2,6-DIETHYL-3,5-DIMETHYL-2,3-DIHYDRO-4H-PYRAN, PROCESS FOR ITS PREPARATION AND ITS USE IN THE EARLY IDENTIFICATION AND LOCATION OF AND IN COMBATING LASIODERMA SERRICORNE F

Abstract: A 2,3-dihydropyran of the general formula: <IMAGE> wherein R1, R2, R3 and R4 are hydrogen or alkyl groups having from 1 to 4 carbon atoms; and where at least two of the groups R1, R2, R3 and R4 are said alkyl groups; including all optical isomers thereof is useful in combatting insects, particularly the tobacco beetle Lasioderma seriicorne F.

Description: Beschreibung Die Erfindung betrifft 2,3-Dihydropyrane der allgemeinen Formel EMI1.1 in der R1, R2, R3 und R4 Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeuten, wobei gegebenenfalls eine oder zwei der Gruppen R1, R2, R3 und R4 Wasserstoffatome sind, einschliesslich der optischen Isomeren derselben. Die Erfindung betrifft weiterhin Verfahren zur Herstellung der vorgenannten 2, 3-Dihydropyrane sowie ihre Verwendung zur Bekämpfung von Insekten, insbesondere Früherkennung, Lokalisierung und Bekämpfung von Tabakkäfern wie Lasioderia serricorne F. Die Erfindung betrifft weiterhin die optischen Isomeren der vorgenannten 2,3-Dihydropyrane. Es ist bekannt, dass 4,6-Dimethyl-7-hydroxynonan-3-on (Serricornin) eine Pheromonkomponente des weiblichen Tabakkäfers flasioderma serricorne F. ist, vgl. Tetrahedron Letters 25, 2361/1971. Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass 2,6 Diethyl-3,5-dimethyl-2,3-dihydroxy-4H-pyran (Anhydroserricornin) eine weitere, bisher nicht bekannte Pheromonkomponente des weiblichen Tabakkäfers Lasioderma serricorne ist. Die lonzen- trat ion von Anhydroserricornin im Sexuallockstoff des Tabak käfers ist etwa 10mal geringer als die des Serricornins; überraschenderweise wurde jedoch auch gefunden, dass Anhydroserricornin bezüglich seiner Lock- und Paarungswirkung etwa 1000mal stärker als Serricornin ist. Demgemäss ist die Erfindung auf 2, 3-Dihydroxypyrane der obigen allgemeinen Formel < 1) mit den dort angegebenen Definitionen für die Gruppen R1, R2, R3 und R4 gerichtet. Die Bezeichnung 11Alkylgruppen" bedeutet Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, i-Propyl-, n-Butyl-, sek. -Butyl- oder tert.-Butylgruppen. Die Verbindungen der allgemeinen Formel (I) weisen mehrere Asymmetriezentren auf; die Erfindung betrifft daher auch die optischen Isomeren der Verbindungen (I). Besonders bevorzugt sind Verbindungen der Erfindung gemäss der allgemeinen Formel (I), wobei die Gruppen R1, R2, R3 und R4 Alkylgruppen mit 1 bis 4, insbesondere 1 bis 2 Kohlenstoffatomen bedeuten. Besonders bevorzugt ist insbesondere das vorgenannte Anhydroserricornin entsprechend der allgemeinen Formel (I), wobei die Gruppen R1 und R2 Ethyl- und die Gruppen R3 und R4 Methylreste bedeuten. Die Verbindungen der Erfindung können erhalten werden, indem man Pyrrolidin, Piperidin oder Morpholin mit einer Verbindung der allgemeinen Formel EMI2.1 in Gegenwart eines Kondensationsmittels, z.B. Titantetrachlorid oder Carbodiimiden, zu einem Enamin der allgemeinen Formel bzw. EMI3.1 in der n = 1 oder 2 ist, umsetzt, die Verbindungen (IIIa und b) mit einem Vinylnitril der allgemeinen Formel EMI3.2 zu einer Verbindung der allgemeinen Formel EMI3.3 umsetzt, die Verbindung (V) zu einer Verbindung der allgemeinen Formel EMI3.4 hydriert, die Verbindung (VI) mit einem Alkylmagnesiumbromid der allgemeinen Formel R2-MgBr (VII) umsetzt sowie zu einer Verbindung der allgemeinen Formel EMI4.1 hydrolysiert und die so erhaltene Verbindung (VIII) zu einem 2,3-Dihydropyran (I) cyclisiert. Dabei haben die Gruppen R1, R2, R3 und R4 die oben angegebenen Bedeutungen. Eine Abwandlung des Verfahrens der Erfindung ergibt sich aus Anspruch 5. Die Erfindung ist weiterhin auf die Verwendung der 2 ,3-Di- hydropyrane gemäss der allgemeinen Formel (I) zur Früherkennung, Lokalisierung und Bekämpfung von Schadinsekten, insbesondere Lasioderma serricorne F. gerichtet. Hierzu können die Verbindungen der Erfindung, die synthetisch hergestellte Lockstoffe darstellen, in dem befallenen Gebiet, den Lagerräumen oder dergleichen, ausgebracht werden, z B. als Köderfallen mit üblichen festen oder flüssigen Trägerstoffen, Insektiziden und/oder Insektistatika. Geeignete Trägermaterialien sind z. B. Papier, Wellpappe, Kunststoffe, Gummi und dergleichen. Auf diese Weise kann bereits ein geringfügiger Befall mit Tabakkäfern festgestellt werden, so dass rechtzeitig geeignete Massnahmen zu deren Bekämpfung ergriffen werden können. Auch die direkte Bekämpfung ist möglich, z.B. durch Uberdosierung des Sexuallockstoffes oder Kombination desselben mit Insektiziden oder Insektistatika. Im folgenden wird die Herstellung von 2,6-Diethyl-3,5-di methyl-2, 3-dihydroxy-4H-pyran (Anhydroserricornin) beschrieben. A. N-(1-Ethyl-1-propenyl)-pyrrolidin Zu einer Mischung von 86,15 g Pentanon-3 (1 Mol), 213,36 g Pyrrolidin (3 Mol) und 1,8 1 Pentan wurden unter trockenem Stickstoff eine Lösung von 104,35 g Titantetrachlorid (0,55 Mol) in 100 ml Pentan zugetropft. Die Temperatur des Reaktionsgemisches wurde dabei durch Eiskühlung zwischen 0" C und 100 C gehalten. AnschlieBend wurde noch einige Stunden bei Raumtemperatur gerührt und über Nacht stehen gelassen. Das Pentan wurde vom Niederschlag abdekantiert und dieser mit Eis vorsichtig hydrolysiert. Die wässrige Phase wurde mit verdünnter KOH alkalisch gemacht und ausgeethert. Die vereinigten organischen Phasen wurden über Natriumsulfat getrocknet, das Lösungsmittel entfernt und der Rückstand destilliert. Ausbeute: 74,8 g = 53,7 % bp. = 71 - 730 C / 15 mm Lit.: analog W.A.White, H.Weingarten'J.Org.Chem.32, 213 (1967) B. 5-Oxo-2,4-dimethylheptanitril Eine Lösung aus 63 g (0,425 Mol) A und 30,3 g -(0,425 Mol) Mahacrylnitril werden 20 Stunden in 500 ml abs. Ethanol unter Rückfluss zum Sieden erhitzt. Anschliessend versetzt man mit 120 ml Wasser und kocht nochmals 90 min.. Danach wird die Hauptmenge des Lösungsmittels entfernt, mit 300 ml Wasser versetzt und mehrmals mit Ether extrahiert. Die Etherphase wird mehrmals mit verdünnter HCl gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet, eingeengt und im Vakuum destilliert. Ausbeute: 32,3 g = 46,6 i bp.= 107 - 113 C / 15 mm Lit.: analog G.Storck et al., J.A.C.S. 85, 207 (1967) C. 5-Hydroxy-2,4-dimethylheptanitril Zu einer Lösung aus'5,15 g (0,136 Mol) Natriumborhydrid in 500 ml abs. Ethanol werden 32,3 g (0,211 Mol) B vorsichtig dazugetropft und anschliessend zwei Tage rühren gelassen. Die Hydrolyse erfolgt mit ca. 100 ml verdünnter HCl. Danach wird das Lösungsmittel abgezogen und der Rückstand mit Ether aufgenommen, mit Wasser gewaschen und über Natriumsulfat getrocknet. Nach Entfernung des Lösungsmittels wird der Rückstand im Vakuum destilliert. Ausbeute: 25,5 g = 77 8 bp = 1300 C / 15 mm Lit.: analog Organikum D. 4,6-Dimethyl-7-hydroxy-3-nonanon Zu einer Lösung aus 0,41 Mol Ethylmagnesiurtibromid (aus 44,8 g Ethylbromid und 10 g Magnesiumspänen) in 600 ml abs. Ether, werden 25,5 g"(O,164 Mol) C in 50 ml abs. Ether vorsichtig zugetropft und die Lösung 3 h -unter RückfluB zum Sieden erhitzt. Danach wird über Nacht mit gesättigter Ammoniumchloridlösung hydrolysiert, die Etherphase abgetrennt, die wässrige Phase mehrmals mit Ether extrahiert und die vereinigten organischen Phasen über Magnesiumsulfat getrocknet. Das Rohprodukt wird nicht isoliert, sondern sofort weiterverarbeitet. Aus dem Rohprodukt lässt sich nach Entfernen des Lösungsmittels (in neutralem Medium) auch Serricornin isolieren. Das Verfahren gemäss den Stufen A bis D stellt somit auch ein vorzügliches Verfahren zur Herstellung von Serricornin dar. E. 2, 6-Diethyl-3, 5-dimethyl-2, 3-dihydro-4H-pyran Die Etherphase mit D wird ca. 1 Stunde über 10%über Salzsäure gerührt, abgetrennt und die wässrige Phase mehrmals mit Ether extrahiert. Die vereinigten Etherextrakte trocknet man über einer Mischung aus Natriumsulfat und Natriumcarbonat, entfernt das Lösungsmittel und destilliert im Vakuum. Ausbeute: 7,3 g = 26,5 8 bp.= 89 - 93 C / 20 mm Das gemäss dem vorstehenden Beispiel erhaltene Anhydroserricornin ist mit natürlichem, im Sexuallockstoff des weiblichen Tabakkäfers Lasioderma serricorne identisch. Das natürliche Anhydroserricornin wurde durch gaschromatische Untersuchung eines Pheromonextraktes aus unbegätteten weiblichen Tabakkäfern zunächst gaschromatographisch nachgewiesen und isoliert. Hierzu diente ein Gaschromatograph Fractovap 2101 der Firma Carlo Erba mit einer Glaskapillare (WCOT belegt mit Superox als Trennphase), Länge 25 m, Durchmesser 0,2 mm; Als Trägergas diente Helium (3 ml/min); der Split betrug 1 : 20;das Temperaturprogramm wurde wie folgt eingestellt: Temperaturprogramm: 60 bis 1800 C mit 3,30 C/min. Der Anhydroserricornin-Peak erschien nach etwa 4 Minuten; der Peak des Serricornins nach etwa 20 Minuten. Die Struktur des Anhydroserricornins wurde durch Massenspektroskopie ermittelt und letztlich durch die unabhängige Synthese gemäss dem vorstehenden Ausführungsbeispiel bestätigt. Im folgenden wird über Versuche zum Vergleich der Pheromon Aktivität zwischen Serricornin und Anhydroserricornin berichtet. Lasioderma serricorne, die auch das Gewebe von anderen Pflanzenarten als Nicotiana tabacum angreifen, wurden aus zerkleinertem Mais mit einem Zusatz von 5 % getrockneter Bierhefe bei 26 + 10 C und 55 + 5 % relativer Luftfeuchte sowie einer Photoperiode von L 14 : D 10 gezüchtet. Männliche und weibliche Käfer wurden entweder durch äussere Erkennungsmerkmale der Puppen oder mikroskopische Betrachtung der Geschlechtsorgane der Imagines erkannt. Zum Vergleich der Pheromon-Aktivität von Serricornin und Anhydroserricornin wurden Versuche mit laborgezüchteten Populationen von Tabakkäfern durchgeführt, und zwar in gleichen Anzahlen von männlichen und weiblichen Tieren. 50 männliche und 50 weibliche Tabakkäfer in einem Alter von 5 bis 10 Tagen nach dem Schlupf wurden 24 Stunden in einem 2 1 Glasgefäss, bedeckt mit perforierter Aluminiumfolie mit Zentralschlitz, konditioniert. An die Abdeckung der Glasgefässe wurden rechteckige Filterpapierstreifen 112 x 3 cm), imprägniert mit steigenden Mengen von Serricornin oder Anhydroserricornin, gehängt. Bald danach konnte man beobachten, dass die männlichen Käfer in Richtung auf den kleinen Bereich (Durchmesser etwa 8 mm) fliegen, der die eine oder die andere der vorgenannten Komponenten enthält. Nach der Landung wandern die Käfer in einem kreisförmigen-und zickzackförmigen Muster zu der Pheromonquelle, wo sie für unterschiedliche Zeitspannen aggregieren. Die Anzahl und Dauer der Besuche und Kopulationsversuche erwiesen sich'als abhängig von der vorhandenen Komponente und Dosierung (Eeobachtungszeit 30 min.). Ein Vergleidi dieser Parameter zeigt, dass die Aktivität von Anhydroserricornin etwa 1000mal grösser als die des Serricornins ist. Innerhalb eines -6 2 Bereichs von 10¯6 ¯ 102 ssg ist der Anstieg der Attraktions- *wirkung bei Anhydroserricornin beträchtlich steiler als für Serricornin. Bei einer Dosis von 10 ssg und mehr zeigt sich eine Adaption -an beide Komponenten (cf. Fig. 1). In Gegenwart von 10 4 bis zu 100 sg Anhydroserricornin versammeln sich männliche Tabakkäfer in grosser Zahl auf beiden Seiten des behandelten Papierabschnitts und versuchen, miteinander zu kopulieren. In gleicher Menge aufgetragenes Serricornin veranlasst lediglich einige wenige Käfer zu dieser Versammlung und Kopulation.

Claims: 2,3-Dihydropyrane, Ver fahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung zur Bekämpfung von Insekten Patentansprüche 1. 2,3-Dihydropyrane der allgemeinen zu . Formel EMI10.1 in der R1, R2, R3 und R4 Alkylgruppen mit 1 - 4 Kohlen stoffatomen bedeuten, wobei gegebenenfalls eine oder zwei der Gruppen R1, R2, R3 und R4 Wasserstoffatome sind, einschliesslich der optischen Isomeren derselben. 2. 2,3-Dihydropyrane der allgemeinen Formel (I) nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppen R1, R2, R3 und R4 Alkylgruppen mit 1 - 4, insbesondere 1 - 2 Kohlenstoffatomen bedeuten. 3. 2,3-Dihydropyrane der allgemeinen Formel (I > nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppen R1 und R2 Ethyl- und die Gruppen R3 und R4 Methyl reste sind. 4. Verfahren zur Herstellung der 2,3-Dihydropyrane nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man Pyrrolidin, Piperidin oder Morpholin mit einer Verbindung der allgemeinen Formel EMI11.1 in Gegenwart eines Kondensationsmittels zu einem Enamin der allgemeinen Formel bzw. EMI11.2 wobei in lira n = 1 oder 2 ist, umsetzt, die Verbindungen (IIIa oder b) mit einem Vinylnitril der allgemeinen Formel EMI11.3 zu einer Verbindung der allgemeinen Formel EMI12.1 umsetzt, die Verbindung (V) zu einer Verbindung der allgemeinen Formel EMI12.2 hydriert, die Verbindung (VI) mit einem Alkylmagnesiumbromid der allgemeinen Formel R2-MgBr (VII) 2 umsetzt sowie zu einer Verbindung der allgemeinen Formel EMI12.3 hydrolysiert und die so erhaltene Verbindung (VIII) zu dem 2,3-Dihydropyran (I) cyclisiert. 5. Verfahren zur Herstellung der 2,3-Dihydropyrane nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man Cyclopentyl- oder Cyclohexylamin mit der Ver bindung der allgemeinen Formel (II) zu einem Azomethin der allgemeinen Firmel EMI13.1 in der m = 1 oder 2 ist und R1 und R4 wie oben definiert sind, umsetzt, das so erhaltene Azomethin mit einer Grignard-Verbindung der allgemeinen Formel R-MgX (X) in der R ein Alkylrest mit 1 - 5 Kohlenstoffatomen und X ein Halogenatom ist, zu einem Enaminiumsalz der allgemeinen Formel EMI13.2 und das Enaminiumsalz durch Umsetzung mit dem Vinylnitril der allgemeinen Formel (1V) und anschliessender Hydrolyse in die'Verbindung der allgemeinen Formel (V) überführt wird, wobei die Verbindung (V) zu (VI) hydriert, mit (VII) umgesetzt, zu (VIII) hydrolysiert und schliesslich zu (I) cyclisiert wird. 6. Verwendung der 2,3-Dihydropyrane nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Früherkennung, Lokalisierung und Bekämpfung von Insekten, insbesondere Lasioderma serricorne F.

Inventors: FRANCKE, WITTKO, DR. DIPL.-CHEM., LEVINSON, ANNE-ROSE, DR., LEVINSON, HERMANN, PROF. DR., VOLKER, HEEMANN, DR.
Applicants: B.A.T. CIGARETTEN-FABRIKEN GMBH
Application year: 1981
Main classification: C07D309
IPC codes: C07C45, C07D309, A01N43