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Dokumentenidentifikation DE10014532A1 26.10.2000
Titel (Thio-)Phosphorsäuretriamide, Verfahren zu ihrer Herstellung und deren Verwendung als Mittel zur Regulierung bzw. Hemmung der enzymatischen Harnstoff-Hydrolyse
Anmelder SKW Stickstoffwerke Piesteritz GmbH, 06886 Lutherstadt Wittenberg, DE
Erfinder Michel, Hans-Jürgen, Dr., 04827 Machern, DE;
Niclas, Hans-Joachim, Prof. Dr., 12435 Berlin, DE;
Stohr, Peter, 04317 Leipzig, DE;
Kern, Norbert Werner, Dr., 84478 Waldkraiburg, DE;
Kreher, Thomas, Dr., 09306 Seelitz, DE
DE-Anmeldedatum 23.03.2000
DE-Aktenzeichen 10014532
Offenlegungstag 26.10.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.10.2000
IPC-Hauptklasse C07F 9/22
IPC-Nebenklasse C12N 9/99   C05C 9/00   C05F 3/00   C05G 3/00   
Zusammenfassung Es werden (Thio-)Phosphorsäuretriamide der allgemeinen Formel I,
<formula>
Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung als Mittel zur Regulierung bzw. Hemmung der enzymatischen Harnstoffhydrolyse beschrieben. Die erfindungsgemäßen (Thio-)Phosphorsäuretriamide stellen äußerst effektive Urease-Inhibitoren mit einer sehr guten Hydrolysebeständigkeit dar und können außerdem technisch problemlos und kostengünstig hergestellt werden.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft neue Mittel zur Regulierung bzw. Hemmung der enzymatischen Harnstoffhydrolyse im Rahmen der Vermeidung von Stickstoffverlusten bei der Anwendung harnstoffbasierter Düngemittel sowie zur Reduzierung der Ammoniaklast in Tierställen infolge einer weitestgehenden Ausschaltung der Harnstoffhydrolyse.

Harnstoff ist ein ursprünglich biogenes Stoffwechselprodukt, das durch das Enzym Urease in Ammoniak und Kohlendioxid gespalten wird. Die Reaktion verläuft außerordentlich schnell und effektiv und ist somit für N-Verluste bei der Anwendung von harnstoffbasierten Düngemitteln verantwortlich, zumal dann, wenn der Boden nicht über eine ausreichende Sorptionskraft vertilgt, um das frei gewordene Ammoniak in Form von Ammoniumionen zu binden. Dadurch gehen der Landwirtschaft jährlich beträchtliche Mengen an Stickstoff verloren, die auf diese Weise zur Umweltbelastung beitragen und andererseits einen erhöhten Düngemittelbedarf erfordern.

Andererseits können unter ungünstigen Klimabedingungen und/oder bei Ausbringung auf leichte Böden spontan hohe Ammoniakkonzentrationen im Boden auftreten, die dann zusätzlich die Keimung bzw. das Auflaufen der Jungpflanzen negativ beeinträchtigen.

Bedenkt man, dass Harnstoff dasjenige Stickstoffdüngemittel verkörpert, das prozentual über den größten N-Gehalt verfügt sowie weltweit mit Abstand der dominierende N-Dünger ist, wird die Suche nach praktikablen Lösungen zur Reduzierung der ureasebedingten N- Verluste verständlich. Um dieses Ziel zu erreichen, ist eine Vielzahl von Lösungen vorgeschlagen worden. Zu nennen sind in diesem Zusammenhang die saure Umhüllung von Harnstoffprills bzw. -granalien, um auf diese Weise entstehenden Ammoniak durch Salzbildung abfangen zu können oder das Coating mit Substanzen, wodurch Harnstoff verlangsamt so freigesetzt wird, dass das entstehende Ammoniak problemlos "abgepuffert" werden kann.

Im gleichen Sinne verursacht die ureasekatalysierte Harnstoffhydrolyse durch Spaltung des in Kot und vor allem in Harn befindlichen Harnstoffs in Tierställen zum Teil erhebliche Ammoniaklasten, die, abgesehen von einer Geruchsbelästigung bei entsprechend hoher Konzentration, die Entwicklung bzw. das Wachstum der Tiere negativ beeinflussen. Vorgenannte, für die Harnstoffdüngung zumindest noch vorstellbare Lösungen scheiden im Tierstall aus. Dagegen erscheint der Einsatz solcher Substanzen aussichtsreich, die zu einer Ureasehemmung führen, wobei sich deren Anwendung selbstverständlich auch für Düngungszwecke anbietet. Durch den Einsatz von Ureaseinhibitoren wird eine effektive Möglichkeit aufgezeigt, die unter Normalbedingungen außerordentlich schnell verlaufende enzymatische Harnstoffhydrolyse deutlich zu verlangsamen. Vermittels der Verzögerung dieser Enzymreaktion kann der Düngeharnstoff unzersetzt in tiefere Bodenschichten penetrieren.

Damit sind Ammoniakverluste durch das Sorptionspotential der darüber befindlichen Bodenschichten anders als an der Bodenoberfläche nahezu ausgeschlossen. Außerdem gelingt es auf diesem Wege, Harnstoff selbst bzw. harnstoffhaltige Dünger für leichte Bodenstandorte verlustfrei zur Anwendung zu bringen.

Aus der Literatur ist bekannt, dass bestimmte organische, aber auch anorganische Verbindungen die ureasekatalysierte Harnstoffhydrolyse zu hemmen vermögen (vgl. Pharmazie 35 (1980), 63-68).

Mit der Entdeckung der Phosphorsäureesterdiamide (DD 122 177) sind Verbindungen bekannt geworden, die äußerst effektive Ureaseinhibitoren darstellen. Ähnlich wirksam ist eine Reihe von Derivaten des Phosphorsäuretriamids einschließlich des Grundkörpers (US 4.540.428, US 4.676.822, US 4.696.693, US 4.537.614, US 4.517.004 u. a. m.).

Bei genauer Prüfung dieser Substanzen wird jedoch augenscheinlich, dass sie relativ hydrolyseanfällig sind, wodurch vor allem ihre Wirkungsdauer und somit ihre Anwendbarkeit erheblich eingeschränkt ist. Zum anderen sind sie teilweise nur in geringer Ausbeute oder mittels aufwendiger Herstellungsverfahren erhältlich, so daß eine vertretbare Ökonomie nicht gegeben ist.

Weitere, die Anwendung der erwähnten Verbindungen beeinflussende Nachteile sind deren unterschiedliches Migrationsverhalten zu Harnstoff, infolgedessen es zu einer Auftrennung zwischen Inhibitor und Substrat Harnstoff kommt und vor allem im Falle der größeren Beweglichkeit der Harnstoffmoleküle keine oder nur eine unzureichende Enzymhemmung eintritt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, solche Mittel für die Praxis zur Verfügung zu stellen, die in der Lage sind, bei Anwendung mit Düngeharnstoff oder anderen harnstoffbasierten Düngern, wozu auch organische Dünger zählen, die ureasekatalysierte Harnstoffhydrolyse auf ein solches Maß zu beschränken, dass daraus resultierende Verluste an Düngerstickstoff, solange sich dieser auf bzw. in der Bodenoberfläche befindet, in Form von Ammoniak nahezu auszuschließen sind bzw. die Ammoniaklast in Tierställen durch spontane Zersetzung des Harnstoffs derart zu reduzieren, dass die damit verbundenen Nachteile nicht wirksam werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Bereitstellung der (Thio-) Phosphorsäuretriamide entsprechend Anspruch 1 gelöst.

Es hat sich nämlich überraschenderweise gezeigt, daß die erfindungsgemäßen (Thio-)Phosphorsäuretriamide äußerst effektive Ureaseinhibitoren mit einer sehr guten Hydrolysebeständigkeit darstellen und außerdem technisch problemlos und kostengünstig herstellbar sind.

Die (Thio-)Phosphorsäuretriamide entsprechend der vorliegenden Erfindung entsprechen der allgemeinen Formel I





in der

X = Sauerstoff oder Schwefel,

R1 = Wasserstoff, C1-C8-Alkyl oder C6-C10-Aryl und

R2 = entweder den Rest





mit Y = O, S oder NH

R3, R4 unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl-, Aryl-, Aralkyl-, Arylcarbonylamino-, Alkylcarbonylamino- oder Aralkylcarbonylaminorest, wobei die Alkylreste 1-8 C-Atome, die Arylreste 6-10 C-Atome und die Aralkylreste 7-18 C-Atome aufweisen und ggf. substituiert sein können oder den Rest





oder den Rest R5OOC- bedeuten,

wobei R5 für ggf. substituierte Reste C1-C8-Alkyl-, C6-C10-Aryl-, C7-C18-Aralkyl- bzw. für den Rest





mit X = O, S und

n = 1 bis 6,

steht.

Die Alkyl- und Arylreste können ggf. noch einen oder mehrere Rest(e) wie Halogen (F, Cl, Br, I), Cyano, C1-C4-Alkylthio, C1-C4-Alkoxy-, C1-C4-Alkyl-, C1-C4-Dialkylamino- oder die Nitro-Gruppe als Substituenten aufweisen.

Die erfindungsgemäßen Verbindungen sind analog bekannter Verfahren zugänglich, wobei X, R1, R2, OR5 und NR3R4 die oben beschriebene Bedeutung besitzen. Vorzugsweise erfolgt die Herstellung der (Thio-)Phosphorsäuretriamide in der Weise, daß man

  • 1. a1) Dichlorphosphorylisocyanat (A) mit einer Alkohol- oder Aminkomponente in annähernd äquimolarem Verhältnis ggf. in einem organischen Lösemittel und unter Schutzgasatmosphäre bei 0 bis 50°C entsprechend Gleichung (1) zu Verbindungen des Typs (B1) umsetzt





(vgl. A. W. Kirsanow, M. S. Maranez, Zh. Obshch. Khim., 29 (1959), 2256) oder

  • 1. a2) Harnstoff mit Phosphorsäureoxychlorid (POCl3) in annähernd äquimolarem Verhältnis in Acetanhydrid bei Temperaturen von 0 bis 30°C entsprechend Gleichung (2) zu Ureidophosphorsäuredichloriden des Typs (B2) umsetzt





(vgl. F. Markalous et al., Coll. Czechoslov. Chem. Comm. 37 (1972), 725)

und anschließend

  • 1. die in Stufe a1) oder a2) gebildeten Verbindungen des Typs B ggf. nach Schwefelung mit Phosphorpentasulfid mit Ammoniak ggf. in einem organischen Lösemittel bei Temperaturen von -80 bis 20°C entsprechend Gleichung (3) zum gewünschten Endprodukt reagieren läßt





Die Vorstufe Isocyanatophosphorsäuredichlorid (A) ist gemäß Gleichung (4) erhältlich (vgl. A. W. Kirsanow, M. S. Maranez, Zh. Obshch. Khim., 31 (1961), 1607).



Als organisches Lösemittel wird in Stufe a1) vorzugsweise Dichlormethan, Chloroform oder Toluol und in Stufe b) bevorzugt Dichlormethan, Chloroform oder THF verwendet. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Reaktionsstufe a1) unter Schutzgasatmosphäre (Stickstoff, Argon) durchzuführen.

Schwefelhaltige Verbindungen erhält man durch Schwefelung der Verbindungen (B) mit Phosphorpentasulfid (Umwandlung der O=P-Bindung in eine S=P-Bindung) oder ausgehend von SCN-P(O)Cl2 (2a), vergl. Schmitt, Dehnicke, Z. anorg. allg. Chem., 358 (1968), 39.

Die erfindungsgemäßen (Thio-)Phosphorsäuretriamide weisen eine für praktische Belange ausreichende Dauerwirkung hinsichtlich ihres Inhibitorpotentials auf, wodurch sie befähigt sind, die enzymatische Harnstoffhydrolyse so zu verlangsamen bzw. vorübergehend auszuschalten, dass Ammoniakverluste im Rahmen von Düngungsmaßnahmen unter Verwendung organischer und/oder mineralischer harnstoffhaltiger Stickstoffdünger auf ein Minimum reduziert werden bzw. das Auftreten schädlicher oder lästiger Ammoniakkonzentrationen ausgeschlossen wird.

Dabei ist es unerheblich, ob sich die Wirkung der erfindungsgemäßen Mittel auf Düngungsmaßnahmen oder auf vorbeugende Maßnahmen zur Vermeidung hoher Ammoniakkonzentrationen in Tierställen erstreckt.

Die erfindungsgemäßen Verbindungen werden vorzugsweise gemeinsam mit carbamidhaltigen Düngemitteln vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 30 Gew.-% bezogen auf das Gewicht des harnstoffbasierten Düngemittels ausgebracht bzw. den in Tierställen anfallenden tierischen Ausscheidungen zugesetzt. Dabei ist es unwesentlich, ob sie oberflächig vorher auf den Dünger aufgebracht, darin inkorporiert, gemeinsam oder in vertretbarem Zeitraum getrennt von harnstoffhaltigen Düngemitteln ausgebracht werden.

Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie einzuschränken.

Beispiel 1 Prüfung auf ureasehemmende Wirkung

30 g auf 40% der maximalen Wasserkapazität eingestellter Boden werden mit 1 ml Harnstofflösung entsprechend 50 mg Harnstoff versetzt. Parallel hierzu erfolgt die Applikation des Wirkstoffes, vorzugsweise in Wasser gelöst. Die Konzentrationsangaben für die einzelnen geprüften Wirkstoffe beziehen sich in den nachfolgenden Tabellen auf ihren prozentualen Anteil, bezogen auf die im Test verwendete Menge an Carbamidstickstoff. Das Ganze befindet sich in einem luftdicht verschlossenen Gefäß, in das gleichzeitig eine Vorlage eingebracht wird, die den aus dem Harnstoff freigesetzten Ammoniak als Ammonium auffängt, dessen Gehalt anschließend bestimmt wird. Aus der kumulativen Bestimmung der Ammoniumkonzentration in der Vorlage wird die prozentuale Hemmung in Abhängigkeit von der Zeit berechnet bzw. aus diesen Werten der t50-Wert rechnerisch ermittelt.

Als t50-Wert wird dabei diejenige Zeit in Tagen definiert, in der 50% der eingesetzten Harnstoffmenge durch das Enzym Urease umgesetzt werden.

Tabelle 1 gibt einen Überblick über die nach dieser Methode ermittelten Hemmdaten einiger ausgewählter erfindungsgemäßer Verbindungen. Tabelle 1 Ureasehemmung (%) nach Tagen durch Ureidophosphorsäurediamide



Tabelle 2 Ureasehemmung durch Carbamidsäureesterphosphorsäurediamide



Nachfolgend werden die Synthesen repräsentativer Verbindungen beschrieben, ohne auf diese Beispiele und Verfahren beschränkt zu sein.

Beispiel 2 Dichlorphosphorylisocyanat (2)

Zu 208,2 g (1 mol) PCl5 in 300 ml 1,2-Dichlorethan werden bei 85°C innerhalb 30 min. 75,1 g (1 mol) Carbamidsäuremethylester getropft. Nach 3 Stunden Nachrühren wird das Lösungsmittel im Vakuum entfernt und das Produkt bei 35°C/13 mbar destilliert (Ausbeute 128,6 g/80%).

Beispiel 3 N-(Diaminophosphoryl)-N'-phenylharnstoff (Nr. 1)

Unter Argon und intensivem Rühren werden bei 0-10°C 1,86 g (20 mmol) Anilin in 20 ml Tetrahydrofuran innerhalb 20 min. zu einer Lösung von 1,93 ml (20 mmol) Dichlorphosphorylisocyanat in 15 ml Tetrahydrofuran getropft. Der gebildete Feststoff wird nach einer Stunde Rühren bei Raumtemperatur abgesaugt, mit Diethylether gewaschen und über P2O5 getrocknet. Man erhält 3,62 g N-(Dichlorphosphoryl)-N'-phenylharnstoff. Man suspendiert 3,62 g (14,3 mmol) davon in 40 ml Dichlormethan und leitet bei -40°C über 2 Stunden Ammoniak ein. Nach dem Abdampfen überschüssigen Ammoniaks bei Raumtemperatur wird der Rückstand abgesaugt und mit Dichlormethan und Wasser gewaschen. Nach Umkristallisation aus Wasser verbleiben 0,72 g (Ausbeute: 23%) eines leicht rosafarbenen Feststoffs (Schmelzpunkt: 186-189°C).

1H-NMR (D6-DMSO): 9,71 (s, 1H, NH), 7,37 (m, 3H, arom. CH), 7,25 (m, 2H, NH), 6,95 (m, 1H, NH), 4,24 (s, 2H, NH2),), 4,25 (s, 2H, NH2).

13C-NMR (D6-DMSO): 153,3 (d, J 3,6 Hz, NCO), 139,4, 128,8, 121,9, 118,2 (arom. C).

31P-NMR (D6-DMSO): 11,43.

Beispiel 4 Diaminophosphorylharnstoff (Nr. 2)

Zu 60 g (1 mol) Harnstoff in 300 ml Acetanhydrid werden 92 ml (1 mol) Phosphorsäureoxychlorid gegeben und 30 min bei 10°C gerührt. Der gebildete Niederschlag wird abfiltriert und mit Acetanhydrid und Diethylether gewaschen. Man erhält 104 g eines weißen kristallinen Materials.

Man suspendiert 6 g (34 mmol) davon in 65 ml Chloroform und leitet bei -40°C über 6 Stunden Ammoniak ein. Nach dem Abdampfen überschüssigen Ammoniaks bei Raumtemperatur wird der Rückstand abgesaugt und mit Methanol chloridfrei gewaschen. Nach Trocknung verbleiben 1,68 g (Ausbeute: 36%) eines kristallinen Feststoffs (Schmelzpunkt: 165-169°C).

13C-NMR (D2O): 159,0 (d, J 3,0 Hz, NCO).

31P-NMR (D6-DMSO): 13,70.

Beispiel 5 1-Benzoyl-4-diaminophosphorylsemicarbazid (Nr. 3)

Unter Argon und intensivem Rühren werden bei Raumtemperatur 2,27 g (20 mmol) Benzhydrazid zu einer Lösung von 1,94 ml (20 mmol) Dichlorphosphorylisocyanat in 50 ml Toluol getropft. Der gebildete Feststoff wird bei Raumtemperatur abgesaugt, mit wenig Diethylether gewaschen und über P2O5 getrocknet (Ausbeute: 5,49 g, Schmelzpunkt: 126-128°C).

Man trägt 5,49 g (18,5 mmol) davon in 60 ml kondensierten Ammoniak ein. Man gibt 50 ml Chloroform zu und rührt einige Stunden weiter. Nach dem Abdampfen überschüssigen Ammoniaks bei Raumtemperatur wird der Rückstand abgesaugt und mit Dichlormethan gewaschen. Nach Erhitzen mit 6 ml Diethylamin in 50 ml Chloroform für 30 min., Absaugen und Waschen mit Chloroform und Trocknung verbleiben 0,67 g (Ausbeute: 14%) eines kristallinen Feststoffs (Schmelzpunkt: 170°C unter Zersetzung).

31P-NMR (D6-DMSO): 15.22.

Beispiel 6 1-Adipinsäurebis-(diaminophosphorylsemicarbazid) (Nr. 4)

Unter Argon und intensivem Rühren werden bei Raumtemperatur 3,48 g (20 mmol) Adipinsäuredihydrazid zu einer Lösung von 3,88 ml (40 mmol) Dichlorphosphorylisocyanat in 70 ml Toluol getropft. Der gebildete Feststoff wird nach 4 Stunden Rühren bei Raumtemperatur abgesaugt, mit wenig Chloroform gewaschen und über P2O5 getrocknet (Ausbeute: 3,73 g, Schmelzpunkt: 100-110°C).

Man trägt 3,66 g (7,4 mmol) davon in 40 ml Ammoniak bei -60°C ein. Man gibt 50 ml Chloroform zu und rührt einige Stunden weiter. Nach dem Abdampfen überschüssigen Ammoniaks bei Raumtemperatur wird der Rückstand abgesaugt und mit Chloroform1H- NMR (D6-DMSO): 8,91, 3,88, 1,98, 1,43.

13C-NMR (D6-DMSO): 171,7, 116,5, 33,3, 25,0.

31P-NMR (D6-DMSO): 0,40.

Beispiel 7 Diaminophosphorylcarbamidsäuremethylester (Nr. 5)

Unter Argon und intensivem Rühren werden bei 0°C 0,81 ml (20 mmol) Methanol zu einer Lösung von 1,94 ml (20 mmol) Dichlorphosphorylisocyanat getropft. Das gebildete zähe Öl kristallisiert rasch. Der gebildete Feststoff wird nach Rühren in wenig Hexan bei Raumtemperatur abgesaugt und über P2O5 getrocknet (Ausbeute: 3,73 g, Schmelzpunkt: 100-110°C).

Man löst 2,2 g (11,4 mmol) davon in 40 ml Tetrahydrofuran und leitet bei -10°C über 5 Stunden Ammoniak ein. Nach dem Abdampfen überschüssigen Ammoniaks bei Raumtemperatur wird der Rückstand abgesaugt und mit Tetrahydrofuran und Methanol gewaschen. Nach Trocknung verbleiben 1,32 g (Ausbeute: 75%) farblose Kristalle (Schmp.: 168-171°C unter Zersetzung).

1H-NMR (D6-DMSO): 8,33 (s, 1H, NH), 4,02 (br. s, 4H, NH2), 3,54 (t, 3H, CH3).

13C-NMR (D6-DMSO): 155,0 (d, J 4,3 Hz, NCO), 51,6 (OCH3).

31P-NMR (D6-DMSO): 9,49.

Beispiel 8 Diaminophosphorylcarbamidsäureisopropylester (Nr. 6)

Unter Argon und intensivem Rühren werden bei 0°C 1,54 ml (20 mmol) Benzylalkohol zu einer Lösung von 1,94 ml (20 mmol) Dichlorphosphorylisocyanat getropft. Der Ansatz kristallisiert rasch. Der gebildete Feststoff wird nach Rühren in Ether/Hexan bei Raumtemperatur abgesaugt und über P2O5 getrocknet (Ausbeute: 3,58 g, Schmelzpunkt: 78-80°C).

Man löst 3,58 g (16,3 mmol) davon in 40 ml Chloroform und leitet bei -10°C über 4 Stunden Ammoniak ein. Nach dem Abdampfen überschüssigen Ammoniaks bei Raumtemperatur wird der Rückstand abgesaugt und mit Chloroform und Ethanol1H-NMR (D6-DMSO): 8,09 (s, 1H, NH), 4,75 (t, 1H, CHCH3), 4,02 (br. s, 1H, NH2), 1,16 (d, 6H, CH3).

13C-NMR (D6-DMSO): 154,1 (d, J 4,3 Hz, NCO), 67,4 (OCH), 21,9 (CH3).

31P-NMR (D6-DMSO): 9,50.

Beispiel 9 Diaminophosphorylcarbamidsäurebenzylester (Nr. 7)

Unter Argon und intensivem Rühren werden bei 0°C 2,07 ml (20 mmol) Benzylalkohol zu einer Lösung von 1,94 ml (20 mmol) Dichlorphosphorylisocyanat getropft. Der Ansatz kristallisiert rasch. Der gebildete Feststoff wird nach Rühren in Ether/Hexan bei Raumtemperatur abgesaugt und über P2O5 getrocknet (Ausbeute: 4,0 g, Schmp.: 85-86°C). Man löst 4,0 g (14,9 mmol) davon in 60 ml Chloroform und leitet bei -10°C über 5 Stunden Ammoniak ein. Nach dem Abdampfen überschüssigen Ammoniaks bei Raumtemperatur wird der Rückstand abgesaugt und mit Methanol gewaschen. Nach Trocknung verbleiben 2,5 g (Ausbeute: 73%) farblose Kristalle (Schmelzpunkt.: 148-152°C unter Zersetzung).

1H-NMR (D6-DMSO): 8,47 (s, 1H, NH), 7,36 (br, 5H, arom. CH), 5,04 (s, 2H, CH2), 4,07 (br. s, 4H, NH2).

13C-NMR (D6-DMSO): 154,4 (d, J 2,9 Hz, NCO), 136,7, 128,3, 127,8, 127,7 (arom. C), 65,5 (CH2).

31P-NMR (D6-DMSO): 9,46.

Beispiel 10 1,4-Bis(diaminophosphorylcarbamoyloxy)butan (Nr. 8)

Unter Argon und intensivem Rühren werden bei 0°C 1,8 g (20 mmol) 1,4-Butandiol zu einer Lösung von 3,88 ml (40 mmol) Dichlorphosphorylisocyanat getropft. Der Ansatz kristallisiert nach Verrühren mit Toluol. Der gebildete Feststoff wird bei Raumtemperatur abgesaugt, mit Toluol gewaschen und über P2O5 getrocknet (Ausbeute: 7,0 g, Schmelzpunkt.: 85-86°C).

Man löst 3,5 g (8,5 mmol) davon in 55 ml Chloroform und leitet bei -5°C über 5 h Ammoniak ein. Nach dem Abdampfen überschüssigen Ammoniaks bei Raumtemperatur1H- NMR (D6-DMSO): 7,38 (s, 1H, NH), 4,00 (m, 12H, OCH2 und NH2), 1,61 (br. s, 4H, CH2).

13C-NMR (D6-DMSO): 154,5 (d, J 4,3 Hz, NCO), 63,7 (OCH2), 25,0 (CH2).

31P-NMR (D6-DMSO): 9,50.

Beispiel 11 Diaminophosphorylcarbamidsäureethylester (Nr. 9)

Unter Argon und intensivem Rühren werden bei 0°C 1,8 g (40 mmol) Ethanol zu einer Lösung von 3,88 ml (40 mmol) Dichlorphosphorylisocyanat getropft. Der Ansatz kristallisiert nach Verrühren mit Toluol. Der gebildete Feststoff wird bei Raumtemperatur abgesaugt, mit Toluol gewaschen und über P2O5 getrocknet (Ausbeute: 7,0 g, Schmelzpunkt: 85-86°C).

Man löst 3,5 g (8,5 mmol) davon in 55 ml Chloroform und leitet bei -5°C über 5 Stunden Ammoniak ein. Nach dem Abdampfen überschüssigen Ammoniaks bei Raumtemperatur wird der Rückstand abgesaugt und mit Chloroform gewaschen. Nach Erhitzen mit 6 ml Diethylamin in 100 ml Chloroform für 30 min., Absaugen und Waschen mit Chloroform und Trocknung verbleiben 1,9 g (Ausbeute: 69%) farblose Kristalle (Schmelzpunkt: 136-142°C unter Zersetzung).

1H-NMR (D6-DMSO): 8,23 (br. s, 1H, NH), 3,99 (m, 6H, OCH2 und NH2), 1,16 (t, 3H, CH3).

13C-NMR (D6-DMSO): 154,8 (d, J 4,9 Hz, NCO), 60,7 (OCH2), 14,7 (CH3).

31P-NMR (D6-DMSO): 10,13.


Anspruch[de]
  1. 1. (Thio-)Phosphorsäuretriamide der allgemeinen Formel I





    in der

    X = Sauerstoff oder Schwefel,

    R1 = Wasserstoff, C1-C8-Alkyl oder C6-C10-Aryl und

    R2 = entweder den Rest





    mit Y = O, S oder NH

    R3, R4 unabhängig voneinander Wasserstoff, Alkyl-, Aryl-, Aralkyl-, Arylcarbonylamino-, Alkylcarbonylamino- oder Aralkylcarbonylaminorest, wobei die Alkylreste 1-8 C-Atome, die Arylreste 6-10 C-Atome und die Aralkylreste 7-18 C-Atome aufweisen und ggf. substituiert sein können oder den Rest





    oder den Rest R5OOC- bedeuten,

    wobei R5 für ggf. substituierte Reste C1-C8-Alkyl-, C6-C10-Aryl-, C7-C18-Aralkyl-





    bzw. für den Rest

    mit X = O, S und

    n = 1 bis 6,

    steht.
  2. 2. (Thio-)Phosphorsäuretriamide nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkyl- und Arylreste noch einen oder mehrere Rest(e) wie Halogen, Cyano, C1-C4- Alkylthio, C1-C4-Alkoxy, C1-C4-Alkyl, C1-C4-Dialkylamino oder die Nitro-Gruppe als Substituenten aufweisen.
  3. 3. Verfahren zur Herstellung der (Thio-)Phosphorsäuretriamide nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man
    1. 1. a1) Dichlorphosphorylisocyanat (A) mit einer Alkohol- oder Aminkomponente in annähernd äquimolarem Verhältnis ggf. in einem organischen Lösemittel und unter Schutzgasatmosphäre bei 0 bis 50°C entsprechend Gleichung (1) zu Verbindungen des Typs (B1) umsetzt





      oder
    2. 2. a2) Harnstoff mit Phosphorsäureoxychlorid (POCl3) in annähernd äquimolarem Verhältnis in Acetanhydrid bei Temperaturen von 0 bis 30°C entsprechend Gleichung (2) zu Ureidophosphorsäuredichloriden des Typs (B2) umsetzt





      und anschließend
    3. 3. b) die in Stufe a1) oder a2) gebildeten Verbindungen des Typs B ggf. nach Schwefelung mit Phosphorpentasulfid mit Ammoniak ggf. in einem organischen Lösemittel bei Temperaturen von -80 bis 20°C entsprechend Gleichung (3) zum gewünschten Endprodukt reagieren läßt





  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als organisches Lösemittel in Stufe a1) Dichlormethan oder Toluol verwendet.
  5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktionsstufe a1) unter Schutzgasatmosphäre bestehend aus Argon durchführt.
  6. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsstufe b) in Gegenwart eines organischen Lösemittels ausgewählt aus der Gruppe Dichlormethan, Chloroform oder THF durchgeführt wird.
  7. 7. Verwendung der (Thio-)Phosphorsäuretriamide nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei der Stickstoffdüngung unter Verwendung harnstoff-basierter mineralischer und/oder organischer Düngemittel eingesetzt werden.
  8. 8. Verwendung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die (Thio-)Phosphorsäuretriamide in einer Menge von 0,1 bis 30 Gew.-% bezogen auf das Gewicht des harnstoffbasierten Düngemittels eingesetzt werden.
  9. 9. Verwendung der (Thio-)Phosphorsäuretriamide nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Hemmung der ureasekatalysierten Harnstoffhydrolyse und zur Verminderung der Ammoniakbelastung dem Dung bzw. den tierischen Exkrementen in Tierställen zugesetzt werden.






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