Verfahren zur Herstellung neuer quaternärer Ammoniumsalze
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung neuer quatemärer Ammoniumsalze mit wertvollen mikrobioziden Eigenschaften.
Quaternäre Tetraalky1ammoninm-Salze sind als antimikrobielle Wirkstoffe im Pflanzen- und Materialschutz wie in der Human-Medizin wohlbekannt. Demgegenüber haben Aralkyl- und Aryloxyalkyl-tnalkyl- ammonium-S lze nur im Materialschutz und zur medizinischen Desinfektion Bedeutung erlangt. Für den Pflanzenschutz sind diese quaternären Ammoniumsalze wegen ihrer Phytotoxizität und ihrer geringen Witterungsbeständigkeit nicht geeignet.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass quaternäre Ammoniumsalze der Formel I
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ausgezeichnete mikrobizide Eigenschaften aufweisen, und sich insbesondere zur Bekämpfung phytopathogener Pilze eignen. Diese Wirkstoffe sind nicht phytotoxisch und gegenüber Witterungseinflüssen weitgehend beständig. Sie besitzen auch eine gute Wirksamkeit gegen solche Pilze und Bakterien, die organische Materialien und Gebrauchsgegenstände schädigen und zerstören.
In der Formel I bedeuten die Symbole: R1, Ru, es je einen unsubstituierten oder substituierten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest; wobei mindestens einer dieser Reste 8 bis 24 Kohlenstoffatome aufweist, R4 eine Alkanoylgruppe mit mindestens 2 Kohlenstoffatomen, R5 Wasserstoff oder ein Halogenatom mit einem Atomgewicht unter 100, R6 Wser- stoff, ein Halogenatom mit einem Atomgewicht unter 100, die Nitro-, Amino-, Cyano- oder Hydroxyl-Gruppe, einen unsubstituierten oder substituierten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest, einen über Sauerstoff oder Schwefel gebundenen, unsubstituierten oder substituierten aliphatischen Kohlenwasserstoffrest, eine Alkylamino-, Dialkylamino- oder Acylaminogruppe,
oder R5 und R6 zusammen einen ankondensierten Benzolkern, X ein Sauerstoff- oder Schwefel atom, Z ein aliphatisches Kohlenwasserstoffkettenglied mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, wovon mindestens 2 in der direkten Kette, und A ein Äquivalent eines Anions einer organischen oder lanorganischen Säure.
Die Kohlenwasserstoffreste R1, R2 und R3 sind geradkettige oder verzweigte Alkyl- oder Alkenylreste.
Diese Reste können z. B. durch Halogen, die Hydroxyl-, Mercapto-, Amino- oder Cyanogruppe und/oder Alkoxy-, Alkylthio-, Alkyl oder Dialkylaminogruppe substituiert sein. Die Alkanoylgfuppe R4 bedeutet insbesondere den Acetyl-, Propionyl- oder Butyryl-Rest. Das aliphatische Brückenglied, über das die genannten Alkanoylgruppen gebunden sein können, ist insbesondere ein niederer Alkylen- oder Alkenylen-Rest. Ein aliphatischer Kohlenwasserstoffrest RG weist vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatome auf; er kann z. B. durch Halogen substituiert sein. Mehrere Substituenten können untereinander gleich oder verschieden sein.
Z als aliphatisches Kohlenwassefstoffkettenglied bedeutet insbesondere einen Alkylen- oder Alkenylen-Rest. Das Symbol A steht für ein Anion einer anorganischen oder organischen Säure. In Betracht kommen beispielsweise die Anionen der folgenden Säuren:
Halogenwasserstoffs äuren, Schwefelsäuren,
Phosphors äure, Perchlorsäure, Alkylschwefelsäuren, Naphthoesäuren,
Benzoesäuren, Essigsäure, Aminoessigsäure,
Buttersäure, Stearinsäure Oxalsäure,
Adipinsäure, Maleinsäure,
Weinsäure, Milchsäure usw.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung quaternärer Ammoniumsalze der Formel I ist dadurch gekennzeichnet, dass man ein quaternäres Ammonium- salz der Formel II
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worin R1, R2, Rs, R5, Ru, X, Z und A die unter Formel I angegebenen Bedeutungen haben, in Anwesenheit eines gegenüber den Reaktionsteilnehmern inerten Lösungs- oder Verdünnungsmittels und in Gegenwart einer Lewis-Säure mit einem Halogenid oder Anhydrid einer mindestens 2 Kohlenwasserstoffatome aufweisenden Alkansäure nach Friedei-Craft oder einer ähnlichen Reaktion umsetzt.
Die so erhaltenen quaternären Salze können zwecks Austauschs des Anions mit anderen nichtphytotoxischen anorganischen oder organischen Säuren umgesetzt werden.
Als Lewis-Säuren kommen für das genannte Verfahren beispielsweise die folgenden in Betracht: Aiu- miniumchlorid, Antimonpentachlorid, Eisen-III-chiorid, Tellurchlorid, Zinnchlorid, Titantetrachlorid, Wismutchlorid, Zinkchlorid sowie die entsprechenden Bromide und Jodide, ferner Bortrifluoride, Bortrichlorid, Fluorwasserstoff, Schwefelsäure, Phosphorpentoxid oder Polyphosphorsäuren. Die Lewis-Säure wird gewöhnlich in einer Menge von 1 bis 5 Mol dem Reaktionsgemisch zugesetzt. Die Reaktionstemperaturen mit der Lewis-Säure liegen zwischen 40 und 2000 C.
Die als Ausgangsmaterial dienenden quaternären Ammoniumverbindungen der Formel II können beispielsweise erhalten werden, indem man ein tertiäres Amin der Formel III
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mit einem Kohlenwasserstoffester der Formel IV
R3-A (IV) reagieren lässt. Eine so erhaltene quaternäre Ammoniumverbindung
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kann zwecks Austauschs des Anions mit einer organischen oder anorganischen Säure der Formel VI
H-A' (VI) umgesetzt werden; in den Formeln III-VI haben die Reste R1, R." Rg, R5, R6, A, X und Z die obige Bedeutung.
Die Verbindungen der Formeln III und V können ihrerseits durch Kondensation in einem inerten organi- schen Lösungsmittel von einem Halogenkohlenwasserstoffäther eines Phenols oder Thiophenois der Formel VII
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in der Hal Chlor oder Brom bedeutet und Rj, Rs, X und Z die obige Bedeutung haben, mit einem sekundären oder tertiären Amin erhalten werden. Die Herstellung von tertiären Aminen entsprechend der Formel III sowie diejenige von Halogenkohlenwasserstoff äthern von Phenolen oder Thiophenolen entsprechend der Formel VII ist z. B. in der brit. Patentschrift Nummer 924961 beschrieben, siehe insbesondere Tabellen II und III der Patentschrift.
Für die Verwendung im Pflanzenschutz werden die neuen Wirkstoffe in üblicher Weise mit Verteilungsund/oder Trägerstoffen aufgearbeitet und so angewendet, dass die Wirkstoffkonzentration im Bereich von 0,01 bis 2% liegt.
Das folgende Beispiel beschreibt die Herstellung der neuen Wirkstoffe der Formel I. Teile bedeuten, sofern nichts anderes vermerkt ist, Gewichtsteile, die Temperaturen sind in Celsiusgraden angegeben.
Beispiel
4,14 Teile N-ss-Phenoxyäthyl-N,N-dimethyl-N-dode- cylammonium-bromid werden in 75 Volumteilen Schwefelkohlenstoff und 2 Volumteilen Essigsäureanhydrid gelöst. Bei 460 gibt man innerhalb 15 Minuten unter kräftigem Rühren 3,5 Teile Aluminiumchlorid in das siedende Reaktionsgemisch, wobei eine heftige Salzsäureentwicklung eintritt. Nach 90 Minuten ist die kräftige Gasentwicklung beendigt; danach giesst man das abgekühlte Gemisch auf Eis und Wasser, destilliert den Schwefelkohlenstoff unter reduziertem Druck ab und extrahiert die verbleibende wässrige Lösung dreimal mit je 50 Volumteilen Chloroform. Nach dem Trocknen der Chloroformlösung mit wenig Calciumchlorid wird das Chloroform eingedampft.
Das rohe Produkt wird über einer Kieselgelsäule gereinigt; man erhält das
N-(4-Acetyl-phenoxy-äthyl)-N,N-dimethyl-N dodecyiammonium-bromid vom Fp. 78 bis 810.
Die in der nachfolgenden Tabelle aufgeführten Verbindungen werden in analoger Weise erhalten.
Verbindungen Schmelzpunkt N-(2-Acetyl4, 6-dichlor-phenoxy-äthyl)-
N,N-dimethyl-N-decyl-ammonium bromid-hydrat 20-230 N-(2-Acetyl-4, 6-dichlor-phenoxy-äthyD-N,N- dimethyl-N-dodecyl-ammonium-bromid 92-940 N-(2-Acetyl-4,6-dibrom-phenoxy-äthyl)-N,N dimethyl-N-dodecyl-ammonium-bromid 105-106 N-(2-Acetyl-4-chlor-5-methyl-phenoxy- äthyl)-N,N-dimethyl-N-octyl-ammonium bromid-hydrat 61-620 N-(2-Acetyl-4-chlor-5-methyl-phenoxy)- äthyl)-N,N-dimethyl-N-dodecyl ammonium-bromid 75-770 N-(4-Acetyl-phenoxy-äthyl)-N,N-dimethyl-
N-octyl-ammonium-bromid 109-1110
N-(4-Acetyl-phenoxy-äthyl)-N,N-dimethyl
N-dodecyl-ammonium-bromid 76-780
Verbindungen Schmelzpunkt N-(PAcetyl-6-methoxy-phenoxy-äthyl)-N,N- dimethyl-N-dodecyl-ammonium-bromid 88-900 N-(2-Acetyl-phenoxy-propyl)-N,N-dimethyl
N-decyl-ammonium-bromid 113-1140 N-(2-Acetyl-phenoxy-propyl)-N,N-dimethyl
N-dodecyl-ammonium-bromid 95-97 N-(2-Propionyl-phenoxy-äthyl)-N,N- dimethyl-N-octyl-ammonium-bromid 1060 N-(2Propionyl-phenoxy-äthyl)-N,N- dimethylwN-dodecyl-ammonium-bromid 103-104 N-(2-Butyryl-phenoxy-äthyl)-N,N dimethyl-N-dodecyl-ammoniumbromid 109-1100 N-(4-Propionyl-phenoxy-äthyl)-N,N dimethyl-N-dodecyl-ammonium-bromid 88-890
N-(4-Butyryl-phenoxy-äthyl)-N,N-dimethyl
N-dodecyl-ammonium-bromid 100-1030 N-(2-Acetyl-phenoxy-äthyl)-N,N-dimethyl-
N-octyl-ammonium-bromid 84- & 0 N-(2-Acetyl-phenoxy-äthyl)-N,N-dimethyl
N-dodecyl-ammonium-bromid 90-910 N-(2-Acetyl-4-chlor-phenoxy-äthyl)-N,N dimethyl-N-dodecyl-ammonium-bromid 94-960 N-(2-Acetyl-4-methyl-phenoxy-äthyl)-N,N- dimethyl-N-dodecyl-ammonium-bromid 91-930 N-(2-Acetyl-5-methoxy-phenoxy-äthyl)-N,N dimethyl-N-octyl-ammonium-bromid 1014030 N-(2-Acetyl-5 -methoxy-phenoxy-äthyl)-N,N- dimethyl-N-dodecyl-ammonium-bromid 7O7 10 N-(2-Acetyl-l -naphthoxy-äthyl)-N,N dimethylwN-decyl-ammoniumjodid 1054080
N-(2-Acetyl-4-cyano-phenoxy-äthyl)-N,N dimethyl-N-dodecyl-ammonium-bromid 93950 N-(2-Acetyl-4,6-dichlor-phenoxy-äthyl)-
N,N-dimethyl < N-octyl-ammonium- bromid 62650
Process for the preparation of new quaternary ammonium salts
The present invention relates to a process for the preparation of new quaternary ammonium salts with valuable microbiocidal properties.
Quaternary tetraalkylammonine salts are well known as antimicrobial active ingredients in the protection of plants and materials, as in human medicine. In contrast, aralkyl and aryloxyalkyl-tnalkylammonium salts have only gained importance in the protection of materials and for medical disinfection. These quaternary ammonium salts are not suitable for plant protection because of their phytotoxicity and their poor weather resistance.
Surprisingly, it has now been found that quaternary ammonium salts of the formula I
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have excellent microbicidal properties, and are particularly suitable for controlling phytopathogenic fungi. These active ingredients are not phytotoxic and are largely resistant to the effects of the weather. They also have a good effectiveness against those fungi and bacteria that damage and destroy organic materials and everyday objects.
In formula I, the symbols: R1, Ru, each denote an unsubstituted or substituted aliphatic hydrocarbon radical; where at least one of these radicals has 8 to 24 carbon atoms, R4 is an alkanoyl group with at least 2 carbon atoms, R5 is hydrogen or a halogen atom with an atomic weight of less than 100, R6 is hydrogen, a halogen atom with an atomic weight of less than 100, the nitro, amino, Cyano or hydroxyl group, an unsubstituted or substituted aliphatic hydrocarbon radical, an unsubstituted or substituted aliphatic hydrocarbon radical bonded via oxygen or sulfur, an alkylamino, dialkylamino or acylamino group,
or R5 and R6 together form a fused-on benzene nucleus, X is an oxygen or sulfur atom, Z is an aliphatic hydrocarbon chain link with 2 to 6 carbon atoms, of which at least 2 are in the direct chain, and A is an equivalent of an anion of an organic or inorganic acid.
The hydrocarbon radicals R1, R2 and R3 are straight-chain or branched alkyl or alkenyl radicals.
These residues can e.g. B. be substituted by halogen, the hydroxyl, mercapto, amino or cyano group and / or alkoxy, alkylthio, alkyl or dialkylamino group. The alkanoyl group R4 means in particular the acetyl, propionyl or butyryl radical. The aliphatic bridge member via which the alkanoyl groups mentioned can be bound is in particular a lower alkylene or alkenylene radical. An aliphatic hydrocarbon radical RG preferably has 1 to 4 carbon atoms; he can z. B. be substituted by halogen. Several substituents can be the same or different from one another.
Z as an aliphatic hydrocarbon chain link denotes in particular an alkylene or alkenylene radical. The symbol A stands for an anion of an inorganic or organic acid. For example, the anions of the following acids come into consideration:
Hydrogen halides, sulfuric acids,
Phosphoric acid, perchloric acid, alkyl sulfuric acids, naphthoic acids,
Benzoic acids, acetic acid, aminoacetic acid,
Butyric acid, stearic acid, oxalic acid,
Adipic acid, maleic acid,
Tartaric acid, lactic acid, etc.
The process according to the invention for the preparation of quaternary ammonium salts of the formula I is characterized in that a quaternary ammonium salt of the formula II
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wherein R1, R2, Rs, R5, Ru, X, Z and A have the meanings given under formula I, in the presence of a solvent or diluent which is inert towards the reactants and in the presence of a Lewis acid with a halide or anhydride of at least 2 Alkanoic acid containing hydrocarbon atoms according to Friedei-Craft or a similar reaction.
The quaternary salts obtained in this way can be reacted with other non-phytotoxic inorganic or organic acids in order to exchange the anion.
The following Lewis acids come into consideration, for example, for the process mentioned: aluminum chloride, antimony pentachloride, ferric chloride, tellurium chloride, tin chloride, titanium tetrachloride, bismuth chloride, zinc chloride and the corresponding bromides and iodides, also boron trifluoride, boron trichloride, hydrogen fluoride, Sulfuric acid, phosphorus pentoxide or polyphosphoric acids. The Lewis acid is usually added to the reaction mixture in an amount of 1 to 5 moles. The reaction temperatures with the Lewis acid are between 40 and 2000 C.
The quaternary ammonium compounds of the formula II which are used as starting material can be obtained, for example, by adding a tertiary amine of the formula III
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with a hydrocarbon ester of the formula IV
R3-A (IV) can react. A quaternary ammonium compound thus obtained
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can for the purpose of exchanging the anion with an organic or inorganic acid of the formula VI
H-A '(VI) are reacted; in the formulas III-VI the radicals R1, R. "Rg, R5, R6, A, X and Z have the above meaning.
The compounds of the formulas III and V can for their part by condensation in an inert organic solvent of a halogenated hydrocarbon ether of a phenol or thiophenois of the formula VII
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in which Hal is chlorine or bromine and Rj, Rs, X and Z have the above meaning, can be obtained with a secondary or tertiary amine. The preparation of tertiary amines according to formula III and that of halogenated hydrocarbon ethers of phenols or thiophenols according to formula VII is z. As described in British Patent No. 924961, see in particular Tables II and III of the patent.
For use in crop protection, the new active ingredients are worked up in the customary manner with distribution and / or carrier substances and applied in such a way that the active ingredient concentration is in the range from 0.01 to 2%.
The following example describes the preparation of the new active ingredients of the formula I. Unless otherwise stated, parts are parts by weight and the temperatures are given in degrees Celsius.
example
4.14 parts of N-ß-phenoxyethyl-N, N-dimethyl-N-dodecylammonium bromide are dissolved in 75 parts by volume of carbon disulfide and 2 parts by volume of acetic anhydride. At 460, 3.5 parts of aluminum chloride are added to the boiling reaction mixture within 15 minutes with vigorous stirring, with vigorous evolution of hydrochloric acid. The vigorous evolution of gas has ceased after 90 minutes; then the cooled mixture is poured onto ice and water, the carbon disulfide is distilled off under reduced pressure and the remaining aqueous solution is extracted three times with 50 parts by volume of chloroform each time. After the chloroform solution has been dried with a little calcium chloride, the chloroform is evaporated.
The crude product is purified over a silica gel column; you get that
N- (4-Acetyl-phenoxy-ethyl) -N, N-dimethyl-N-dodecylammonium bromide with a melting point of 78 to 810.
The compounds listed in the table below are obtained in an analogous manner.
Compounds Melting point N- (2-Acetyl4, 6-dichloro-phenoxy-ethyl) -
N, N-dimethyl-N-decyl-ammonium bromide hydrate 20-230 N- (2-acetyl-4, 6-dichloro-phenoxy-ethyD-N, N-dimethyl-N-dodecyl-ammonium bromide 92-940 N- (2-Acetyl-4,6-dibromophenoxyethyl) -N, N dimethyl-N-dodecylammonium bromide 105-106 N- (2-Acetyl-4-chloro-5-methyl-phenoxy- ethyl) -N, N-dimethyl-N-octyl-ammonium bromide hydrate 61-620 N- (2-acetyl-4-chloro-5-methyl-phenoxy) -ethyl) -N, N-dimethyl-N-dodecyl ammonium bromide 75-770 N- (4-acetyl-phenoxy-ethyl) -N, N-dimethyl-
N-octyl ammonium bromide 109-1110
N- (4-acetyl-phenoxy-ethyl) -N, N-dimethyl
N-dodecyl ammonium bromide 76-780
Compounds Melting point N- (P-acetyl-6-methoxyphenoxy-ethyl) -N, N-dimethyl-N-dodecyl-ammonium bromide 88-900 N- (2-acetyl-phenoxypropyl) -N, N-dimethyl
N-decyl-ammonium bromide 113-1140 N- (2-acetyl-phenoxy-propyl) -N, N-dimethyl
N-dodecyl-ammonium-bromide 95-97 N- (2-propionyl-phenoxy-ethyl) -N, N- dimethyl-N-octyl-ammonium-bromide 1060 N- (2-propionyl-phenoxy-ethyl) -N, N- dimethylwN-dodecyl-ammonium-bromide 103-104 N- (2-butyryl-phenoxy-ethyl) -N, N dimethyl-N-dodecyl-ammonium bromide 109-1100 N- (4-propionyl-phenoxy-ethyl) -N, N dimethyl-N-dodecyl-ammonium bromide 88-890
N- (4-butyryl-phenoxy-ethyl) -N, N-dimethyl
N-dodecyl-ammonium-bromide 100-1030 N- (2-acetyl-phenoxy-ethyl) -N, N-dimethyl-
N-octyl-ammonium bromide 84- & 0 N- (2-acetyl-phenoxy-ethyl) -N, N-dimethyl
N-dodecyl-ammonium-bromide 90-910 N- (2-acetyl-4-chlorophenoxy-ethyl) -N, N-dimethyl-N-dodecyl-ammonium-bromide 94-960 N- (2-acetyl-4- methyl-phenoxy-ethyl) -N, N-dimethyl-N-dodecyl-ammonium-bromide 91-930 N- (2-acetyl-5-methoxy-phenoxy-ethyl) -N, N-dimethyl-N-octyl-ammonium- bromide 1014030 N- (2-acetyl-5-methoxy-phenoxy-ethyl) -N, N-dimethyl-N-dodecyl-ammonium bromide 7O7 10 N- (2-acetyl-1-naphthoxy-ethyl) -N, N dimethylwN-decyl-ammonium iodide 1054080
N- (2-Acetyl-4-cyano-phenoxy-ethyl) -N, N-dimethyl-N-dodecyl-ammonium-bromide 93950 N- (2-Acetyl-4,6-dichloro-phenoxy-ethyl) -
N, N-dimethyl <N-octyl-ammonium bromide 62650