-
-
Neue Halogenalkylthiosubstituierte Heterocyclen, Verfah-
-
ren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung im Pflanzenschutz Gegenstand
der Erfindung sind die neuen Verbindungen der Formel I,
R1,R2,R3 unabhängig voneinander Fluor, Chlor, Brom Halogen(C1-C6)alkyl mit 3 bis
19 Halogenatomen, wobei 0-1 des Alkylrestes mindestens 2 Halogenatome tragen muß
und OF3 ausgenommen ist, x OH, S, N oder NR4 mit R4= H, (C1-C4)Alkyl, Phenyl oder
Benzyl oder Phenyl, Benzyl, die ein bis 3-fach durch Halogen oder (C1-C4)Alkyl substituiert
sind, Y CH oder N oder 0=0 Z1,Z2 unabhängig voneinander H, Halogen, (C1-C6)Alkyl,
(C5-C7)Cycloalkyl, Phenyl, das durch Halogen, Nitro, Cyano, CP3, (C1-C4)Alkyl oder
(C1-O4)Alkoxy ein bis 4-fach substituiert sein kann, oder den Rest-COR5, wobei R5
(C1-C6)Alkoxy oder (C1-C4)-Alkyl-amino oder Di(C1-C4-alkyl)amino, wobei die Alkylreste
mit dem benachbarten N-atom auch zum 5- bis 7-gliedrigen Ring geschlossen sein können,
m, n, p unabhängig voneinander 0 oder 1 bedeuten, und zwischen X und Y eine Doppel-
oder Einfachbindung besteht, mit der Maßgabe daß
im Falle, daß keiner
der beiden Reste X, Y den Rest OH bedeutet und m=1 ist, p=O sein muß und im Falle
Xc CH oder N bedeutet, n= 1 ist und zwischen Y und N eine Doppelbindung liegen muß
und im Falle X= S oder NR4 bedeutet, n=O ist und X direkt an das C-4a Atom einfach
gebunden ist und der Maßgabe, daß Verbindungen der Formel I. worin (a) X,Y = OH;
Z1 = H, m= O, n= 1, C(R1,R2,R3)= CCl3 oder OF2Br und 123 (b) X¢ s, n,m= o, z1= 5-CH3,
C(R1R2R3)= CC13 und (c) X= N-CH3, Y= 00, in 1, n= O, O(R1R2R3 )= CCl3 bedeuten,
ausgenommen sind.
-
Die durch den Disclaimer ausgeschlossenen Verbindungen sind aus M.
Suda, O. Hino, Tetrahedron Bettes 1981, 1997 und D.H.R. Barton, G. Kretzschmar,
Tetrahedron Letters 1983, 5889 bekannt. Sie werden dort lediglich als oben produkte
erhalten. Biologische Wirkungen für diese Verbindungen werden nicht beschrieben.
-
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung
der Verbindungen der Formel I, dadurch gekennzeichnet, daß man Verbindungen der
Formel II
mit Verbindungen der Formel III
worin Hal die Bedeutung von Chlor, Brom oder Jod hat, in Gegenwart von Radikalbildnern
oder von UV-Licht, eines Säurechlorides und katalytischen Mengen eines Di(C1-C4-alkyl)aminopyridins,
insbesondere 4-Dimethylaminopyridin, umsetzt.
-
Die Reaktion läßt sich bei Temperaturen zwischen -50" und +140"C durchführen.
-
Das Säurechlorid wird vorzugsweise äquimolar eingesetzt.
-
Als Säurechloride kommen aliphatische und aromatische Carbonsäurechloride
infrage wie beispielsweise 2-Methylpropionsäurechlorid, 2, 2-Dimethylpropionsäurechlorid
oder Benzoesäurechlorid. Als geeignete Radikalbildner dienen bekannte Perester-Verbindungen
oder andere Radikal-Initiatoren, die in dem genannten Temperaturbereich eine genügend
hohe Halbwertszeit ihres Zerfalls besitzen (s. z.B. Pirmenbroschüre, Organische
Peroxide, Allg. Informationen, Halbwertszeiten, der Fa. Peroxid-Chemie GmbH, Höllriegels,
Kreuth).
-
Im Falle der Verwendung von UV-Licht wird zweckmäßig eine UV-Tauchlampe
eingesetzt.
-
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können Perhalogenalkyltniosubstituierte
Heterocyclen mit allen Permutationen im Perhalogenalkylthiorest in hohen Ausbeuten
erhalten werden. Es wird mit diesem Verfahren prinzipiell ein Zugang zu elektronenarmen
Heterocyclen wie Pyridinen oder Pyrazinen mit 2-Perhalogenalkylthiosubstituenten
ermöglicht.
-
Die erfindungsgemäße Umsetzung wird zweckmäßigerweise in der Weise
durchgeführt, daß das in einem inerten Lösungsmittel gelöste Säurechlorid zu einer
Lösung der Verbindungen der Formel II und III und katalytischen Mengen 4-Dimethylaminopyridin
getropft wird. Werden Radikalbildner eingesetzt, so werden diese der Lösung des
Säurechlorids zugemischt.
-
Die Umsetzungen verlaufen stark exotherm unter heftiger Gasentwicklung.
-
Als Lösungsmittel lassen sich inerte Lösungsmittel, beispielsweise
aromatische Lösungsmittel wie Benzol, toluol Xylol, Chlorbenzol oder Cumol einsetzen.
Sie sollten vorzugsweise wasserfrei sein.
-
Die Verbindungen der Formel II können auch als Tautomere vorliegen,
bei denen der Wasserstoff der N-OH Gruppe an das benachbarte Schwefelatom gewandert
ist.
-
Die Reaktionsprodukte können nach bekannten Verfahren, z.B. durch
Destillation, Säulenchromatographie oder durch Umkristallisation gereinigt werden.
-
Die erfindungsgemäßen Verbindungen der Formel I besitzen insektizide,
akarizide und nematizide Eigenschaften.
-
Als Insektizide und Akarizide werden die beanspruchten Verbindungen
der Formel I sowohl durch Kontakt als auch durch Fraß wirksam und eignen sich somit
zur Vernichtung zahlreicher Schädlinge einschließlich ihrer Entwicklungsstadien
an den verschiedensten Kulturpflanzen bei guter Pflanzenverträglichkeit. So können
verschiedene Splnnmilbenarten, wie die Obstbaumspinnmilbe (Metatetranychus ulmi),
die Citrusspinnmilbe (Panonychus citri) und die Bohnenspinnmilbe (Tetranychus urticae),
darunter auch Phosphorsäureester-resistente Stämme, gut bekämpft werden.
-
Viele für Kulturpflanzen schädliche Insekten mit saugenden und beißenden
Mundwerkzeugen lassen sich mit den erfindungsgemäßen Verbindungen vernichten. Genannt
seien Käfer wie der exikanische Bohnenkäfer (Epilachna varivestis), Kartoffelkäfer
(Leptinotarsa decemlineata), Zottige Blütenkäfer (Epicometis hirta), Erdfloh-Käfer
(Phyllotetra spp.) Erdbeerstengelstecher (Coenorrhinus germanicus) und Baumwollkapselkäfer
(Anthonomus grandis), Schmetterlinge und deren Larven wie der Agyptische und der
altweltliche Baumwollkapselwurm (Earias insulana
bzw. Heliothis
armigera), Wickler, insbesondere Apfelwickler (Carpocapsa pomonella), Eichenwickler
(Tortrix viridana), Fruchtschalenwickler (Adoxophyes reticulana), Maiszünsler (Ostrinia
nubilalis) und Frostspanner (Operophthera brumata), Blattläuse, wie die Schwarze
Bohnenlaus (Doralis fabae), Grüne Pfirsischlaus (Myzodes persicae) und Baumwollblattlaus
(Aphis gossypii), und Wanzen, z.B. Baumwollwanzen (Oncopeltus fasciatus und Dyserus
spp., insbesondere fasciatus). Außerdem werden Schildzecken an Haustieren bekämpft,
wie z.B. Hyalomma marginatum, P.hipicephalus evertsi, Amblyomma hebraeum und Boophilus
microplus.
-
Weiterhin haben die Verbindungen eine ausgezeichnete Wirkung gegen
pflanzenschädigende Nematoden, beispielsweise solche der Gattungen Meloidogyne,
Heterodera, Ditylenchus, Aphelenchoides, Radipholus, Globodera, Pratylenchus, Longidorus
und Xiphinema.
-
Zur Anwendung werden die Verbindungen der Formel 1 unter Zugabe geeigneter
Hilfsstoffe formuliert.
-
Gegenstand der Erfindung sind daher auch insektizide, akarizide una
nematizide Mittel, die eine wirksame Menge einer Verbindung der Formel I enthalten.
-
Die erfindungsgemäßen Mittel enthalten die Wirkstoffe der Formel I
im allgemeinen zu 2 - 80 Gew.-ffi. Sie können als Spritzpulver, emulgierbare Konzentrate,
versprühbare Lösungen, Stäubemittel oder Granulate in den üblichen Zubereitungen
angewendet werden.
-
Spritzpulver sind in Wasser gleichmäßig dispergierbare Präparate,
die eben dem Wirkstoff außer einem Verdünnungs- oder Inertstoff noch Netzmittel,
z.B. polyoxethylierte Alkylphenole, polyoxethylierte Pettalkohole, Alkyl- oder Alkylphenyl-sulfonate
und Dispergiermittel,
z.B. ligninsulfonsaures Natrium, 2,2'-dinaphthylmethan-6,6h-disulfonsaures
Natrium, dibutyl-naphthalinsulfonsaures Natrium oder auch oleylmethyltaurinsaures
Natrium enthalten.
-
Emulgierbare Konzentrate werden durch Auflösen des Wirkstoffes in
einem organischen Lösungsmittel, z.B. Butanol, Cyclohexanon, Dimethylformamid, Xylol
oder auch höhersiedenden Aromaten oder Kohlenwsserstoffen unter Zusatz von einem
oder mehreren Emulgatoren hergestellt. Als Emulgatoren können beispielsweise verwandt
werden: Alkylarylsulfonsaure Calziumsalze wie Ca-dodecylbenzolsulfonat, oder nicht
ionische Emulgatoren wie Pettsäurepolyglykolester, Alkylarylpolyglykolether, Fettalkoholpolyglykolether,
Propylenoxid-Ethylenoxid-Konaensationsprodukte, Fettalkohol-Propylenoxid-Ethylenoxid-Kontensationsprodukte,
Alkylpolyether, Sorbitan-fettsäureester, Polyoxethylen-sorbitan-fettsäureester oder
Polyoxethylensorbitester.
-
Stäubemittel erhält man durch Vermahlen des Wirkstoffes mit fein verteilten,
festen Stoffen, z.B Talkum, natürlichen Tonen, wie Kaolin, Bentonit, Pyrophillit
oder Diatomeenerde.
-
Granulate können entweder durch Veraüsen des Wirkstoffes auf adsorptionsfähiges,
granuliertes Indertmaterial hergestellt werden oder durch Aufbringen von Wirkstoffkonzentraten
mittels Klebemittel, z.B. Polyvinylalkohol, polyacrylsaurem Natrium oder auch Mineralölen
auf die Oberfläche von Trägerstoffen, wie Sand, Kaolinite, ca er von granuliertem
Inertmaterial. Auch können geeignete Wirkstoffe in der für die Herstellung von Düngemittelgranalien
üblichen Weise - gewünschtenfalls in Mischung mit Düngemitteln - hergestellt werden.
-
In Spritzpulvern variiert die Wirkstoffkonzentration z.B. zwischen
etwa 10 % und 8C d der Rest besteht aus
den oben angegebenen Formulierungszusätzen.
Bei emulgierbaren Konzentraten kann die Wirkstoffkonzentration gleichfalls etwa
10 % bis 80 % betragen. Staubförmige Formulierungen enthalten meistens 5 - 20 %
an Wirkstoff, versprühbare Lösungen etwa 2 - 20 %. Bei Granulaten hängt der Wirkstoffgehalt
zum Teil davon ab, ob die wirksame Verbindung flüssig oder fest vorliegt und welche
Granulierhilfsmittel, Füllstoffe usw. verwendet werden.
-
Zur Anwendung werden die handelsüblichen Konzentrate gegebenenfalls
in üblicher Weise verdünnt, z.B. bei Spritzpulvern und emulgierbaren Konzentraten
mittels Wasser.
-
Staubförmige und granulierte Zubereitungen sowie versprühbare Lösungen
werden vor der Anwendung nicht mehr mit weiteren inerten Stoffen verdünnt.
-
Chemische Beispiele Beispiel 1 2-Dichlorfluormethylthio-4-methylthiazol
15,0 g (0,1 mol) 3-Hydroxy-4-methyl-2(3H)-thiazolthion und 1,1 g 4-Dimethylaminopyridin
wurden unter Stickstoff in 700 ml Benzol gelöst. Durch Abdestillieren von 200 ml
Benzol am Wasserabscheider wurde im Reaktionsgemisch vorhandenes Wasser entfernt.
Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wurden zu der Reaktionslösung 15,5 ml Pyridin und
27,3 g (0,15 mol) Bromdichlorfluormethan gegeben. Die Reaktionslösung wurde auf
80"C erhitzt und 9,5 g (0,089 mol) Isobuttersäurechlorid sehr schnell zugetropft.
Nach 2 Stunden Rühren bei 80"C wurde das Lösungsmittel im Vakuum abdestilliert und
nach Säulenchromatographie an Kieselgel mit Essigsäureethylester im Hochvakuum destilliert.
Man erhielt 17,1 g 2-Dichlorfluormethylthio-4-methylthiazol, Ko0,6: 135-145°C (Badtemperatur
am Kugelrohrofen) Das entspricht einer Ausbeute von 74 %.
-
Analyse: C5H4Cl2FNS2 (M = 232,0) Ber. C 25,9 H 1,7 N 6,0 Gef. C 26,2
H 2,0 N 6,1 Beispiel 2 2-Dibromfluormethylthio-4-methylthiazol Zu einer wasserfreien
Lösung von 15,0 g (0,1 mol) 3-Hydroxy-4-methyl-2(3H)-thiazolthion, 1,1 g Dimethylaminopyridin,
15,5 ml Pyridin und 60,0 g (0,22 mol) Tribromfluormethan in 500 ml wasserfreiem
Benzol wurden bei 80°C 9,5 g (0,089 mol) Isobuttersäurechlorid schnell zugetropft.
Danach wurde für 2 Stunden bei 80°C nachgerührt und nach Säulenchromatographie an
Kieselgel mit Essigsäureethylester im Hochvakuum destilliert.
-
Es wOrden 25,0 g 2-Dibromfluormethylthio-4-methylthiazol mit einem
Kp 3: 130-150°C (Badtemperatur am Kugelrohrofen) erhalten. Die Ausbeute betrug 78
.
-
Analyse: C5H4Br2FNS2 (M = 321,0) Ber. C 18,7 H 1,3 N 4,4 S 19,9 Gef.
C 20,3 H 1,6 N 4,9 S 20,4 Beispiel 3 2-Dichlorfluormethylthio-4-(4-chlorphensl)-thiazol
Zu einer Mischung von 13,0 g (0,053 mol) 3-Hydroxy-4-(4-chlorphenyl)-2(3H)-thiazolthion,
1,0 g Dimethylaminopyridin, 8,4 ml Pyridin und 14,4 g (0,08 mol) Bromdichlorfluormethan
in 500 ml wasserfreiem Toluol wurden 6,0 g (0,056 mol) Isobuttersäurechlorid bei
80°C schnell zugetropft.
Es wurzel Stunde bei 80°C nachgerührt
und nach Waschen aus n-Hexan umkristallisiert. Man erhielt 12,6 g 2-Dichlorfluormethylthio-4-(4-chlor-phenyl)-thiazol
mit einem Fp.: 93-95°C. Die Ausbeute betrug 73,5 %.
-
Analyse: C10H5Cl3FS2N (328,5) Ber. C 36,4 H 1,5 N 4,3 Gef. C 37,9
H 1,6 N 4,3 Beispiel 4 2-( l-Chlor-2-chlor-2-difluor-l-fluorethylthio )-Dyridin
Man versetzte eine Lösung von 15,0 g (0.1 mol) 2-Thio-lpyridin-oxid-Natriumsalz,
1,1 g Dimethyl aminopyridin, 15,5 ml Pyridin und 23,0 g (0,1 mol) 1-Brom-l-chlor-2-chlor-2-difluor-1-fluorethan
in 500 ml Benzol bei 80°C mit 9,5 g (0,089 mol) Isobuttersäurechlorid. Nach einstundigem
Rühren bei 80°C wurde an Kieselgel mit Essigsäureethylester/n-Hexan 1:1 chromatographiert
und anschließend im Hochvakuum destilliert.
-
Man erhielt 18,4 g 2-(1-Chlor-2-chlor-2-difluor-1-fluorethylthio)-pyridin,
Kp0,25: 140°C, entsprechend einer Ausbeute von 70 %.
-
Analyse: C7H*C12F3NS (262,0) 3er.: C 32,1 H 1,5 N 5,3 Gef.: C 31,7
H 1,4 N 5,1 Beispiel 5 2-Perfluorhexylthiopyridin Zu einer Lösung von 15,0 g (0,1
mol) 2-Thio-l-pyridinl-oxid-Natriumsalz, 1,1 g Dimethylaminopyridin, 15,5 ml Triethylamin
und 38,8 g Perfluorhexyljodid in 500 ml wasserfreien Benzol wurden 9,5 g (0,089
mol) Isobuttersäurechlorid
bei 700C zugetropft. Nach einstündigem
Rühren bei 700C wurde an Kieselgel mit Essigsäureethylester chromatographiert und
anschließend im Hochvakuum destilliert. Es wurden 31,1 g 2-Perfluorhexylthiopyridin
vom Kpo 8s 135-145°C (Badtemperatur beim Kugelrohrofen) erhalten, entsprechend einer
Ausbeute von 72,7 59.
-
Analyse: C11H4F13NS (429,0) 13er.: C 30,8 H 0,9 N 3,3 S 7,5 Gef.:
C 31,2 H 1,1 N 3,6 S 7,5 Beispiel 6 2-Perfluorisopropylthioyridin 9,5 g (0.089 mol)
Isobuttersäurechlorid wurden bei 800C zu einer Lösung von 15,0 g (0,1 mol) 2-Thio-l-pyridinl-oxid-Natriumsalz,
1,1 g Dimethylaminopyridin, 15,5 ml Pyridin und 29,6 g Perfluorisopropyljodid in
500 ml wasserfreiem Toluol getropft Man rührte 2 Stunden bei 800C nach. . Nach Säulenchromatographie
an Kieselgel mit Essigsäureethylester/n-Hexan 1:4 wurde im Hochvakuum destilliert.
-
Es wurden 22,5 g 2-Perfluorisopropylthiopyridin mit Kpg: 140-150°C
erhalten, entsprechend einer Ausbeute von 81 %.
-
Analyse: C8H4F7NS (279,2) Ber. c 34,4 H 1,4 N 5,0 Gef.: C 34.8 H 1,6
N 5,2 BeisPiel 7 2-Trichlormethylthioyrazin Zu einer Lösung von 15,0 g (0,12 mol)
2-Thiopyrazin-loxid, 1,1 g Dimethylaminopyridin, 15,5 ml Pyridin und
30,0
g (0,15 mol) Brontrichlormethan in 500 ml absolutem Benzol wurden bei 80°C 9,5 g
(0.089 mol) Isobuttersäurechlorid langsam zugetropft. Man rührte 2 Stunden bei OOC
nach. Nach Säulenchromatographie an Kieselgel und Essigsäureethylester als Elutionsmittel
wurde mit Methylenchlorid/n-Hexan 1:1 umkristallisiert.
-
Es wurden 12,4 g 2-Trichlormethylthiopyrazin erhalten, Fp. 47-480C,
entsprechend einer Ausbeute von 54,2 %.
-
Analyse: C5H3Cl3NS (229,5) Ber.: C 26,1 H 1,3 N 12,2 Gef.: C 25,6
H 1,2 N 11,7 Gemäß den oben beschriebenen Verfahren wurden in analoger Weise die
Verbindungen der nachfolgenden Tabelle 1 erhalten. Die Symbole X, Y etc. beziehen
sich auf Formel I; p bedeutet in allen nachfolgenden Verbindungen =1.
-
Tabelle I
Bsp. physik. Daten |
Nr. Y X Z1 z2 n m R1 R2 R3 [Kp1)od. Fj |
3 OH3 - 0 0 Br F F 140"C/0,4 Torr |
9-s CH3 - 0 O CClF2 Cl F 130-140°C/0,3 Torr |
10 - S CH3 - 0 0 C5F11 F F 140-145°C/0,15 Torr |
CL |
11 - 5 ($1 - 0 O Br Br F 74 - 76"C |
12 C C H - 1 0 Br Br F 175°C/0,3 Torr |
13 C C H - 1 0 Cl Cl F 130°C/0,3 Torr |
C1 |
14 - S 3 - 0 O CClF2 Cl F |
sC=o |
15 C C tD - 1 0 Cl Cl Cl |
16 N C H - 1 0 Cl Cl F |
17 N C H - 1 0 Br Br F |
18 N C Cl H 1 1 Cl Cl F |
19 N C Cl H 1 1 Br Br F |
20 N C H H 1 1 Cl Cl F |
21 N C Cl Cl 1 1 Cl Cl F |
22 N C H H 1 1 Cl Cl Cl |
1) Die Kp-Werte bedeuten Badtemperatur
Biologische Beispiele Beispiel
I: Mit Bohnenspinnmilben (Tetranychus urticae) stark befallene Bohnenpflanzen (Phaseolus
vulgaris) wurden mit der wäßrigen Verdünnung eines 0,1 Gew.-%igen Spritzpulvers
der Verbindung im Beispiel Nr. 2 bis zum Stadium des beginnenden Abtropfens gespritzt.
Die Mortalität wurde nach 8 Tagen kontrolliert. Es wurde 100 % Abtötung erzielt.
-
Beispiel II: Mit Obstbaumspinnmilben (Panonychus ulmi) befallene Apfelbäumchen
wurden wie in Beispiel I mit der Verbindung von Beispiel 2 behandelt und kontrolliert
Es wurde 100 % Abtötung erzielt.
-
Beispiel III: Auf die Innenseite des Deckels und des Bodens einer
Petrischale wurden mittels einer Pipette 1 ml der Verbindung von Beispiel 2 als
Wirkstoff in Aceton mit einer Konzentration von 0,1 Gew.-% gleichmäßig aufgetragen
und bis zur vollständigen Verdunstung des Lösungsmittels die Schale offen belassen.
Danach wurden je 10 Stubenfliegen (Musca domestica) in die Petrischalen gesetzt,
die Schalen mit dem Deckel verschlossen und nach 3 Stunden eine 100 ffi Abtötung
der Versuchstiere festgestellt. Ebenso wirksam erwiesen sich die Verbindungen gemäß
Beispielen 1, 4, 5, 7, 12 und 13.