DE2515371C2

DE2515371C2 - Verfahren zur Herstellung von cis-9-Tetradecenal und cis-11-Hexadecenal sowie diese Stoffe enthaltendes Sex-Attraktans für die Männchen der Tabakmotte

Info

Publication number: DE2515371C2
Application number: DE2515371A
Authority: DE
Inventors: Thomas C. Geneva N.Y. Baker; Ring T. Carde; Ada S. Warramanga Canberra Hill; Wendell L. Roelofs
Original assignee: Research Corp
Current assignee: Research Corp
Priority date: 1974-04-12
Filing date: 1975-04-09
Publication date: 1984-05-17
Also published as: JPS50140628A; DE2560502C2; NL7503170A; JPS5756886B2; DE2515371A1; CA1049561A; US3917711A; GB1474880A; ZA752314B; ES436420A1; CH633412A5; IT1041750B; FR2267298B3; FR2267298A1; AU7929175A

Description

Die Erfindung betrifft die Gegenstände der vorstehenden beiden Patentansprüche.

In den letzten Jahren haben die ökologischen Probleme, die durch die breite Anwendung bestimmter Insektizide, insbesondere halogenierter Aromatika wie DDT, die Suche nach spezielleren Methoden zur Vernichtung von Insektenbefall veranlaßt, die, wenn sie nicht ganz die Verwendung solcher schädlichen Insektizide wie Pestizide beseitigen, zumindestens den Bereich erheblich beschränken, in dem sie verbreitet werden. Eine Art, die sich in den letzten Jahren als von großem Interesse erwiesen hat, ist die Verwendung von Sex-Attraktantien oder Pheromonen zum Anziehen entweder des Männchens oder des Weibchens einer besonderen Gattung oder mehrerer Gattungen in eine bestimmte kleine Stelle, an der sie vernichiet werden, um damit den Brutzyklus zu unterbrechen und die Anzahl solcher Schädlinge im nächsten Jahr zu reduzieren. Eine Methode, die zu diesem Zweck eingesetzt wird, besteht darin, entweder das männliche oder das weibliche Pheromon zu isolieren und es in einer Insektenfalle einzusetzen, die dann in den Bereich gesetzt wird, der vor einer bestimmten Gattung einer Motte oder eines anderen Insektes geschützt werden soll. Der Dampf aus der Falle zieht die Insekten in die Falle, wo sie entweder gefangengehalten oder getötet werden, um sie damit aus der allgemeinen Population auszuscheiden. Diese Methode weist zwei Probleme auf: Das erste Problem besteht in der Verfügbarkeit. Riesige Zahlen von im Labor gezüchteten Insekten sind erforderlich, um das natürlich vorkommende Attraktans zu erzeugen. Es ist klar ersichtlich, daß das kein wirtschaftlich tragbarer Lösungsweg sein kann. Deshalb muß die Struktur der Attraktantien bestimmt werden, und solche Verbindungen müssen synthetisch hergestellt werden.

Die Tabak-Raupe ist ein Großschädling in den Vereinigten Staaten von Amerika. Deshalb ist die Auffindung einer Männchen-Attraktans-Substanz für dieses Insekt von großem Nutzen zur Schaffung ökologisch wünschenswerter Verfahren zur Verringerung der Population dieses Insekts, ohne daß die Notwendigkeit einer großflächigen Besprühung besteht, die zur Zeit erforderlich ist.

Erfindungsgemäß besitzt ein Scx-Attraktans für die CrOj/Pyr/CH₂Cl
CHj(CH₂)jCH=CH(CH₂)_7+/,CHO

wobei η = 0 oder 2 ist.
Die Ausgangsmaterialien für die vorstehende Synthese, nämlich für cis-9-Tetradecenal und für cis-11-Hexadecenal, können ohne weiteres durch bekannte Verfahren erhalten werden.

Es ist festgestellt worden, daß eine Korntination von cis-9-Tetradecenal und cis-11-Hexadecenal eine Substanz entstehen läßt, die Eigenschaften zum Anziehen des Männchens in bezug auf Männchen der Gattung Heliothis virescens (Lepidoptera: Noc'jidae) (Tabak-Raupe) hat. Es ist ferner festgestellt worden, daß cis-11-Hexadecenal allein schon entsprechende Eigenschaften in bezug auf Heliothis zea hat.

Die Attraktans-Substanzen gemäß der Erfindung können hauptsächlich in zwei Arten und Weisen eingesetzt werden. Die erste besteht darin, eine attraktiv effektive Menge in Insektenfallen einzusetzen, die an Stellen aufgehängt werden, welche von den Insekten befallen sind. Alternativ können die Substanzen in wasserunlöslichen, im wesentlichen dampfpermeablen Mikrokapseln eingekapselt werden und in dem befallenen Bereich verteilt werden. Diese Verteilung bewirkt eine sexuelle Disorientierung der Männchen und verringert damit wesentlich den Zeugungsprozeß, ohne daß die Notwendigkeit besteht, teuere Fallen zu verwenden. Die Mikrokapseln können auf dem Boden verteilt oder mit im wesentlichen wasserunlöslichen Adhäsiven kompondiert werden und auf Pflanzen in den befallenen Bereichen gesprüht werden. Es hat sich herausgestellt, daß in vielen Fällen es lediglich notwendig ist, Barrierenbereiche mit diesen Substanzen zu besprühen, anstatt den gesamten zu schützenden Bereich zu besprühen.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Synthese von cis-9-Tetradecenal. Das Verfahren ist im gleichen Maße für die Synthese von cis-11-Hexadecenal anwendbar.

Erfindungsgemäß wild eine oxidierende Lösung von Chromtrioxid und Pyridin in Methylinchlorid hergestellt. Es ist wünschenswert, ein Molarverhältnis von etwa 2 : 1 zwischen Pyridin und Chromtrioxid und einen erheblichen Überschuß von Chromtrioxid gegenüber dem zu oxidierenden Alkohol zu verwenden.

Vorteilhafterweise wird mit einem Molverhältnis von etwa 4 bis 8, zweckmäßigerweise etwa 6 Mol Chromtrioxid pro Mol Alkohol gearbeitet. In der bevorzugten Modifizierung des Verfahrens wird das cis-9-Tetradecenal in einer kleinen Menge Methylenchlorid aufgenommen und dem Gemisch an Chromtrioxid in Pyridin/Methylenchlörid zugesetzt. Die Reaktion geht recht schnell vonstatten und muß in etwa 15 Minuten bei Raumtemperaturen als abgeschlossen angesehen werden. Das Produkt wird durch Dekantieren des Lösungsmittels aus einem teerigen Niederschlag gewonnen, gefolgt von einer Entfernung des Lösungsmittels unter Unterdruck und einer Extraktion des Rückstands mit Petroleumäther. Dieser Extrakt wird dann mit verdünnter wässeri-

ger Mineralsäure, zweckmäßigerweise Salzsäure, Sole und einer milden Base gewaschen, zweckmäßigerweise wässeriges Natriumbikarbonat, dann getrocknet und verdampft, um einen Rückstand entstehen zu lassen, der dann weiter gereinigt wird. Zweckmäßigerweise wird die Reinigung durch Chromatographie durchgeführt, um das gewünschte Aldehyd von dem nicht reagierten Alkohol zu trennen.

Wie vorstehend erwähnt, können die Ausgangsalkohole entweder durch bekannte Methoden synthetisiert oder von kommerziellen Stellen gekauft werden. Die in dieser Weise erzeugten Alkohole sind nicht immer isomerisch vollkommen rein. Isomerisch reines Material kann durch präparative Dünnschicht-Chromatographie der entsprechenden Azetate erhalten werden. Diese Azetate werden aus den entsprechenden Alkoholen durch bekannte Methoden hergestellt; beispielsweise durch Reaktion des Alkohols mit Essigsäureanhydrid in Pyridin.

Die Azetate y.—rden dann Chromatographien, zweckmäßigerweise darch Dünnschicht-Chromatographie, vorzugsweise präparative Dünnschicht-Chromatographie auf mit Silbernitrat imprägniertem Siliziumoxidgel. Die gewonnenen cis-Azetate werden dann in der herkömmlichen Weise verseift und in der vorstehend angegebenen Weise in die gewünschten Aldehyde umgewandelt.

Die Wirksamkeit der nach der Erfindung hergestellten Verbindung in bezug auf die Attraktiv-Aktivisät auf die Männchen der Gattung H. virescens und H. zea wurden in Laborbioai'swertungen und in Feldtests geprüft. In einem Bioauswertungstest wurde eine ausgewählte Zahl von männlichen Motten der z- testenden Gattung, beispielsweise zwischen 6 ui.d 12 Motten, gewöhnlich etwa 10 Motten, in einen praktisch Its .dichten, transparenten, zylindrischen Behälter gebracht, der mit einem Einström- und Ausströmpunkt ausgerüstet war. Eine bestimmte Menge der Attraktans-Substanz, die zu prüfen war, wurde in den Luftstrom gebracht, der in den Behälter floß. Das wurde zweckmäßigerweise dadurch vorgenommen, daß eine bestimmte Menge Attraktans auf ein Stück Filterpapier gegeben und das Filterpapier in den Weg des Luftstroms gebracht wurde. Die Aktivität der Motten im Behälter wurde von der Dampfinjektion gemessen. Dann wurde über die Dampfquelle für die Dauer von etwa 1 min Luft in den Behälter eingeleitet und die Zahl der während dieser Zeit fliegenden Motten festgestellt.

Wo Tgleich der Gesamtzahl der Motten in dem Behälter ist, ist F¹ gleich der Zahl der Motten, die vor der Dampfinjektion fliegen, und F² die Zahl der Motten, die während der Injektionszeit fliegen.

Der Aktivilätsfaktor kann wie folgt ausgedrückt werden:

100 X

F²-F¹ T-F¹

Ein typisches Ergebnis für H. virescens und H. zea ist in der folgenden Tabelle I angegeben:

55

60

Tabelle I

Bioauswertung für Männchen von H. virescens und H. zea

Behandlung

H. virescens*) H. zea*)

3,9 ± 1,6
66,5 + 7,5

(Spontanaktivität) 3,2 ±1,1

100ngcll-16:AldA 193±3,0

30ngc9-14:AldD 7,5±2,9

100ngcll-16:Ald 90,8±4,9
+ 30ngc9-14:Ald

*) Mittlere prozentuale Ansprechung ± Standardfehler.
Δ eis-11 -Hexadecenal
D cis-9-Tetradecenal

In einem Feldtest mit H. virescens, der in der nachfolgenden Tabelle II zusammengefaßt ist, wurde die Attraktivität für eine Kombination von eis-11-Hexadecenal mit cis-9-Tetradecenal in Verhältnissen von etwa 200 :1 bis etwa 2 :2 festgestellt Es versteht sich, daß die angegebenen Werte Chargenmengen wiedergeben, da das C14-AIdehyd schneller verdampft als das C16-AI-dehyd und diese Zahlen deshalb nicht das tatsächliche Verhältnis der Komponenten in einer Testfalle bei einer bestimmten Konzentration wiedergeben.

Tabelle II	c9-14:AldD	Zahl der gefangenen	Test	Ins
		Männchen	B	gesamt
		Test	0	0
	Oug	A	0	0
	2,5 μ_§	C	0	10
Feldtest mit synthetischen Verbindungen für die Attrak-	5 μβ	0	0	6
tantien für H. virescens	7,5 μg	10	2	3
Behandlungen	15Hg	6	4	7
cll-16:AldA	30 μg	1	10	26
	40 μg	3	1	I
	50 Hg	16	4	6
1000μg	75 Hg	0	6	17
1000 ^g	100 Hg	2	0	5
1000 ng	150 ng	11	8	25
1000 ng	200Hg	5	4	11
1000μg	300 μg	17	2	2
1000μg	500 μ_δ	7	0	0
1000 μg	500 μg	0	0	0
1000 μg	500 μ_δ	0	0	0
Ι000μ_δ	500 μ_δ	0	0	0
1000μg	500 μg	0	0	0
IOOOμg	500 μ§	0	0	0
1000μg		0		119
1000μg		0
ioor^g
500 μ_β
250 Hg
100μg
50 Hg
<^g
Ungeködert

Bei den Feldtests wurden Insektenfallen mit dem zu prüfenden Material beladen und in Felder gehängt, in denen die Motte vorherrschte. Das Attraktans wurde in diesen Fallen auf Gummisepta (5x9 mm Gummistopfen, hülsenartig) gesetzt.

Die Charge in den Fallen kann im Bereich von 1 bis 10 000 \ig liegen, zweckmäßigerweise zwischen 500 und

1500 μg der Gesamtatraktanssubstanz pro Falle. Die Gesamtcharge hängt dabei von der Art der Füllung ab.

Die Attraktanssubstanz kann allein verwendet werden. Um eine genauere Dosierung des Attraktans zu erreichen, kann es in einem flüchtigen Verdünnungsmittel aufgenommen werden. Jedes reaktionsinerte flüchtige organische Lösungsmittel kann dafür verwendet werden. Vorzugsweise können niedere Alkanole, wie Methanol- oder Äthanoläther, beispielsweise Diäthyläther, halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Methylen- \o chlorid, und Alkylketone, wie Azeton oder dergleichen eingesetzt werden.

Diese Lösungsmittel verdampfen sehr schnell und lassen das Attraktans in der Falle zurück, das sich dann langsam verflüchtigt Das Verhältnis von Attraktans zu Lösungsmittel ist deshalb nicht wichtig.

Die Geschwindigkeit der Verflüchtigung kann durch Auflösen des Attraktans in einer im wesentlichen geruchsfreien, reaktionsinerten viskosen Flüssigkeit verringert werden. Die Art dieser viskosen Flüssigkeit ist nichi. kritisch, allerdings hat sich Olivenöl als geeignet erwiesen, ebenso Glycerol-Trioktanoat, Mineralöl und Nujol (eingetragenes Warenzeichen).

Die Verwendung von Haltern ermögliclrt die Erhöhung der Dosierung pro Falle auf etwa 10 000 μg. Das ermöglicht eine Aktivität der Fallen während einer längeren Zeitdauer, ohne daß der abstoßende Effekt entsteht, der bei hohen Konzentrationen von Sex-Attraktantia festgestellt wird

Die Konzentration der Komponenten ist nicht kritisch, weil der bestimmende Faktor die pro Falle abgegebene Menge des Attraktans' ist Wenn eine 1 Milliüter-Probe, die 10 Milligramm enthält, pro Falle abgegeben wird, ist folgende Zusammensetzung vorteilhaft:

35

cis-9-Tetradecenal 2,5 g

eis-11 -Hexadecenal 7,5 g

Olivenöl 100 ml

Äthanol 900 ml

40

Es ist ferner festgestellt worden, daß eine Brütkontrolle auch ohne Verwendung von Fallen durchgeführt werden kann. Das Prinzip dieser Methode besteht darin, daß dann, wenn eine Fläche mit erheblichen Mengen des das Männchen anziehenden Mittels versehen wird, die Paarungsimpulse der Männchen vollständig durcheinandergeraten. Sie paaren sich sogar dann nicht, wenn Weibchen in der Nähe sind. Es hat sich deshalb als vorteilhaft erwiesen, die Attraktanssubstanzen in Form von wasserunlöslichen Mikrokapseln zu verteilen, die nach bekannten Methoden hergestellt werden können.

Diese Mikrokapseln können in Kombination mit einem im wesentlichen wasserunlöslichen, für die umgebende Vegetation nicht schädlichen Adhäsivmaterial auf die Blätter /erteilt oder gesprüht werden. Der Vorteil der Versprühung des Materials und dessen Anhaften an Pflanzen besteht darin, daß ein stärkerer Luftstrom am Material vorbei ermöglicht wird. Ms es der Fall ist, wenn lediglich ein Verstreuen erfolgi.

60

Beispiel I
Herstellung von cis-9-Tetradecenal

Chromtrioxid (0,56 g, 5,6 mM) wird einer umgerührten Lösung von Pyridin (0,90 g, 11,4 mM) in Methylenchlorid (14 ml) zugesetzt. Die Flasche wird mit einer drieritgefüllten Röhr*· verstöpselt. Die tiefrole Lösung wird etwa 15 Minuten lang bei Raumtemperatur umgerührt und danach wird eine Lösung von cis-9-Tetradecen-1 -öl (0,9 m M) in einer kleinen Menge Methylenchiorid (ca. 0,2 ml) schnell zugesetzt, und das Gemisch wird weitere 15 Minuten lang umgerührt. Das Produkt wird durch Dekantieren aus dem teerigen Niederschlag gewonnen, im Vakuum konzentriert, und der Rückstand wird mit redestilliertem Petroleumäther (Skelly B) extrahiert; dieser Extrakt wird sukzessive mit verdünnter wässeriger Salzsäure (ca. 1 %), Sole, verdünntem wässerigen Natriumbikarbonat (ca. 5%) und Sole gewaschen (bis zur Neutralität), dann durch wasserfreies Magnesiumsulfat filtriert und unter Vakuum verdampft, um 0,17 g entstehen zu lassen. Die G.c.-Analyse zeigte, daß das Produkt cis-9-Tetradecen-l-ol in einem Verhältnis von etwa 1 :9 zum Aldehyd enthielt so daß das Produkt Chromatographien wurde (2,4 cm Außendurchmesser χ 30 cm; gepackt bis zu 25 cm), und zwar unter Verwendung von redestilliertem Benzol (!5 ml Fraktionen). Die Fraktionen 4—7 wurden kombiniert Die Endausbeute UOn alkoholfreiem cis-9-Tetradecenal beträgt 60 mg. Entsprechend dem vorsür wanden Verfahren, jedoch ausgehend von cis-H-Hexaoe'-snai anstelle von cis-9-Tetradecenal, erhält man rohes cis-5-Hexadecenal (0,19 g) und alkoholfreies cis-11-Hexadecenal (0.10 g).

Beispiel II
Isomerreine eis-Aldehyde

Isomerreines cis-9-Tetradecenal und cis-11-Hexadecenal wurden durch Umwandlung von cis-9-Tetradecenol und cis-11-Hexadecenol in die entsprechenden Azelate cis-9-Tetradecenylazetat und cis-11-Hexadecenylazetat durch herkömmliche Methoden umgewandelt, wobei diese Azetate einer präparativen Dünnschicht-Chromatographie AgNO₃ imprägniertem Siliciumoxidgel G (15 g auf 35 g) unter Verwendung von Benzol als Eluant und 2',7'-DichlorfIuorescein als Sichtbarmachungsnebel unterzogen wurden. Die gewonnenen cis-Azetate wurden durch das herkömmliche Verfahren verseift (Rückfluß 5% NaOH in 85—90% Äthanol) und oxidiert, wie vorstehend beschrieben.

Herstellung der Ausgangsmaterialien

Cis-9-Tetradecenolazetat wird entsprechend den Verfahren hergestellt, die in J. Med. Chem. 11 371 (1968) angegeben sind. Die Synthese erfordert eine Reaktion von 8-Chlor-l-Oktanol mit Dihydropyran, um das 8-Chlor-l-Oktanol-THP-Derivat zu liefern, das mit Lithiumacetylid zur Reaktion gebracht wird, um dec-9-yn-1-ol-THP entstehen zu lassen. Die Behandlung mit Lithiumamid und Buiylbromid ergibt das Tetradec-9-yn-1-ol-THP, das zweckmäßigerweise mit Wasserstoffog.t Kalziumkarbonat in Gegenwart von Quinolin reduziert wird, um das cis-9-Tetradecen-1-oI-THP entstehen zu lassen, oas direkt in das Azetat umgewandelt wird, welches wiederum mit Alkali verseift wird, wie das vorstehend angegeben worden ist, um den entsprechenden Alkohol entstehen zu lassen. Entsprechend dem vorstehenden Vorgehen, jedoch ausgehend von lO-Chlor-l-Decanol anstelle von 8-Chlor-l-Oktanol, erhält man cis-11-Hexadecenol.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der allgemeinen Formel

CH₃(CH₂^CH = CH(CH₂^₁₁CHO

wobei /7 = 0oderπ = 2 ist, dadurch gekennzeichnet, daß man in an sich bekannter Weise eine Substanz der allgemeinen Formel

CH₃(CH₂)JCH = CH(CH₂)J₊₁₁CH₂OH

CIS

mit Chromtrioxid in Gegenwart von Pyridin reagieren läßt.

2. Sex-Attraktans für die Männchen der Tabak-Motte, gekennzeichnet durch einen Gehalt an cis-9-TetradecenaI und/oder einen Gehalt an cis-11-Hexadecenal.

Männchen der Tabak-Motte einen Gehalt an cis-9-Tetradecenal und/oder einen Gehalt an cis-11-HexadecenaL

Die Herstellung dieser Verbindungen wird durch folgende Reaktionsgleichung gekennzeichnet:

CH₃(CH₂)_JCH=CH(CH₂)₇₊„CH₂OH