-
Insektizid und Herstellungsverfahren dafür Die Erfindung betrifft
ein Insektizid und ein Herstellungsverfahren dafür. In den letzten Jahren kam es
zu einer raschen Entwicklung der Chemie und der Bioanaloga der juvenilen Hormone
(der Juvenoida), d.h. der Stoffe, die im Insektenorganismus die Wirkung eines von
seinen eigenen sogenannten metamorphosen Hormonen initiieren. Juvenoida verursachen
beim Insekt Störungen der embryonalen Entwicklung, Inhibition der Metamorphose,
Chemosterilisation und gegebenenfalls Unterbrechung der Diapause. Alle diese Wirkungen
können zur Vertilgung von schädlichen Insektenarten ausgenützt werden.
-
Eine der beachtenswerten und sehr günstigen Eigenschaften dieser
neuen Generation von Insektiziden ist ihre sortenspezifische Wirkung, was bedeutet,
daß einzelne Stoffe einige
Insektenarten mehr als andere beeinflussen.
Alte Arten von Insektiziden vertilgten neben den schädlichen auch nützliche Insekten.
Die sortenspezifische Wirkung von Bioanaloga der juvenilen Hormone hängt eng mit
ihrer chemischen Struktur zusammen.,Sie hängt dabei nicht nur von der chemischen
Natur des ersten (= vorderen) Teils des Moleküls ab, sondern wird auch durch den
terminalen Teil bedeutend beeinflußt. Die erfindungsgemäßen Stoffe weisen neben
beachtenswerter Wirksamkeit bei einigen bedeutenden Schädlingen nur relativ geringe
Wirkung auf einige nützliche Insektenarten auf.
-
Beim erfindungsgemäßen Insektizid ist charakteristisch, daß die wirksame
Komponente durch neue ungesättigte Ester mit Cycloalkyl-Endgruppen der allgemeinen
Formel I gebildet wird,
in der R und R1 Wasserstoff oder Alkyl mit 1 - 4 Kohlenstoffatomen oder R1 ein geminales
Dialkyl wie z.B. geminales Dimethyl oder geminales Methyl, Äthyl und R2 ein Alkyl
mit 1 - 4 Kohlenstoffatomen, ein Alkenyl mit 1 - 4 Kohlenstoffatomen oder ein Alkinyl
mit 1 - 4 Kohlenstoffatomen wie etwa Propargyl oder ein Cycloalkyl mit 1 - 5 Kohlenstoffatomen
wie z.B. ein Cyclopropylmethylradikal sowie m die Zahlen 1 oder 2 bedeuten.
-
Beim Herstellungsverfahren des Wirkstoffes der allgemeinen Formel
I wird ein Aldehyd der allgemeinen Formel II
in der R, R1 und m dasselbe bedeuten wie in Formel I und X die Gruppe -CH=O darstellt,
mit einem Wittig-Reagens der allgemeinen Formel III umgesetzt,
in der R2 dasselbe bedeutet wie in Formel I und R4 ein Alkyl mit 1 - 4 Kohlenstoffatomen
darstellt, wobei vorzugsweise R2 R4 ist. Der Aldehyd der allgemeinen Formel II kann
auf bekannte Weise hergestellt werden, beispielsweise so, daß man ein Halogenid
der allgemeinen Formel IV
in der R, R1 und m dasselbe bedeuten wie in Formel I und X Brom oder Jod darstellt,
zuerst mit Magnesium in einem Lösungsmittel zusammenbringt, das man für Grignardreaktionen
verwendet,
beispielsweise in Äther oder im Gemisch mit Benzol, und
danach mit Crotonaldehyd ohne Isolation des Zwischenproduktes versetzt. Der gewonnene
ungesättigte Alkohol der allgemeinen Formel V
in der R, R1 und m dasselbe bedeuten wie in Formel I, liefert durch Reaktion mitTrimethylorthoacetat
oder Triäthylorthoacetat Methyl- oder Äthylester der allgemeinen Formel
in der R, R1 und m dasselbe bedeuten wie in Formel I und Methyl oder Äthyl darstellt.
Die Reaktion läuft bei überschüssigem Orthoacetat bei höherer Temperatur, vorteilhaft
bei 135 - 140 0C, in Gegenwart von schwachen Säuren, z.B.
-
Propionsäure, ab.
-
Durch katalytische Hydrierung der Doppelbindung von Verbindung der
allgemeinen Formel V und durch Reduktion der Estergruppen mit Lithiumaluminiumhydrid
entsteht ein Alkohol der allgemeinen Formel VII
in der R, R1 und m dasselbe bedeuten wie in Formel I. Zur Hydrierung
kann jeder üblicherweise zur Hydrierung von Doppelbindungen angewandte Katalysator
wie Palladium, Platin, Nickel od.dgl. verwendet werden. Beide Vorgänge können auch
in umgekehrter Reihenfolge stattfinden, d.h. zuerst Reduktion des Esters der allgemeinen
Formel V mit Hydrid und anschließend Hydrierung auf die angeführte Weise. Durch
Oxidation des Alkohols der allgemeinen Formel VII wird ein Aldehyd der allgemeinen
Formel II erhalten, in der R, R1 und m dasselbe bedeuten wie in Formel I und X die
Gruppe -CH=O darstellt. Die Reaktion wird mit irgendeiner der gebräuchlichen Methoden
zur Oxidation von alkoholischen Gruppen zu Aldehydgruppen, vorteilhaft mit einer
Lösung vom tert.-Butylchromat, durchgeführt.
-
Bei der Anwendung zur Insektenvertilgung kann dieser Stoff mit irgendeinem
inerten Träger wie Talk, Kieselgur, mit Lösungsmitteln, die gewöhnlich in Gemischen
mit klassischen Insektiziden benutzt werden, wie Aceton, Xylol, Pflanzen-und Mineralölen
od.dgl. verwendet werden. Bei der Anwendung können auch weitere Komponenten wie
z.B. Netzmittel, Stabilisatoren, Emulgatoren, Aktivkohle od.dgl. Verwendung finden.
-
Das wirksame Gemisch kann je nach den Eigenschaften und der Insektenart
topisch, peroral oder inhalatorisch verwendet werden.
-
Im folgenden wirddie Erfindung unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele
näher erläutert.
-
Beispiel 1: Äthyl-3,7-dimethyl-9-cyclohexyl-2,4-nonadienoat (I; R
= R1 = H, m = 2, R2 = C2H5).
-
a) Cyclohexylpropenylcarbinol (V; R = R1 = H, m = 2): Zu metallischem
Magnesium (2,60 g) in Äther (20 ml) wird eine Lösung von Cyclohexylbromid (19,0
g) in Äther (30 ml) hinzugefügt. Das Gemisch wird dann 30 min zum Sieden erhitzt.
-
Zu diesem Reaktionsgemisch wird danach Crotonaldehyd (8,0 g) in Äther
(15 ml) zugegeben und das Gemisch 30 min bei 18 -25 0C stehen gelassen. Anschließend
wird das Gemisch in mit Ammoniak gesättigtes Eiswasser gegossen und die organische
Schicht abgetrennt. Die wäßrige Schicht wird mit Äther ausgeschüttelt (2x, insgesamt
60 ml), die ätherischen Anteile mit Wasser durchgeschüttelt und getrocknet. Darauf
wird der Äther abdestilliert und der Trockenrest fraktioniert. Das Produkt ist in
der Fraktion vom Sdp. 145 - 150 °C/15 Torr enthalten.
-
Konstanten: IR-Spektrum: 970, 1380, 1692 und 3610 cm 1; nD24 1,4775.
-
b) Äthyl-3-methyl-5-cyclohexyl-4-pentenoat (VI; R = R1 H, m 2 R3
: C2H5): Das Gemisch von Cyclopropenylcarbinol (8,70 g), Triäthylorthoacetat (65,0
g) und Propionsäure (0,30 g) wird innerhalb einer Stunde auf 135 - 140 0C unter
gleichzeitigem Abdestillieren des Äthanols erhitzt. Nach Reaktionsende wird das
Reaktionsgemisch fraktioniert. Der auf diese Weise gewonnene Ester hat einen Sdp.
von 145 - 150 °C/12 Torr; IR-Spektrum: 970, 1176 und 1735 cm-¹; nD24 = 1,4598.
-
c) Äthyl-3-methyl-5-cyclohexylpentenoat (II; R = R1 t H, m = 2, X
- COOEt): Eine Lösung von Äthyl-3-methyl-5-cyclohexyl-4-pentenoat (6,40 g) in Methanol
(30 ml) wird unter atmosphärischem Druck und Katalyse durch 5% Pd/CaCO3 hydriert.
Der Wasserstoffverbrauch stellt sich von selbst auf die für die Hydrierung einer
Doppelbindung nötige Menge ein. Danach wird die Hydrierung beendet und das Produkt
durch Abfiltrieren des Katalysators und durch Abdampfen des Methanols isoliert.
-
d) 3-Methyl-5-cyclohexyl-1-pentanol (VII; R t R1 : m = 2, X = CH20H):
Eine Lösung von Äthyl-3-methyl-5-cyclohexylpentenoat (6,30 g) in getrocknetem Äther
(15 ml) wird bei Zimmertemperatur zu einer Suspension von Lithiumaiuminiumhydrid
(1,10 g) in getrocknetem Äther zugetropft und das Gemisch bei Raumtemperatur 1 h
lang gerührt. Überschüssiges Hydrid wird durch Zugabe von Eiswasser eliminiert,
das Gemisch mit 10%-iger Schwefelsäure angesäuert und mit Äther ausgeschüttelt.
Die vereinigten ätherischen Anteile werden dann mit einer gesättigten wäßrigen Lösung
von Natriumhydrogencarbonat sowie mit Wasser ausgeschüttelt und mit wasserfreiem
Natriumsulfat getrocknet; anschließend wird der Äther abgedampft. Der Trockenrest
liefert bei Destillation unter vermindertem Druck das Produkt mit einem Siedepunkt
von 165 °/15 Torr IR-Spektrum: 1058 und 3620 cm1; nD = 1,4659.
-
e) 3-Methyl-5-cyclohexylpentanal (II; R = R1 t H, m = 2, X = CH=O):
In einer Lösung von 3-Methyl-5-cyclohexyl-1-pentanol
(0,18 g) in
CCl4 (1 ml) wird eine 25%-ige Lösung von tert.-Butylchromat in CCl4 (1 ml) zugetropft
und das Gemisch bei 18 - 25 °C 30 min stehen gelassen. Das Reaktionsgemisch wird
dann mit Äther (10 ml) verdünnt und mit einer gesättigten Lösung von Oxalsäure und
mit gesättigter Natriumhydrogencarbonatlösung ausgeschüttelt und mit Natriumsulfat
getrocknet; anschließend wird das Lösungsmittel abgedampft. Der Abdampfrückstand
wird im Vakuum destilliert; man gewinnt dadurch das Produkt vom Sdp. 118-120 °C/12
Torr; nD24 = 1,4623.
-
f) Athyl-3,7-dimethyl-9-cyclohexyl-2,4-nonadienoat (I; R = R1 = H,
m = 2, R2 = C2H5): Zu einer Suspension von Natriumhydrid (0,10 g) in Äthylenglycoldimethyläther
(8,0 ml) wird unter Rühren bei O °C unter Stickstoffatmosphäre Triäthylphosphonoseneziat
(1,10 g) in Äthylenglycoldimethyläther (8 ml) (III; R2 = R4 = C2H5) gegeben und
das Gemisch bei derselben Temperatur 1 h gerührt. Anschließend wird unter denselben
Bedingungen eine Lösung von 3-Methyl-5-cyclohexylpentanal (0,50 g) in Xthylenglycoldimethyläther
(8 ml) zugetropft und das Reaktionsgemisch 2 h bei 18-25 °C gerührt. Nach dem Abkühlen
wird dem Gemisch mit Natriumchlorid gesättigtes Wasser zugegeben (6 ml); die organischen
Anteile werden mit Äther (3x, insgesamt 50 ml) ausgeschüttelt, mit Natriumsulfat
getrocknet und der Äther abgedampft. Der Trockenrest des Produktes (1,40 g) liefert
nach chromatographischer Reinigung auf l00fach. Al203 (neutral, Aktivität III),
Elution des Gemisches mit Petroläther 15:1 und Destillation das Endprodukt vom Sdp.
175-177 °C/12 Torr; IR-Spektrum: 1157, 1239, 1612,
1712 cm 1; nD4
= 1, 1,4998. Massenspektrum: für C1gH3202 (292 mol. Ion M+ = 292 m/e).
-
Beispiel 2: Isopropyl-3,7-dimethyl-9-cyclohexyl-2,4-nonadienoat (I;
R = R1 = H, m = 2, R2 = -CH(CH3)2): Durch das in Beispiel la - le angeführte Verfahren
wird zuerst aus Cyclohexylbromid 3-Methyl-5-cyclohexylpentanal (II; R = R1, m =
2, X = CHO) hergestellt, das dann durch Reaktion mit Triisopropylphosphonoseneziat
(III; R2 = R4 -CH(CH3)2) unter den in Beispiel 1f angeführtn Bedingungen das obige
produkt mit nD24 = 1,5009 und einem Sdp. von 185-8 °C/15 Torr liefert.
-
Beispiel 3: Äthyl-3,7-dimethyl-9-cyclopentyl-2,4-nonadienoat (I; R
= R1 = H, m = 1, R2 = C2H5): Auf die in Beispiel la - le angeführte Weise wird zuerst
aus Cyclopentylbromid 3-Methyl-5-cyclopentylpentanal (II; R = R1 = H, m = 1, X =
-CH=O) hergestellt, das dann durch Reaktion mit Triäthylphosphonoseneziat (III;
R2 = R4 C2H5) unter den in Beispiel 1f angeführten Bedingungen das obige Produkt
mit einem Sdp. von 170-172 °C/15 Torr und nD24 = 1,4990 liefert.
-
Beispiel 4: Methyl-3,7-dimethyl-9-(2'-methylcyclohex-1-yl)-2,4-nonadienoat
(I; R = H, R1 = CH3 R2 = CH3, m = 2): Auf die in Beispiel la - le angeführte Weise
wird zuerst aus 2-Methylcyclohexylbromid 3-Methyl-5-(2-methylcyclohex-1-yl)-pentanal
(II;
R = H, R1 = CH3, m = 2, X = -CH=O) hergestellt, das anschließend durch Reaktion
mit Trimethylphosphonoseneziat (III; R2 =R4 : CH3) unter den in Beispiel 1f angeführten
Bedingungen das obige Produkt vom Sdp. 155 - 8 °C/12 Torr und nD24 = 1,5006 ergibt.
-
Beispiel 5: Athyl-3,7-dimethyl-(2,2,6-trimethylcyclohex-1-yl)-2,4-nonadienoat:
Durch das in Beispiel le angeführte Verfahren wird aus 3-Methyl-5(1)-(2',2',6'-trimethyl)cyclohex-yl-1-pentanol
(II; R, R1 und m wie in der vorher angeführten Formel, X = -CH2CH) durch Oxidation
der Aldehyd II (X = -CH=O) hergestellt, der durch Reaktion mit Triäthylphosphonoseneziat
(III; R2, R4 = C2H5) unter den in Beispiel 1f angeführten Bedingungen den obigen
Ester I mit einem Sdp.von 135-7 C/Q,5 Torr und nD23 = 1,5001 ergibt.
-
Wirksamkeitstabelle Die Tabellendaten geben anhand einiger Beispiele
die juvenile Wirksamkeit der Substanzen auf einige Insektenarten aus zwei verschiedenen
Gruppen an: Auf die Wachmotte (Calleria melonella), den Eichenwickler (Tortrix viridana)
und die Küchenschabe (Nauphoeta cinirea).
-
Die Tabellenwerte geben die Anzahl in Mikrogramm des Stoffes bezogen
auf das Individuum an, die zur Erzeugung des Halbeffektes (ID50), gegebenenfalls
zur Hemmung der Reproduktion bei 50 S der Individuen (ED 50), nötig sind.
TABELLE
VON AKTIVITÄTEN Nauphoeta Gallerie Tortrix Tenebris cinerea mellonella viridana
molitor ID50 ED50 ID50 ED50 ID50 ED*50 ID50 ED50 Äthyl-3,7-dimethyl-9-cyclohexyl-2,4-nonadienoat
(I; 3 0,1 0,3 0,01 - 0,05 0,5 -R1= H, m=2, R2 = C2H5) Methyl-3,7-dimethyl-9-(2'-methylcyclohex-1-yl)-
- - 0,8 0,08 - - - -2,4-nonadienoat Äthyl-3,7-dimethyl-(2',2', 6-trimethylcyclohex-1-yl)-
- - 10 0,5 - - 1 -2,4-nonadienoat