Glycylmethyl-phosphinsäurederivate, ihre Herstellung und Verwendung

Abstract

 Herbizid wirksame und das Pflanzenwachstum regulierende Glyclymethylphosphinsäurederivste der Formel

worin R Wasserstoff, -CH₂COOH oder ein leicht abspaltbarer Rest (z.B. Benzyl, tert.Butyl), R' eine -OH oder -OR₁-Gruppe, worin R, ein Kation, ein niederer aliphatischer Rest, Cycloalkyl oder NH₂ ist, R" Wasserstoff, ein Kation oder nieder Alkyl und R"' gegebanenfalls substituiertes alkyl oder Phenyl darstellt. Die Herstellung dieser Verbindungen erfolgt durch Umsetzung eines N-substituierten Glycins HOOC-CH_rNH-R mit Formaldehyd und einer phosphonigen Säure

in stark saurer Lösung und gegebenenfalls Abspaltung des Restes R durch. katalytische Hydrierung oder mittels HBr. Die Wirkstoffe (I) werden als Bestandtsile von Mitteln Msbesondere zur post-emergenten Unkrautbekämpfung oder Wuchshemmung von Pflanzen verwendet

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft neue Glycylmethyl-phosphinsäurederivate, Verfahren zur Herstellung derselben sowie die Verwendung der neuen Derivate als Wirkstoffe herbizider und pflanzenwachstumsregulierender Mittel.

[0002] Die neuon ClycylmethylPhosphinsäurederivate besitzen die allgemeine Formel 1

In dieser Formel bedeuten:

R Wasserstoff, einen C₁-C₆ Alkylrest, die Gruppe HOOC-CH₂-, ferner Benzyl, Diphenylmethyl oder Triphenylmethyl,

R' eine Gruppe -OH oder -OR₁, worin R₁ ein Kation, ein gegebenenfalls substituierter C₁-C₆ Alkylrest, ein niederer Alkenyl- oder Alkinylrest, ein Cycloalkylrest, oder R' die Aminogruppe darstellt,

R" Wasserstoff, ein Kation, nieder Alkyl oder Hydroxyalkyl.

R"' einen C₁-C₄ Alkylrest, der durch Hydroxy, Halogen oder Carboxygruppen ein- oder mehrfach substituiert sein kann, oder einen gegebenenfalls substituierten Phenylrest.

[0003] Vorzugsweise ist R Wasserstoff oder ein leicht abspaltbarer Rest (Benzyl, tert.Butyl, Di- oder Tri-phenylmethyl).

[0004] Falls R' die -OH Gruppe und/oder R" Wasserstoff ist, die Verbindungen der Formel I also mindestens eine freie Säuregruppe besitzen, so sind solche Säuren befähigt, Salze mit Basen zu bilden und zwar sowohl mittels der Carbonsäure- als auch mittels der Phosphinsäuregruppe. Als Salze kommen die Ammonium- und Metallsalze der Alkali- und Erdalkalimetalle (Li, Na, K, Ca, Mg), aber auch anderer Metalle wie Fe, und Salze von Aminen, wie Alkyl- und Alkenylaminen, oder von quaternären Ammoniobasen in Betracht; Beispiele von Aminen sind: Methylamin, Isopropylamin, tert.Butylamin, Allylamin.

[0005] Wenn R₁ ein Cycloalkyl-, ein niederer Alkenyl-, Alkinyl-oder ein gegebenenfalls substituierter Alkylrest ist, sind die Endstoffe Ester. Als Substituenten von Alkylresten R₁ kommen in Betracht: Halogen, Hydroxy- und niedere Alkoxygruppen, ferner Carboxy-und Cyanogruppen.

[0006] R" ist nieder Alkyl, aber vorzugsweise Wasserstoff oder ein Kation der Art, wie für R' beschrieben. Beispiel eines Hydroxyalkylrestes R" ist β-Hydroxyäthyl.

[0007] R"' ist vorzugsweise ein C₁-C₄ Alkylrest, insbesondere Methyl oder Aethyl. Von den substituierten Alkylresten seien Hydroxymethyl, Trichlormethyl, Dichlormethyl, Trifluormethyl, ß-Chloräthyl etc. genannt. Falls ein Phenylrest R"' substituiert ist, kommen als Substituenten in erster Linie Halogenatome, niedere Alkyl- und Halogenalkylgruppen sowie Dialkylaminogruppen in Betracht.

[0008] Es ist bekannt, dass unterphosphorige Säure mit Formaldehyd und Piperidin (unsubstituiertes sekundäres Amin) in stark salzsaurer Lösung das Hydrochlorid der Bis(piperidinomethyl)phosphinsäure ergibt [Helv.Chim. Acta 50, 1742 (1967)].

[0009] Es waren kürzlich auch Versuche erfolgreich, Formaldehyd und unterphosphorige Säure mit funktionell substituierten sekundären Aminen, wie N-substituierten Glycinen, zu Bis(glycylmethyl)phosphinsäuren umzusetzen.

[0010] Es wurde nun gefunden, dass eine ähnliche Umsetzung auch mit entsprechenden Alkyl- und Aryl-phosphonigen Säuren zu Glycylmethyl-alkyl(oder aryl-)phosphinsäuren führt.

[0011] Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung der neuen Glycylmethyl-phosphinsäurederivate der Formel 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass man ein N-substituiertes Glycin der Formel II

worin R₂einen C₁-C₆ Alkylrest, vorzugsweise einen abspaltbaren Alkylrest wie tert.Butyl, den Benzyl-, Di- oder Triphenylmethyl-Rest oder die Gruppe -CH₂COOH bedeutet, mit Formaldehyd und einer phosphonigen Säure der Formel III

worin R"' wie unter Formel I definiert ist, in saurem wässerigem Milieu umsetzt und das erhaltene Glycylmethyl-phosphinsäurederivat der Formel Ia

gewünschtenfalls durch Abspaltung einer abspaltbaren Gruppe R₂ und/oder weiteren Nachoperationen in ein Salz bezw. anderes Derivat der Formel I überführt.

[0012] Im Ausgangs-glycin der Formel II ist R₂ vorzugseise ein abspaltbarer Rest, wie ter Butyl, Benzyl, Di- oder Tri-phenylmethyl, oder aber eine weitere Essigsäuregruppe -CH₂COOH.

[0013] Anstatt die phosphonige Säure der Formel III als solche im Reaktionsgemisch vorzulegen, kann auch ein entsprechendes Dihalogenphosphin, insbesondere Dichlorphosphin der Formel R"'-PCl₂ verwendet werden, welches im wässerigen sauren Reaktionsmedium sofort zum Phosphonigsäurederivat der Formel III hydrolysiert wird.

[0014] Die Umsetzung wird vorteilhaft in stark salzsaurem Milieu (pH<5) durchgeführt, bei Temperaturen von 20-100°C und dauert etwa 2 bis 4 Stunden. Um Oxidationen der phosphonigen Säuren zu vermeiden, arbeitet man vorteilhaft unter Ausschluss von Sauerstoff. Gute Ausbeuten werden besonders dann erhalten, wenn ein Formaldehyd-Ueberschuss verwendet wird.

[0015] Ist R"' im Ausgangsstoff III und im Endprodukt Ia ein Alkylrest, so erhält man letzteres in Form des Hydrochlorids. Ist R"' hingegen ein elektronegativer Substituent, wie Hydroxymethyl,. Trichlormethyl, Chloräthyl oder Phenyl, kristallisieren die Endprodukte der Formel Ia ohne HC1, d.h. das Phosphinsäureproton ist so sauer, dass die erhaltenen Säuren ein inneres Betain bilden.

[0016] Hat man einen Ausgangsstoff der Formel II gewählt, in welchem R₂ eine abspaltbare Gruppe ist, so kann man nach der Umsetzung zum Phosphinsäurederivat Ia die Gruppe R₂ abspalten.

[0017] Als abspaltbare Reste R₂ kommen tertiäre C₄-C₆ Alkylreste, insbesondere tert.Butyl oder aromatisch substituierte Methylgruppen wieinsbesondere Benzyl, sowie Diphenylmethyl und Triphenylmethyl in Betracht.

[0018] Die Abspaltung eines phenylierten Methylrestes , insbesondere Benzyl,erfolgt am besten durch katalytische Hydrierung (katalytische Debenzylierung) mit Wasserstoff in einem Lösungsmittel, wie Wasser, Eisessig, wässerige Essigsäure oder einem Wasser-Aethanolgemisch..

[0019] Geeigneter Katalysator ist Palladium (5%) auf Kohle; man kann aber auch Platinoxyd oder Platin/Kohle verwenden. Die Hydrierung erfolgt vorzugsweise bei Normaldruck und Temperaturen zwischen 20 und 50°C und dauert je nach abspaltendem Rest R₂ zwischen 10 Minuten bis 20 Stunden.

[0020] Eine weitere Möglichkeit der Abspaltung dieser abspaltbaren Reste R₂ unter Einschluss tertiärer Alkylreste, wie insbesondere tert.Butyl, besteht darin, dass man eine Säure der Formel Ia oder ein Salz derselben (z.B. das Hydrochlorid) bei 100-200° mit HBr in Wasser oder Eisessig, gegebenenfalls unter Druck, ein bis 10 Stunden behandelt.

[0021] Die so erhaltenen Derivate der Formel I mit R = Wasserstoff sind sowohl als Säuren wie auch als Salze wasserlöslich und temperaturstabil. Die Ueberführung von Säuren der Formel I in entsprechende Salze, Ester oder Amide erfolgt nach für solche Umsetzungen bekannten Techniken, wie Neutralisieren, Behandlung alkoholischer Suspensionen mit HC1, etc. Säuren der Formel I (R' = OH, R und R" sind je Wasserstoff) sind kristalline weisse Festkörper mit hohen Zersetzungspunkten. Sie lassen sich mit 0,1 normaler Tetramethylammoniumhydroxyd-Lösung in Wasser als zweibasige Säuren mit 2 Potentialsprüngen titrieren. So sind beispielsweise die pK-Werte der Säure, in welcher R"' Methyl ist 3,13 bzw. 8,32. Es ist anzunehmen, dass alle diese Säuren als Betaine vorliegen, in welche Richtung auch die starke pH-Abhängigkeit der ³¹ P-chemischen Verschiebung deutet. Mit grosser Wahrscheinlichkeit ist das Phosphinsäureproton R" und nicht das Carbonsäureproton R' an der Betain-Bildung beteiligt.

[0022] Die als Ausgangsstoffe verwendeten N-substituierten Glycine der Formel II sowie die phosphonigen Säuren der Formel III bzw. die durch Hydrolyse diese Säuren ergebenden Dichlorphosphine der Formel R"'-PC12 sind bekannt ["Organic Phosphorus Compounds", ed. G.M. Kosolapoff und L. Maier, John Wiley + Sons, New York 1972, Vol. 4, Kapitel 8 und 10].

[0023] Nachstehend wird die Herstellung erfindungsgemässer Glycylmethyl-phosphinsäurederivate der Formel I anhand einiger Ausführungsbeispiele beschrieben. Alle Temperaturangaben beziehen sich auf Celsiusgrade.

Beispiel 1

[0024] Zu 240 ml Wasser werden langsam 104,8 g (0,8 Mol) Aethyl-dichlorphosphin C₂H₅PCl₂ zugetropft. Dann gibt man 161,4 g (0,8 Mol) N-Benzylglycin-hydrochlorid C₆H₅-CH₂-NH-CH₂-COOH.HCl und 240 ml konzentrierte Salzsäure zu, erhitzt zum Rückfluss und tropft dann 127,2 ml 35%ige Formaldehydlösung (= 1,6 Mol) zu.Nach 4 Std. lässt man 14 Std. bei 20° weiterrühren und dampft dann am Rotavap zur Trockene ein. Man erhält einen leicht gelben, festen Rückstand, den man in 1500 ml Aceton aufschwemmt und dann filtriert. Als Filterrückstand erhält man 172,4 g eines weissen, kristallinen Festkörpers vom Smp. 174-176° (Zers.). Durch Konzentration des Filtrates erhält man weiter 32,3 g vom Smp. 178-181° . Gesamtausbeute 83,1%.

[0025] Das erhaltene Produkt ist das (N-Benzylglycylmethyl)-äthyl-phosphinsäurehydrochlorid der Formel

Analyse:

[0026] 

C₁₂H₁₈NO₄P·HCl (307,7)

ber: C 46,84 H 6,23 N 4,55 Cl 11,52 P 10,07%

gef: C 46,9 H 6,1 N 4,9 Cl 11,7 P 10,1%

31_p (in D₂0) = -38,7 ppm

[0027] Die Säure lässt sich mit.Tetramethylammoniumhydroxyd als dreibasige Säure titrieren.

Beispiel 2:

[0028] Man verwendet 58,5 g (0,5 Mol) Methyldichlorphosphin CH₃PC1₂, 150 ml Wasser, 100,9 g (0,5 Mol) N-Benzylglycin-hydrochlorid, 79,5 ml 35%-ige Formaldehydlösung und 150 ml konz. Salzsäure und verfährt wie im Beispiel 1. Nach Eindampfen der klaren Lösung am Rotavap erhält man 146 g (100%) (N-Benzylglycylmethyl)-methylphosphinsäure-hydrochlorid der Formel

als hygroskopische feste weisse Substanz in reiner Form vom Schmelzpunkt 60-65%.

Analyse:

[0029] 

C₁₁H₁₆NO₄P·HCl (293,6₈)

ber: C 44,99 H 5,83 N 4,77 Cl 12,07 P 10,55%

gef: C 42,3 H 6,2 N 4,9 Cl 12,0 P 10,2 %

31_P(in D₂O) = -34,4 ^ppm

Beispiel 3

[0030] Ausgehend von 9,6 g (0,1 Mol) Hydroxymethyl-phosphoniger Säure

20,2 g (0,1 Mol) N-Benzylglycinhydrochlorid,100 ml konz. Salzsäure und 31,6 g 38%-ige Formaldehydlösung verfährt man, wie in Beispiel 1 beschrieben. Nach Eindampfen am Rotavap erhält man 22,7 g (88%) (N-Benzylglycylmethyl)-hydroxymethyl- phosphinsäure der Formel

als glasige Masse, die bei 92° sintert, bei 118° flüssig wird und sich bei 135° zersetzt.

Beispiel 4

[0031] Ausgehend von 16,5 g (0,09 Mol) Trichlormethylphosphoniger Säure

in 20 ml Wasser, 18,5 g (0,09 Mol) C₆H₅CH₂-NH-CH₂COOH.HCl, 14,3 ml 35%ige Formaldehydlösung und 10 ml konz. Salzsäure verfährt man wie in Beispiel 1. Nach 12 Stunden Stehen bei Raumtemperatur wird das Reaktionsgemisch in Wasser aufgeschlämmt und filtriert. Man erhält schliesslich 23 g (71%) (N-Benzylglycylmethyl)-trichlormethyl-phosphinsäure der Formel

als weisses kristallines Produkt vom Smp. 194-195° (Zers.)

Analyse: C₁₁H₁₃C₁₃NO₄P (3⁶0,5)

ber: C 36,64 H 3,63 N 3,88 Cl 29,5 P 8,59%

gef: C 37,04 H 3,77 N 4,02 Cl 27,47 P 8,56%

Beispiel 5

[0032] Nach der im Beispiel 1 beschriebenen Verfahrensweise erhält man aus 29,0 g (0.2 Mol) n-Propyldichlorphosphin, C₃H₇PCl₂, 60 ml Wasser, 40,3 g C₆H₅CH₂-NH-CH₂CO₂H, 34,3 g 35% CH20-Lösung und 60 ml konz. Salzsäure,nach dem Eindampfen am Rotavap 53,3 g (N-Renzylglycylmethyl)-propylphosphinsäure der Formel

als weisse kristalline Substanz, welche nach Umkristallisieren aus Wasser bei 155-157°C unter Zersetzung schmilzt.

Beispiel 6

[0033] Nach der im Beispiel 1 beschriebenen Verfahrensweise erhält man aus 14,21 g (0,1 Mol) Phenylphosphoniger Säure

20,17 g (0,1 Mol) C₆H₅CH₂-NH-CH₂COOH-HCl, 15,81 g 38%-iger Formaldehydlösung (= 0,2 Mol CH20), 35 ml (0,35 Mol) konz. Salzsäure und 25 ml Wasser nach dem Stehenlassen bei 20° 31,4 g (88%) unreine (N-Benzylglycylmethyl)-phenyl- phosphinsäure der Formel

welche nach Umkristallisieren aus Wasser 20 g reine Kristalle vom Smp. 186-188° ergibt.

Analyse: C₁₆H₁₈NO₄P (319,3)

ber: C 60,19 H 5,68 N 4,39 P 9,70%

gef: C 60,1 H 5,70 N 4,40 P 9,8 %

[0034] Diese Verbindung lässt sich als zweibasige Säure mit 2 Potentialsprüngen titrieren (erster Sprung bei pH 6,3; zweiter Sprung bei pH 10,2).

[0035] IR-Spektrum (in KBr): Banden bei 2,95 mµ (OH); 3,3 mµ (C₆H₅); 5,4 mp (C=O) und 8,88 mp (P=0).

Beispiel 7

[0036] 153,9 g (0,5 Mol) der gemäss Beispiel 1 erhaltenen Verbindung 1 werden zwecks Abspaltung des Benzylrestes in 1,5 Liter Eisessig gelöst, mit 15 g 5%-iger Palladiumkohle als Katalysator versetzt und bei Raumtemperatur mit H₂ hydriert. Nach einer Stunde ist die Hydrierung beendet und es waren 105% der theoretisch notwendigen Wasserstoffmengen aufgenommen. Nach Abfiltrieren des Katalysators wird .dieser zweimal mit 250 ml heissem Wasser extrahiert. Nach Eindampfen der wässerigen Lösung wird der Rückstand aus einem WasserAceton-Gemisch umkristallisiert. Man erhält dabei 65,8 g Glycylmethyl-äthylphosphinsäure semi-hydrochlorid der Formel

vom Schmelzpunkt 192-194° (Zers.). Die Mutterlauge wird mit dem Filtrat der Hydrierlösung vereinigt und.eingedampft. Nach Umkristallisieren des Rückstandes aus Wasser/Aceton erhält man weitere 15,5 g der obigen Verbindung 7 vom Schmelzpunkt 189-192" (Zers.) so dass die Gesamtausbeute 81,3 g oder 74,7% beträgt.

Analyse: C₅H₁₂NO₄P·0,5 HC1 (199,3)

ber: C 30,12 H 6,07 N 7,03 Cl 8,90 P 15,54%

gef: C 30,2 H 6,2 N 7,1 Cl 8,90 P 15,8%

31_P (in D₂0)-38,56 ^ppm

[0037] Die Verbindung 7 lässt sich mit (CH₃)₄NOH in Wasser mit 2 Potentialsprüngen titrieren.

[0038] Den Monoäthylester (verestert an der Carbonsäuregruppe) dieser zweibasigen Säure erhält man durch Veresterung Mit Aethanol und Salzsäure. Das erhaltene Produkt ist das Hydrochlorid des Esters, von der Formel

und schmilzt bei 90-95° unter Zersetzung.

Beispiel 8

[0039] Aehnlich wie im Beispiel 7 werden 157,3 g der Verbindung 2 des Beispiels 2 in einem Gemisch aus 200 ml Wasser und 200 ml Aethanol mit 7 g 5%-iger Pd-Kohle und Wasserstoff katalytisch debenzyliert. Die Hydrierung war nach 4 1/2 Stunden beendet. Nach Abfiltrieren des Katalysators und Extraktion mit heissem Wasser erhält man nach Eindampfen des wässerigen Extraktes ein gelbes Oel, das aus Wasser/Aceton 1:10 kristallisiert. Man erhält 51 g (57%) weisse Kristalle vom Smp. 223-224° (Zers.) der gewünschten Methylphosphinsäure der Formel

Analyse: C₄H₁₆ NO₄ P (²67,1)

ber: C 28,75 H 6,03 N 8,38 P 18,54%

gef: C 28,7 H 6,3 N 8,3 P 18,3%

[0040] Die Verbindung lässt sich mit (CH₃)₄N-OH ebenfalls als zweibasige Säure mit 2 Potentialsprüngen titrieren. Das Isoprorylaminsalz dieser Verbindung schmilzt bei 203-204° unter Zersetzung.

Beispiel 9

[0041] Werden nach dem im Beispiel 7 beschriebenen Hydrierungsverfahren 64,3 g der Verbindung 3 gemäss Beispiel 3 in einem Aethanol-Wasser (1:1)-Gemisch mit 12 g 5%iger Pd-Kohle katalytisch debenzyliert (Dauer 4 Stunden, Aufnahme 102% H₂), so erhält man nach Eindampfen des Filtrates 32,4 g (85%) eines viskosen Oeles,welches die Hydroxymethylglycylmethyl-phosphinsäure der Formel

darstellt. Das tert.Butylaminsalz dieser Säure schmilzt bei 130° unter Zersetzung, das Cyclohexylaminsalz bei 70-80°C.

Beispiel 10

[0042] 21,6 g der Verbindung 4 des Beispiels 4 werden in 500 ml Eisessig mit 1 g 5%-iger Pd-Kohle wie in Beispiel 7 hydriert. Nach Aufnahme von 13% des theoretisch erforderlichen Wasserstoffs werden weitere 2 g Palladium-Kohle zugesetzt, bis 97% H₂ aufgenommen sind, was 17 Stunden Hydrierzeit erfordert. Der Katalysator wird durch Filtrieren entfernt, das Filtrat eingedampft und der gelbe Rückstand in Wasser gelöst. Beim Stehen kristallisieren 4 g eines Produktes aus, das noch Benzylgruppen enthält, und abfiltriert wird. Das Filtrat wird eingedampft und der Rückstand (12 g) aus Wasser/ Aceton umkristallisiert. Man erhält schliesslich 7,43 g (45,8 %) weisse Kristalle vom Schmelzpunkt 227-229° (Zers.), welche dem Trichlormethyl-derivat der Formel

entsprechen.

Analyse: C₄H₇Cl₃NO₄P (²70,4)

ber: C 17,77 H 2,61 N 5,18 Cl 39,33%

gef: C 18,2 H 2,8 N 5,3 Cl 37,1

[0043] Verbindung 10 lässt sich als zweibasige Säure mit 2 Potentialsprüngen titrieren.

[0044] Das Mono-Isopropylaminsalz dieser Verbindung wird hergestellt durch Eindampfen einer wässerigen Lösung äquivalenter Mengen der obigen Phosphinsäure und Isopropylamin.

Beispiel 11

[0045] 53,Og der Verbindung 5 des Beispiels 5 werden in 530 m1 Eisessig einer katalytischen Hydrierung mit 5 g 5%-iger Pd-Kohle unterworfen. Wenn sich die H₂-Aufnahme verlangsamt, wird neuer Katalysator zugesetzt. Nach 21 Stunden ist die Hydrierung beendigt. Nun wird der Katalysator abfiltriert und zweimal heiss mit Wasser extrahiert. Extrakt und Filtrat werden eingedampft und das zurückbleibende braune Oel mit H₂0/Aceton angerieben, wobei es kristallisiert. Man erhält 27,0 g (70,7%)glycylmethyln-propyl-phosphinsäure der Formel

die nach dem Umkristallisieren aus H₂O/Aceton bei 196-197° (Zersetzung) schmilzt.

Beispiel 12

[0046] 12,77 g der Verbindung 6 gemäss Beispiel 6 werden in 230 ml Eisessig mit 1,3 g 5%-iger Pd-Kohle versetzt und bei Raumtemperatur mit Wasserstoff hydriert. Nach 3 Stunden ist die Hydrierung beendet und die theoretische Menge H₂ war aufgenommen. Der Katalysator wird abfiltriert und das Filtrat am Rotavap eingedampft. Es verbleiben 29,4 g grünlicher Festkörper, der in 180 ml Wasser heiss gelöst wird. Beim Abkühlen kristallisieren 5,9 g des Phenylderivates der Formel

aus. Aus dem Filtrat gewinnt man durch Konzentrieren auf ca. 40 ml noch weitere 1,7 g dieser Säure. Die Totalausbeute von 7,6 g entspricht 83% d.TH. Fp. 248-250° (Zers.)

Analyse: C₉H₁₂NO₄P (229,16)

ber: C 48,17 H 5,27 N 6,11 P 13,51%

gef: C 46,95 H 5,26 N 6,09 P 13,61%

[0047] Auch diese Säure lässt sich mit (CH₃)₄N-OH als zweibasige Säure mit 2 Potentialsprüngen titrieren.

[0048] Das Mono-Isopropylaminsais dieser Säure, hergestellt durch Eindampfen einer wässerigen Lösung äquivalenter Mengen der Säure und Isopropylamin, schmilzt bei 194-197° unter Zersetzung (Ausbeute 97%).

Beispiel 13

[0049] Entsprechend der Verfahrensweise des Beispiels 1 werden 28,4 g (0,2 Mol) Phenylphosphonige Säure

26,6 g (0,2 Mol) HN(CH₂COOH)₂, 31,6g38%-ige Formaldehydlösung (0,4 Mol) 20 ml Wasser und 30 ml konz. Salzsäure (0,3 Mol) 2 Stunden am Rückfluss umgestzt. Nach der Beendigung der Formaldehyd-Zugabe kristallisiert das Endprodukt aus. Es wird abfiltriert,mehrmals mit Wasser gewaschen und getrocknet. Die Ausbeute an der erhaltenen Verbindung der Formel

beträgt 50,9 g (88,3%). Diese dreibasige Säure bildet weisse Kristalle vom Schmelzpunkt 225-230" (Zers.)

Analyse: C₁₁H₁₄NO₆P (²87,²)

ber: C 46,0 H 4,92 N 4,88%

gef: C 45,4 H 4,9 N 4,9%

Beispiel 14

[0050] 294 g der Verbindung 4 des Beispiels 4 werden in 3,5 f Eisessig mit 30 g 5%-iger Pd-Kohle wie im Beispiel 7 hydriert. Nach Aufnahme von 15% des theoretisch erforderlichen Wasserstoffs wird die Temperatur auf 30° erhöht und weitere 20 g Pd-Kohle zugesetzt. Nach Aufnahme von 39% des theoretisch erforderlichen Wasserstoffs werden nochmals 100 g Pd-Kohle zugesetzt, bis 102% H₂ aufgenommen sind, was 44 Stunden Hydrierzeit erfordert. Der Katalysator wird durch Filtrieren entfernt, das Filtrat eingedampft und der Rückstand in 650 ml heissem Eisessig gelöst. Beim Stehen über Nacht kristallisiert 1 g weisser Feststoff vom Smp. 230° aus. Das.Filtrat wird konzentriert und mit Aceton versetzt. Dabei kristallisieren weitere 36,6 g (19,5%) weisse Kristalle vom Schmelzpunkt 23f (Zers.) aus, welche dem Dichlormethylderivat der Formel

entsprechen.

Analyse: C₄H₈Cl₂NO₄P (235,99)

ber: C 20,36 H 3,42 N 5,94 Cl 30,05%

gef: C 20,35 H 3,39 N 6,12 Cl 29,84%

[0051] Die Verbindung wurde weiterhin durch die NMR-Spektren charakterisiert

¹H-NMR (in D₂O): PCH₂ bei 7,73 ppm (J_PCH 10_Hz,2H); NCH₂C bei 4,27 ppm (s,2H); PCHCl₂ bei 6,23 ppm (J_pCH 2Hz, 1H); OH bei 4,97 ppm(s)

³¹P-NMR (in D₂O): - 18,44 p^pm

[0052] Das Monoisopropylaminsalz erhält man beim Eindanyfen einer wässerigen Lösung der Säure mit überschüssigem Isopropylamin als kristallines Salz.

[0053] Nachstehend sind noch weitere hergestellte erfindungsgemässe Derivate (Salze und Ester) der Formel I aufgeführt.

[0054] Es sind auch noch die Amide anderer Phosphinsäuren, sowie die Natriumsalze, die Methyl-, Aethyl- und Isopropylester mehrerer dieser Säuren hergestellt worden.

[0055] Die neuen Derivate der Formel I,sowohl diejenigen in denen R Wasserstoff ist, als auch jene, worin R einen Substituenten (Benzyl usw.) darstellt, besitzen herbizide und pflanzenwachstumsregulierende Eigenschaften. Sowohl die freien Glycylmethyl-phosphinsäuren als auch insbesondere Alkalimetall- und Aminsalze sowie ihre Ester können insbesondere als Kontaktherbizide und Wuchshemmer in post-emergenter Applikation verwendet werden.

[0056] Einige sind auch fungizid oder bakterizid wirksam.

[0057] Neben Säureadditionssalzen sind in erster Linie die Alkali- und Erdalkalimetallsalze, Eisensaze etc. die Salze organischer Amine, protonierter und quaternärer Stickstoffbasen als Wirkstoffe zu nennen, im Prinzip alle Kationen, die pflanzenphysiologisch verträglich sind einschliesslich solcher, die selbst wachstumshemmende Eigenschaften besitzen.

[0058] Die Erfindung betrifft auch herbizide und pflanzenwachstumsregulierende Mittel, welche ein neues Derivat der Formel I als Wirkstoff enthalten, sowie Verfahren zur totalen und selektiven Unkrautbekämpfung in Kulturpflanzenbeständen und zur Hemmung des Pflanzenwuchses von monocotylen und dicotylen Pflanzen, insbesondere zur Hemmung des Wachstums von Gräsern, Getreide, Soja und Zierpflanzen.

[0059] Die erfindungsgemässen Mittel können in den üblichen Formulierungen vorliegen, als Stäubemittel, Streumittel, Granulate, als dispergierbare Konzentrate, wie Spritzpulver, Emulsionen, Emulsionskonzentrate und Pasten, sowie als Lösungen, insbesondere in Wasser.

[0060] Die Herstellung dieser Formulierungen erfolgt mittels üblichen Träger- und Zuschlagstoffen nach bekannten Techniken.

[0061] Die bevorzugte Herbizid-Applikation der neuen Wirkstoffe und Mittel ist die post-emergente Anwendung als Kontaktherbizid. Einige Wirkstoffe werden in der Pflanze transloziert und eignen sich deshalb besonders zur Bekämpfung perennierender Unkräuter.

[0062] Unter der ebenfalls interessanten Anwendung zur Hemmung des Pflanzenwuchses ist eine Steuerung der natürlichen Pflanzenentwicklung zu verstehen, die eine Verlangsamung dieser Vorgänge bewirken. In der Pflanzenentwicklung (Seitentriebbildung, Blüte, Fruchtansatz etc.) können dabei künstlich retardierende Phasen erzeugt werden. Das Verfahren der Wuchsregulierung wird zu einem im Einzelfall zu bestimmenden Entwicklungszeitpunkt der Pflanze angewendet. Die Applikation der neuen Säuren und Derivate der Formel I und deren Salze kann vor oder nach dem Auflaufen der Pflanzen entweder bereits auf die Samen oder auf die Sämlinge, Wurzeln, Stengel, Blätter, Blüten oder andere Pflanzenteile erfolgen. Dies kann z.B. durch Aufbringen des Wirkstoffs selbst oder in Form eines Mittels auf die aufgelaufene Pflanze und/oder durch Behandlung des Nährmediums der Pflanze (Erdboden) geschehen.

[0063] Die von den neuen Wirkstoffen in erster Linie erzielte Wirkung besteht in der wünschenswerten Reduktion der Pflanzengrösse, insbesondere der Wuchshöhe. 1m allgemeinen ist damit eine gewisse Aenderung der Pflanzenform verbunden. In unmittelbarem Zusammenhang zur Verminderung der Wuchshöhe erfährt die Pflanze aber eine Festigung. Blätter und Stengel sind kräftiger ausgebildet. Durch Verkürzung der Internodienabstände an monocotylen Pflanzen wird die Knickfestigkeit erhöht. Auf diese Weise können Ernteausfälle durch Gewittcrsturm, Dauerregen usw., die normalerweise zu einem Lagern des Getreides führen, weitgehend verhindert werden. Als Nebeneffekt führt verminderte Wuchshöhe bei Nutzpflanzen zu einer bedeutenden Einsparung an Düngemitteln. Im gleichen Masse gilt dies für Zierrasen, Sportrasen oder sonstige Grünanpflanzungen.

[0064] Ein weiteres Problem an reinen Graspflanzungen ist aber das des Grasschnitts selbst, sei es an Grünanlagen in Wohngegenden, auf Industriegelände oder an Autostrassen, Eisenbahndämmen oder Uferböschungen von Gewässern. In all diesen Fällen ist ein periodisches Schneiden des Rasens bzw. Grasbewuchses notwendig. Dies ist nicht nur im Hinblick auf Arbeitskräfte und Maschinen sehr aufwendig, sondern birgt im Verkehrsbereich erhebliche Gefahren für das betroffene Personal und die Verkehrsteilnehmer.

[0065] Es besteht daher gerade in Gebieten mit grossen Verkehrsnetzen ein dringendes Bedürfnis, die im'Hinbl.ick auf Verfestigung von Seitenstreifen und Böschungen an Verkehrswegen notwendige Grasnarbe einerseits zu erhalten und zu pflegen, andererseits aber mit einfachen Massnahmen während der gesamten Vegetationsperiode auf einer mittleren Wuchshöhe zu behalten. Dies wird durch Applikation der neuen Derivate der Formel I oder einem ihrer Salze auf sehr günstige Weise erreicht.

[0066] Die erfindungsgemäss zu verwendenden Wirkstoffe greifen also in das physiologische Geschehen des Pflanzenwachstums ein und stellen deshalb Wachstumsregulatoren dar, welche im Sinne einer Wachstumsverzögerung wirken.

[0067] Die verschiedenartigen Hemmwirkungen hängen wesentlich ab vom Zeitpunkt der, Anwendung, bezogen auf das Entwicklungsstadium der Pflanzen, sowie von den angewendeten Konzentrationen. So können Wuchshemmer auch bewirken, dass die Nährstoffe in stärkerem Masse der Blüten- und Fruchtbildung zugute kommen, während das vegetative Wachstum eingeschränkt wird.

[0068] Besonders hervorzuheben ist neben de Wuchs-. hemmung und Ertragssteigerung von Soja noc die Eignung vieler dieser Wirkstoffe zur Defoliat on, z.B. von Baumwolle und als Tabakgeiztriebhemmer.

[0069] Die Wirkstoffe werden in der Regel as Mittel formuliert zur Anwendung gebracht, d.h. nach Zusatz von Träger- und anderen Stoffen.

[0070] Biologische Tests zum Nachweis der Bruchbarkeit als Herbizide und Wuchshemmer:

Post-emergente Herbizid-Wirkung (Kontaktherizid) Eine grössere Anzahl (mindestens 7) Unkräuted und Kulturpflanzen, sowohl monocotyle wie dicoty, wurden nach dem Auflaufen (im 4-bis-6-Blattstadium)unit einer wässerigen Wirkstoffemulsion in Dosierungen in 0,5; 1; 2 und 4 kg Wirksubstanz pro Hektar auf die Pflanzen gespritzt und diese bei 24°-26°C und 45-60% rel. Luftfeuchtigkeit gehalten. 5 Tage und 15 Tage nach Behandlung wird der Versuch ausgewertet und das Ergebnis wie folgt bonitiert:

9 = Pflanzen ungeschädigt (wie unbehandelte Kontrolle)

1 = Pflanzen total abgestorben

8-2 = Zwischenstufen der Schädigung

[0071] Von den geprüften Verbindungen zeigte unter anderem das Isopropylaminsalz der Glycylmethyl)-methylphosphinsäure eine sehr ausgeprägte herbizide Wirkung auf Setaria, Lolium, Solanum, Sinapis, Stellaria etc.

Wuchshemmer bei Gräser

[0072] In Kunststoffschalen mit Erde-Torf-Sand-Gemisch (6:3:1) wurden Samen der Gräser Lolium perenne, Poa pratensis, Festuca ovina und Dactylis glomerata ausgesät und normal bewässert. Die aufgelaufenen Gräser wurden wöchentlich bis auf 4 cm Höhe zurückgeschnitten und 40 Tage nach der Aussaat und 1 Tag nach dem letzten Schnitt mit wässerigen Spritzbrühen eines Wirkstoffs der Formel I bespritzt. Die Wirkstoffmenge betrug umgerechnet 5 kg Aktivsubstanz pro Hektar. 10 und 21 Tage nach Applikation wurde das Wachstum der Gräser beurteilt.

Wuchshemmung bei Getreide

[0073] In Kunststoffbechern wurde Sommerweizen (Triticum aestivum), Sommergerste (Hordeum vulgare) und Roggen (Secale) in sterilisierter Erde angesät und im Gewächshaus gezogen. Die Getreidesprösslinge werden 5 Tage nach Aussaat mit einer Spritzbrühe des Wirkstoffs behandelt. Die Blattapplikation entsprach 6 kg Wirkstoff pro Hektar. Die Auswertung erfolgt nach 21 Tagen.

Ansprüche

1.) Neue Glycylmethyl-phosphinsäurederivate der Formel I

und ihre Salze,

worin R Wasserstoff, einen C₁-C₆ Alkylrest, Benzyl, Diphenylmethyl oder Triphenylmethyl oder die Gruppe HOOC-CH₂-,

R' eine Gruppe -OH oder -OR₁, worin R₁ ein Kation, einen gegebenenfalls substituierten C₁-C₆ Alkylrest, einen niederen Alkenyl- oder Alkinylrest, einen Cycloalkylrest, oder R' die Aminogruppe,

R" Wasserstoff, ein Kation, ferner nieder Alkyl oder Hydroxyalkyl, und

R"' einen C₁-C₄ Alkylrest, der durch Halogen, Hydroxy- oder Carboxygruppen ein- oder mehrfach substituiert sein kann, oder einen gegebenenfalls substituierten Phenylrest bedeuten.

2.) Glycylmethyl-phosphinsäurederivate gemäss Anspruch 1, worin in der Formel I R Wasserstoff oder die Benzylgruppe bedeutet.

3.) Glycylmethylphosphinsäurederivate gemäss Anspruch l, worin in der Formel I R Wasserstoff und R"' die Methyl-, Trichlormethyl oder Hydroxymethylgruppe darstellt.

4.) Verfahren zur Herstellung von Glycylmethylphösphinsäurederivatan der Formel I des Anspruchs 1, . dadurch gekennzeichnet, dass man ein N-substituiertes Glycin der Formel II

worin R₂ einen C₁-C₆ Alkylrest, vorzugsweise einen abspaltbaren Alkylrest wie tert.Butyl_j ferner ein Benzyl-,Di- oder Triphenylmethylrest oder die Gruppe -CH₂COOH bedeutet,mit Formaldehyd und einer phosphonigen Säure der Formel III

worin R"' wie unter Formel I definiert ist, in saurem wässerigem Milieu umsetzt und das erhaltene Glycylmethyl-phosphinsäurederivat der Formel Ia

gewünschtenfalls durch Abspaltung einer abspaltbaren Gruppe R₂ und/oder weiteren Nachoperationen in ein Salz oder anderes Derivat der Formel I überführt.

5.) Verfahren gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Ausgangsglycin der Formel 11 verwendet, in dem der Rest R₂ ein abspaltbarer Rest, wie Benzyl, Di- oder Tri-phenylmethyl oder tert.Butyl ist.

6.) Verfahren gemäss Patentanspruch ⁴, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung in stark saurem Milieu bei einem pH kleiner 5 und bei erhöhter Temperatur mit einem Ueberschuss an Formaldehyd und vorzugsweise unter Ausschluss von Sauerstoff durchgeführt wird.

7.) Verfahren gemäss einem der Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die phosphonige Säure der Formel III im Reaktionsgemisch dadurch gebildet wird, dass man ein Dihalogenphosphin der Formel ^R"'-^P(^Hal)₂, insbesondere ein Dichlorphosphin, ins wässerige Reaktionsgemisch einbringt, wobei durch Hydrolyse der Ausgangsstoff der Formel III in situ entsteht.

8.) Verfahren gemäss Ansprüchen 4 und 5 zur Herstellung von Endprodukten der Formel I, in denen R Wasserstoff bedeutet, dadurch gekennzeichnet, dass man nach der Umsetzung des Glycins (II) mit Formaldehyd und der phosphonigen Säure (III) den abspaltbaren Rest R₂ aus dem Produkt der Formel Ia abspaltet.

9.) Verfahren gemäss Patentansprüchen 4, 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Abspaltung eines abspaltbaren Benzyl-, Diphenylmethyl- oder Triphenylmethylrestes R₂, das Zwischenprodukt der Formel Ia mit Wasserstoff katalytisch hydriert.

10.) Verfahren gemäss Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass R₂ in der Formel Ia die Benzylgruppe darstellt und dass man die katalytische Debenzylierung bei Temperaturen von 20 bis 50°C unter Verwendung von Pälladiumkohle als Hydrierungskatalysator durchführt.

11.) Verfahren gemäss Patentansprüchen 4, 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Abspaltung eines abspaltbaren Restes R₂, wie tert.Butyl, Benzyl, Di-oder Triphenylmethyl, das.Zwischenprodukt der Formel Ia bei 100-200°C mit Bromwasserstoffsäure in einem Lösungsmittel behandelt.

12 .) Herbizides und Pflanzenwachstumsregulierendes Mittel, dadurch gekennzeichnet, dass es als Wirkstoff ein Glycylmethyl-phosphinsäurederivat der Formel I des Anspruchs 1, oder ein Salz eines solchen Derivates enthält.

13 .) Verwendung der Wirkstoffe der Formel 1 und der sie enthaltenden Mittel als Kontaktherbizide zur post-emergenten selektiven Unkrautbekämpfung.

14.) Verwendung der Wirkstoffe der Formel I und der sie enthaltenden Mittel zur Wuchshemmung von mono-und dicotylen Pflanzen.