DE60106983T2

DE60106983T2 - Alkylxanthate und ihre anwendung als schädlingsbekämpfungsmittel

Info

Publication number: DE60106983T2
Application number: DE60106983T
Authority: DE
Inventors: Venkateswara Janapala Hyderabad RAO; Yenamandra Hyderabad VENKATESWARLU; Vijaya Kondapuram RAGHAVAN
Original assignee: Council of Scientific and Industrial Research CSIR
Current assignee: Council of Scientific and Industrial Research CSIR
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2021-03-31
Also published as: JP4774505B2; CN1466581A; WO2002079179A1; EP1373238A1; CN1244570C; DE60106983D1; JP2004519515A; ATE281443T1; EP1373238B1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft neue Alkylxanthate der Formeln 1 bis 3 und die Verwendung von Alkylxanthaten der Formeln 1, 2, 3 und 5 bei der integrierten Schädlingsbekämpfung, genauer werden Alkylxanthate als Insektenwachstumsregulatoren zur Schädlingsbekämpfung auf landwirtschaftlichen Feldern mit keinen oder geringen Umweltauswirkungen verwendet.
Zugrunde liegender Stand der Technik
Viele Kleinbauern sind Analphabeten und glauben an die Verwendung von großen Volumina, hohem Druck und hohen Dosierungen an Pestizid als die geeignetste Art des Pflanzenschutzes, diese Praxis hat jedoch zu vielen Umweltproblemen geführt, wie etwa Auswirkungen auf Spezies, auf die nicht gezielt wurde, eine Akkumulierung von Pestizidrückständen, variable Selektivität, die Entwicklung von Resistenzen bei Schädlingen, ökologisches Ungleichgewicht durch Eliminierung von natürlichen Räubern sowie Umweltverschmutzung. Mehr als 50% der in Ländern der Dritten Welt verwendeten Pestizide sind global verboten, und 95% derjenigen, die vom Sektor des öffentlichen Gesundheitswesens verwendet werden, finden ebenso eine beschränkte Verwendung in anderen Nationen (News corner, Pesticide World, 1998). Es gibt 33 Pestizide, die in entwickelten Ländern verboten sind, aber es ist erlaubt, daß sie in Länder der Dritten Welt importiert und verwendet werden (Insecticides Act, 1968 und Indian Express Newspaper Januar, 2000). Um die Verwendung von verbotenen Pestiziden zu beschränken, müssen sie durch geeignete Pestizide ersetzt werden, die zielspezifisch, nichttoxisch gegenüber Spezies, leicht bio-abbaubar und weniger anhaltend sind. Daher konzentrieren sich die entwickelten Länder darauf, die IV. Generation von Insektiziden zu identifizieren, die hocheffektiv und im allgemeinen selektive Mittel sind, die aus taktischen Erwägungsgründen entwickelt werden. Mehr Bekämpfungserfahrung ist erforderlich, die gegenüber der gesamten Umwelt, einschließlich der biologischen Kontrollorganismen, bei weitem freundlicher ist.

Die Anmelder haben ein Ethylen-bis-(isobutylxanthat) (4) aus einer Grünalge Dictyosphaeria favulosa (Venkateswarlu et al., 1993) isoliert. Es wurde gegen verschiedene aquatische Stadi en des Aedes aegypti-mosquito getestet, welcher ein Gelbfiebervektor ist. Die Verbindung 4 wies larvizide und insektenwachstumsregulatorische Aktivität in einer dosisabhängigen Weise auf (Venkateswara Rao et al. 1995). Ungefähr 35 Analoge wurden synthetisiert und gegen polyphage Schmetterlings-Landwirtschaftsschädlinge getestet. Unter ihnen sind vier Analoge als gute Fraßhemmer und Insektenwachstumsregulatoren identifiziert worden. Zwei der Verbindungen von den vier Analogen sind vollständig neue Strukturen, und die verbleibenden zwei sind bekannte Strukturen, aber ihre Aktivität wurde zum ersten Mal identifiziert.

Verbindung 4:	: Ethylen-bis-(isobutylxanthat)
Physikalischer Zustand	: farbloser Feststoff
Schmp.	: 40–42 °C
Summenformel	: C₁₂H₂₂O₂S₄
EIMS(70 eV)	: m/z 326
Elementaranalyse	: gefunden: C 44,15%, H 6,90%, S 39.15% :erforderlich: C 44,13%, H 6,79%, S 39.28%
IR(KBr)	:v_max (KBr) 2950, 1465, 1235, 1200 und 1140 cm ^–1
UV(MeOH)	:λ_max (MeOH) 217 (ε 12725), 232 (14766) und 278 nm (20048)
¹H-NMR	:(CDCl₃, 200 MHz)δ 1,0 (6H, d, J= 7,5 Hz), 2,15 (1H, m), 3,42

1950 berichtete S. V. Zhuravlev über die Synthese von Ethylen-dixanthaten (2'–5'). Ein Erhitzen der Mischung aus 4,7 g (CH₂Br)₂ und EtOCS₂K in Ethanol auf einem Dampfbad ergab Ethylen-dixanthat (Ausbeute 90%). Dabei besitzen die Verbindungen 2' und 5' eine mäßig Insektizide Aktivität gegen Läuse.
1954 berichtete Yamasaki über die Synthese von organischen Phosphorverbindungen (Xanthogenaten). Eine Reihe von Xanthogenaten (6'–10') wurden auf drei Arten synthetisiert.

Hier M=Alkalimetall
6' R'=Me; R=Me
7' R'=n-Propyl; R=Ethyl
8' R'=Ethyl; R=Ethyl
9' R'=Isopropyl; R=Ethyl
10' R'=n-Butyl; R=Ethyl

1950 berichtete S. V. Zhuravlev über die Synthese von p-Xylol-dixanthaten. MeOCS₂K, umgesetzt mit p-C₆H₄(CH₂Cl)₂ in Ethanol, ergab p-Xylol-bis-(methylxanthat) (Ausbeute 75,5%). Eine Reihe von p-Xylol-bis-xanthaten ist synthetisiert worden (11–20). Alle diese Bisxanthate sind Insektizide mit einer niedrigen Größenordnung an Aktivität.

11 R=Ethyl
12 R=n-Butyl (6)
13 R=Isobutyl
14 R=Octyl
15 R=Isooctyl
16 R=Nonyl
17 R=Decyl
18 R=Cylohexyl
19 R=Phenethyl
20 R=Benzyl

Die Dixanthate wurden in raffiniertem Kerosin aufgelöst, um eine 25%-Lösung zu bilden, die als ein effizientes Entlaubungsmittel für Baumwollpflanzen verwendet wurde (Cupery, 1958).
Ethylen-bis-(isopropylxanthat) (21) und Ethylen-bis-(Isobutylxanthat) (4) wurden als nicht korrodierende Schmieröladditive mit anti-Festsetzwirkung („antiseize") verwendet (Khalikov and Vinogradova, 1964).

4 R=Isobutyl
21 R=Isopropyl

Methylen-bis-xanthate werden als Kollektorreagentien bei der Schaumflottierung von Sulfidmineralien verwendet (Saphores, et al. 1991).
Zehn neu synthetisierte Organophosphorderivate, enthaltend Alkyxanthate, wurden auf ihre anti-Pilz-Aktivität gegen Colletotrichum falcatum, Fusarium oxisporium, Curvularia pallescens (Zuckerrohrpathogene) getestet. Die O,O-Diethyl-thio-phosphatderivate wiesen 100% Mycel-Inhibition gegen alle Testpilze bei 1000 ppm auf. Alle Thiophosphatderivate zeigten fungistatische Effekte bei einer minimalen inhibitorischen Konzentration von 1000 ppm. Diese Derivate erwiesen sich auch als besser als gegenwärtig verwendete synthetische Fungizide (Senguptha et al., 1998).
Im Verlauf haben die Anmelder Ethylen-bis-(isobutylxanthat) und seine Analoge synthetisiert. Hiervon sind die Verbindung 1, 2 und 3 neu synthetisierte Verbindungen, und diese Verbindungen wurde auf ihre fraßhemmende- und larviziden Aktivitäten getestet.
Aufgaben der Erfindung
Die Hauptaufgabe der Erfindung ist es, neue Alkylxanthate für Anwendungen in der Landwirtschaft bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine neue Verwendung von neuen Alkylxanthaten zur Verwendung im integrierten Schädlingsbekämpfungsmanagement bereitzustellen.
Noch eine weitere Aufgabe ist es, eine neue Aktivität von Alkylxanthaten zur Verwendung im integrierten Schädlingsbekämpfungsmanagement bereitzustellen.
Noch eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren zur Herstellung von analogen Alkylxanthaten bereitzustellen, die als ein Anti-Fraßmittel und als Insektenwachstumsregulatoren nützlich sind.
Noch eine weitere Aufgabe ist es, eine Zusammensetzung bereitzustellen, die als ein Insektenwachstumsregulator und als Fraßhemmer für das integrierte Schädlingsbekämpfungsmanagement bereitzustellen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft neue Alkylxanthate der Formel 1 bis 3 und die Verwendung von Alkylxanthaten der Formeln 1, 2, 3 und 5 im integrierten Schädlingsbekämpfungsmanagement, genauer gesagt, werden Alkylxanthate als Insektenwachstumsregulatoren für das Schädlingsbekämpfungsmanagement auf landwirtschaftlichen Feldern mit keinem oder geringem Umwelteinfluß eingesetzt.
Kurze Beschreibung der begleitenden Zeichnungen
1 zeigt die Struktur von Methylen-bis-(tetrahydrofurfurylxanthat).
2 zeigt die Struktur von m-Fluorbenzyl-n-butylxanthat.
3 zeigt die Struktur von m-Fluorbenzyl-isobutylxanthat.
4 zeigt die Struktur von Ethylen-bis-(isobutylxanthat).
5 zeigt die Struktur von Methylen-bis-(n-butylxanthat).
6 zeigt die Struktur von p-Xylol-bis-(n-butylxanthat).
7 zeigt Ansichten von Ergebnissen, bei denen
7a Kontrollpuppen und normale Imagobildung bei dem polyphagen Schädling Spodoptera litura
7b Kontroll-Larven
7c Xanthat-behandelte Larven (topische Anwendung)
7d Effekt auf die Larvensterblichkeit
7e Effekt von Methylen-bis-(n-butylxanthat) 25 μg/Insekt
7f Effekt von Methylen-bis-(tetrahydrofurfurylxanthat) 30 μg/Insekt
7g Effekt von m-Fluorbenzyl-n-butylxanthat 35 μg/Insekt zeigt, und
8 zeigt Ansichten eines anderen Satzes an Ergebnissen, wobei
8a Methylen-bis-(tetrahydrofurfurylxanthat) 20 μg/Insekt
8b p-Xylol-bis-(n-butylxanthat) (30 μg/Insekt)
8c Standard-Azadiractin, die abnormen gebildeten Imagines
8d m-Fluorbenzyl-isobutylxanthat, orale Aufnahme der Verbindung zeigt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere die Entwicklung von Alkylxanthaten als neue Insektenwachstumsregulatoren (IGRs), die zum integrierten Schädlingsbekämpfungsmanagement nützlich sind. Die bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Alkylxanthate sind nützlich, um ein Überschwemmen der Lepidopteronschädlinge („lepidopteron pest infestation") in landwirtschaftlichen Feldern mit keinem oder geringem Umwelteinfluß zu maximieren. Diese Alkylxanthate als natürliche Produkte sind relativ selten in der Natur. Wir haben ein Ethylen-bis-(isobutylxanthat) (4) aus einer Grünalge Dictyosphaeria favulosa isoliert. Es wurde gegen verschieden aquatische Stadien des Aedes aegypti-Moskito getestet, der ein Vektor für Gelbfieber ist. Die Verbindung 4 wies larvizide und Insektenwachstumsregulatorische Aktivität in dosisabhängiger Weise auf. Die Analoge von Alkylxanthaten haben sich als Insektenwachstumsregulatoren (IGR) gegen zwei verschiedene Lepidopteron- Schädlinge herausgestellt (Spodoptera litura und Helicoverpa armigera), ähnlich zu Azadiractin (einer Standardverbindung), einem natürlichen Produkt, das aus Neem-Samenkernen isoliert wird. Sie haben einfache Strukturen, anderes als Azadiractin, und besitzen dieselbe Art von Wirkungsmodus, wobei sie leicht im Labor synthetisiert werden können. Die vorliegende Erfindung stellt drei neue Verbindungen von Alkylxanthaten bereit, nämlich

(1) Methylen-bis-(tetrahydrofurfurylxanthat)
(2) m-Fluorbenzl-n-butylxanthat, und
(3) m-Fluorbenzyl-isobutylxanthat mit den strukturellen Formeln, wie in 1, 2 bzw. 3 der begleitenden Zeichnungen gezeigt, zur Verwendung in landwirtschaftlichen Anwendungen.

In einer Ausführungsform haben die besagten Verbindungen die folgenden Eigenschaften auf Lepidopteron-Schädlinge als:

(a) Larvizid
(b) Fraßhemmendes Mittel, und
(c) Insektenwachstumsregulator.

In noch einer anderen Ausführungsform besitzen die neuen Verbindungen Toxizität gegenüber Salzkrebsen und Moskitos.
In noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung kontrollieren die neuen Verbindungen das Wachstum der landwirtschaftlichen Schädlinge Spodoptera litura und Helicover armigera.
In noch einer anderen Ausführungsform werden die neuen Verbindungen als Insektenwachstumsregulatoren im Bereich 50 μg bis 100 μg/Insekt (topische Anwendung auf III. Larvenstadium) und 5 bis 25 μg bei oraler Aufnahme verwendet.
In noch einer anderen Ausführungsform ist die Larvensterblichkeitsrate im Bereich zwischen 50 bis 90%, wenn die obigen neuen Verbindungen verwendet werden.
In noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung liegen die Mengen an Analogen von Alkylxanthaten, die zum Schutz der Blätter verwendet werden, im Bereich zwischen 15 bis 50 μg pro cm² der Blattfäche.

In noch einer anderen Ausführungsform ist die neue Verbindung Methylen-bistetrafurfurylxanthat) 1 eine farblose Flüssigkeit, und die Summenformel ist C₁₃H₂₀O₄S₄, und sie hat die folgenden Eigenschaften:

Physikalischer Zustand	farblose Flüssigkeit
Summenformel	C₁₃H₂₀O₄S₄
¹H-NMR	(CDCl₃, 200 MH_z)δ 1,70 (2H, m), 1,95 (2H, m),

	3,71 (2H, m), 4.20 (1H, m), 4,55 (2H, t) und 4,78 (1H, s).
IR(unverdünnt)	v_max (KBr) 2920, 1470, 1235 und 1140 cm^–1
EIMS (70 eV)	m/z 368
UV(MeOH)	λ_max (MeOH) 217 (ε 11150), 242 (1650), 270 nm (19160)

In noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die neue Verbindung m-Fluorbenzyl-n-butylxanthat2 eine schwach gelbe Flüssigkeit mit der Summenformel C₁₂H₁₅FOS₂ und hat die folgenden Eigenschaften:

Physikalischer Zustand	schwach gelbe Flüssigkeit
Summenformel	C₁₂H₁₅FOS₂
¹H-NMR	(CDCl₃, 200 MH_z) δ 1,0 (3H, m), 1,42 (2H, m), 1,75 (2H, m), 4.60 (2H, t, j = 7,0 Hz), 4,35 (2H, s) und 6,95–7,20 (4H, m).
IR(unverdünnt)	v_max 2960, 2931, 1615, 1590, 1460, 1240 und 1045 cm^–1.
EIMS(70 eV)	m/z 258
UV(MeOH)	λ_max 210(ε 37105), 218 (35660), und 280 nm (27354)

In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Verbindung m-Fluorbenzylisobutylxanthat 3 eine schwach gelbe Flüssigkeit und hat die Summenformel C₁₂H₁₅FOS₂ und hat die folgenden Eigenschaften:

Physikalischer Zustand	schwach gelbe Flüssigkeit
Summenformel	C₁₂H₁₅FOS₂
¹H-NMR	(CDCl₃, 200 MH_z) δ 1,0 (6H, d, J = 7,0 Hz), 2,12 (1H, m), 4,34 (4H, brs), und 6,92–7,22 (4H, m).
IR(unverdünnt)	v_max 2964, 2937, 1620, 1585, 1472, 1230, 1165 und 1030 cm^–1.
EIMS(70 eV)	m/z 258
UV(MeOH)	λ_max 214(ε 37190), 220 (35674), und 274 nm (27378)

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung stellt eine neue Verwendung von Analogen von Alkylxanthaten der Formeln 1, 2, 3 und 5 der Zeichnungen als Insektenwachstumsregulatoren für das integrierte Schädlingsbekämpfungsmanagement (IPM) bereit, und die Analoge von Alkylxanthaten, die verwendet werden, sind Methylen-bis-(n-butylxanthat), Methylen-bis-(tetrafurfurylxanthat), m-Fluorbenzyl-n-butylxanthat und m-Fluorbenzyl-isobutylxanthat, die Strukturformeln der obigen Verbindungen werden in den 5, 1, 2 bzw. 3 der Zeichnungen gezeigt. In noch einer weitere Ausführungsform der Erfindung kontrolliert das Alkylxanthat das Wachstum der landwirtschaftlichen Schädlinge Spodoptera litura und Helicover armigera.
In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung liegt die Menge an Alkylxanthaten, die als Insektenwachstumsregulator verwendet werden, im Bereich von 50 μg bis 100 μg pro Insekt (topische Anwendung auf III. Larvenstadium) und 5 bis 25 μg bei oraler Aufnahme, und die Larvensterblichkeitsrate liegt im Bereich zwischen 50 bis 90%.
In noch einer weiteren Ausführungsform werden die Analoge der Alkylxanthate als ein fraßhemmendes Mittel für das integrierte Schädlingsbekämpfungsmanagement verwendet, wobei die Anaologe der Alkylxanthate, die verwendet werden, Methylen-bis-(n-butylxanthat), Methylen-bis-(tetrafurfurylxanthat), m-Fluorbenzyl-n-butylxanthat und m-Fluorbenzylisobutylxanthat sind.
In noch einer weiteren Ausführungsform liegt die Menge der Analoge an Alkylxanthaten, die zum Schutz der Blätter verwendet werden, im Bereich zwischen 15 bis 50 μg pro cm² Blattfläche.
In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wirkt das Alkylxanthat gegen die polyphagen Schädlinge, Spodoptera litura (Tabakraupe), und kontrolliert den Verzehr des Blatts durch die Schädlinge.
In einer weiteren Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der Analoge von Alkylxanthaten bereit, die als ein fraßhemmendes Mittel und als Insektenwachstumsregulatoren nützlich sind, bereit; wobei das Verfahren umfaßt:

(a) Refluxieren von KOH mit einem Alkohol, gefolgt von der Zugabe von Kohlenstoffdisulphid, um eine gelbe kristalline Verbindung, nämlich Kalium-O-alkylxanthat, zu erhalten,
(b) Umsetzen des Kalium-O-alkylxanthats in der Anwesenheit von Keton mit einem Bromidderivat, ausgewählt aus Methylen-dibromid oder m-Fluorbenzylbromid, Filtern und Entfernen des Ketons unter verringertem Druck, um die entsprechenden Alkylxanthatverbindungen 1, 2, 3 und 5 mit einer Ausbeute im Bereich von 70 bis 80% zu erhalten.

In noch einer weiteren Ausführungsform wird das Refluxieren bei 0 °C durchgeführt.
In einer weiteren Ausführungsform stellt die Erfindung eine neue Zusammensetzung bereit, die als ein Insektenwachstumsregulator und als ein fraßhemmendes Mittel für das integrierte Schädlingsbekämpfungsmanagement verwendet wird, wobei besagte Zusammensetzung eine wirksame Menge an Alkylxanthat und Analoge von Alkylxanthaten mit einem Zusatzstoff umfaßt. Die Analoge von Alkylxanthat sind ausgewählt aus Methylen-bis-(n-butylxanthat), Methylen-bis-(tetrahydrofurfurylxanthat), m-Fluorbenzyl-n-butylxanthat und m-Fluorbenzylisobutylxanthat oder eine Mischung davon.
In noch einer weiteren Ausführungsform ist der Zusatzstoff ein Lösungsmittel, d. h. C₉, Cycloxonon, Aceton, Ethylmethylketon etc., mit einem Emulgator Piperonylbutoxid (5%).
In noch einer weiteren Ausführungsform ist das Verhältnis von Zusatzstoff zu aktiven Inhaltsstoffen im Bereich von 80 bis 95%.
In noch einer weiteren Ausführungsform beträgt die Menge, die zum Kontrollieren der fraßhemmenden Aktivität benötigt wird, 30 bis 60 μg/cm².
In noch einer weiteren Ausführungsform beträgt die Menge, die zur Verwendung als Insektenwachstumsregulator erforderlich ist, 50 bis 100 μg/Insekt (topisch) oder 5 bis 25 μg bei oraler Aufnahme.
Die folgenden Beispiele werden lediglich präsentiert, um die Erfindung klar zu verstehen, und diese Beispiele sollten nicht dahingehend ausgelegt werden, daß sie den Umfang der Erfindung auf irgendeine Weise beschränken.
Beispiele
Herstellung von Bis-(alkylxanthaten): In einen 100-ml-Kolben mit rundem Boden, ausgestattet mit einem Rückflußkondenser wurden 1,05 g (0,0187 mol) KOH-Pellets eingebracht, eine überschüssige Menge (0.072 mol) an Alkohol wurde zugegeben, und die Reaktionsmischung wurde für 1 h unter Rückfluß gehalten. Die Reaktionsmischung wurde abgekühlt und die Flüssigkeit von dem verbleibenden Feststoff in einen anderen trockenen 100-ml-Kolben mit rundem Boden dekantiert. Zu dieser kalten Reaktionsmischung wurden 1,37 g (0,0187 mol, 1,08 ml) Kohlenstoffdisulfid langsam unter konstantem Rühren zugegeben, um eine gelbe kristalline Verbindung Kalium-O-alkylxanthat zu ergeben (Ausbeute 80–90%).
Zu dem obigen Kalium-O-alkylxanthat (0,01 mol) in 50 ml Aceton wurde 0,869 g (0,348 ml, 0,005 mol) Methylendibromid oder 0,939 g (0,52 ml, 0,005 mol) Ethylendibromid zugegeben und für eine Stunde unter Rückfluß gehalten. Die Reaktion beginnt innerhalb von 15 Minuten, und die gelbe Reaktionsmischung wird weiß aufgrund der Trennung von KBr. Dann wurde die Reaktionsmischung gefiltert, Aceton wurde unter Vakuum entfernt. Eine gewöhnliche Aufarbeitung lieferte Bis-(alkylxanthat)
(Ausbeute 75 bis 90%), gezeigt in Tabelle 1.
Tabelle: 1
Herstellung von p-Xylol-bis-(alkylxanthaten): Eine Mischung von Kalium-O-alkylxanthat (0,01 mol) und p-Xylol-dibromid (0,005 mol) in 50 ml Aceton wurde unter Rückfluß für eine Stunde gehalten. Die Reaktion beginnt innerhalb von 15 Minuten, und die gelbe Reaktionsmi schung wird aufgrund der Trennung von KBr weiß. Dann wurde die Reaktionsmischung gefiltert, Aceton wurde unter Vakuum entfernt. Eine gewöhnliche Aufarbeitung ergab p-Xylol-bis-(alkylxanthat) (Ausbeute 75–85%), gezeigt in Tabelle 2.
Tabelle 2
Herstellung von m-Fluorbenzyl-alkylxanthaten: Eine Mischung von Kalium-O-alkylxanthat (0,01 mol) und m-Fluorbenzyl-bromid (0,01 mol) in 50 ml Aceton wurde unter Rückfluß für eine Stunde gehalten. Die Reaktion beginnt innerhalb von 15 Minuten, und die gelbe Reaktionsmischung wird aufgrund der Trennung von KBr weiß. Dann wurde die Reaktionsmischung gefiltert, Aceton wurde unter Vakuum entfernt. Eine gewöhnliche Aufarbeitung ergab m-Fluorbenzyl-alkylxanthat (Ausbeute 70–80%), gezeigt in Tabelle 3.
Tabelle 3
Herstellung von Organophosphorverbindungen: Eine Mischung von Kalium-O-alkylxanthat (0,01 mol) und O,O-diethylthiophosphonylchlorid (0,01 mol) in 50 ml Aceton wurde unter Rückfluß für eine Stunde gehalten. Die Reaktion beginnt innerhalb von 15 Minuten, und die gelbe Reaktionsmischung wird weiß aufgrund einer Trennung von KCI. Dann wurde die Reaktionsmischung gefiltert, Aceton wurde unter Vakuum entfernt. Eine gewöhnliche Aufarbeitung ergab O,O-diethyl-thiophosphatalkylxanthat (Ausbeute 70–80%), gezeigt in Tabelle 4.
Tabelle: 4
Biologische Aktivitäten
Methodologie für larvizide Aktivität
Um die Wirksamkeit verschiedener Analoge von Alkylxanthaten gegen Moskitolarven zu bestimmen, wurden Standardprozeduren, empfohlen von der Weltgesundheitsorganisation (1981), mit geringfügigen Modifikationen befolgt. Die erwünschte Konzentration der Testlösung wurde durch Zugabe von 1 ml einer geeigneten Stammlösung zu 249 ml Leitungswasser in einem 500 ml Becher erhalten. Die Testlösungen von unterschiedlichen Konzentrationen wurden hergestellt durch Verdünnen der Stammlösung in entchlortem und gefiltertem Leitungswasser, gefolgt von einer intensiven Mischung. Tween-80 [Poly(oxyethylen)_n-sorbitanmonoleat] wurde als ein Emulgator in einer Konzentration von 0,002% (v/v) in der endgültigen Testlösung bei Bedarf verwendet. Kontrolllösungen wurden in Leitungswasser unter Verwendung von Aceton oder Ethanol und Tween-80 (0,002%) hergestellt. Zu jeder der Testkonzentrationen wurden 25 Larven aus dem späten dritten oder frühen vierten Larvenstadium zugegeben, die zuvor akklimatisiert worden waren. Wenigstens drei Replikate aller Tests wurden durchgeführt. Auf Grundlage der Resultate wurden 5 bis 10 geeignete Konzentrationen, die 10 bis 100% Mortalität erzeugten, für eine detaillierte Studie und zum Berechnen von LC₅₀-Werten ausgewählt. Eine Sterblichkeit wurde 24 Stunden nach Aussetzen der Larven gegenüber Testlösungen beobachtet, und die Daten wurden auf die Kontrollsterblichkeit, sofern vorhanden, unter Verwendung der Formel von Abbot (Abbot 1925) korrigiert. Alle Tests wurden bei einer Zimmertemperatur durchgeführt, die bei 28 ± 1 °C gehalten wurde.
Methodologie zur Entwicklungsinhibition auf Moskitos
Das Entwicklungsinhibitionspotential von unterschiedlichen Analogen von Alkylxanthaten wird auf der Grundlage des Verfahrens von Mulla et al., 1974 bewertet. Experimente wurden mit Larven des zweiten, dritten und vierten Stadiums, sowie mit Puppen durchgeführt. Anfänglich wurden zu jedem der 500 ml-Becher, enthaltend einen großen Bereich an Testkonzentrationen, 25 Larven zugegeben. Auf der Grundlage der Ergebnisse wurden 5 bis 10 geeignete Konzentrationen, die 10 bis 100% Wachstumsinhibition erzeugten, für eine detaillierte Studie ausgewählt. Die Daten von wenigstens drei bis vier Replikaten von jedem der drei getrennten Experimente wurden einer statistischen Analyse unterzogen. Beobachtungen im Hinblick auf Abnormitäten bei Larven, Puppen und dem Schlüpfen von Imagines wurden bis zu einem 100%-Schlüpfen bei den Kontrollen durchgeführt. Alle Experimente wurden bei Zimmertemperatur durchgeführt.
SALZKREBS-BIOASSAY
Salzkrebseier (Artemia salina) wurden in einer seichten rechtwinkligen Schale bebrütet, die mit künstlichem Seewasser gefüllt war, das mit einer kommerziellen Salzmischung und doppelt destilliertem Wasser hergestellt wurde. Ein Plastiktrenner mit mehreren 2-mm- Löchern wurde in die Schale eingeklemmt, um zwei ungleiche Abteile zu erzeugen. Die Eier wurden in das größere Abteil gestreut, das abgedunkelt wurde, während das kleinere Abteil befeuchtet wurde. Nach 48 Stunden wurden die phototropen Nauplii mittels einer Pipette von der belichteten Seite eingesammelt, wobei sie von ihren Schalen durch die Trennvorrichtung abgetrennt waren.
20 Krebse wurden in jedes Probengefäß übertragen, und künstliches Meerwasser wurde zugegeben, um 5 ml zu ergeben. Die Nauplii können makroskopisch im Stamm der Pipette gegen einen beleuchteten Hintergrund gezählt werden. Ein Tropfen einer trockenen Hefesuspension (3 μg in 5 ml künstlichem Meerwasser) wurde als Nahrung zu jedem Gefäß zugegeben (Meyer, et al., 1982). Überlebende Tiere wurden mit Hilfe eines 3 x-Vergrößerungsglases nach 24 Stunden gezählt, und die prozentuale Sterblichkeit bei jeder Konzentration und in der Kon trolle wurde bestimmt. Die Zählungen nach 24 Stunden waren nützlicher. Beim Sterben der Kontrollen wurden die Daten unter Verwendung der Formel von Abbot korrigiert.
STATISTISCHE ANALYSE
Die durchschnittliche Sterblichkeit und Wachstumsinhibitionsdaten der Experimente wurden einer Analyse auf einem IBM AT 386-Computer in unserem Labor zum Berechnen von LC₅₀, LD₅₀, EC₅₀, ED₅₀, etc., und anderen statistischen Daten unterzogen. Die verwendete Software wurde von Reddy et al., 1992, entwickelt.
Methodologie für fraßhemmende Aktivität: Tabakraupe, Spodoptera litura F., Larven werden auf Ricinus communis L.-Blättern bei 27 °C und 65–70% R.H. aufgezogen. Bekannte Flächen (cm²) von Blattscheibchen wurden mit genauen Mengen an reiner Verbindung (aufgelöst in Aceton) bemalt und wurden bei Zimmertemperatur getrocknet, bis das Trägerlösungsmittel verdampfte. Für jede Konzentration wurden 5 bis 6 Replikate hergestellt, und Experimente wurden einzeln durchgeführt. Kontrollscheiben wurden in ein Trägerlösungsmittel (Aceton) alleine getaucht. Die Larven des dritten Stadiums, die 200–250 mg wogen, werden aus einer Stammkultur ausgewählt, für 4 h einem Fasten unterzogen und werden einzeln für den Assay auf fraßhemmende Aktivität verwendet. Nach 12 und 24 Stunden wurde ein Blattflächenmeßgerät verwendet, um die konsumierte Fläche von behandelten und unbehandelten Blättern zu messen. Auf der Grundlage der Daten wurde der prozentuale Schutz einer einzelnen Verbindung berechnet. Alle diese Eigenschaften wurden mit einem wohlbekannten Fraßhemmer verglichen, das aus Neem-Kernen isoliert wird, „Azadiractin". Kontroll- und Testlarven werden auf frische Blätter übertragen und bis zum Schlüpfen der Imagines überwacht, um das Wachstum und die Verhaltensaspekte des Insekts zu studieren.
Methodologie für wachstumsregulatorische Aktivität: In Fortführung der Fraßhemmer-Experimente wurden die Larven (wobei das Blatt, das zusammen mit der Verbindung konsumiert wurde, berechnet wurde) individuell bis zum Schlüpfen der Imagines überwacht. Auf der Grundlage der Bildung von normalen und abnormalen Puppen wurde das Schlüpfen von normalen Imagines und abnormalen Imagines aufgezeichnet, und die wachstumsregulatorische Aktivität der Verbindung im Vergleich mit einem Standard wurde berechnet. Die relativen Inhibition-50-Werte von Alkylxanthaten auf Spodoptera litura und Helicoverpa armigera wurden statistisch analysiert.
Ergebnisse I. Larvizide Aktivität von Xanthaten und ihren Analogen gegen Larven von Aedes aegypti im IV. Stadium
II. Entwicklungsinhibitionsaktivität von Xanthaten und ihren Analogen gegen Larven von Aedes aegypti im dritten Stadium.
Die sublethalen Konzentrationen aller Analoge [LC₁₀ bis LC₂₀-Konzentrationen] haben eine Entwicklungsinhibition auf den Moskito Aedes aegypti aufgewiesen. Eine abnorme Puppenbildung und ein Anhängen der Puppenhülle an geschlüpfte Imagines (führt zur Sterblichkeit) waren bei den meisten der Xanthate ziemlich häufig.
III. Toxische Aktivität der Xanthate und ihrer Analoge gegen den Salzkrebs, Artemia salina
IV. Fraßhemmende Aktivität von Xanthat und seinen Analogen gegen das späte dritte Stadium von Spodoptera litura
Daten stellen den Mittelwert aus fünf Replikaten in drei unterschiedlichen Sätzen von Experimenten dar.
Normale und Kontrollraupen verzehrten 45–50% Blatt in 12 Stunden und 87–95% Blatt in 24 Stunden

1. Standard-Verbindung
2. Ethylen-bis-(isobutylxanthat)
3. Methylen-bis-(n-butylxanthat)
4. Methylen-bis-(tetrahydrofurfurylxanthat)
5. p-Xylol-bis-n-(butylxanthat)
6. m-Fluorbenzyl-isobutylxanthat

Es wird geschlossen, daß die obigen Alkylxanthate eine ähnliche Art von Wirkungsmodus wie Azadiractin aufgewiesen haben. Obwohl Alkylxanthate weniger Aktivität als Azadiractin haben, können sie sehr leicht synthetisiert werden und besitzen eine schnell Bio- Abbaubarkeit. Die obigen Resultate wurden mittels oraler Aufnahme erhalten. Ähnliche Akti vitäten wurden ebenso beobachtet, wenn diese Larven mit bekannten Mengen an Verbindun gen topisch behandelt wurden. Diese Experimente bestätigten ebenso, daß der Wirkungsmo dus ähnlich wie Azadiractin ist.
Bio-Bewertungen an Helicoverpa armigera (einem landwirtschaftlichen Schädling). Topische Aufbringung von Analogen).
Unsere früheren Studien zeigten die Analoge von Alkylxanthaten als Fraßhemmer und Insektenwachstumsregulatoren gegen den landwirtschaftlichen Schädling Spodoptera litura. Weitere Experimente wurden an Helicoverpa armigera (Hubner) durchgeführt, einem Schmetterlingsschädling, der als ein experimentelles Modell verwendet wurde, um die IGR-Aktivitäten von Alkylxanthaten zu bestätigen. Wieder einmal zeigten die vorliegenden Resultate die Wichtigkeit dieser Verbindungen als potentielle Kandidaten als Insektenwachstumsregulatoren (IGR) gegen Schmetterlingsschädlinge. Die Aktivität von Azadiractin (Standard-Verbindung) und Alkylxanthaten hat einen ähnlichen Wirkungsmodus, d. h. weniger larvizide Aktivität, eine Minimierung der Bildung von normalen Puppen und des Schlüpfens von normalen erwachsenen Tieren.
Das Genus Helicoverpa (Heliothis) ist eines der wichtigsten Schmetterlingsschädlinge von sowohl Pflanzen zur Lebenshaltung als auch Pflanzen zum Verkaufen („subsistence and cash crops") in der neuen und alten Welt. Helicoverpa armigera (Hubner), häufig bezeichnet als Amerikanischer Baumwollkapselwurm („American bollworm") oder Gram-Schoten-Bohrer („gram pod borer"), ist die am weitesten verbreitete Gruppe mit Auftreten in Afrika, Asien, Australien, Ozeanien und Europa. Die polyphagen Larven greifen Baumwolle, Mais, Sorghum, Sonnenblumen, Tomaten, Okra und eine Vielzahl von Leguminosen an.
In Indien können allein die jährlichen Verluste an Straucherbsen und Kichererbsen 300 Millionen US$ überschreiten (Reed and power, 1982), und eine jüngere Schätzung von Mehrota (Indian Agricultural Research Institute, unveröffentlicht) legt nahe, daß die Gesamtverluste an „pluses" und Baumwolle wahrscheinlich mehr als 530 Millionen US$ pro Jahr betragen.
V.
Die Analoge von Alkylxanthaten haben sich als Insektenwachstumsregulatoren (IGR) gegen zwei unterschiedliche Lepidopteron-Schädlinge herausgestellt, ähnlich zu Azadiractin (Standardverbindung), einem natürlichen Produkt, das aus den Neem-Samenkernen isoliert wird. Sie haben einfache Strukturen, anders als Azadiractin, und besitzen dieselbe Art von Wirkmodus, sie können in leichter Weise im Labor synthetisiert werden.
VI. Bio-Bewertungen an landwirtschaftlichen Schädlingen, Spodoptera litura (Topische Auf bringung von Xanthat-Analogen)

Claims

Alkylxanthat-Verbindungen, nämlich: (1) Methylen-bis-(tetrahydrofurfurylxanthat), (2) m-Fluorbenzyl-n-butylxanthat, und (3) m-Fluorbenzyl-isobutylxanthat
Verwendung von Analogen von Alkylxanthaten als Insektenwachstumsregulatoren für integriertes Schädlingsbekämpfungsmanagement (IPM), wobei die besagten Analoge aus einer Gruppe ausgewählt sind, bestehend aus Methylen-bis-(tetrahydrofurfurylxanthat), m-Fluorbenzyl-n-butylxanthat, m-Fluorbenzyl-isobutylxanthat oder Methylen-bis-(n-butylxanthat), dargestellt durch Formeln 1, 2, 3 bzw. 5.
Verwendung nach Anspruch 2, wobei das Alkylxanthat das Wachstum der landwirtschaftlichen Schädlinge kontrolliert, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Spodoptera litura und Helicover armigera.
Verwendung nach Anspruch 2, wobei die Menge an als Insektenwachstumsregulator verwendeten Alkylxanthaten im Bereich von 50 μg bis 100 μg pro Insekt für die topische Aufbringung auf Larven im Larvenstadium III und 5 bis 25 μg zur oralen Verfütterung beträgt.
Verwendung nach Anspruch 2, wobei die Larven-Sterblichkeitsrate im Bereich zwischen 50 bis 90% liegt.
Verwendung von Analogen von Alkylxanthaten als fraßverhinderndes Mittel für das integrierte Schädlingsbekämpfungsmanagement, wobei die besagten Analoge ausgewählt sind aus Methylen-bis-(tetrahydrofurfurylxanthat), m-Fluorbenzyl-n-butylxanthat, m-Fluorbenzyl-isobutylxanthat oder Methylen-bis-(n-butylxanthat) und durch die chemischen Formeln 1, 2, 3 und 5, die in Anspruch 2 gezeigt sind, dargestellt sind.
Verwendung nach Anspruch 6, wobei die Menge an Analogen von Alkylxanthaten, die zum Schützen des Blattes verwendet werden, im Bereich zwischen 15 bis 50 Mikrogram pro cm² der Blattfläche beträgt.
Verwendung nach Anspruch 6, wobei das Alkylxanthat gegen polyphage Schädlinge, Spodoptera litura (Tabak-Raupe) wirkt, und den Verzehr des Blattes durch die Schädlinge kontrolliert.
Verfahren zur Herstellung von Analogen von Alkylxanthaten, wie in Anspruch 2 definiert, wobei der besagte Prozeß die Schritte umfaßt: a. Refluxieren von KOH mit einem Alkohol, gefolgt von der Zugabe von Kohlenstoffdisulphid, um eine gelbe kristalline Verbindung, nämlich Kalium-O-Alkylxanthat, zu erhalten, b. Umsetzen des Kalium-O-Alkylxanthats in der Anwesenheit eines ketonischen Lösungsmittels mit einem Bromidderivat, ausgewählt aus Methylenbromid oder m-Fluorbenzylbromid, Filtern und Entfernen des Ketons unter verringertem Druck, um die erwünschten Alkylxanthat-Verbindungen zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Reaktion bei 0°C durchgeführt wird.
Zusammensetzung, umfassend eine wirksame Menge eines Alkylxanthat-Analogs, ausgewählt aus Methylen-bis-(tetrahydrofurfurylxanthat), m-Fluorbenzyl-n-butylxanthat, m-Fluorbenzyl-isobutylxanthat oder Methylen-bis-(n-butylxanthat) der Formeln 1, 2, 3 und 5, wie in Anspruch 2 gezeigt, oder Mischungen davon, mit einem Zusatzstoff.
Zusammensetzung nach Anspruch 11, wobei der Zusatzstoff ein Lösungsmittel ist, d. h. C-IX, Cycloxonon, Aceton, Ethylmethylketon etc., mit dem Emulgator Piperonylbutoxid (5%).
Zusammensetzung nach Anspruch 11, wobei das Verhältnis des Zusatzstoffes zu den aktiven Inhaltsstoffen im Bereich von 80 bis 95% liegt.
Zusammensetzung nach Anspruch 11, wobei die Menge, die zum Kontrollieren der fraßhemmenden Aktivität erforderlich ist, im Bereich von 30 bis 60 μg/cm² liegt.
Zusammensetzung nach Anspruch 11, wobei die Menge, die zur Verwendung als Insektenwachstumsregulatoraktivität erforderlich ist, im Bereich von 50 bis 100 μg/Insekt für topische Anwendungen oder 5 bis 25 μg für die orale Verfütterung beträgt.