) |
5 5 |
C2H50a OC2H5 10 |
C2H5/ \C2IG |
(bekannt aus deutscher Auslegeschrift 1 081 458, |
Beispiel 2) |
S S |
CH30\ II 1 /CH3 500 |
5 X CH2-O X 500 |
(erfindungsgemäß, Beispiel 9) |
S S |
CH3\II IyCH |
6 .P - S 5 CH2 -5 POC3W4 10 |
i-C3H70/ OC3H7-i |
(bekannt aus deutscher Auslegeschrift 1 1321132 132, |
Beispiel 7) |
Die folgenden Beispiele vermitteln einen Überblick aber das beanspruchte Verfahren:
Beispiel 1
78 g (0,5 Mol) Hydroxymethyl-thionophosphonsäure-O,O-dimethylester werden in 150
ccm Pyridin gelöst. Zu der erhaltenen Lösung fügt man unter
Rühren bei 40 bis 50"C
87 g O,O-Diäthylphosphorsäurechlorid, rührt das Reaktionsgemisch nach Beendigung
der Zugabe noch 3 bis 4 Stunden bei Zimmertemperatur und gießt es dann in 120 ccm
konzentrierte Salzsäure, die mit 400 g Eis vermischt ist. Das ausgeschiedene Öl
wird in 200 ccm Chloroform aufgenommen, die Chloroformlösung mit Wasser gewaschen
und die organische Phase über Natriumsulfat getrocknet. Anschließend destilliert
man das Lösungsmittel im Vakuum ab und erhält als Rückstand 57 g (39°/o der Theorie)
der Verbindung
obiger Konstitution in Form eines farblosen, wasserunlöslichen
Öles.
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Analyse für ein Molgewicht von 292: Berechnet . . S 10,9"/(), P21,20/o;
gefunden . S 10,7()/o, P 21,2°/o.
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Beispiel 2
Zu einer Lösung von 78 g (0,5 Mol) Hydroxymethyl-thionophosphonsäure-O,O-dimethylester
in 400ccm Benzol fügt man 51 g Triäthylamin und tropft anschließend bei 40 bis 50"C
79 g O,O-Diäthylphosphorigsäuremonochlorid zum Reaktionsgemisch, das danach noch
1 Stunde gerührt und dann mit 16 g feingepulvertem Schwefel versetzt wird.
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Dabei steigt die Temperatur der Mischung bis auf 65"C an. Nach dem
Abklingen der Reaktion wird das Umsetzungsgemisch noch 1 Stunde gerührt und dann,
wie im Beispiel 1 beschrieben, aufgearbeitet.
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Man erhält die Verbindung obiger Formel als schwachgelbes, wasserunlösliches
Öl. Die Ausbeute beträgt 120 g (78°/o der Theorie).
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Analyse für ein Molgewicht von 308: Berechnet . . S20,8°/o, P 20,1010;
gefunden .. . S21,90/o, P 20,20/0.
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Beispiel 3
Man löst 78 g (0,5 Mol) Hydroxymethyl-thionophosphonsäure-O,O-dimethylester in 150
ccm Pyridin und fügt zu dieser Lösung bei 40 bis 50"C 79 g Äthyl-phosphonsäure-O-äthylesterchlorid.
Anschließend wird das Reaktionsgemisch 2 Stunden unter Rühren auf die angegebene
Temperatur erwärmt und dann, wie im Beispiel 1 beschrieben, aufgearbeitet.
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Man erhält 82 g (59t/0 der Theorie) der Verbindung obiger Struktur
in Form eines farblosen, wasserunlöslichen Öles.
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Analyse für ein Molgewicht von 276: Berechnet . . S 11.60/0. P 22,50/0;
gefunden . . S 11,00/o, P 22,60/0.
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Beispiel 4
78 g (0,5 Mol) Hydroxymethyl-thionophosphonsäure-O,O-dimethylester werden in 60
ccm Pyridin gelöst. Zu dieser Lösung fügt man unter Rühren bei 40 bis 50C 87 g Athyl
- thionophosphonsäure-O-äthylesterchlorid, rührt das Reaktionsgemisch anschließend
noch 2 Stunden bei der genannten Temperatur und arbeitet es dann wie in der im
Beispiel
1 beschriebenen Weise auf. Es werden 91 g (620/0 der Theorie) des Produkts obiger
Formel als farbloses, wasserunlösliches Öl erhalten.
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Analyse für ein Molgewicht von 292: Berechnet .. . P21,20/o, S 21,90/0;
gefunden . . P21,40/o, 5 21,9010.
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Die mittlere Toxizität (Das) der Verbindung beträgt an der Ratte
per os 50 mg je Kilogramm Tier.
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Beispiel 5
Eine Lösung von 84 g (0,5 Mol) Hydroxymethylphosphonsäure-O,O-diäthylester in 500
ccm Benzol wird mit 86 g Bis-(N,N-dimethylamino)-phosphorsäurechlorid versetzt.
Anschließend tropft man bei 30"C 51 g Triäthylamin zum Reaktionsgemisch, rührt letzteres
etwa 60 Stunden bei der genannten Temperatur und saugt dann das ausgeschiedene Triäthylammoniumhydrochlorid
ab. Aus dem Filtrat wird das Lösungsmittel im Vakuum abdestilliert.
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Man erhält als Rückstand 130 g (810/0 der Theorie) der Verbindung
obiger Konstitution in Form eines schwachgelben, wasserlöslichen Öles.
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Analyse für ein Molgewicht von 302: Berechnet ..... N 9,30/0, P 20,5%;
gefunden N 8,20/0, P 19,70/0.
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Beispiel 6
Man löst 84 g (0,5 Mol) Hydroxy-methylphosphonsäure-O,O-diäthylester in 150 ccm
Pyridin, tropft bei 50 bis 60"C 87 g O,O-Diäthylphosphorsäurechlorid zum Reaktionsgemisch,
erwärmt letzteres anschließend noch 12 Stunden unter Rühren auf die angegebene Temperatur
und arbeitet es dann, wie im Beispiel 1 beschrieben, au'f. Bei der fraktionierten
Destillation des Rückstandes werden nach Verdampfen des Lösungsmittels 64 g (42°/o
der Theorie) der Verbindung obiger Formel als farbloses, wasserlösliches Öl vom
Kp.o,ol 104°C erhalten.
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Beispiel 7
92 g (0,5 Mol) Hydroxymethyl-thionophosphonsäure-O,O-diäthylester werden in 400ccm
wasserfreiem Äther gelöst. Zu der erhaltenen Lösung fügt man zunächst 87 g O,O-Diäthylphosphorsäurechlorid
und versetzt sie anschließend tropfenweise bei 30 bis 40°C mit 51 g Triäthylamin.
Danach wird das Reaktionsgemisch noch 6 Stunden unter Rühren aut
die
angegebene Temperatur erwärmt und dann in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise
aufgearbeitet. Man erhält 110 g (690/0 der Theorie) der Verbindung obiger Struktur
in Form eines wasserunlöslichen, farblosen Öles.
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Analyse für ein Molgewicht von 320: Berechnet .. . S 10,00/0, P 19,3°/o;
gefunden .. . S 10,50/0, P 19,1°/ß).
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Beispiel 8
Zu einer Lösung von 92 g (0,5 Mol) Hydroxymethyl - thionophosphonsäure - O,O - diäthylester
in 300 ccm Benzol fügt man zunächst 51 g Triäthylamin und tropft danach bei 30 bis
40"C 79 g O,O-Diäthylphosphorigsäuremonochlorid zum Reaktionsgemisch.
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Anschließend wird die Mischung mit 16 g feingepulvertem Schwefel versetzt,
wobei die Temperatur derselben bis auf 600 C ansteigt. Das Reaktionsgemisch wird
noch 2 Stunden bei dieser Temperatur gerührt und dann, wie bereits mehrfach beschrieben,
aufgearbeitet. Man erhält 115 g (660/0 der Theorie) des Produkts obiger Formel als
wasserunlösliches, farbloses Öl vom Kp.o,ol 104"C.
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Die mittlere Toxizität (Die) der Verbindung beträgt an der Ratte
per os 37,5 mg je Kilogramm Tier.
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Beispiel 9
Man löst 78 g (0,5 Mol) Hydroxymethyl-thionophosphonsäure-O,O-dimethylester in 70
ccm Pyridin und tropft zu dieser Lösung bei 40 bis 50"C unter Rühren 65 g Dimethylthionophosphinsäurechlorid.
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Anschließend wird die Mischung noch 6 Stunden gerührt und dann in
der im Beispiel 1 beschriebenen Weise aufgearbeitet. Man erhält die Verbindung obiger
Formel als wasserunlösliches, farbloses Öl vom Kp.o.o1 98"C. Die Ausbeute beträgt
55 g (450/0 der Theorie).
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An der Ratte per os besitzt das Präparat eine mittlere Toxizität
(DL50) von 500 mg je Kilogramm Tier.
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Beispiel 10
Eine Lösung von 84 g (0,5 Mol) Hydroxymethylphosphonsäure-O,O-diäthylester in 150
ccm Pyridin wird unter Rühren bei 40 bis 60"C mit 65 g Dimethylthionophosphinsäurechlorid
versetzt. Anschließend rührt man das Reaktionsgemisch noch 4 Stunden bei der angegebenen
Temperatur und arbeitet es dann in der bereits mehrfach beschriebenen Weise auf.
Es werden 70 g (540/0 der Theorie) der Verbindung obiger Konstitution in Form eines
farblosen, wasserlöslichen Öles vom Kp.o,ol 106"C erhalten.
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Beispiel 11
92 g (0,5 Mol) Hydroxymethyl-thionophosphonsäure-O,O-diäthylester werden in 500
ccm wasserfreiem Äther gelöst. Zu der erhaltenen Lösung fügt man zunächst 65 g Dimethylthionophosphinsäurechlorid
und tropft anschließend bei 30 bis 40"C 51 g Triäthylamin zum Reaktionsgemisch,
das danach noch 8 Stunden gerührt und dann in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise
aufgearbeitet wird. Man erhält das Produkt obiger Struktur in Form eines wasserunlöslichen,
farblosen Oles.
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Die Ausbeute beträgt 102 g (74°/o der Theorie).
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Analyse für ein Molgewicht von 276: Berechnet . . S 23,2°/o, P 22,40/0;
gefunden . . 5 23,30/o, P 22,70/0.
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Die mittlere Toxizität (DL50) der Verbindung beträgt an der Ratte
per os 1000 mg je Kilogramm Tier.
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Beispiel 12
Zu einer Lösung von 84 g (0,5 Mol) Äthyl-hydroxymethyl-O-äthyl-thionophosphinsäureester
in 400 ccm Benzol fügt man zunächst 51 g Triäthylamin und tropft dann bei 30 bis
40"C 79 g O,O-Diäthylphosphorigsäuremonochlorid zum Reaktionsgemisch.
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Letzteres wird anschließend noch 1 Stunde gerührt und danach mit 16
g feingepulvertem Schwefel versetzt. Die Temperatur der Mischung steigt bis auf
65"C an. Man rührt das Umsetzungsgemisch noch 6 Stunden nach und arbeitet es dann
in der bereits mehrfach beschriebenen Weise auf. Es werden 97 g (610/0 der Theorie)
des Produkts obiger Formel als farbloses, wasserunlösliches Öl vom Kp.o,o1 98°C
erhalten.
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Beispiel 13
Man löst 84 g (0,5 Mol) Äthyl-hydroxymethyl-O-äthyl-thionophosphinsäureester in
150 ccm Pyridin, tropft zu dieser Lösung bei 60"C unter Rühren 87 g Äthyl - thionophosphonsäure
- 0 - äthylesterchlorid, rührt das Reaktionsgemisch noch 2 Stunden bei der angegebenen
Temperatur und arbeitet es dann in der bereits mehrfach beschriebenen Weise auf.
Es werden 76 g (500/0 der Theorie) des Produkts der obigen Konstitution in Form
eines wasserunlöslichen, farblosen Öles vom Kp.o,ol 92"C erhalten.
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Unter analogen Reaktionsbedingungen wie in den vorstehenden Beispielen
können folgende Verbindungen hergestellt werden:
Ktt Ausbeute Kp. bei 0,01 Torr Physikalische |
onsnuton (0/0 der Ibbont) ( C) (c) Eigenschaften |
S O |
N(CH3)2 |
(C2Ma0)2P - CM2- 0 - P: 87 berechneT 5 10,öolo, wasserunlöslich |
\N(CH3)2 berechnet: S 140%, |
P 19,40/0, |
N 8,8% |
gefunden: S 9,8°lo |
P 18,9°/o |
N 7,80/0 |
S O |
C2HsO\II II |
P - CH2 - 0 - P(OCzHs)z 63 93 wasserunlöslich |
C2H5 |
O 5 |
II II |
(C2H50)2P - CM2- 0- P(0C2M, 44 108 wasserunlöslich |
S S I |
P - CH2 - 0 69 |
C2H5/ |
C2HO\5II 0 54 99 OC2H5 |
P - 54 99 0 /0C2H5 |
C2H5/ \C2H5 |
o 0 |
II II/OC2115 |
(C2Ms0P - CM2 - 0- Sl 51 102 - wasserlöslich |
\C2H5 1 |
O S |
(CzHs0)2P - 51 0 - p5II/2HS 51 112 wasserunlöslich |
\C2H5 |
5 5 |
II II /OC2Hs |
(C2H50)2P - CH2 - 0 - P 72 104 wasserunlöslich |
\C2H5 |
S O |
(C2H0P - CM2- 0 C2It 70 108 wasserunlöslich |
\C2H5 |
Beispiel 14
85 g (0,5 Mol) Hydroxyäthyl-thionophosphonsäure-O,O-dimethylester werden in 200
ccm Benzol gelöst.
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Zu dieser Lösung fügt man zunächst 79g Athylphosphonsäure-O-äthylesterchlorid
und tropft dann bei 20 bis 30°C unter Rühren 51 g Triäthylamin in das Reaktionsgemisch
ein. Letzteres wird anschließend noch 3 Stunden bei der angegebenen Temperatur gerührt
und danach in der mehrfach beschriebenen Weise aufgearbeitet. Man erhält 110 g (76°/o
der
Theorie) des Produkts obiger Formel als wasserunlösliches, farbloses Öl.
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Analyse für ein Molgewicht von 290: Berechnet .. .. 5 11,0010, P 21,4%;
gefunden ..... S 10,7%, P 21,4%.
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Beispiel 15
Eine Lösung von 91 g (0,5 Mol) Hydroxyäthylphosphonsäure-O,O-diäthylester in 400
ccm Benzol
wird zunächst mit 51 g Triäthylamin, dann tropfenweise
bei 30 bis 40"C mit 79 g O,O-Diäthylphosphorigsäuremonochlorid versetzt und anschließend
noch 1 Stunde auf die angegebene Temperatur erwärmt. Anschließend fügt man 16 g
feingepulverten Schwefel zum Reaktionsgemisch, wobei die Temperatur desselben bis
auf 70"C ansteigt, rührt die Mischung bei dieser Temperatur noch 2 Stunden und arbeitet
sie dann in der weiter oben beschriebenen Weise auf. Es werden 93 g (56°/o der Theorie)
der Verbindung obiger Formel als wasserunlösliches, farbloses Öl vom Kp.o,ol 106"C
erhalten.
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Beispiel 16
Man löst 99 g (0,5 Mol) Hydroxyäthyl-thionophosphonsäure-O,O-diäthylester in 100
ccm Pyridin, fügt zu dieser Lösung 65 g Dimethylthionophosphinsäurechlorid und erwärmt
sie anschließend 2 Stunden auf 60 C. Nach dem Aufarbeiten in der im Beispiel 1 beschriebenen
Weise wird das Produkt obiger Konstitution in Form eines wasserunlöslichen, farblosen
Öles erhalten, das unter einem Druck von 0,01 Torr bei 96"C siedet. Die Ausbeute
beträgt 108 g (750/0 der Theorie).
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An der Ratte per os zeigt die Verbindung eine mittlere Toxizität
(Das) von 1000 mg je Kilogramm Tier.
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Beispiel 17
Zu einer Lösung von 91 g (0,5 Mol) Hydroxyäthylphosphonsäure-O,O-diäthylester in
500 ccm Benzol fügt man zunächst 86 g Bis-(N,N-dimethylamino)-phosphorsäurechlorid
und tropft anschließend bei 60"C 51 g Triäthylamin zum Reaktionsgemisch.
-
Letzteres wird danach noch 70 Stunden gerührt und dann in der bereits
mehrfach beschriebenen Weise aufgearbeitet. Dabei erhält man 124 g (790/0 der Theorie)
der Verbindung obiger Formel als wasserlösliches, schwachgelbes Öl.
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Analyse für ein Molgewicht von 316: Berechnet .. . N 8,90/o, P 19,60/0;
gefunden .. . N 7,9°/o, P 18,00/0.
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Unter analogen Reaktionsbedingungen können die folgenden Verbindungen
hergestellt werden:
Konstitution Ausbeute Kp. bei 401 Torr Physilralische |
Eigensdaften |
(%derTheone) ("c) |
C2Hs/ CM O P: 75 98 -CM-O-P |
CH3 |
o 0 |
II II |
(CuHsOhP - CH - 0 - P(OC2H5)2 54 108 wasserlöslich |
CH3 |
5 0 |
(I II /OC2Hs |
(C-H50)2P - O \C2Hs 67 106 wasserunlöslich |
CH3 |
o 0 |
II /oC2Hs 56 |
(C2Hs0P-CH H O -o-P 56 98 wasserlöslich |
CH3 |
5 0 |
II II |
(C2OP - CM - 0- P(OC2Hs> 55 101 wasserunlöslich |
CH3 |
(C2E-I50)EP - CH - 0 - P(OCH5)2 57 102 wasserunlöslich |
CII' |
Konstitution Ausbeute Kp. bei 0,01 Tor Physikalische |
~~~ --rTheof- ~ (0/0 der Theorie) ( C) Eigenschaften |
o 5 |
(C2H50)1P - CH - 0 - P(OCHa)- 96 ~ wasserunlöslich |
berechnet: S 10,47°/o |
CH3 P 2O,230/o |
gefunden: S 9,710/0 |
P 2O,470/o |
O 0 |
In 11 |
(CHj0)2P - CH - 0 - P(OCH3k 86 - wasserunlöslich |
berechnet: P 21,350/0 |
CH3 C 33,130/0 |
H 6,950/o |
gefunden: P21,190/o |
C 33,70°/o |
H 7,l30/o |
O 5 |
II II /ocsHs |
(QH50P-CM 68 P\C2H5 105 wasserunlöslich |
I \CZH5 |
CH3 |