DE2632437A1 - 2-chlor-n-isopropyl-2',3'-dimethylacetanilid, verfahren zu seiner herstellung und seine verwendung - Google Patents

2-chlor-n-isopropyl-2',3'-dimethylacetanilid, verfahren zu seiner herstellung und seine verwendung

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DE2632437A1
DE2632437A1 DE19762632437 DE2632437A DE2632437A1 DE 2632437 A1 DE2632437 A1 DE 2632437A1 DE 19762632437 DE19762632437 DE 19762632437 DE 2632437 A DE2632437 A DE 2632437A DE 2632437 A1 DE2632437 A1 DE 2632437A1
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    • C07C233/00Carboxylic acid amides
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Description

Chloracylanilide und ein Verfahren zu ihrer Herstellung aus Anilinen und Chlorcarbonsäuren sind aus der DT-OS 20 27 822 bekannt. Darin ist jedoch weder die erfindungsgemäße Verbindung angegeben, noch findet sich darin der geringste Hinweis auf ihre besonderen Eigenschaften. Überraschenderweise wurde gefunden, daß 2-Chlor-N-isopropyl-2',3'-dimethyl-acetanilid bei der Bekämpfung unerwünschter Pflanzensorten seinen nächsten Homologen beträchtlich überlegen ist. Ferner wurde gefunden, daß dieses Acetanilid aus 3-Nitro-o-xylol, einem unerwünschten Nebenprodukt der Herstellung eines erst in neuerer Zeit entwickelten hochwirksamen substituierten Dinitroanilin-Herbicids hergestellt werden kann. Bisher wurde es für nötig gehalten, dieses unerwünschte Nebenprodukt zu
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verbrennen, um zu verhüten, daß es in der Umgebung des Orts der Herstellung des genannten herbiciden Mittels in die Atmosphäre gelangt. Es ist offensichtlich, daß diese Maß.-nahmen der Verbrennung des 3-Nitro-o-xylols erhebliche Nachteile gegenüber der überführung dieses Nebenprodukts in ein wertvolles Herbicid hat. Die Verbrennung des 3-Nitroo-xylols stellt in wirtschaftlicher Hinsicht eine Belastung des Verfahrens zur Herstellung des substituierten Dinitroanilin-Herbicids dar und führt zur Abgabe von Oxiden des Kohlenstoffs und Stickstoffs an die Atmosphäre. Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit eine Verhütung der darauf beruhenden Umweltverschmutzung und die Herstellung eines hochwirksamen Unkrautbekämpfungsmittels durch ein wirtschaftlich sehr vorteilhaftes Verfahren, wodurch einem auf diesem Gebiet seit langem bestehenden Bedürfnis abgeholfen wird.
In der ZA-PS 62/3650 vom 28. August 1962 sind alpha-Halogenacetamide allgemein als herbicide Mittel beschrieben. Aber auch in dieser Veröffentlichung ist das 2-Chlor-N-isopropyl-21,3'-dimethylacetanilid nicht genannt worden, und sie enthält keinen Hinweis auf seine außergewöhnlichen Eigenschaften.
Gegenstand der Erfindung ist somit die Verbindung 2-Chlor-N-isopropyl-21,3'-dimethylacetanilid, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung zur Bekämpfung unerwünschter Pflanzensorten.
Erfindungsgemäß kann 2-Chlor-N-isopropyl-2',3'-dimethylacetanilid durch reduktive Alkylierung von 3-Nitro-o-xylol mit Aceton und anschließende Chloracetylierung von N-Isbpropyl-2,3-xylidin mit Chloracetylchlorid oder Chloressxgsäureanhydrid hergestellt werden.
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Dieses Verfahren sei durch die folgenden Reaktionsgleichungen veranschaulicht:
Il
Kat.
NO2 + 'IH2 + CH3CCH3 Säure-Promo tor
.H-CH(CH0)., + ClCH0COCl \ ■ 3 2 2
oder
(ClCH2CO)2O
-CH(CH3)2
Bei der praktischen Durchführung der reduktiven Alkylierung von 3-Nitro-o-xylol wird vorzugsweise in Gegenwart eines Edelmetallkatalysators , wie Platin oder Palladium, von gasförmigem Wasserstoff und eines Säurepromotors mit einem pKa-Wert von etwa 0,3 bis 2,0, vorzugsweise von 0,5 bis 1,0, gearbeitet.
Der Edelmetallkatalysator wird vorzugsweise in feinverteilter Form verwendet, die sich vorzugsweise auf einem Träger, wie Kohle, Siliciumdioxid oder Aluminiumoxid befindet.
Die reduktive Alkylierung wird im allgemeinen in einem Druckgefäß unter überdruck und bei erhöhter Temperatur durchgeführt. Das 3-Nitro-o-xylol, Aceton, der Edelmetallkatalysator und der Säurepromotor werden in den Reaktor eingeführt, der dann vorzugsweise durch Evakuieren und Spülen mit Stickstoff von Sauerstoff befreit wird. Anschließend wird der Reaktor mit gasförmigem Wasserstoff auf einen Druck von etwa 0,7 bis 8,4 atü (10 - 120 psig)
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und vorzugsweise 2,8 bis 5,6 atü (40 - 80 psig) gebracht, und dann wird das Reaktionsgemisch auf eine Temperatur von etwa 40 bis 150 C, vorzugsweise 60 bis 100 C, erwärmt. Im allgemeinen ist die Reaktion nach 10 Minuten bis zu einigen Stunden beendet, wonach das Reaktionsgemisch abgekühlt und der Druck im Reaktor vermindert wird.
Gute Ergebnisse können schon bei einer Menge von 0,1 Mol/100 Mol 3-Nitro-o-xylol der in dem Promotorsystem verwendeten Säure erzielt werden. Die obere Grenze der Säuremenge wird lediglich durch praktische Überlegungen bestimmt. Die bevorzugte Menge der verwendeten Säure liegt zwischen 1 und 3 Mol Säure/100 Mol 3-Nitro-o-xylol.
Der Edelmetallkatalysator wird vorzugsweise in einer Menge von nicht unter etwa 0,3 g Edelmetall (vorzugsweise Platin) je Mol des zu alkylierenden 3-Nitro-o-xylols verwendet. Liegt der Katalysator in auf einem Substrat adsorbierter Form vor, wird die Menge des verwendeten Materials so eingestellt, daß wenigstens etwa 0,3 g Metall je Mol des o-Xylols zugegen sind, wobei die Menge des Substrats, auf dem es niedergeschlagen ist, unbeachtlich ist.
Der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Katalysator kann in herkömmlicher Weise im Kreislauf geführt werden, doch wird der verbrauchte Katalysator vorzugsweise mit frischem Katalysator vermischt, damit seine Wirkungsstärke erhalten bleibt. Die zugesetzte Menge an frischem Katalysator beträgt üblicherweise weniger als 10 % der ursprünglich eingesetzten Menge und vorzugsweise 2 bis 5 % dieser Menge.
Der Katalysator kann vorreduziert sein, aber man kann auch das Edelmetalloxid verwenden und es im Reaktionsgemisch zu dem Metall reduzieren.
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Aceton und 3-Nitro-o-xylol setzten sich zwar in etwa äquimolarem Verhältnis miteinander um, doch ist gewöhnlich bevorzugt, ein Verhältnis von Aceton zu dem Xylol von 1,1 : 1 bis 2,2 : 1 zu verwenden. Ferner ist es zweckmäßig, ein Molverhältnis von Promotorsäuren, vorzugsweise einer aromatischen Sulfonsäure, zu Ausgangsverbindung im Bereich von 0,02 : 1 bis 0,03 : 1 und ein Molverhältnis von Metallkatalysator zu Ausgangsverbindung im Bereich von 0,05 : 1 bis 0,15 ι 1 zu verwenden. Gasförmiger Wasserstoff wird im allgemeinen bei der Umsetzung in großem Überschuß eingesetzt.
Beispiele für die Säuren, die als Promotoren für die reduktive Alkylierung verwendet werden können, sind ß-Naphthalinsulfonsäure, p-Toluolsulfonsäure, 3,5-Dihydroxybenzoesäure, Äthylbenzolsulf onsäure , Trichloressigsäure, Dichloressigsäure und Trifluoressigsäure.
Die Chloracetylierung des bei der vorstehend beschriebenen reduktive Alkylierung gebildeten N-Isopropyl-2,3-xylidins wird unter Verwendung eines Molverhältnisses des Chloracetylierungsmittels zu N-Isopropyl-2,3-xylidin von etwa 0,5 : 1 bis 2 : 1 bewirkt. Die Reaktion wird vorzugsweise in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels bei erhöhter Temperatur, zweckmäßigerweise zwischen etwa 60 und 150 0C, durchgeführt.
Beispiele für bei dieser Reaktion verwendbare organische Lösungsmittel sind Benzol, Toluol, Xylol, Hexan und Diäthyläther.
Bei der praktischen Durchführung kann es auch zweckmäßig sein, einen Säureakzeptor, zum Beispiel ein Alkali- oder Erdalkalicarbonat, -bicarbonat oder -hydroxid mit zu verwenden, um die bei der Umsetzung gebildete Säure zu neutralisieren.
Geeignete Chloracetylxerungsmittel sind Chloracetylchlorid und Chloressigsäureanhydrid.
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Vorteilhafterweise kann 2-Chlor-N-isopropyl-2', 3'-dimethylacetanilid auch durch die reduktive Alkylierung von 2,3-Xylidin unter praktisch den gleichen Bedingungen, wie sie für die reduktive Alkylierung von 3-Nitro-o-xylol angegeben wurden, hergestellt werden, wobei jedoch.das Aceton:Anilin-Verhältnis von 1,1 : 1 bis 10 : 1, der Molprozentsatz des Säurepromotors von 0,1 bis 10 Molprozent, bezogen auf das Anilin, und der Molprozentsatz des Metallkatalysators, vorzugsweise von Platin, von 0,005 : 1 bis 0,25 : 1, bezogen auf das Anilin, betragen kann.
2-Chlor-N-isopropyl-2',3'-dimethylacetanilid ist, wie bereits erwähnt, ein hochwirksames Vorauflaufherbicid, das sich besonders gut zur Bekämpfung unerwünschter Gräser eignet. Als Vorauf lauf herbicid kann es auf Böden angewandt werden, die Samen unerwünschter Gräser enthalten. Die Verbindung wird vorzugsweise in Form eines verdünnten flüssigen Sprüh- oder Spritzmittels angewandt. Sie kann jedoch auch in Form eines feinverteilten Feststoffs, zum Beispiel als Staub oder Granulat, angewandt werden.
Zur Anwendung als flüssiges Sprüh- oder Spritzmittel wird die Verbindung im allgemeinen in ein benetzbares Pulver oder ein emulgierbares Konzentrat übergeführt, das in Wasser oder einem anderen wohlfeilen flüssigen Verdünnungsmittel dispergiert und als verdünnte Lösung oder Suspension auf den Boden angewandt wird, der Samen unerwünschter Pflanzen, insbesondere unerwünschter Gräser, enthält.
Benetzbare Pulver können durch Vermählen von etwa 25 bis 95 Gewichtsprozent des Wirkstoffs mit einem festen Verdünnungsmittel, wie Attapulgit, Kaolin oder Diatomeenerde, und Vermischen dieser festen Zubereitung mit etwa 1 bis 5 Gewichtsprozent eines Dispergiermittels, zum Beispiel dem Calciumsalz einer polymerisierten Alkylarylsulfonsäure, Natriumlignosulfonat oder
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dem Natriumsalz kondensierter Naphthalinsulfonsaure, und schließlich Einmischen von etwa 1 bis 5 Gewichtsprozent eines oberflächenaktiven Mittels, wie Alkylphenoxypolyoxyäthylenäthanol, Natriumalkylnaphthalinsulfonat oder ein polyoxyäthyliertes Pflanzenöl, hergestellt werden. Das fertig zubereitete Pulver wird dann im allgemeinen am Ort der Anwendung in Wasser oder einem anderen Verdünnungsmittel dispergiert.
In der Praxis hat sich gezeigt, daß etwa 0,14 bis 4,48 kg/ha, vorzugsweise 0,28 bis 2,24 kg/ha, der Verbindung 2-Chlor-N-isopropyl-21,3'-dimethylacetanilid eine ausgezeichnete Bekämpfung der unerwünschten Graspflanzen, wie Fingergras (Digitaria), Hühnerhirse und Fuchsschwanzgras, erbringen.
Ferner hat sich gezeigt, daß die oben angegebene Verbindung vorteilhafterweise für Graspflanzen in hohem Maße selektiv ist und in Gegenwart von Nutzpflanzen, wie Mais, Baumwolle und Sojabohnen, mit sehr guter Wirkung zur Bekämpfung solcher Graspflanzen eingesetzt werden kann.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert. Wenn nichts anderes angegeben ist, beziehen sich Teile auf das Gewicht.
Beispiel 1
Reduktive Alkylierung von 3-Nitro-o-xylol zu N-Isopropyl-2,3-xylidin
Ein Autoklav wird mit einer Mischung aus 30,2 g (0,20 Mol) 3-Nitro-o-xylol, 23,2 g (0,40 Mol) Aceton, 1,2 g Platin-auf-Kohle (5-prozentig) und 0,90 g (2 Molprozent) 2-Naphthalinsulfonsäure beschickt, verschlossen, evakuiert, mit Stickstoff gespült und
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dann mit gasförmigem Wasserstoff auf 3f3 atü (47 psig) gebracht. Die Temperatur des Gefäßinhalts wird auf 60 0C erhöht und etwa 3/4 Stunden bei 60 bis 65 C gehalten und schließlich auf etwa 25 0C erniedrigt. Der Autoklav wird entspannt und geöffnet, und der Inhalt wird zur Abtrennung des Katalysators filtriert. Die untere Schicht des Filtrats wird in einem Scheidetrichter abgetrennt, und Katalysator, Filtratkolben und Scheidetrichter werden mit 10 ml Aceton gespült, das mit der organischen Phase vereinigt wird. Anschließend wird bis zur Gewichtskonstanz eingedampft. Das entstandene Produkt, N-Isopropyl-2,3-xylidin, wird in einer Ausbeute und mit einer Reinheit von über 95 % erhalten.
Die vorstehend beschriebene Arbeitsweise wird wiederholt mit der Ausnahme, daß anstelle von ß-Naphthalinsulfonsäure p-Toluolsulfonsäure und anstelle von Platin-auf-Kohle als Katalysator Palladium-auf-Siliciumdioxid verwendet wird. Es wird die gleiche Verbindung erhalten.
Beispiel 2
Die in Beispiel 1 beschriebene Arbeitsweise wird wiederholt mit der Ausnahme, daß 2,3-Xylidin anstelle von 3-Nitro-o-xylol verwendet wird. Es wird eine sehr gute Ausbeute an N-Isopropyl-2,3-xylidin erhalten.
Beispiel 3
Herstellung von N-Isopropyl-2,3-xylidin durch reduktive Alkylierung von 2,3-Dimethy!anilin
Ein Gemisch aus 12 g 2,3-Xylidin, 60 ml Aceton und 30 g Typ-5A-Sieb (Aluminiumsilicat) wird über Nacht bei Zimmertemperatur
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gerührt. Das Gemisch wird filtriert, und das Filtrat wird im Vakuum eingeengt, wodurch ein öliger Rückstand erhalten wird. Dieser Rückstand wird in 100 ml Methanol aufgenommen, mit 4,0 g Natriumborhydrid versetzt und auf über 15 0C erwärmt» Das Gemisch wird zuerst angesäuert, dann alkalisch gemacht und schließlich mit Äther extrahiert. Man erhält so 11,4 g N-Isopropyl-2,3-xylidin, das durch sein Infrarotspektrum und magnestisches KernresonanzSpektrum identifiziert wird.
Beispiel 4 Chloracetylierung von N-Isopropyl-2r3-xylidin
Ein Gemisch aus 8,0 g (0,066 Mol) N-Isopropyl-2,3-xylidin, 4,0 g (0,035 Mol) Chloracetylchlorid und 200 ml Benzol wird 2 Stunden zum Sieden unter Rückfluß erwärmt. Danach wird das Gemisch abgekühlt, im Vakuum von flüchtigen Anteilen befreit und in Äther aufgenommen. Durch Zugabe von Pentan wird das Hydrochlorid ausgefällt, das abfiltriert wird.
Das Filtrat wird eingeengt, und der Rückstand wird in Äther aufgenommen. Das Gemisch wird zweimal mit verdünnter Salzsäure und dann mit Wasser gewaschen. Die Ätherschicht wird abgetrennt und getrocknet. Nach Entfernung des Äthers hinterbleibt ein öl, das sich beim Stehenlassen zu einem Wachs verfestigt. Durch Umkristallisieren aus Pentan erhält man 4,7 g 2-Chlor-N-isopropyl-2',3'-dimethylacetanilid in einer Reinheit von 97 %.
Analyse für C13H18ClNO:
berechnet: C 65,13; H 7,52; N 5,84; gefunden: C 64,01; H 7,36; N 5,81.
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Nach der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise/ jedoch unter Verwendung von äquimolaren Mengen N-Isopropyl-2,3-xylidin und Chloressigsäureanhydrid erhält man 2-Chlor-N-isopropyl-2',3'-dimethylacetanilid in praktisch gleicher Ausbeute und Reinheit.
Beispiel5 Selektive Vorauflaufherbicidwirkung
Die selektive Vorauflaufherbicidwirkung der geprüften Verbindungen wird durch folgende Maßnahmen ermittelt:
Samen mehrerer verschiedener Gras- und Nutzpflanzen werden getrennt voneinander mit Blumentopferde vermischt, und die Mischung wird auf Blumentopferde mit einer Stärke von mehreren Zentimetern in voneinander getrennten Topfen aufgebracht. Danach werden die Töpfe mit wässrigen Acetonlösungen der jeweiligen zu prüfenden Verbindung in einer Menge besprüht, die 0,07 bis 4,48 kg/ha äquivalent ist. Die behandelten Töpfe werden auf Gewächshausbänke gestellt und wie in Gewächshäusern üblich versorgt. Drei Wochen nach der Behandlung werden die Prüfungen beendet, und jeder einzelne Topf wird untersucht und nach folgendem Herbitoxizitätsindex bewertet:
Herbi toxi ζ itats index
9 = 100-prozentige Verminderung der Pflanzen
9 = ein oder zwei verkümmerte Pflanzen verbleiben
8 = 85-4100-prozentige Verminderung der Pflanzen
7 = 70-<85-prozentige Verminderung der Pflanzen
6 = 60- <70-prozentige Verminderung der Pflanzen
5 = 50-<60-prozentige Verminderung der Pflanzen
4 = 40-<50-prozentige Verminderung der Pflanzen
3 = 30- <40-prozentige Verminderung der Pflanzen
2 = 20-<30-prozentige Verminderung der Pflanzen
1 = 10-<20-prosentige Verminderung der Pflanzen
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Für die bei der Herbicidbewertung verwendeten Pflanzenarten
werden in den Tabellen folgende Abkürzungen verwendet:
Ba = Hühnerhirse - Echinochloa crusgalli CR = Fingergras - Digitar sanguinalis
FO = griechisches Fuchsschwanzgras - Setaria viridis
TW = Teekraut - Sida spinosa Cor = Mais - Zea mays Cot = Baumwolle - Gossypiura hirsutam Ri = Reis - Oryza sativa SOY = Sojabohne - Glycine max
Aus den in den Tabellen I und II angegebenen Werten ist zu
ersehen, daß sich bei gleichzeitig nebeneinander durchgeführten Prüfungen 2-Chlor-N-isopropyl-2',3'-dxmethylacetanilid als hochselektiv in der Bekämpfung unerwünschter Graspflanzen in Gegenwart von Nutzpflanzen, wie Mais, Baumwolle und Reis, erwiesen hat und hinsichtlich dieser Graspflanzen etwa doppelt so wirksam ist wie das im Handel erhältliche Herbicid Propachlor, eine relativ nahe verwandte Verbindung.
Das 2-Chlor-N-isopropyl-2',3'-dxmethylacetanilid ist den anderen in Tabelle II aufgeführten verwandten Verbindungen
gleichfalls weit überlegen.
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Tabelle Selektive Vorauflauf-Herbicidwirkung
Verbindung
kg/ha Ba
Pflanzenart
Gräser
Nutzpflanzen
FO
Cor
Cot
Ri
CD CD OO CO
2-Chlor-N-isopropyl-2',3'-dimethylacetanilid
CH(CH3J2 CO-CH2Cl
Propachlor (Handelsprodukt)
CO-CH2Cl
4,48 9
1,12 9
0,56 9
0,28 8
0,14 7
4,48 9
1,12 8
0,56 8
0,28 9
0,14 2
9 9 2
9 9 O
9 8 O
8 8 O
7 8 O
9 9 2
8 9 O
8 9 O
7 7 O
1 3 O
2
O
O
O
O
5
O
O
O
O
- 12 -
O O
O O
2 O O O O
Tabelle Selektive Vorauflauf-Herbicidwirkung
Pflanzenart
Gräser
Nutzpflanzen
Verbindung
kg/ha Ba
CR
FO
Cor
Cot
Ri Soy
2-Chlor-N-isopropyl-2·,3·-dimethylacetanilid
1,12 9 9 9
0,56 9 8 8
0,28 8 7 8
0,14 8 3 6
0,07 6 1 3
7 3 0
3 ^CH2OCH3
CO-CH2Cl
1,12 9 3 9
0,56 9 1 6
0,28 6 0 1
0,14 6 0 0
0,07 1 0 0
2 2
V-H vv*2"e I η 1,12 9 0 7
0,56 8 0 5
CO-CH0Cl 0,28 6 0 3
2 0,14 0 0 0
0,07 0 0 0
1 0
- 13 -

Claims (6)

  1. Patentansprüche
  2. 2. Verfahren zur Herstellung der Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man 3-Nitroo-xylol oder 2,3-Xylidin in Gegenwart eines Edelmetallkatalysators, von Aceton und einer Promotorsäure mit einem pKa-Wert von 0,3 bis 2,0 mit Wasserstoff umsetzt und dann das gebildete N-Isopropyl-2,3-xylidin in Gegenwart eines organischen Lösungsmittels mit Chloracetylchlorid oder Chloressigsäureanhydrid bei einer Temperatur von 60 bis 150 0C umsetzt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß man in der ersten Stufe 3-Nitro-o-xylol in Gegenwart von ß-Naphthalinsulfonsäure, Aceton und Platinkatalysator mit gasförmigem Wasserstoff bei einem Druck im Bereich von etwa O,7 bis 8,4 atü umsetzt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß man ein Molverhältnis von Aceton zu 3-Nitro-o-xylol von 1,1 : 1 bis 2,2 : 1, ein Molverhältnis von Sulfonsäure zu 3-Nitro-o-xylol von 0,02 : 1 bis 0,03 : 1, ein Molverhältnis von Metallkatalysator zu 3-Nitro-o-xylol von 0,05 : 1 bis 0,15 : 1 und ein Verhältnis von Chloracetylierungsmitte1 zu N-Isopropy1-2,3-xylidin von 0,5 : 1 bis 2 : 1 anwendet.
  5. 5. Verwendung der Verbindung nach Anspruch 1 zur Vorauf laufbekämpfung von unerwünschten. Graspflanzen.
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  6. 6. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindung in einem Verhältnis von 0,07 bis 4,48 kg/ha eingesetzt wird.
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