DE2439177C2 - (±)-α-Cyan-3-phenoxybenzyl-(1R,trans)- und (1R,cis)-2,2-dimethyl-3-(2,2-dibromvinyl)-cyclopropancarboxylat und (S)-α-Cyan-3-phenoxybenzyl-(1R,cis)-2,2-dimethyl-3-(2,2-dibromvinyl)-cyclopropancarboxylat, Verfahren zur Herstellung des (S)-Isomeren und diese Verbindungen enthaltende Insektizide - Google Patents

Description

3-(2^-dibromvinyl)-cyclopropaiicari)oxylat in einem Lösungsmittel auflöst, die Lösung abkühlt und das Stereoisomere in kristalliner Farm abtrennt.

6. Insektizide, gekennzeichnet durch einen Gehalt einer Verbindung gemäß der Ansprüche 1 bis 4 zusammen mit einem üblichen Verdünnungsmittel oder Träger.

-CH-COX

Toxizitat der derzeitig vorhandenen Pyrethroide, und aus diesem Grund ist auch die (lR,trans)-Form dieses speziellen Esters von Interesse.

Bezüglich der erfindungsgemäßen Verbindungen, die praktisch reine optische Isomeren darstellen, wird hier die Nomenklatur (lR,ds) und (lR,trans) als zweckmäßige Alternative zu der strikten Nomenklatur auf der Grundlage der Sequenzregel (Cahn RJ>„ Ingold CJC. und Prelog. V„ Angew. Chem. Int. Ed. 5, 385 [1966]) angewandt, wo z.B. Dihalogenvinylcyclopropancarboxylate formal abgeleitet aus den (+)-trans-(lR^R)-Chrysanlhematen durch Austausch der Vmylmethylgruppen (1R3S) sein würden. In Übereinstimmung mit dem hier gemachten Vorschlag, werden die nach dem Cahn-lngold-Prelog-System als (+)-cis-(lR3S) und (+Hrans-(1R3S) bezeichneten Verbindungen nunmehr als (lR,cis) bzw. (lR,trans) bezeichnet

Wenn die Ester von dem e-Cyan-3-phenoxybenzylalkohol abgeleitet werden, liegt eine weitere Stelle molekularer Asymmetrie vor, wodurch sich eine weitere Stelle für die optische Aktivität ergibt, und diese Ester können in den (±K (+)- oder (-^-Formen bezüglich der Stereochemie der »Alkohole-Komponente des Moleküls erhalten werden.

Eine der toxischsten Verbindungen gegenüber Hausniegen und Senfkäfern ist das (±)-fl-Cyan-3-phenoxy-

Die Erfindung betrifft die in den Ansprüchen niedergelegten Gegenstände.

Gegenstand des deutschen Patents 23 26 077 sind so ungesättigte Cyclopropancarbonsäuren und deren Derivate der allgemeinen Formel

(R₁)(R₂)C = CHCH-
\

CH₃ CH₃

in der R, Wasserstoff, Fluor, Chlor oder Brom und R₂ -to Fluor, Chlor, Brom oder Äthyl und X eine Gruppe OR darstellen, wobei R ein S-Benzyl-S-furylmethyl-, 3-Phenoxybenzyl-, e-Cyan-3-phenoxybenzyl oder a-Äthinyl-3-phenoxybenzylrest ist, und wenn R₁ und R₂ Brom darstellen, X ebenfalls OH, Halogen oder O" A⁺, wobei A⁺ ein Kation ist, sein kann, unter der Voraussetzung, daß, wenn R₂ Äthyl darstellt, R₁ Wasserstoff und R 5-Benzyl-3-furylmethyl bedeutet, sowie spezielle ausgewählte Verbindungen dieser Derivatenklasse, Verfahren zur Herstellung derselben und diese Verbindungen enthal- ίο tende Insektizide.

Es wurde nun gefunden, daß der Gegenstand des Patents 23 26 077 dadurch weitergebildet und verbessert werden kann, d?ß man die in den Ansprüchen 1 bis 4 niedergelegten, praktisch reinen optischen Isomeren von Verbindungen des Patents 23 26 077 mit besonders ausgeprägten Insektiziden Eigenschaften zur Verfugung stellt.

Die beanspruchten pyrethroiden Ester besitzen sowohl optische als auch geometrische Isomere. Biologische Untersuchungen haben gezeigt, daß Ester, die strukturell von dem a-Cyan-3-phenoxybenzylälkohol und der 2,2-DimethyI-3-(2,2-dibromvinyl)-cyclopropancarbonsäure abgeleitet sind, gegenüber der Hausfliege am toxischsten sind, wenn die Säure (lR,cis)- »5 Konfiguration besitzt. Die Toxizität des Esters der sich von der (lR,trans)-Form dieser Säure ableitet, ist aber immer noch ungewöhnlich hoch im Vergleich zu der propancarboxylaL Dieser Ester weist drei Asymmetriezentren auf, wobei zwei an den Kohlenstoffatomen des Cyclopropanrings und das andere an dem Kohlenstoffatom vorliegt, das den a-Cyan-Substituenten trägt Dieser Ester wird durch Umsetzen von (±)-a-Cyan-3-phenoxybenzylalkohol mit dem Säurechlorid der (lR,cis)-Säure hergestellt, wodurch ein Ester erhalten wird, bei dem die Konfiguration an den Kohlenstoffatomen des Cyclopropanringes beibehalten wird, der jedoch noch an dem den a-Cyan-Substituenten tragenden Kohlenstoffatom racemisch ist. Dieses Produkt ist ein Gemisch aus zwei Stereoisomeren. Es wurde nun gefunden, daß man eines dieser Stereoisomeren aus dem racemischen Gemisch abtrennen kann dadurch, daß man das racemische Gemisch in einem Lösungsmittel auflöst, die Lösung abkühlt und das kristalline Stereoisomere isoliert. Das Stereoisomere, das in kristalliner Form abgetrennt werden kann, besitzt eine höhere insektizide Aktivität als das racemische Gemisch.

Die erfindungsgemäßen Ester können nach den Verfahren des Patents 23 26 077 hergestellt werden.

Um das (S)-Isomere des a-Cyan-3-phenoxybenzyl-(lR,cis)-2,2-dimethyl-3-(2,2-dibromvinyl)-cyclopropancarboxylats zu isolieren, das an dem den a-Cyan-Substituenten tragenden Kohlenstoffatome optisch rein ist, und das praktisch frei von weiteren optischen Isomeren ist, kann das (±)-e-Cyan-3-phenoxybenzyl-(lR,cis)-2,2-dimethyl-3-(2,2-dibromvinyl)-cyclopropancarboxylat in einem Lösungsmittel, insbesondere in einem Kohlenwasserstofflösungsmittel wie Hexan, bei einer Temperatur bis zu etwa 6O⁰C aufgelöst und die Lösung sodann abgekühlt werden. Sodann wird das Stereoisomere mit der (S)-Konfiguration im Alkoholrest aus der Lösung auskristallisiert. Das kristalline Stereoisomere kann aus der Lösung z. B. durch Filtrieren der Lösung und Einengen bis zur Trockene entfernt werden, wodurch ein · Rückstand verbleibt, in dem das (R)-Stereoisomere vorliegt, das mit kleinen Mengen des (S)-!someren verunreinigt ist. Die kernmagnetische Resonanz zeigt, daß das kristalline Isomere praktisch in reiner Form vorliegt, während das nicht kristalline Isomere Spuren des

anderen Stereoisomeren, d. h. des kristallinen Isomeren, enthält Es wurde gefunden, daß die insektizide Aktivität des kristallinen Stereoisomeren höher als diejenige des Racemats ist, andererseits ist die insektizide Aktivität des nicht kristallinen Isomeren geringer als diejenige des Racemats.

Das rechtsdrehende Stereoisomere, das leicht kristal lin aus dem racemischen Gemisch abgetrennt werden kann, leitet sich vom dem (-)-Isomeren des Alkohols ab, und der Ester weist die (S)-Konfiguration in dem Alkoholrest auf.

Die erfindungsgemäßen Ester können in insektizide Massen der in der oben angegebenen Patentschrift beschriebenen Art eingearbeitet werden, und die Verbindungen und die Massen können für die Ausrottung r, von Insekten in der Weise angewandt werden, wie dies in der vorgenanntes Patentschrift erläutert ist.

Der Erfindungsgegenstand wird anhand einer Reihe von Ausführungsbeispielen nachfolgend erläutert. Die Brechungsindizes werden bei 20⁰C gemessen.

Beispiel 1

(lR,cis)-3-Formyl-2,2-dimethyl-cyclopropancarbonsäure (= Methylol R,cis)-caronaldehyd) wird durch 2^r, Ozonolyse von Methyl-(±)-cis-chrj'santhemat hergestellt. Es wird sodann das Beispiel 5 nach der obengenannten Patentschrift wiederholt unter Anwenden von 5,3 g Triphenylphosphin, 3,36 g Kohlenstofftetrabromid und 60 ml trockenem Dichlormethan und 1,5 g «1 Methyl-OR^isJ-caronaldehyd. Das Reaktionsprodukt wird drei Stunden mit 9 ml Essigsäure, 6 ml konzentrierter HBr und 3 ml Wasser am Rückfluß gehalten und sodann mit Wasser verdünnt und mit Äther extrahiert. Die organische Lösung wird mit verdünnter Natrium- r> hydroxid-Lösung extrahiert, dieser Extrakt angesäuert und mit Äther extrahiert. Nach dem Einengen erhält man als Rückstand (lR,cis)-2,2-Dimethy1-3-(2,2-dibromvinyl)-cyclopropancarbonsäure.

Diese Carbonsäure wird mit Thionylchlorid kl Pyridin in das Säurechlorid umgewandelt, wie in Beispiel 6 der oben angegebenen Patentschrift beschrieben. Das sich ergebende Säurechlorid wird mit (±)-a-Cyan-3-phenoxybenzylalkohol in trockenem Benzol in Gegenwart von Pyridin umgesetzt, wie in Beispiel 6 der oben- .r> genannten Patentschrift erläutert. Man erhält so (±)-o-Cyan-3-phenoxybenzyl-(lR,cis)-2,2-dimethyl-3-(2,2-dibromvinyl)-cyclopropancarboxylat, n_D = 1,5732 (Verbindung P29 B).

Beispiel 2

Es wird das Veresterungsverfahren nach Beispiel 1 wiederholt, wobei anstelle von (1 R,cis)-2,2-Dimethyl-3-(2,2-dibromvinyl)-cyclopropancarbonsäure die (lR,trans)- v, 2,2-Dimethyl-3-(2,2-dibromvinyl)-cyclopropancarbonsäure tritt, die erhalten worden ist in der in Beispiel 5 der angegebenen Patentschrift beschriebenen Weise. Man erhält so (±)-a-Cyan-3-phenoxybenzyl-(lR,trans)-2,2-dimethyl-3-(2,2-dibromvinyl)-cyclopropancarboxywi lat, η ο = 1,5664 (Verbindung P 29 D).

Beispiel 3

Das Racemal von (±)-a-Cyan-3-phenoxybenzyI-(lR,cis)-2,2-dimethyl-3-(2,2-dibromvinyl)-cyclopropancarboxylat, das gemäß Beispiel 1 erhalten worden ist. weist die folgenden physikalischen Eigenschaften auf:

[a] ·;■ = -1° (C = 0,4 in Äthanol) n_D = 1,5732

Die NMR-Maxima der
CN

C — H-Gruppe

liegen bei r = 3,65 ppm und 3,72 ppm (gleiche Flächen).

Es werden 0,6 g des Racemats in 25 ml Hexan geiöst und bei -20⁰C gehalten, bis das Ausfällen der Kristalle abgeschlossen ist Die Kristalle werden sodann abfil triert und aus Hexan uTiknstallisiert Man erhält so (lR,cis)-2,2-Dimethyl-3-(2,2-dibromvinyl)-cyclopropan- carboxylat des (-)-a-Cyan-3-phenoxybenzylaIkohols in einer Ausbeute von 0,25 g. Die physikalischen Eigenschaften dieses kristallinen Isomeren sind nachfolgend angegeben.

Fp = 100⁰C

[ff]',? +16° (C = 0,4 in Äthanol)

Das NMR-Maximum der

CN

— C — H-Gruppe

liegt bei 1 = 3,65 ppm; es fehlt das Maximum bei ι =3,72 ppm. Es handelt sich hierbei um das Isomere mit S-Konfiguration in der Alkoholkomponente.

Die Mutterlaugen werden vereinigt und bis zur Trockene eingeengt. Man erhält so 0,32 g des nicht kristallinen Isomeren des (lR,cis)-2,2-dimethyl-3-(2,2-dibromvinyl)-cyclopropancarboxylats des (±)-a-Cyan-3-phenoxybenzylalkohols mit den folgenden Eigenschaften.

«„ = 1,5749

[σ]- = -15° (C = 0,4 in Äthanol)

Die NMR-Maxima der

CN
— C — H-Gruppe

liegen bei ι = 3,72 ppm. Mit einem kleinen Maximum (20% des Maximums bei 3,72) bei ι = 3.65 ppm. das dem kristallinen Isomeren zuzuordnen ist.

Es handelt sich hierbei also hauptsächlich um das Isomere mit R-Konfiguration in der Alkoholkomponente.

Die insektizide Toxizität der in den Beispielen 1 bis 3 beschriebenen Verbindungen wird gegenüber Hausfliegcn und Senfkäfern vermittels Verfahrensweisen getestet, die in der oben angegebenen Patentschrift beschrieben sind. Fs werden die nachfolgenden relativen Toxizitäten im Verhältnis zu 5-Benzyl-3-furylmethyl-( + )-trans-chrysanthemat erhalten, dem nun willkürlich eine Toxizität von 1000 zuordnet.

Verbindungen Hausfliegen Senftafer Bekannte Verbindung;

S-Benzyl-S-fiiiylmfcihyH+Hrans-chrysan- ] 000 1OGO

Iflemal (Bioresmethrin)

Erfindung:

P29B 1OÖG0 11GOO

P29D 4100 5 200

kristallines Isomeres der Verbindung P 29 B 23 000 14 000

((S)-lsoineKs)

Zum Veigleich (diese Verbindung gehört sieht
zum Anmelaungsgegensiand):

nicht kristallines Isomeres der Verbindung 3 500 4 000

P29B((R)-feomeres) B e i s ρ i e 1 4 i₅ holt unter Verwendung von 1,5 g MelhyI-(lR,cis]Karon-

aldehyd, 2,92 g Triphenylphosphin, 1,2 g Natriumchlo-

Ausgangsverbindung: ridfluoracetat und 7 ml Dimethylformamid. Der nach

(lR,trans)-3-(2^-Dinuorvinyl)-2,2Hdimethyl- ^em Einengen des Diäthylätherextraktes erhaltene

cyclopropancarbonsäure Ruckstand w.rd mit 3X40 ml Petroläther extrah.ert.

30 Der Petroläther wird eingeengt und der Ruckstand

a) Es wird ein Gemisch aus frisch destilliertem, destilliert. Man erhält so440 mg Methylol R,cis)-3-(2,2-trockenem Dimethylformamid (20 ml), Triphenylphos- difluorvinylH^-dimethylcyclopropancarboxylat mit phin(7,9g),Methyl-(lR,trans)-caronaldehyd(3,0g) und einem Sdp. 74-78°C/26,3 mbar.

das Natriumsalz der Chlordifluoressigsäure (3,6 g) unter b) Der so erhaltene Methylester (380 mg) wird einer

Rühren 20 Stunden lang auf 90⁰C erwärmt Es wird ₃₅ Lösung von Natriumhydroxid (200 mg) in Wasser (1 ml) sodann Wasser (60 ml) zugesetzt und die Lösung mit und Äthanol (10 ml) zugesetzt. Das Gemisch wird eine 2 x 20 ml Diäthyläther extrahiert. Die vereinigten äthe- Stunde lang unter Rühren am Rückfluß gehalten, und Tischen Extrakte werden mit Wasser, gesättigter Na- die Lösungsmittel werden unter verringertem Druck triumcarbonatlösung und gesättigter Natriumchlorid- entfernt. Es wird Wasser (50 ml) zugesetzt und die lösung gewaschen und sodann über Natriumsulfat ge- ₄₀ Lösung mit 20 ml Diäthyläther gewaschen, mit konzentrocknet und der Äther abdestilliert. Die Destillation trierter Chlorwasserstoffsäure angesäuert und mit Dides Rückstandes führt zu 2,25 g Methyl-(lR,trans)-3- äthyläther extrahiert.

(2,2-difluorvinyl-2,2-dimethyl-cyclopropancarboxylat Derätherische Extrakt wird mit gesättigtem Natrium-

mit einem Sdp. 63°C/26,3 mbar; n₀ = 1,4209. chlorid gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und

b) Es wird eine alkalische Lösung hergestellt durch _4i eingeengt. Man erhält so 290 mg der (lR,cis)-3-(2,2-Auflösen von Natriumhydroxid (200 mg) in Wasser Difluorvinyl^^-dimethyl-cyclopropancarbonsäure, n_D (1 ml), zu der Äthanol (10 ml) zugesetzt wird. Deroben = 1,4456.

(siehe Punkt a) beschriebene Methylester (0,5 g) wird in
die alkalische Lösung eingerührt und das Gemisch eine

Stunde lang am Rückfluß gehalten. Die Lösungsmittel ₅₀ B e i s ρ i e 1 6

werden unter verringertem Druck entfernt und Wasser
(30 ml) zugesetzt. Die Lösung wird mit 2X20 ml Diäthyläther gewaschen und mit konzentrierter Chlor- Die in den Beispielen 4 und 5 beschriebenen Säuren wasserstoffsäure angesäuert. Das Gemisch wird mit werden mit 5-Benzyl-3-furylmethylalkohol, 3-Phenoxy-2 X 30 ml Diäthyläther extrahiert, mit gesättigter Na- 55 benzylalkohol und (±)-a-Cyan-3-phenoxybenzylalkotriumchloridlösung gewaschen, über Natriumsulfat hol nach folgender Arbeitsweise verestert. Eine Lösung getrocknet und die Lösungsmittel verdampft. Es ver- aus der Säure (110 g) in Benzol (5 ml) wird mit Pyridin bleiben 410 mg (lR,trans-)-3-(2,2-r>ifluorvinyl)-2,2- (50 μΐ) und Thionylchlorid (45 μΐ) versetzt und drei Dimethyl-cyclopropancarbonsäure als Öl mit einem Stunden lang stehengelassen und die Säure in das ent-Brechungsindex von n_D = 1,4400. _b0 sprechende Säurechlorid umgewandelt. Es wird eine

Lösung von 3-Phenoxybenzylalkohol (137 mg) oder

Beispiel 5 ' eine äquivalente Menge der anderen Alkohole und Py

ridin (50 ul) in Benzol (5 ml) dem Säurechlorid zu- ·

Ausgangsverbindung: gesetzt. Man läßt das Gemisch über Nacht stehen. Die

(lR,cis)-3-(2,2-dinuorvinyl)-2,2-dimethyl- « lösung wird durch eine mit neutraler Tonerde gefüllte

cyclopropancarbonsäure Säule geführt und die Säule anschließend mit Benzol

eluiert. Das Eluat wird eingeengt. Es verbleibt der Ester a) Die Verfahrensweise nach Beispiel 4a wird wieder- als ein Öl mit folgenden physikalischen Daten:

Verbindung	Säure	!!ausfliege	Senfkäfer	Alkohol	"i>	die Verbindungen	sind als dies der Fall
Ρ31Λ	1 R.Irans			5-Benzyl-3-fury !methyl	1,5142	P31A und P31D, fast fünfmal wirksamer gegenüber
P 31 C	lR,lrans	1000	1000	(±)-a-Cyan-3-phenoxybenzyl	1,5330	Hausfiiegen als knock-down-Mittel;	daß die Verbindun-
P 31 D	lR,cis			5-Benzyl-3-i'urylmethyl	1,5136	bei Bioresmethrin ist.
P31E	lR,cis			3-Phenoxybenzyl	1,5349	Die Ergebnisse zeigen weiterhin.
P 31 F	lR,cis	3900	1900	(±)-a-Cyan-3-phenoxybenzyl	1,5355
	840	730	Es wurden hierbei die folgenden	Ergebnisse erzielt:
	2300	1300	Verbindung	KD50 bei
	1800	850		4 Minuten
	1200	2200
		Erfindung:
Die relative Toxizität der im Heispiel 6 beschriebenen		P31 A	0,024
FsterEeeenüberder Hausflieee und dem Senfkäfer wer-		2" P31C	0,019
den gemäß der Arbeitsweise nach Patent 23 26 077		P31 D	0,020
bestimmt, wobei die folgenden Ergebnisse erhalten		P31F	0,014
werden:	Bekannte Vergleichsverbindungen:
	Permethrin	0,283
	Bioresmethrin	0,101
	Die erhaltenen Ergebnisse zeigen, daß die zwei
Verbindung	jo S-Benzyl-S-furylmethylester, also
Bekannte Verbindung:
Bioresmethrin
Erfindung:
P31A
P31D
P31E
P31F

Es wurde in überraschender Weise gefunden, daß die beanspruchten Ester der Difluorphenylcyclopropancarbonsäuren außerordentlich wertvolle Ausrottungseigenschaften (»Knock down«-Effekt) besitzen, die wesentlich besser als diejenigen der bekannten Dichlorvinylanalogen sind (vgl. Nature, Bd. 244, 17. August 1973, Seiten 456-457).

Einschlägige knock-down-Tests sind durchgeführt worden vermittels Auflösen der Testverbindung in geruchlosem Kerosin und Einsprühen der die Aktivverbindung enthaltenden Lösung mit vier unterschiedlichen Testkonzentrationen in eine 100 Hausfliegen enthaltende Kearns& March Kammer. Jeder Test wurde mit jeder Konzentration bis zu sechs oder sieben Mal wiederholt, und bei jedem Test wurde die Anzahl der getöteten Fliegen mit einminütigen Intervallen, normalerweise bis zu 10 Minuten, gezählt. Die entsprechenden Zahlenwerte ermöglichen das Berechnen einer Konzentration der angegebenen Verbindung, die zu einem Töten von 50% einer Fliegenprobe in vier Minuten führt Dies ist der sogenannte KD₅₀-WeIt bei dem Vierminutentest.

gen P31 A und P31D gegenüber Permethrin eine mehr als zwölffache größere Wirksamkeit als Ausrottungsmittel besitzen. Permethrin ist ja der3-Phenoxybenzylester der Dichlorvinylsäure, die in der genannten Veröffentlichung Nature im Jahre 1973 als die bei weitem wichtigste handelsgängige Verbindung als Auswahl der dort beschriebenen verschiedenen Verbindungen angegeben worden ist.

Die angegebenen Ergebnisse bezüglich der Ausrottungseigenschaften zeigen weiterhin, daß die Verbindüngen P31 C und P31 F die a-Cyan-3-phenoxybenzylester der Difluorvinylsäure gegenüber Bioresmethrin etwa sechsmal wirksamer als Ausrottungsmittel sind und gegenüber Permethrin mehr als fünfzehnmal wirksamer sind.

Die »knock-down«-Eigenschaft stellt ein sehr wichtiges Beurteilungskriterium dar, da bei Anwenden von z. B. Haushaltsfliegenspray der Benutzer die Wirkung dahingehend beobachten kann, daß die Fliegen sofort absterben und gewissermaßen aus dem Flug zu Boden fallen und nicht erst einige weitere Minuten leben und sich dann zum Sterben irgendwo verkriechen.

Anhand der gemachten Darlegungen ist ersichtlich, daß die hervorragenden knock-down-Werte im wesentlichen darauf zurückzuführen sind, daß die Difluorvinylgruppe in dem Ester vorliegt

Claims (5)

Patentansprüche:

1. (±)-fl-Cyan-3-pbenoxyben2yl-(lR,trans)- und (lR,cis)-2_>2-dini^ijyi-3-(2,2-dibromvinyl)-£yd<H>ro- * pancarboxylat-

2.(S)^-Cyan-3-phenoxybenzyl--(lR,cis)-2^-<limetrjyl-3-(2^-dibiümvinyl)-cyclopropancarboxylat.

3. 3-Phenoxybenzyl-, tf-Cyam-3-phenoxvbenzyluad 5-Ben2yJ-3-furylmethy]-(lR-,as}-2^-diniethyl- J ο 3-(2^-difuiorvinyl)^cyclopropan carboxy IaL

4. 5-Benzyl-3-furylniethyl- und (dfc^o-Cyan-3-phenoxybenzyHlR,tians)-2,2-dimet:hyl-3-(2£-difluorvinyl)-cydopropancari> oxylaL

5. Verfahren zur Herstellung des Isomeren nach Anspruch 2, dadurch gekeniKeichnet, daß man