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Die Erfindung betrifft ein vorteilhaftes neues Verfahren
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zur Herstellung von Benzoylharnstoffen, die als Schädlingsbekämpfungsmittel
verwendbar sind.
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Es ist bekannt Benzoylharnstoffe herzustellen, indem man entsprechende
Benzoesäureamide mit substituierten Phenylisocyanaten umsetzt. Die benötigten Isocyanate
werden aus den entsprechenden Anilinen durch Umsetzung mit Phosgen erzeugt. Die
Aniline ihrerseits können aus den Nitroverbindungen durch Reduktion erhalten werden.
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Es wurde nun gefunden, daß überraschenderweise eine neue Reaktionsfolge
auf technisch einfache Weise erlaubt, Benzoylharnstoffe der Formel
herzustellen, in der X für WasserstoPP, Fluor oder Chlor, Y für Fluor, Chlor, CH3
oder CF3 und Q für den Rest
steht, in dem R1, R2 und R4 Fluor, Chlor, Brom, CF3, OCF3 oder
Wasserstoff, R3 Fluor, Chlor, Brom, CF3, OCF3, Wasserstoff; eine durch 4 oder 5
Fluor- und/oder Chloratome substituierte Ethoxygruppe; oder eine ein- oder mehrfach
durch Fluor, Chlor, Brom, CH3, CF3, OCF3, OCF2CHF2 0C2F5, 2 oder CN substituierte
Phenylgruppe; oder eine durch Fluor, Chlor, CF3 ein-oder mehrfach substituierte
Pyridyloxygruppe bedeuten; und R2/R3 oder R3/R4 gemeinsam auch für -O-CF2-CF2 -0-
stehen können X und Y stehen bevorzugt für die Bedeutungspaare F/H, F/F, Cl/H, Cl/Cl,
Cl/F. Als Beispiele für den Rest Q seien genannt:
-4-Chlorphenyl
-2,3,4,5-Tetrafluorphenyl -2,3,4,5-Tetrachlorphenyl -3,5-Dichlor-2 ,4-difluorphenyl
-3, 5-Dichlor-4-pentafluorethoxyphenyl -3,5-Dichlor-4-[1,1,2,2-tetrafluorethoxy]phenyl
-3,5-Dichlor-4-trifluormethoxyphenyl -3,5-Dichlor-4-[ (3-chlor-5-trifluormethyl-pyridin-2-yl)oxylphenyl
-3-Chlor-4-£(3-Chlor-4-trifluormethyl)phenoxy]-phenyl -3-(4-Trifluormethylphenoxy)-phenyl
-3-(3-Trifluormethylphenoxy)-phenyl -3-( 2-Trifluormethylphenoxy)-phenyl -3,4-(Tetrafluorethylendioxy)-phenyl
-4-Trifluormethylphenyl -4-Trifluormethoxyphenyl Die verschiedenen Substituenten
können im Rahmen der obigen Definition jeweils gleich oder verschieden sein.
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Alkylreste können geradkettig oder verzweigt sein. Bei Mehrfachsubstitution
kommen CN, CF3, OCF3, OC2F5, OCF2-CF2H nur einmal vor, während Halogenatome (gleiche
oder verschiedene) bis zu sechsfach vorkommen können.
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Das erfindungsgemäße Verfahren verläuft über die folgenden Stufen:
In der Formel (II) steht Z für einen durch das Azid-Ion austauschbaren Substituenten.
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Zu nennen sind: Fluor, Chlor, Brom, Jod, sowie Reste der Formel O-R6
in der R6 für Niederalkyl, Phenyl, Benzyl, Niederalkoxycarbonyl, Phenoxycarbonyl,
Niederalkylcarbonyl oder Benzoyl steht.
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Bevorzugt sind die Halogene Fluor und Chlor zu nennen.
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Niederalkylradikale sind Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, n-Butyl-
iso-Butyl, sek-Butyl und tert-Butyl.
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Als Azide sind Natriumazid, Kaliumazid und Calciumazid zu nennen.
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Die Stufen können nacheinander in demselben Reaktionsmedium durchgeführt
werden* ohne daß Zwischenprodukte isoliert werden. Die Stufen 1 und 2 werden bei
Temperaturen zwischen etwa 800C und der Siedetemperatur des Reaktionsgemisches durchgeführt,
wobei Temperaturen über 1800C vermieden werden.
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Bevorzugt ist der Bereich zwischen etwa 100 und 1400C. Die Reaktion
stellt einen thermischen Abbau der Carbonsäure über das Carbonsäureazid zum Isocyanat
im Sinne des Curtius-Abbaus dar. Die Zersetzung des Azids wird so durchgeführt,
daß sich jeweils keine größeren Mengen davon im Reaktionsgemisch befinden.
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Als Lösungsmittel eignen sich vor allem halogenierte Benzole, etwa
Chlorbenzol, Dichlorbenzol, und hochsiedende Ether, ferner aromatische KohlenwasserstoPfe
wie Toluol.
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Die weitere Umsetzung des Isocyanats mit dem Amid V wird zweckmäßig
in der Weise durchgeführt, daß man das Amid V in die Lösung des Isocyanats einträgt
und bei Temperaturen zwischen etwa 80 und 1600C, vorzugsweise zwischen 900 und 1300C
rührt.
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Die Umsetzung benötigt, in Abhängigkeit von der Reaktionsfähigkeit
der Komponenten und der Reaktionstemperatur, bis zu mehrere Stunden.
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Der erfindungsgemäße Syntheseweg über die bisher nicht beschriebenen
Verbindungen III ermöglicht es, die sehr unerwünschten Umsetzungen mit Phosgen (VIII)
zu vermeiden.
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Ohne Zwischenisolation in den einzelnen Stufen erhält man die Verbindungen
der Formel I in guter Ausbeute und Reinheit.
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Als Beispiele für die Verbindungen, die erPindungsgemäß vorteilhaft
hergestellt werden können, seien die Verbindungen gemäß den deutschen Offenlegungsschriften
23 23 236, 2504982, 25 27 944, 25 31 279, 2537413, 26 01 780, 2726 684, 30 03 112,
30 26 825, 30 41 947, 32 23 505, 32 32 265, 32 35 419 und den europäischen Offenlegungsschriften
52 833 und 57 888 genannt.
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Im einzelnen seien die folgenden Verbindungen aufgeführt: - N-(2,4-Difluor-3,5-dichlorphenyl)-N'-(2,6-difluorbenzoyl
) -harnstoff - N-(3,5-Dichlor-4-pentaPluorethoxyphenyl)-N'-(2,6-difluorbenzoyl)-harnstoff
- N-[3,5-Dichlor-4-(1,1,2,2-tetraPluorethoxy)-phenyl)-N' -(2, 6-difluorbenzoyl )
-harnstoff - N-(2,3,4,5-Tetrafluorphenyl)-N'-(2,6-difluorbenzoyl) -harnstoff - N-(2,3,4-Trifluor-5-chlorphenyl
)-N' -(2,6-difluorbenzoyl ) -harnstoff - N-(2,3,4,5-Tetrachlorphenyl)-N'-(2,6-difluorbenzoyl)-harnstoff
- N-[3,5-Dichlor-4-(3-chlor-5-trifluormethyl-pyridin-2-yl-oxy)-phenyll-N'-(2,6-difluorbenzoyl)-harnstoff
- N-(4-Methoxyphenyl)-N'-(2-chlorbenzoyl)-harnstoff - N-(4-Trifluormethylphenyl)-N'-(2,6-difluorbenzoyl)-harnstoff
Hinsichtlich
der Struktur-Wirkungsbeziehungen bei den insektizid wirksamen Benzoylharnstoffen
ist bekannt, daß im Benzoylteil der Formel I ortho mono- oder disubstituierte Verbindungen
und im Anilinteil der Formel I in meta-Stellung mono- oder disubstituierte Verbindungen
besonders wirksam sind.
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Dabei kann im Anilinteil die ortho- und/oder die para-Stellung frei
oder substituiert sein.
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Konventionelle Synthesen von Benzoylharnstoffen der Formel I folgen
nachstehendem Schema:
Bei Reaktionsweg A - wie auch bei Reaktionsweg B der konventionellen Synthesen wird
der Anilinteil entweder direkt als Anlilin (VII) oder in einem vorgeschalteten Phosgenierungsschritt
B1 als Isocyanat (IV) in die Synthese eingeführt.
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Zum einen dirigiert die Aminogruppe des Anilins (VII) als Substituent
bei dektrophilen aromatischen Substitutionsreaktionen das neu eintretende Elektrophil
bevorzugt in die ortho oder para-Position. Zum anderen zeigen aber Verbindungen
der Formel (I) dann besonders gute insektizide Wirkung wenn sie in der meta-Position
des Anilinteils einen oder mehrere (vorzugsweise Halogen-) Substituenten tragen.
Dies führt dazu, daß zur Darstellung der Anilin (VII) nicht vom Anilin (VII, R1-R4
= H) oder geeigneten durch R1 und R4 substituierten Anilinen (VII, R3, R5 + H) ausgegangen
werden kann, sondern vielmehr ein Umweg über das Nitrobenzol (IX) eingeschlagen
werden muß
R2= Rt 1 R2 und/oder R4 i Fl in dem unter Ausnutzung der meta-dirigierenden Wirkung
der Nitrogruppe die Substituenten R2 und/oder R4 eingeführt werden. Die Nitroverbindung
(IX) wird anschließend zum Anilin (VII) reduziert. Demgegenüber geht das erfindungsgemäße
Verfahren von einem Benzoesäurederivat der Formel (II) aus, bei dem die Carbonsäurefunktion
in (II) als meta dirigierender Substituent in vorteilhafter Weise auch zum Aufbau
des Substitutionsmusters R1 bis R4 mittels nucleophiler und elektrophiler Substitutionsreaktionen
im Benzolring verwendet werden kann:
- Zur Einführung von Halogensubstituenten:
etwa ausgehend von Benzoylchlorid durch stufenweise Chlorierung zum mono-, di-,
tri- oder tetrachlorbenzoylchlorid.
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- Zum Aufbau der aus der DE-OS- 30 44 055 bekannten 2,4-DiPluor-3,5-dichlorphenylsubstitution
aus 2,3,4,5-Tetrachlorbenzoylchlorid mit Fluorid-Ionen zum 2,4-Difluor-3,5-dichlorbenzoylfluorid
etwa analog zur EP-A-164 619.
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Bei Halogenaustauschreaktionen - wie etwa den Chlor-Fluor-Austausch
- wird, wenn man von Benzoylchloriden ausgeht, neben dem Halogenaustausch im Kern
des Aromaten auch das Halogen der Säurehalogenidfunktion ausgetauscht, wobei daß
das so erhaltene Benzoylfluorid (II) (Z = F) mit Aziden in der Reaktionsstufe 1
schneller und vollständiger reagiert als das entsprechende Säurechlorid (II) (Z
= C1).
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Beispiel 1 N-(2,3,4-Trifluor-5-chlorphenyl)-N'-(2,6-diPluorbenzoyl)-harnstoff
la) In einem Dreihalskolben werden 0,62 g Natriumazid in 30 ml Chlorbenzol unter
Rühren auf 1200C erhitzt.
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Bei dieser Temperatur wird zunächst ein Drittel der Lösung von 1,9
g 2,3*4-Trifluor-5-chlorbenzoylfluorid in 10 ml Chlorbenzol zugetropft. Nach einigen
Minuten, wenn die Stickstoffentwicklung eingesetzt hat, wird innerhalb von 10 Minuten
der Rest zugetropft.
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Während dieser Zeit wird die Stickstoffentwicklung lebhaft. Wenn
sie aufgehört hat, läßt man noch 1/2 Stunde nachreagieren. Nach Abkühlen auf 250C
wird 0,5 g Kieselgur zugesetzt und die Mischung abgesaugt. Das Filtrat, das eine
Lösung von 2,3,4-Trifluor-5-chlorphenylisocyanat darstellt, wird für die nächste
Reaktionsstufe eingesetzt.
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lb) Das Filtrat der vorhergehenden Reaktion wird mit 1,42 g 2,6-Difluorbenzamid
(3 Stunden bei 600C im Vakuum getrocknet) versetzt und unter Rühren aufgeheizt,
bis eine klare Lösung entstanden ist (ca. 1000C). Dann wird 7 Stunden bei 1000C
gerührt.
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Man läßt dann auf 700C abkühlen und engt im Vakuum zur Trockne ein.
Der Rückstand wird mit 30 ml Aceton bei 40-50°C verrührt, auf 100C abgekühlt, abgesaugt
und getrocknet.
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Ausbeute: 2,1 g (64 % d. Th.); Fp 222-2240C.
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lc) Die Vorstufe, 2,3,4-Trifluor-5-chlorbenzoylfluorid (Kp 67 mbar:
97-1000C) wird neben 2,4-Difluor-3,5-dichlorbenzoylfluorid (Kp 67 mbar: 127-1290C)
erhalten, wenn man 41,7 g 2,3,4,5-Tetrachlorbenzoylchlorid mit 43,5 g Kaliumfluorid
in 450 ml Sulfolan 8 Stunden auf 2000C erhitzt und das Reaktionsgemisch im Vakuum
destilliert.
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Beispiel 2 N-(2,4-Difluor-3,5-dichlorphenyl)-N'-(26-difluorbenzoyl)-harnstoff
2a) 2,4-Difluor-3,5-dichlorbenzoylfluorid Analog zu der in Beispiel lb beschriebenen
Umsetzung erhält man die Titelverbindung in über 70 % Ausbeute durch Umsetzung von
2,3,4,5-Tetrachlorbenzoylchlorid mit Kaliumfluorid in Sulfolan. Die Temperatur beträgt
150°C, die Reaktionszeit 8 Stunden.
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2b) Umsetzung von 2,4-Difluor-3,5-dichlorbenzoylfluorid mit Natriumazid
2,4-Difluor-3,5-dichlorbenzoylfluorid (11,45 g) werden zu einer auf etwa 1100C erwärmten
Suspension von Natriumazid (3,25 g) in Toluol (40 ml) getropft, wobei der Reaktionsverlauf
durch das freiwerdende Stickstoffgas kontrolliert wird. Nach Beendigung der Zugabe
des Säurefluorids wird noch eine Stunde bei 110°C gerührt, wobei sich Natriumfluoridkristalle
niederschlagen.
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2c) Umsetzung von 2,4-Difluor-3,4-dichlorphenylisocyanat mit 2,6-Difluorbenzamid.
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Zu der nach Beispiel 2b erhaltenen Suspension wird 2,6-Difluorbenzamid
(7,9 g) gegeben und das Reaktionsgemisch dann 10 Stunden bei etwa 950C belassen,
wobei sich im Reaktionsverlauf ein weißer Kristallbrei abscheidet.
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Nach dem Erhalten wird vom Niederschlag abgesaugt.
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Man isoliert 18,45 g eines Gemisches von NatriumPluorid und Benzoylharnstoff.
Das so erhaltene Rohprodukt wird in Aceton aufgekocht. Man isoliert aus dem Filtrat
16,2 g N-(2,4-Difluor-3,5-dichlorphenyl)-N'-(2,6-Difluorbenzoyl)harnstoff (84,36
% d. Th.).
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Beispiel 3 N-(2,4-Difluor-3,5-dichlorphenyl)-N'-(2,6-difluorbenzoyl)-harnstoff
In die 1250C heiße Mischung von 7,0 g (0,105 mol) Natriumazid in 300 ml Chlorbenzol
wird unter gutem Rühren die Lösung von 23 g (0,100 mol) 2,4-Difluor-3,5-dichlorbenzoylfluorid
in 100 ml Chlorbenzol langsam eingetropft.
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Dabei wird Stickstoff frei. Die Zugabe wird aus Sicherheitsgründen
so geregelt, daß die Menge des eingetropften Benzoylfluorids der (an dem freiwerdenden
Stickstoff meßbaren) Umlagerungsrate des Curtius-Abbaus entspricht.
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Nach beendeter Zugabe läßt man noch ca. 30 Minuten nachreagieren,
gibt 3 g Kieselgur zu, läßt auf ca. 300C abkühlen und saugt das Ungelöste ab.
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Zum Filtrat gibt man 15,7 g (0,10 mol) 2,6-Difluorbenzamid und erhitzt
ca. 7 Stunden auf 1000C. Die Aufarbeitung erfolgt wie in Beispiel 1 beschrieben.
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Ausbeute: 28,8 g (75,3 % d. Th.); Fp. 221-2240C