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Alkoxycarbonylphenylharnstoffe, Verfahren zu ihrer Herstellung und
ihre Verwendung als Herbizide Die vorliegende Erfindung betrifft neue Alkoxycarbonylphenylharnstoffe,
ein Verfahren zu ihrer Herstellung sowie ihre Verwendung als Herbizide.
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Es ist bereits bekannt geworden, daß gewisse Methoxycarbonyl-und Äthoxycarbonylphenylharnstoffe
als Herbizide verwendet werden können. (vgl. japanische Patentanmeldung 1314/69).
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Diese Verbindungen zeigen-åedoch in niedrigen Aufwandmengen keine
befriedigende Wirkung mehr. Außerdem ist bekannt, daß der N-(3-Triflurmethylphenyl)-N',N'-dimethylharnstoff
als selektives Herbizid, z.B. in der Baumwolle, eingesetzt werden kann (vgl. US-Patentschrift
3 134 665).
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Es wurde nun gefunden, daß die neuen Alkoxyearbonylphenylharnstoffe
der Formel
in welcher X1 und X2 für
Chlor oder Wasserstoff stehen,
wobei X1 oder X2 den Rest
bedeutet, R1 für Wasserstoff, niederes Alkyl oder Methoxy steht und R2 für einen
aliphatischen Rest mit -mindestens 3 C-Atomen steht, dessen Kette gegebenenfalls
durch Sauerstoff oder Schwefel unterbrochen sein kann, sehr gute herbizide Eigenschaften
aufweisen.
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Weiterhin wurde gefunden, daß man die neuen Alkoxycarbonylphenylharnstoffe
der Formel (I) erhält, wenn man Isocyanate der Formel
in welcher -X1 und X2 die oben angegebene Bedeutung haben, mit einem Amin der Formel
in welcher R1 die oben angegebene Bedeutung hat,
gegebenenfalls
in Gegenwart eines Verdünnungsmittels umsetzt.
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Überraschenderweise zeigen die erfindungsgemäßen Alkoxycarbonylphenylharnstoffe
eine erheblich höhere herbizide Wirkung als die aus dem Stand der Technik vorbekannten
chemisch verwandten Methoxy- und Äthoxycarbonylphenylharnstoffe. Die erfindungsgeinäßen
Alkoxyearbonylphenylharnstoffe stellen somit eine Bereicherung der Technik dar.
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Verwendet man das 3-Isobutoxycarbonylphenylisocyanat und Dimethylamin
als Ausgangskomponenten, so kann der Reaktionsverlauf durch das folgende Formelschema
wiedergegeben werden:
Die als Ausgangs stoffe verwendeten Isocyanate sind durch die Formel (II) allgemein
definiert. Im Rest
steht R2 vorzugsweise für einen aliphatischen Rest mit 3-8 C-Atomen, der gegebenenfalls
eine Kohlenstoffdoppel- bzw. -dreifachbindung besitzen kann oder dessen Kette durch
Sauerstoff bzw.
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Schwefel unterbrochen sein kann.
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Die Isocyanate der allgemeinen Formel (II) sind bislang noch nicht
bekannt. Sie können å jedoch in an sich bekannter Weise aus bekannten Vorprodukten
synthetisiert werden, indem man in einer ersten Stufe Nitrobenzoylchloride der allgemeinen
Formel
in welcher X Wasserstoff oder Chlor bedeutet, mit einem Alkohol der Formel HOR2
(V) in welcher R2 die oben angegebene Bedeutung hat, in Gegenwart eines inerten
Verdünnungsmittels umsetzt - und die hierbei gebildeten Alkoxycarbonylnitrobenzole
der allgemeinen Formel -
in welcher X1 und X2 die oben angegebene Bedeutung haben, in einer zweiten Stufe
katalytisch hydriert, z.B. in Gegenwart von Raney-Nickel, und schließlich in einer
dritten Stufe
die hierbei gebildeten Aniline der Formel
in welcher X1 und X2 die oben angegebene Bedeutung haben, in üblicher Weise durch
Phosgenierung in die Isocyanate (ii) überführt (vgl. auch unter Herstellungsbeispielen).
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Als Beispiele für Isocyanate der Formel (II) seien im einzelnen genannt:
3-Propoxycarbonyl-, 3-Isopropoxyearbonyl-, 3-Isobutoxyearbonyl-, 3-ter-t .-Butoxycarbonyl-,
3-Pentoxycarhonyl-, 3-Neopentoxycarbonyl-, 3-Hexoxycarbonyl-, 3-Octoxycarbonyl-phenylisocyanat,
3-Chlor-4-alloxycarbonyl-, 3-Chlor-4-sek.-butoxycarbonyl-, 3-Chlor-4-isopentoxycarbonyl-,
3-Chlor-4-propargoxycarbonyl-phenylisocyanat, 4-Isobutoxycarbonylphenylisocyanat,
3-sek.-Butoxy-4-chlorphenylisocyanat.
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Die als Ausgangsstoffe verwendeten Amine sind durch die Formel (III)
allgemein definiert. In dieser Formel steht R1 vorzugsweise für Wasserstoff, Methyl
oder Methoxy. Diese Amine sind bekannt. Als Beispiele seien genannt: Methylamin,
Dimethylamin, Methyläthylamin, Methylbutylamin, O,N-Dimethylhydroxylamin.
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Als Verdünnungsmittel kommen Wasser und alle inerten organischen Lösungsmittel
infrage. Hierzu gehören Äther, wie Dioxan,
Kohlenwasserstoffe, wie
Toluol, Chlorkohlenwasserstoffe, wie Chlorbenzol, und Ketone, wie Aceton.
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Die Reaktionstemperaturen können in einem größeren Bereich 0 variiert
werden, im allgemeinen arbeitet man bei 10-80 C, vorzugsweise bei 20-500C.
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Bei der Durchführung des Verfahrens setzt man im allgemeinen etwa
äquimolare Mengen an Isocyanat (II) und Amin (III) ein, jedoch schadet ein Überschuß
an Amin bricht. Die Aufarbeitung erfolgt in üblicher Weise.
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Die erfindungsgemäßen Wirkstoffe der Formel (I) weisen eine sehr gute
herbizide Wirksamkeit auf und können deshalb zur Bekämpfung von Unkraut verwendet
werden.
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Unter Unkraut im weitesten Sinne sind alle Pflanzen zu verstehen,
die an Orten aufwachsen, wo sie unerwünscht sind.
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Als Unkräuter kommen insbesondere in Frage: Dikotyle wie Senf (sinapis),
Kresse (Lepidium), Klettenlabkraut (Galium), Vogelmiere (Stellaria), Kamille (Matricaria),
Pranzosenkraut (Galinsoga), Gänsefuß (Chenopodium), Brennessel (Urtica), Knöterich
(Polygonum), Kreuzkraut (Senecio), Rauhhaar-Amaranth (Amaranthus retroflexus); Monokotyle
wie Lieschgras (Phleum), Rispengras (Poa), Schwingel (Festuca), Eleusine (Eleusine),
Fennich (Setaria), Raygras (Lolium), Trespe (Bromus), Hühnerhirse (Echinochloa),
Windhafer (Avena fatua), Fuchsschwanzgras (Alopecurus), Sorghum (Sorghum halepense).
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Die erfindungsgemäßen Wirkstoffe eignen sich wegen ihrer sehr guten
Verträglichkeit für Baumwolle vorzugsweise zur selektiven
Unkrautbekämpfung
in Baumwollkulturen.
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Die erfindungsgemäßen Wirkstoffe können in die üblichen Formulierungen
übergeführt werden, wie Lösungen, Emulsionen, Suspensionen, Pulver, Pasten und Granulate.
Diese werden in bekannter Weise hergestellt, z.B. durch Vermischen der Wirkstoffe
mit Streckmitteln, also flüssigen Lösungsmitteln, unter Druck stehenden verflüssigten
Gasen und/oder festen Trägerstoffen, gegebenenfalls unter Verwendung von oberflächenaktiven
Mitteln, also Emulgiermitteln und/oder Dispergiermitteln und/oder schaumerzeugenden
Mitteln. Im Falle der Benutzung von Wasser als Streckmittel können z.B. auch organische
Lösungsmittel als Hilfslösungsmittel verwendet werden.
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Als flüssige Lösungsmittel kommen im wesentlichen in Frage: Aromaten,
wie Xylol, Toluol, Benzol oder Alkylnaphthaline, chlorierte Aromaten oder chlorierte
aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Chlorbenzole, Chloräthylene oder Methylenchlorid,
aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Cyclohexan oder Paraffine, z.B. Erdölfraktionen,
Alkohole, wie Butanol oder Glycol sowie deren äther und Ester, Ketone, wie Aceton,
Methyläthylketon, Methylisobutylketon oder Cyclohexanon, stark polare Lösungsmittel,
wie Dimethylformamid und Dimethylsulfoxid, sowie Wasser; mit verflüssigten gasförmigen
Streckmitteln oder Trägerstoffen sind solche Flüssigkeiten gemeint, welche bei normaler
Temperatur und unter Normaldruck gasförmig sind, z.B. Aerosol-Treibgase, wie Halogenkohlenwasserstoffe,
z.B. Freon; als feste Trägerstoffe: natürliche Gesteinsmehle, wie Kaoline, Tonerden,
Talkum, Kreide, Quarz, Attapulgit, Montmorillonit und Diatomeenerde, und synthetische
Gesteinsmehle, wie hochdisperse Kieselsäure, Aluminiumoxid und Silikate; als Emulgier-
und/oder schaumerzeugende Mittel: nichtionogene- und anionische Emulgaotren, wie
Polyoxyäthylen
-Fettsäureester, Polyoxyäthylen-Fettalkohol-äther,
z.B. Alkylarylpolyglycoläther, Alkylsulfonate, Alkylsulfate, Arylsulfonate sowie
Eiweißhydrolysate; als Dispergiermittel: z.B. Lignin, Sulfitablaugen und Methylcellulose.
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Die erfindungsgemäßen Wirkstoffe können in den Formulierungen in Mischung
mit anderen bekannten Wirkstoffen vorliegen, wie Fungiziden, Insektiziden und lkariziden.
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Die Formulierungen enthalten im allgemeinen zwischen 0,1 und 95 Gewichtsprozent
Wirkstoff, vorzugsweise zwischen 0,5 und 90%.
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Die Wirkstoffe können als solche oder in Form ihrer Eormulierungen
oder der daraus bereiteten Anwendungsformen, wie gebrauchsfertige Lösungen, Emulsionen,
Suspensionen, Pulver, Pasten und Granulate angewendet werden. Die Anwendung geschieht
in üblicher Weise, z.B. durch Spritzen, Sprühen, Stäuben, Streuen und Gießen.
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Die erfindungsgemäßen Wirkstoffe können sowohl im pre- als auch post-emergence-Verfahren
angewandt werden. Sie sind besonders gut wirksam im post-emergence-Verfahren und
zeichnen sich bei dieser Anwendungsform durch besonders gute Verträglichkeit in
Baumwolle aus.
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Die eingesetzte Wirkstoffmenge kann in größeren Bereichen variiert
werden. Sie hängt im wesentlichen von der Art des gewünschten Effektes ab. Im allgemeinen
liegen die Aufwandmengen zwischen 0,1 und 20 kg/ha, vorzugsweise zwischen 0,1 und
10 kg/ha.
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Die Überlegenheit der erfindungsgemäßen Wirkstoffe gegenüber vergleichbaren
vorbekannten Stoffen wird durch die folgenden Verwendungsbeispiele dargelegt.
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Beispiele Post-emergence-Test Lösungsmittel: 5 Gewichtsteile Aceton
Emulgator: 1 Gewichtsteil Alkylarylpolyglycoläther Zur Herstellung einer zweckmäßigen
Wirkstoffzubereitung vermischt man 1 Gewichtsteil Wirkstoff mit der angegebenen
Menge Lösungsmittel, gibt die angegebene Menge Emulgator zu und verdünnt das Konzentrat
mit Wasser auf die gewünschte Konzentration.
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Mit der Wirkstoffzubereitung spritzt man Testpflanzen, welche eine
Höhe von 5-15 cm haben so, daß die in der Tabelle angegebenen Wirkstoffmengen pro
Plächeneinheit ausgebracht werden. Je nach Konzentration der Spritzbrühe liegt die
Wasseraufwandmenge zwischen 1000 und 2000 1/pa. Nach drei Wochen wird der Schädigungsgrad
der Pflanzen bonitiert in % Schädigung im Vergleich zur Entwicklung der unbehandelten
Kontrolle.
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Es bedeuten: 0 fO = keine Wirkung 100 XO = Totale Vernichtung.
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Wirkstoffe, Aufwandmengen und Resultate gehen aus der nachfolgenden
Tabelle hervor:
post-emergence-Test / Gewächshaus
Wirkstoff Augwand- Baum- Galin- Stella- Ama- Echino- Digi- |
menge wolle Senf soga ria ran- chloa taria |
kg/ha thus |
Cl |
O# |
# |
CH3OC-#-NHC-N(CH3)2 4 0 100 90 90 80 80 80 |
# |
O |
(bekannt) |
O |
# |
#-NHC-N(CH3)2 1 10 100 90 80 100 70 75 |
# 0,5 0 100 60 80 90 60 70 |
CF3 |
(bekannt) |
Nr. 16 * 1 20 100 100 100 100 80 100 |
(erfindungsgemäß) 0,5 0 100 100 90 100 75 100 |
* Wirkstoff-Nr. vgl. Herstellungsbeispiele S. 12 ff
Fortzetzung
post-emergence-Test / Gewächshaus Wirkstoff Aufwand- Baum- Galin- Stella- Amaran-
Echino- Digimenge wolle Senf soga ria thus chloa taria kg/h Nr. 2 * 1 20 100 100
100 100 100 100 (erfindungsgemäß) 0,5 0 100 100 100 100 90 100 Nr. 15 * 1 20 100
100 100 100 90 100 (erfindungsgemäß) 0,5 10 100 100 90 100 80 100 Nr. 5 * 1 20 100
100 100 100 80 100 (erfindungsgemäß) 0,5 10 100 100 100 90 70 80 * Wirkstoff-Nr.
vgl. Herstellungsbeispiele S. 12 ff
Herstellungsbeispiele: Beispiel
1:
In eine Lösung von 20.5 g 3-n-Propoxycarbonylphenylisocyanat in 100 ml Toluol leitet
man 5-6 g Dimethylamin ein. Hierbei steigt die Temperatur bis etwa 350C an. Man
engt die Lösung ein und erhält hierbei 23 g des obigen Harnstorfes vom Fp.
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84-860c.
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Beispiel 2:
In eine Lösung von 25.3 g 3-sek.-Butoxycarbonyl-4-chlor-phenylisocyanat in 100 ml
Aceton tropft man 12 ml einer ca. 50 %igen wässrigen Dimethylaminlösung. Nach Beendigung
der Reaktion fällt man das Reaktionsprodukt mit Wasser aus und erhält 24 g vom Fp.
95-970C.
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In entsprechender Weise können folgende Harnstoffe hergestellt werden:
Beispiel Formel Schmelzpunkt |
COOC3H7n |
3 SHCONHCH3 110-112°C |
COOC4Hgn |
4 NHC0N (CR3) 2 93- 950C |
COOC4Hai |
n |
5 zuIHCON(CH3 )z 100-1010C |
Beispiel Formel zu Schmelzpunkt |
6 163H70C -7 NHCON(CHs)2 )2 CHs ) 2 190-1930C |
il |
7 iC3H70C G c3H7 OCNHCONHCH3 15700 |
Cl |
8 iC3H70C ß NHCON( C-Is)2 1320 |
ci |
9 nCH70C011NHC0N 4 NHCON(CH3)2 102-1030C |
s |
Cl |
10 IC4HsOC-b -NHCON (0H )2 13400 |
rl |
Cl |
11 IC4HsOC NHCONKCHs 141-143°C |
II |
12 CH3\NHCON(CH3\ 97- CRs\ 9 |
C2H5, 9 NHCON(CHs)2 )2 97 9700 |
C2H 'I |
13 CH30CH2CH20C $ NHCON(CH3)2 122° |
o |
Cl |
14 C2HsSCH2CH20C W NHCON(CH9)2 67-70° |
II |
o |
15 (CH3)2CHCHzCH20C b NHCON(CH3)2 68-70°C |
o |
Beispiel Formel Schmelzpunkt |
C1 |
16 (CH3)3C-CH2-OC S NHCON(CH3)2 140-1440c |
Herstellungsbeispiele für die Ausgangsstoffe A) 3-n-Propoxycarbonyl-nitrobenzol
in 200 ml n-Propanol löst man 50 g 3-Nitrobenzoylchlorid und erhitzt bis zur Beendigung
der Chlorwasserstoffabspaltung 2 Stunden lang zum Sieden. Man engt i. Vak. ein und
erhält 57 g des 3-n-Propoxyearbonyl-nitrobenzols vom n2°:1.5260, das roh zur katalytischen
Hydrierung eingesetzt werden kann.
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In analoger Weise können folgende Nitrobenzole hergestellt werden:
X1 Xz nno (Schmelzpunkt) |
H -COOC4H9n 1.5197 |
H -COOC4H9i 1.5180 |
COOCsH7i H (lO80c) |
-COOC3H7n C1 :5440 |
-COOC3H7i C1 |
-COOC4HSI C1 1.5384 |
CH3 |
-C00cfl C1 1.5404 |
C2Hs |
-COOCH2CH20CH3 C1 1.5452 |
-COOCH2CH2SC2H5 C1 1.5679 |
COOCH2CHCH(CH3)a C1 1.5wo5 |
-COOCHz C(CHs)2 C1 (41t46oC) |
B) 3-n-Propoxycarbnyl-anilin lllg 3-n-Propoxycarbonyl-nitrobenzol
werden in 300 ml Dioxan gelöst und unter Zusatz von 5 g Raney-Nickel bei 3000 katalytisch
hydriert. Nach Beendigung der Wasserstoffaufnahme wird vom Katalysator gesaugt und
die Lösung i. Vak.
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eingeengt. Man erhält 90 g 3-n-Propoxycarbonylanilin vom nD°:1.5468.
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In analoger Weise erhält man folgende Aniline:
20 |
X1 X2 nD (Schmelzpunkt) |
H -COOC4Hsn 1.5409 |
H -COOC4H9i 1.5371 |
-COOC3H7i H (840c) |
-COOC3H7n C1 (78°C) |
-COOC3H711 C1 (l07PC) |
-COOC4H9i C1 (650dz |
-COOCH C1 (580C) |
sC2H5 |
-COOCH2CH20CH3 C1 (13000) |
-COOCH2CH23C2K5 C1 (630c) |
-COOCH2CH2CH(CH3)2 C1 (490cm |
-COOCH2-C(CH3)3 C1 (112°C) |
C) 3-n-Propoxycarbonylphenylisocyanat In die -Lösung von 80 g Phosgen in 300 ml
Xylol tropft man unter Eiskühlung bei 5-15°C die Lösung von 90 g 3-n-Propoxycarbonylanilin
in 100 ml Xylol ein. Nach der Zugabe erhitzt man innerhalb von etwa 2 Stdn. unter
weiterem Phosgeneinleiten bis zur Siedehitze. Nach der Klarlösung erhitzt man noch
eine Zeitlang, destilliert das Lösungsmittel i. Vak. und destilliert anschließend
das Isocyanat bei Kp0,65 119-123°C 76 g, nB20: 1.5245
In analoger
Weise erhält man
X1 X2 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ |
H -C4Hon 98-l020Ä). o8 |
H -C4Hgi 97-100°/0.o4 |
-COOC3H7i H 106-111°/0.13 |
-COOC3H7i Cl 1650/15 |
-COOC4Hgi C1 125-1280/0.3 |
/CH3 |
-COOCHX Cl 115-1200/0.1 |
¼2H5 |
-COOCH2CH20CH3 C1 |
-COOCH2CH2SC2H5 C1 160-165°/0.15 |
-COOCH2CH2CH(CH3)2 C1 l26l270/0.l |
-COOCH2C(CH3)3 C1 115-1200/0.12 |