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S-Propenyl-di-hydrocarbyl-dithiophosphate und deren Derivate sowie
Verfahren zu ihrer Herstellung Gegenstand der Erfindung sind S-Propenyl-di-hydrocarbyldithiophosphate
und deren Derivate, z.iB. S-2-Alkylmercaptopropyl-dialkyldithiophosphate und Verfahren
zu ihrer Herstellung.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der S-Propenyl-di-hydrocarbyl-dithiophosphate
besteht in der Umsetzung einer Dialkyldithiophosphorsäure mit Methylacetylen in
Gegenwart eines nicht-chemischen, freie Radikale bildenden Initiators. Die so erhaltenen
S-Propenyl-dia'lkyldithiophosphate können dann mit einem organischen Thiol umgesetzt
werden. Diese Umsetzung stellt ebenfalls eine Radikal-Anlagerung dar.
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Es ist bekannt, daß bei der Umsetzung von O;O'-Di-hydrocarbyl-dithiophosphorsäuren
mit einer Vielzahl ungesättigter
organischer Verbindungen bIono-und
Diaddukte der ungesättigten Verbindungen entstehen. Einige dieser Addukte besitzen
Eigenschaften, die sie als Schmierölzusätze und/ oder Schädlingsbekämpfungsmittel
geeignet machen, was das Interesse an anderen organischen Phosphorverbindungen hervorgerufen
hat.
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Es ist bekannt, daß Acetylen und substituierte Acetylene in Gegenwart
eines chemischen, freie Radikale bildenden Initiators mit der äquimolaren Menge
einer Dialkyldithiophosphorsäure zum Monoaddukt, Vinylphosphat, umgesetzt werden
können, vgl. die US-Patentschrift 3 067 232. Es wurde nun überraschenderweise gefunden,
daß Methylacetylen und eine Dialkyldithiophosphorsäure in Gegenwart eines chemischen,
freie Radikale bildenden Initiators ein andersartiges Produkt ergeben, nämlich ein
Diaddukt gemäß den folgenden Gleichungen
Dabei wurde festgestellt, daß der;Vorläufer des Diaddukts 2,2-bis-Dialkylthiophosphorylmercapto-propan
(II), nämlich das Monoaddukt S-Isopropenyl-dialkyldithiophosphat (I), nicht isoliert
werden konnte. Man nimmt an, daß unter den angewandten Bedingungen das Addukt (I)
außerordentlich reaktionsfähig gegenüber einem weiteren Mol Dialkyldithiophosphorsäure
ist.
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Die Struktur des Endproduktes (II) zeigt, daß anstelle der erwarteten
Anlagerung des freien Radikale eine kationische Anlagerung stattgefunden hat.
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Erfindungsgemäß wurde jedoch festgestellt, daß mit Methylacetylen
eine Anlagerung freier Radikale erreicht werden kann wenn man endere Verfahrensbedingungen
anwendet. Zunächst wurde festgestellt, daß die ionische Anlagerung unterdrückt werden
kann, wenn man stark erhöhte Temperaturen vermeidet. Andererseits konnte die Anlagerung
freier Radikale bei Raumtemperaturen oder darunter liegenden Temperturen mit nicht-chemischen
Mitteln, d.h. Ultraviolett-oder Gammastrahlen eingeleitet werden. Es wurde gefunden,
daß abhängig vom Molverhältnis der Reaktionsteilnehmer diese Umsetzungen entweder
zum Radikal-Monoaddukt, z.B. zum S-Propenyldialkyldithiophosphat (III), oder zum
Radikal-Diaddukt, z . B. zum bis-1 , 2-Dialkylthiophosphorylmercapto-propan (IV),
als Hauptprodukten führen. Diese Umsetzungen können durch folgende Gleichungen dargestellt
werden:
Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann das S-Propenyl-di-hydrocarbyl-dithiophosphat
der Formel (III), wie oben erwähnt, mit einem organischen Thiol zu gemischten Radikal-Diaddukten
des Methylacetylens, z.B. zu S-2-Hydrocarbylmercaptopropyldialkyldithiophosphat
(v),
umgesetzt werden, vgl. Gleichung 5.
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Für die Herstellung der gemischten Addukte (V) können sowohl uestrahlung
ls auch übliche chemische Mittel angewandt werden, die freie Radikale zu bilden
vermögen. Die Reihenfolge, in der die beiden Anlagerungen durchgeführt werden, iot
jedoch von Bedeutung, da die Propenyl-hydrocarbylsulfide spontan mit Dialkyldithiophosphorsäuren
in ionischer Weise zu gemischten Diaddukten eines anderen Typs, nämlich zu S-1-Hydrocarbylmercaptopropyldialkyldithiophosphiten
(VI) gemäß der Gleichung 6 reagieren:
Die erfindungegemäß herstellbaren Diaddukte der Formel V sind besonders wertvoll
für die Schädlingsbekänpfung. Im Vergleich zu pestizid wirksamen Phosphatestern
ähnlicher Struktur zeigen sie eine verhältnismäßig geringe Toxizität gegenüber Warmblütlern,
$d.h. einen größeren Sicherheits. grad bei ihrer Anwendun:g. Z.B. beträgt die mittlere
letale Dosis (LD 50) bei Mäusen für die bekannte Verbindung
etwa 6 mg je kg Körpergewicht, vgl. "Die Entwicklung neuer insektizider
Phosphorsäureester1' von Gerhard Schrader, Verlag Chemie GmbH., Weinheim/Bergstr.
1963. Demgegenüber haben die gemischten Diaddukte der Formel (V) LD50-Werte im Bereich
von 25 bis 250 mg je kg Körpergewicht. Außerdem haben sämtliche Diaddukte gemäß
der Erfindung eine primäre Phosphatesterstruktur, die gegen Hydrolyse beständiger
ist als die sekundäre oder tertiäre Esterstruktur.
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Dies ist deshalb sehr wichtig, weil diese Verbindungen oft in Form
einer wässrigen Emulsion für die Schädlingsbekämpfung zur Anwendung kommen.
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Die für die erfindungsgemäße Umsetzung mit Methylacetylen verwendete
Di-hydrocarbyl-dithiophosphorsäure hat die folgenden Strukturformeln:
in denen R1 und R2 einen beliebigen Kohlenwasserstoffrest, z.B. einen Alkyl-, Aryl-
oder substituierten Arylrest; R3 einen zweiwertigen Kohlenwasserstoffrest, z.B.
einen C1-C30 Alkylenrest oder eiEnC6-C8 Phenylenrest, z.B. den Athylen-, Propylen-,
Trimethylen- oder den o-Phenylenrest darstellen.
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Bevorzugte Verbindungen werden aus Säuren hergestellt, in denen R1
und R2 C1-C30 Alkylreste, 06010 Arylreste, C6-C30 Alkaryl- oder Aralkylreste sowie
durch Halogen-und Nitrogruppen substituierte C6-C10 Arylreste sind. Für die Anwendung
in Schädlingsbekämpfungsmitteln werden vor allem aus Säuren hergestellte Verbindungen
bevorzugt, in denen R1 und R2 C1-C3 Alkyl- und 06-09 Arylreste sind.
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Für Schmierölzusätze werden Verbindungen bevorzugt, die
aus
Dialkyldithiophosphorsäuren erhalten wurden, in denen R1 und R2 C-C20 Alkylreste
sind.
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Geeignete Beispiele für R1 und R2 sind: (a) der Methyl-, Äthyl-, n-Propyl-,
i-Propyl-, Butyl-, Pentyl-, Octyl-, Decyl-, Pent-adecyl-, Octadecyl-, Do-decyl-,
Eicosyl-, Docosyl-, Pentacosyl- und der Triacontylrest; (b) der Phenyl-, Äthylphenyl-,
Toluyl-, Xylyl- und Naphthylrest; (c) der 2-Chlorphenyl-, 3-Bromphenyl-, o-Chlortoluyl-,
Dichlortoluylrest und (d) der 2-iTitrophenyl-, 3-Nitrotoluyl-1, 2-Nitro-m-xylyl-
und der 2, 5-Dinitro-m-xylylrest.
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Die Umsetzung zwischen dem Methylacetylen und der Di-hydrocarbyl-dithiochosphor;äure
kann bei einer Temperatur zwischen etwa 800 C und etwa 400 'C, vorzugsweise zwischen
etwa 0° C und etwa 300 C und insbesondere bei Raumtemperatur, d.h. bei etwa 16 bis
etwa 280 C durchgeführt werden.
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Die Umsetzung kann in flüssiger Phase bei Drucken zwischen etwa Atmosphärendruck
und etwa 50 Atmosphären erfolgen.
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Eigendrucke, die vom Methylacetylen herrühren, werden bevorzugt.
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Für die vorstehend beschriebene Umsetzung werden als Katalysatoren
nicht-chemische, freie Radikale bildende Mittel angewandt. Geeignet hierfür sind
ultraviolettes Licht und Gammastrahlen. Ultraviolettes Licht wird bevorzugt. Im
allgemeinen ist die Quelle für das ultraviolette Licht oder die Gamma(Röntgen)-Strahlen
nicht kritisch. Im Labor kann eine 70-Watt-Quecksilberhochdruckbogenlampe, die Licht
mit einem breiten Spektrum emittiert, verwendet werden.
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Geeignet ist jedoch jede Quelle für ultraviolettes Licht, ungeachtet
ihrer Wattstärke. Zu bemerken ist auch, daß die Umsetzung umso schneller vor sich
geht, je intensiver die Lichtquelle ist. Im Falle von Gammastrahlen ist z.B. eine
1000 bis 10 000 Curie (Co60)-Quelle geeignet, um die Umsetzung
aus
einer Entfernung von etwa 6 cm einzuleiten.
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Bei der Herstellung des Monoaddukts aus Methylacetylen und der Di-hydrocarbyl-dithiophosphorsäure
können die Molverhältnisse von Methylacet*, len zur Di-hydrocarbyl-dithiophosphorsiure
zwischen etwa 1:1 und etwa 5:1 liegen. Wenn das gewünschte Hauptprodukt das Diaddukt
ist, beträgt das Molverhältnis von Methylacetylen zur Di-hydrocarbyl-dithiophosphorsäure
zwischen etwa 1:3 und etwa 2:1.
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Die durch nicht-chemische, freie Radikale bildende Initiatoren bewirkte
Umsetzung zwischen dem Methylacetylen und der Di-hydrocarbyl-dithiophosphorsäure
kann in Gegenwart eines inerten Verdünnungsmittels durchgeführt werden. Vorzugsweise
wird jedoch kein Verdünnungsmittel angewendet.
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Geeignete Verdünnungsmittel, falls geinscht, sind: C2-C10 aliphatische
Kohlenwasserstoffe, C5-C10 cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe, Miethylsulfid,
Ather und Thioäther.
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Die unter Verwendung nicht-chemischer Initiatoren erhaltenen Rono-
und Diaddukte aus Methylacetylen und Di-hydrocarbyl-dithiophosphorsäure haben die
S Strukturformeln:
in denen R1 und R2 die in bezug uf die Di-hydrocarbyldithiophosphorsäuren der Formeln
VII und VIII angegebene Bedeutung haben.
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Das durch ionische Umsetzung zwischen dem Methylacetylen und der Di-hydrocarbyl-dithiophosphorsäure
gebildete Diaddukt hat die Formel:
in der R1 und R2 ebenfalls die in bezug auf die Di-hydrocarbyl-dithiophosphorsäuren
der Formeln VII und VIII angegebene Bedeutung haben.
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Nach einer anderen Ausfbhrungsform der Erfindung werden die S-Propenyl-di-hydrocarbyl-dithiophosphate
mit organischen Thiolen zu Verbindungen umgesetzt, die sich in ausgezeichneter Weise
als Schädlingsbekämpfungsmittel eignen.
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Organische Thiole, die mit dem onoaddukt S-Propenyl-dihydrocarbyl-dithiophosphat
umgesetzt werden können, haben die Formel R4-SH XI in der R4 einen C1-C5 Alkylrest,
einen C6-C10 Arylrest, einen C6-C10 Alkarylrest, einen halogensubstituierten C6-C10
Arylrest oder einen nitrosubstituierten C6-C10 Arylrest darstellt. Vorzugsweise
ist R4 ein C1-C3 Alkylrest.
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Geeignete organische Thiole sind z.B.: Methanthiol, Äthanthiol, n-Propanthiol,
i-Propanthiol, n-Butanthiol, Benzolthiol, α-Naphthalinthiol, o-Toluolthiol,
4-Chlorbenzolthiol, 4-Nitro-benzolthiol, 3-Chlor-p-toluolthiol, 2, 4-Dichlorbenzolthiol
und 4-Methylmercaptobenzolthiol.
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Die Umsetzung zwischen dem organischen Thiol und dem S-Propenyl-di-hydrocarbyl-dithiophosphat
kann bei einer Temperatur zwischen etwa -800 C und etwa 1000 C durchgeführt werden.
Falls die Umsetzung durch Bestrahlung eingeleitet
wird, sollte
die Temperatur vorzugsweise zwischen etwa 0° C und etwa 30° C betragen und insbesondere
Raumtemperatur sein, d.h. zwischen etwa 160 C und etwa 280 C liegen.
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Der bevorzugte Temperaturbereich bei Verwendung chemischer Initiatoren
hangt von der Zersetzungstemperatur des verwendeten Initiators ab. Die Umsetzung
kann bei Atmosphärendruck oder dem Eigendruck des Systems durchgeführt werden, wobei
letzterer bis zu etwa 20 Atmosphären betragen kann.
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Das Molverhältnis von organischem Thiol zu S-Propenyl-dihydrocarbyl-dithiophosphat
kann zwischen etwa 1:1 und etwa 10:1 betragen. Ein molarer Überschuß an organischem
Thiol wird bevorzugt.
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Die Herstellung des gemischten Diaddukts wird durch jeden üblichen,
freie Radikale bildenden Initiator, gleich ob chemischer oder nicht-chemischer Art,
katalysiert. Insbesondere handelt es sich bei diesen Katalysatoren um ultraviolettes
Licht, Ganmastrahlen und eine Vielzahl organischer Peroxide, Hydroperoxide und Azoverbindungen,
die üblicherweise als freie Radikale bildende Initiatoren verwendet werden. Typische
chemische Radikal-Initiatoren sind Cumolhydroperoxid, t-Butylhydroperoxid, bis-t-Butylperoxid,
Benzoylperoxid, Azo-bis-isobutyronytril usw.
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Im allgemeinen kann die Menge des chemischen Initiators über einen
weiten Bereich variiert werden. Vorzugsweise beträgt sie jedoch zwischen etwa 0,05
und etwa 5 Mol, O, bezogen auf die Gesamtmenge der Reaktionsteilnehmer.
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Für die Herstellung der oben beschriebenen gemischten Diaddukte können
geeignete Verdünnungsmittel verwendet werden, z. B. die in Verbindung mit der Herstellung
der S-Propenyl-di-hydrocarbyl-dithiophosphate beschriebenen.
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Wie im Falle der Monoaddukte bevorzugt man es jedoch, kein Verdünnungsmittel
zu verwenden.
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Die aus einem S-Propenyl-di-hydrocarbyl-dithiophosphat und einem organischen
Thiol hergestellten Diaddukte haben die Formel:
in der R1 und R2 die in bezug auf die Dihydrocarbyldithiophosphorsäuren der Formeln
VII und VIII angegebene Bedeutung haben. R4 ist ein Kohlenwasserstoffrest der in
bezug auf die organischen Thiole der Formel XI angegebenen Art.
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Die neuen S-Propenyl-di-hydrocarbyl-dithiophosphate gemäß der Erfindung
können sowohl als Schädlingsbekämpfungsmittel als auch als Schmierölzusätze verwendet
werden. Bei Anwendung in Schmierölen werden sie in einer Menge zwischen etwa 0,01
und etwa 5 Gew.%, vorzugsweise zwischen etwa 0,1 und etwa 1 Ges.% eingesetzt. Die
von ihnen abgeleiteten S-2-Hydrocarbyl-mercaptopropyl-dialkyldithiophosphate haben
als Schädlingsbekämpfungsmittel für die Landwirtschaft Bedeutung.
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Die folgenden Beispiele erläutern die erfindungsgemäßen Verfahren.
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Beispiel 1 Eine Mischung aus 94,8 g (0,6 Mol) Dimethyldithiophosphorsäure
und 40 g (1,0 Mol) Methylacetylen wurde 24 Stunden unter magnetischem Rühren in
einem geschlossenen Qurzrohr bei 170 C mit Ultraviolettlicht einer Quecksilberhochdruckbogenlampe
bestrahlt (75 Watt Hanau-Immersionslampe). Die
nachfolgende Destillation
des Reaktionsgemisches ergab 104,8 g (82 %) S-Propenyl-dimethyldithiophosphat als
farblose Flüssigkeit; Kp. 0,3 mm = 60-64° C.
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Analyse, berechnet für C5H11O2PS2: C 30,30; H 5,59; P 15,62; S 32,35;
gef.:C 29,74; H 5,50; P 15,60; S 32,21.
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Beispiel 2 Eine Mischung aus 93 g (0,5 Mol) Diäthyldithiophosphorsäure
und 40 g (1,0 Mol) Methylacetylen wurde 65 Stunden unter den Bedingungen des Beispiels
1 umgesetzt. Die nachfolgende Destillation des Rohproduktes ergab 89,9 g (79,5 %)
S-Propenyl-diäthyldithiophosphat in Form einer gelben Flüssigkeit; Kp. 0,4 mm =
74-78° C.
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Analyse, berechnet für C7H15O2PS2: C 37,16; H 6,68; P 13,68; S 28,34;
gef.: C 36,93; H 6,55; P 13,65; S 28,20.
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Beispiel 3 Eine Mischung aus 47,4 g (0,3 Mol) Dimethyldithiophosphorsäure
und 6 g (0,15 Mol) Methylacetylen wurde auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise
umgesetzt. Das erhaltene farblose Rohprodukt wurde durch Erhitzen auf 1420 C unter
einem Druck von 0,2 mm vom flüchtigen S-Propenyldimethyldithiophosphat-Nebenprodukt
befreit. Man erhielt hierbei 7,20 g des Monoaddukts vom Siedepunkt 55-60° C und
36 g (75 %) 1, 2-bis-Dimethylthiophosphorylmercaptopropan-Diddukt als leicht gelben,
etwas viskosen Destillationsrückstand.
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Analyse, berechnet für C17H18O4P2S4 : C 23,59; H 5,09; P 17,38; S
35,99; gef.: C 24,01; H 5,02; P 16,92; S 36,10.
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Beispiel 4 Eine Mischung aus 55,8 g (0,3 Mol) Diäthyldithiophosphorsäure
und 6 g (0,15 Mol) Methylacetylen wurde auf die in Beispiel 1 beschriebene Veise
umgesetzt. Das nicht-umgesetzte Methylacetylen ließ man entweichen, und das entstandene
gelbe Rohprodukt erhitzte man im Vakuum auf 1500 C, um das Nebenprodukt, 12,9 g
S-Propenyldiäthyldithiophosphat, das bei einem Druck vrJn 0,2 mm zwischen 71 und
750 C siedete, zu entfernen. Der gelbe viskose flüssige Destillationsrückstna (30
g, 48,5 %) ist das gewänschte 1,2-bis-Diäthylthiophosphorylmercaptopropan.
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Analyse, berechnet für C11H26O4P2S4 : C 32,03; H 6,35; P 15,01; S
31,10; Gef.: C 32,05; H 6,28; P 14,7; S 31,39.
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Beispiel 5 Eine Mischung aus 59 g (0,25 Mol) Diisopropyldithiophosphorsäure
und 30 g (0,75 Mol) Methylacetylen wurde 65 Stunden auf die in Beispiel 1 beschriebene
Weise umgesetzt.
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Die fraktionierte Destillation ergab 62,2 g (90 %) S-Propenyldiisopropyldithiophosphat
als Flüssigkeit; Kp0,05 mm = 68-69° C.
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Analyse, berechnet für C9H19O2PS: C 42,50; H 7,53; P 12,18; S 25,21;
Gef.: C 42,48; H 7,41; P 12,34; S 25,37.
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Beispiel 6 Unter Rühren wurde eine Mischung aus 44,3 g (0,28 Mol)
90 %iger Dimethyldithiophosphorsäure, die 10 % Trimethyldithiophosphat enthielt,
und 20,8 g (0,52 Mol) Methylacetylen in einem Pyrex-Druckrohr 65 Stunden auf 400
C erhitzt.
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Nach dem Ablassen des überschüssigen Methylacetylens wurde
ein
farbloses flüssiges Produkt erhalten, das auf Grund einer Silbernitrat-Titration
nur 9 ?%e nicht umgesetzte Dimethyldithiophosphorsaure enthielt. Sie wurde dadurch
entfernt, daß man die Lösung des rohen Reaktionsproduktes in 300 ml Äther zweimal
mit je 100 ml einer 5 igen wässrigen Natriumbicarbonatlösung wusch. Die Ätherlösung
wurde dann getrocknet und das Lösungsmittel im Vakuum abgedampft, um das neutrale
Produkt zu erhalten. Das kernmagnetische Resonanzspektrum (K.M.R.) dieses Produkts
zeigte, daß es sich um das etwa 85 % reine ionische Diaddukt, d.h. 2,2-bis-Dimethylthiophosphorylmercaptopropan
handelte. Außerdem waren in etwa gleichen Mengen zwei weitere Verbindungen vorhanden,
d.h. das Monoaddukt und das Trimethyldithiophosphat. Sie wurden sorgfältig durch
Destillation bei einem Druck von 0,0009 mm aus einem Heizbad von 850 C entfernt.
Auf diese Meise wurden 32 g (71 0) reines ionisches Diaddukt als gelber Destillationsrückstand
erhalten. Dieses Diaddukt wurde thermisch in das ionische Monoaddukt, S-Isopropenyldimethyldithiophosphat
und Dimethyldithiophosphorsäure, dissoziiert, wenn man es bei einem Druck von 0,8
mm über 1000 C erhitzte. Diese beiden Komponenten vereinigen sich jedoch wieder
bei Raumtemperatur in dem das Destillat aufnehmenden Kolben.
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Beispiel 7 Die im vorstehenden Beispiel beschriebene Umsetzung wurde
unter den gleichen Bedingungen, aber in Gegenwart von 0,5 g (0,2 Mol) Benzoylperoxid
durchgeführt. Die Zersetzung des Peroxids unter den Reaktionsbedingungen wurde durch
die Entstehung einer -rötlich-braunen Farbe und die Ausfällung eines kristallinen
Feststoffs, anscheinend Benz-oesäure, angezeigt. Die Titration, K.M.R.-Analyse und
die Aufarbeitung des Reaktionsgemisches ergaben, daß das ionische Diaddukt des vorstehenden
Beispiels als Hauptprodukt gebildet wurde (31,5 g, 70 ).
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Beispiel 8 Eine Mischung aus 94,8 g (0,6 ol) roher Dimethyldithiophosphorsäure
und 24 g (0,6 Mol) Methylacetylen wurde in ein Glas-Bombenrohr gegeben und aus einer
Entfernung von 6 cm 18 Stunden mit einer Co60#-Strahlenquelle einer Intensität von
etwa 4 200 Curie bestrahlt. Das kernmagnetische Resonanzspektrum des Reaktionsgeniischs
zeigte, daß es 55 Mol% S-Propenyldimethyldithiophosphat, 30 Mol% bis-2,2-Dimethylphosphorylmercaptopropan
und 15 Moljo Trimethyldithiophosphat enthielt, wobei die zuletzt genannte Verbindung
eine Verunreinigung der Ausgangssäure darstellt.
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Beispiel 9 Eine Mischung aus 44,6 g (0,2 Mol) S-Propenyldiäthyldithiophosphat
und 18,6 g (0,3 ol) Äthanthiol wurde unter Stickstoff und Rühren bei 170 C in einem
Quarzgefäß mit einer 75 Watt Hanau Hochdruck-Ultraviolettlampe bestrahlt. Das Fortschreiten
der Anlagerungsreaktion wurde durch kernmagnetische Resonanzspektroskopie verfolgt.
Ohne Bestrahlung erfolgte keine Anlagerung. Nach zwei Stunden Bestrahlung waren
32 des S-Propenyldiäthyldithiophosphats umgesetzt.
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Die kernmagnetische Resonanz zeigte diesen Grad der nicht mehr vorhandenen
ungesättigten Bindungen an. Innerhalb von 24 Stunden wurde eine 77 %ige Umwandlung
des Olefins erreicht. Dann wurde das flüssige Reaktionsgemisch mit 150 ml Äther
verdünnt und zweimal mit je 40 ml 5 %iger wässriger Natriumbicarbonatlösung gewaschen,
um saure Nebenprodukte zu entfernen. Die Ätherphase wurde über wasserfreiem Natriumsulfat
getrocknet und destilliert. Nach der Entfernung des ethers wurde das nicht-umgesetzte
S-Propenyldiäthyldithiophosphat zurückgewonnen. Anschließend wurden 33 g (77 %,
bezogen auf das umgewandelte S-Propenyldiäthyldithiophosphat) S-2-thylmercaptopropyldiäthyldithiophos
phat als farblose Flüssigkeit mit gelbem Stich durch De-
Destillation
gewonnen. Kp.0,5 mm = 100-102° C. Das kernmagnetische Resonanzspektrum des Produkts
und die Elementaranalyse bestätigten die Struktur. Die Gaschromatographie zeigte,
daß es sich um eine einzige Verbindung handelte, die keine strukturellen Isomeren
oder Verunreinigungen enthielt.
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Analyse, ber. für C9H21O2PS: C 37,48; H 7,33; P 10,73; S 33,36 Gef.:
C 37,45; H 7,18; P 10,87; S 33,7.
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Beispiel 10 Eine Mischung aus 49,5 g (0,25 Mol) S-Propenyldimethyldithiophosphat
und 23,25 g (0,375 Mol) Äthanthiol wurde auf die in Beispiel 9 beschriebene Weise
umgesetzt. Nach 2 bzw. 24 Studen wurden Umwandlungen von 45 % bzw. 86 % des S-Propenyldimethyldithiophosphats
festgestellt. Nach dem Waschen mit Natriumbicarbonat und der anschließenden Destillation
des Reaktionsgemisches erhielt man 38,7 g (69 %) S-2-Äthylmercaptopropyldimethyldithiophosphat
als farblose Flüssigkeit; Kp.0,3 mm = 102-104° C.
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Analyse, ber. für C7H1702PS2: C 32,29; H 6,58; P 11,89; S 36,95;
gef.: C 32,30; H 6,54; P 11,73; S 37,5.
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Beispiel 11 Eine Mischung aus 22,6 g (0,1 Mol) S-Propenyldiäthyldithiophosphat
und 9,6 g (0,2 Mol) Methanthiol wurde in einem Quarz-Bombenrohr unter ihrem Eigendruck
24 Stunden auf die in Beispiel 9 beschriebene Weise umgesetzt. Die kernmagnetische
Resonanz zeigte eine 78 %ige Umwandlung an. Die Vakuumdestillation ergab 16,6 g
(77,5 %) S-2-Methylmercaptopropyldiäthyldithiophosphat als gelbe Flüssigkeit; Kp.0,05
mm = 101-104° C.
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Analyse, ber. fr C8H19O2PS2: C 35,02; ii 6,97; P 11,29; S 35,02;
gef. : C 35,11; li 7,04; P 11,42; S 34,85.
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Beispiel 12 Eine Mischung aus 38,8 g (0,2 Mol) S-Propenyldimethyldithiophos@hat
und 19,2 é (0,4 Mol) Methanthiol wurde unter den Bedingungen des Beispiels 9 umgesetzt.
Nach der Entfernung des überschüssigen Methanthiols erhielt man ein Rohprodukt,
das 90 5-2-Ne thylmerc ptopropyldimethyldithiophosphat enthielt. Dieses wurde wie
üblich gewaschen, um die nicht umgesetzte Säure zu entfernen. Die nachfolgende frcktionierte
Destillation im Vakuum ergab 34 g (70 %) gereinigtes S-2-Methylmercaptopropyldimethyldithiophosphat
als farblose Flüssigkeit; Kp.0,05 mm = 98-100@ C.
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Analyse, ber. für C6H15O2PS2: C 29,25; H 6,13; P 12,57; S 39,05;
gef. : C 29,58; h 6,37; P 12,73; S 39,22.
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Beispiel 13 20, 4 g (0,2 Mol) Propenyläthylsulfid wurden langsam unter
Rühren und Wasserkühlung auf 20-40° C zu 27,2 g (0,2 Mol) Diäthyldithiophosphorsäure
gegeben. Es trat eine exotherme Reaktion ein. Die Intensität der olefinischen Wasserstoffsignale
im kernmagnetischen Resonanzspektrum des erhaltenen Reaktionsgemisches zeigte an,
daß 89 % des Propenyläthylsulfids reagiert hatten.
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Zur Entfernung der Ausgangssäure wurde das rohe Gemisch in 300 ml
Äther gelöst, zweimal mit je 100 ml einer 5 %igen wässrigen Netriumbicarbonatlösung
gewaschen, die Ätherphase getrocknet und im Vakuum zur Entfernung des Lösungsmittels
und des nicht umgesetzten Propenylsulfids (letzteres aus
einem
Bad von 500 C bei 0,05 mm) destilliert. Auf diese Weise erhielt man 35,2 g (74 %)
des Addukts als flüssigen Rückstand. Das kernrnagnetische Resonanzspektrum zeigte
an, daß das Addukt die Struktur eines Thioacetals hatte, das durch ionische Anlagerung
entsteht, d.h. aus S-1-Äthylmercaptopropyldiäthyldithiophosphat bestand. Das kernmagnetische
Resonanzspektrum zeigte für dieses Produkt ferner eine Mindestreinheit von 95 ß
an.
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Analyse, ber. für C9H21O2PS2 : a 37,47; H 7,33; P 10,73; S 33,36;
gef.: a 38,11; H 7,52; P 10,47; S 33,57.
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Ein Versuch, das obige Produkt durch Destillation bei einem Druck
von 0,02 mm weiter zu reinigen, führte zu einer partiellen Zersetzung unter Bildung
von Diäthyldithiophosphorsäure. Das zwischen 106 und 1080 C erhaltene destillierte
Produkt bestand nach dem kernmagnetischen Resonanzspektrum aus einem Addukt von
etwa 90 zeiger Reinheit.
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Beispiel 14 Die Produkte der Beispiele 1-4 und 6 wurden in Aceton
gelöst und mit Triton X-100 Emulgiermittel (Alkylarylpolyätheralkohol) in destilliertem
Wasser dispergiert, um Sprühemulsionen mit einer Konzentration von 0,025 bis 0,050
ja zu erhalten. Die Emulsionen wurden in Standard-Labortests in der nachfolgend
angegebenen Weise auf ihre insektizide und mitizide Wirkung untersucht. Die erhaltenen
Ergebnisse sind z. U. in Tabelle I zusammengefaßt.
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Untersuchung der insektiziden Wirkung Hausfliegentest - 50 ausgewachsene
Fliegen vom CSMA-Stamm (Chemical Specialties Manufacturers' Association) wurden
in einem etwa 5 x 13 cm großen Käfig aus nichtrostendem
Stel, der
oben und unten mit einem Sieb aus Draht einer lichten Maschenweite von 0,40 mm verschlossen
war, besprüht.
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Die Fliegen wurden in dem Käfig, in dem sie besprüht worden waren,
24 Sonden gehalten und auf ihr Zu-Boden-fallen und die Mortalität beobachtet. Die
Mortalität in diesem Versuch kann von einer Nachkontaktwirkung oder vom direkten
Kontakt beim Besprühen herrühren. Als Vergleichssubstanz wurde DDT in einer Konzentration
von 0,05 % verwendet.
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Mexikanischer Bohnekäfertest - abohnenblätter, die oben und unten
besprüht worden waren, wurden mit 10 Larven des mexikanischen Bohnenkäfers (später
zweiter Larvenzustand) besetzt. Die Geschwindigkeit, mit der die Larven die Blätter
fraften und aie Mortalität sowie die Beschädigung der Blatter wurden registriert.
Als Vergleichssubstanz diente Methoxychlor in einer Konzentration von 0, %.
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Erbsenblattlaustest - Ausgewachsene Erbsenblattläuse wurden besprüht
und auf besprtthte Erbsenpflanzen gesetzt.
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Dann beobachtete man die Mortalität innerhalb von 48 Stunden. Auch
die Beschädigung der Blätter wurde registriert.
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Als Vergleichssubstanz diente DDT in einer Konzentration von 0,05
%.
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Die systemische insektizide Wirkung wurde dadurch ermittelt, daß man
2G ml Spray auf das Vermiculit-Substrat eingetopfter Erbsenpflanzen aufbrachte.
48 Stunden nach der Anwendung wurden die Pflanzen mit zehn ausgewachsenen Erbsenblattläusen
infiziert. Die Mortalität wurde nach 5 Tagen festgestellt. Als Vergleichssubstanz
diente Demeton in einer Konzentration von 0,01 96.
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Untersuchung der mitiziden wirkung Spinnnilbentest Lima.b3hnenpflanzen
wurden mit 50-100 ausgewachsenen Erdbeer-Spinnmilben, Tetranychus atlanticus, infiziert.
Die infizierten Pflanzen wurden in das Testmaterial eingetaucht und 5 Tage beobachtet.
Darauf wurde die Mortalität der ausgewachsenen Spinnmilben sowie die ovizide Wirkung
beobachtet. Als Vergleichssubstanzen dienten Aramite und Ovotran in einer Ronzentration
von 0,1 0.
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Die Daten der Tabelle I zeigen, daß alle in dieser Tabelle zusammengestellten
Verbindungen wirksame Schädlingsbekämpfungsmittel sind. Sie zeigen ferner, daß das
etwas stärker hydrophile Propenyldithiophosphatmonoadduk der Beispiele 1 und 2 starke
systemische pestizide Wirkung hat, d.h. mit dem Pflanzensaft durch die Pflanze transportiert
wird.
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Im Gegensatz hierzu besitzen die bis-Dithiophosphataddukte der Beispiele
3, 4 und 6 nur Kontaktwirkung.
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Tablle I Verbindung Mortalitä % Spray Mexikanischer Erbsenblattlaus
Milbe Konz., Bohnenkäfer Kontakt- Syste- Kontakt-% 48 Stunden wirkung mische wirkung
48 Std. Wirkung 5 Tg.
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5 Tg.
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Beispiel Struktur
ort 0,050 100 50 100 91 |
5 OH3 0,025 100 50 100 50 |
2 (C2H50)2P-SOH=OH 0,050 100 100 100 62 |
Lnin 0,025 100 10 50 86 |
3 (CH30)2f1-SOH2O1H-S(0OH3)2 0,050 100 100 0 100 |
5 OH3 5 0,025 100 30 0 50 |
4 (C2H50)2P1-SOH2O1H-SP(OO2H5)2 0,050 0 90 0 82 |
5 00 00 OH3 |
6 C1H3 |
OLn 2PSy5P(0OH3)2 0,050 50 100 0 100 |
OH3 |
Beispiel 15 S-Propenyldime -thyld ithiophosphat, hergestellt @ie
in Beispiel 1, @urde auf seine nematozide Wirkung untersucht.
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Es wurde in einer enge von 0,41 g je 3,79 1 (2,95 kg) Erde entsprechend
112 kg/ha,i0 cm tief, verwendet. Im regulären Test wurden Wurzelknotennematoden
(Meloidigyne Incognita) in Erde für Tomatenpflanzen erzeugt. Die Erde für die Testzwecke
wurde mit der infizierten Erde und Wurzelknotne von infizierten Tomatenpflanzen
vermisch. Die Probe wurde sorgfältig in einem V-förmigen Mischer (V-shell blender)
mit der Erde gemischt. Vier etwa einen halben titer fassende Papierbecher davon
wurden Für die Behandlung je einer Tomatenpfl@nze verwendet. Nach 3 bis 4 Wochen
unter kästlieinem Licht und Berieselung von oben wurden die wurzeln der Pflanzen
auf den Grad der Wurzelknotenbildung untersucht.
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Die Kontrollpfl@nzen haben normalerweise je Pflanze etwa 50-100 Wurzelknoten.
Die prozentuale Kontrolle wurde durch Vergleich der Wurzelkhoten bei behandelten
und unbehandelten Tomatenpflanzen festgestellt. In diesem Test @urde mit S-Propenyldimethyldithiophosphat
eine 100 @ige Kontrolle erreicht.
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Beispiel 16 Eine noch bessere Wirkung als die Dimethylverbindung hat
das 3-Propenyldiäthyldithiophosphat, wie die Ergebnisse von Feldversuchen zur Bekämpfung
des Getreidewurzelwurmes zeigen. Die Bewertung erfolgte mit 0 bis 5, wobei 0 keine
Beschädigung und 5 eine schwere Beschädigung anzeigt.
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Verbindung A = S-Propenyldimethyldithiophosphat Verbindung B = S-Propenyldiäthyldithiophosphat
Diazinon = handelsübliches Mittel zur Bekämpfung des Getreide wurmes
Behandlung
angewand te wurzelbeschädigung durch- schlech-Menge T TT TTT schnitt- te Wurkg/ha
III lich zeln, % Verbindung A 1,12 3,7 2,8 3,6 3,4 83 Verbindung A 2,24 3,4 3,9
3,7 3,7 92 Verbindung B 0,56 1,3 2,1 1,6 1,7 13 Verbindung B 1,12 1,3 1,4 1,2 1,3
3 Verbindung B 2,24 1,0 1,2 1,1 1,1 0 Diazinon 1,12 1,3 1,4 1,8 1,5 10 Kontrolle
3,7 3,2 3,5 3,5 100 Diese Ergebnisse zeigen, daß die Diäthylverbindung eine vorteilhaftere
Wirkung Desitz-t als die Standardverbindung und eine wesentlich bessere als die
Dimethylverbindung.
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Beispiel 17 Das Monoaddukt von Diisopropyldithiophosphorsäure und
Nethylacetylen (S-Propenyldiisopropyldithiophosphat) wurde fie in Beispiel 5 hergestellt
und auf seine Wirksamkeit als Schmierölzusatz untersucht. Das Produkt dieses Beispiels
wurde mit anderen Dialkyldithiophosphorsäureaddukten und einem Zinksalz einer Mischung
von Isobutyl- und n-Amyldithiophosphorsäuren verglichen. In jedem Falle wurde durch
Vermischen einer kleinen Menge des Zusatzes (0,1 Gew.%, bezogen auf Phosphor) mit
einer größeren Menge eines Mineralschmieröls ein Schmiermittel hergestellt. Das
in den-Versuchen verwendete Mineralschmieröl bestand aus S.A.E. 30 Grad 100 V. I.
Öl.
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Im Oxydationsstabilitätstest wurde das Öl bei 207° C.
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(340# 10 F) 23 Stunden in Gegenwart von Silber- und Kupfer-Blei-Proben
belüftet, die an einer Welle befestigt waren, die sich mit einer Geschwindigkeit
von 600 U/Min. drehte.
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Der Grad der Oxydation wurde an Hand der Viskositätserhöhung des Öls
gemessen. Die korrodierende Wirkung des oxidierten
Öls äußert sich
in einer Gewichtsveränderung der Metallproben. Nach 3 und 19 Stunden wurden die
Proben durch neue ersetzt. Dementsr'rechend be-iehen sich die Gewichtsverluste auf
die drei Intervalle zwischen dem Beginn des Versuchs und nach 23 Stunden.
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Die in Tabelle II enthaltenen Daten zeigen, daß die Antioxydationswirksamkeit
des Diisopropyldithiophosphorsäure-Monoaddukts von Methylacetylen der des Zinkdialkyldithiophosphats
vergleichbar ist.
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Im 4-Kugel-Abriebtest (H.L. rest, J.Inst.Petr. 32, 210, 222 (1946))
wurde die h-arodynamische Schmierwirkung des Öls auf Stahloberflächen festgestellt.
In diesem Test wurden drei Stahlkugeln in einem Dreieck angeordnet und die vierte
über ihnen angebracht. Die vierte Kugel war in einer Halterung eingesetzt, so daß
die Vorrichtung unter Druck rotiert werden konnte. Sie wurde mit dem zu untersuchenden
Öl geschmiert. Die Versuche wurden mit einer Rotationsgeschwindigkeit von 1800 UÄjin.
unter einem Druck von 10 kg 30 Minuten bei 1500 C durchgeführt. Dann wurden die
Kugeln mikroskopisch auf den Durchmesser der Einkerbungen untersucht, die dem Abrieb
direkt proportional sind.
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Die Daten der Tabelle II zeigen, daß das Addukt aus Diisopropyldithiophosphorsäure
und Methylacetylen besser gegen Abrieb schützt als Zinkdialkyldithiophosphat.
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Im extremen Drucktest ("load-bearing capacity SAE" Federal Test Method
6501.02(15.15.1955)) wurden zwei geschmierte Metallflächen unter steigendem Druck
bei einem Reibungsverhältnis von 3,4/1 mit einer Geschwindigkeit von 1000 U/Min,.
aufeinander gedreht, bis sie sich festgefressen hatten.
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Die Daten der Tabelle II zeigen, daß das Monoaddukt aus Diisopropyldithiophosphorsäure
und Methylacetylen in diesem Test dem Zinkdialkyldithiophosphat überlegen ist.
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Table II Zusätze Konzen- ERE Schmieröl Stabilitätstest 4-Kugel Extremer
tration Abriebtest Drucktest Oxydation Korrosion %D Oxydation Kerbendurch- festgefressen
Viskosität Gewichtsänderung messer bei kg Saybold Sel. mg # zu An- nach der Ag Cu/pb
fang Oxydation 1. Grundöl 0 148 381 -2 -309 0,407 500 2. Zinkdialkyldithiophosphat
0,1 149 161 -1 - 16 0,266 725 3. S-Propenyldiisopropyldithiophosphat 0,1 145 157
0 + 43 0,238 910
Beispiel 18 Die Verbindungen der Beispiele 9-13
@urden auf die in den Beispielen 14 und 15 beschriebene Weise auf ihre insektizie,
mitizide und nematozide Wirkung untersucht. Außerdem wurde die angenaherte mittlere
letale Dosis von verschiedenen S-2-Alkylmercaptopropyldialkyldithiophosphaten bei
oraler Verabreichung an Mäuse bestimmt. Im zuletzt ten Versuch wurde an ausgewachsene
männliche Mäuse vom Swiss-Webster Stamm mit einem Körpergewicht von mit einer Magenspritze
eine berechnete Dosis verabreicht.
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Die Tiere wurden darauf zwei Wochen lang beobachtet, ob sie diesen
Versuch überlebten. Die Ergebnisse dieser Unterstchungen sind in Tabelle III zusammengestel
zeigen, daß die S-2-Alkylmercaptopropyldialkyldithiophosphat-Verbindungen gemäß
der Erfindung Verhältnismä chere Schädlingsbekämpfungsmittel darstellen, während
die isomeren Verbindungen mit einer 8-1-Alkylmercaptopropylstruktur in dieser Hinsicht
praktisch wertlos sind.
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Tablle III
a, Methylacetylen iIortalität, ja Prozen- Mittlere le- |
o cd # tuale tale Dois |
Diaddukt Haus- Nexikanischer n'rbsenblattlaus riilbe Routine
bei or 1 er |
Struktur der Ver- fliege Bohnenkäfer ~~~~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~~~~~~ |
bindung 24Std. Kontakt- system. Kontakt- system. Kontakt- system.
bekämpfg. Vercbreichun |
von Nema- an Mäuse, |
Bei- (Spraykonz., 9s) (0,01) wirkung Wirkung wir'ng Wirkung
wirkung Wirkung toden mit LD50, mg/kg |
spiel 48 Std. 5 Tg. 48 Std. 5 Tg. 48Std. 5 Tg. 45 kg/ha |
Nr. Lnv (0,91) (£,001 ) (0,001) (0,001) (0,001) |
cu (CH3O)2SCH2yHSOH3 0 30 60 0 100 32 100 100 50-100 |
5 CH3 |
10 (OH3O)2PSOH2O1HSO2H5 0 10 100 10 100 30 100 40 200-300 |
5 -I zip00 0 0 OH3 |
11 (O2H50)2PSOH2C1HSOH3 0 0 100 100 100 49 98 100 25- 50 |
OH3 |
9 (C2H5O)2PaSCH2O1HSO2H5 0 20 70 20 50 0 21 30 25- 50 |
5 OH3 |
13 (C2H5O)2PSOSCs2H5 0 0 rn;s 0 - - |
Die pestiziden @ittel gemäß der Erfindung können entweder in fester
oder in flüssiger Form angewandt werden. In fester Form können sie als hochfeine
Puder, vermischt mit einem festen Träger, wie Ton, Talku, Bentonit oder anderen
bekannten Trägern, verwendet werden. Sie können ferner unverdünnt cls feinstzerteilte
Nebel, oder als Spraylösungen in einem flüssigen Träger, z.B. als Lösung in einem
Lösungsmittel oder als Sprayemulsion in einem Nicht-Lösungsmittel, wie Wasser, angewant
werden. Typische Lösungsmittel sind z.B. Aceton, iithylalkohol, Benzol, Naphtha,
und Xylole. Geeignete Netz- und Ernulgiermittel für die I erstellung der wässrigen
Sprayemulsionen gemäß der Erfindung umfassen langkettige Alkohole, wie Dodecanol
und Octadecanol, sulfonierte Amid- und Esterderivate, sulfonierte aromatische und
gemische Alkylarylderivate, Ester von Pettsäuren, wie Sorbitrizinolsureester und
Petroleumsulfonate nicht-ionischer C10-C20 Emulgiermittel, wie Äthylenkondensationsprodukte
alkylierter Phenole. Die pestiziden Verbindungen gemäß der Erfindung können außer
mit Trägern auch mit anderen Schädlingsbekämpfungsmitteln vermischt werden.
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Im allgemeinen macht der aktive pestizide Bestandteil zwischen etwa,
O, G01 und etwa 5 Gew. C, des inerten Trägers aus.