Похідні каркасних амінів, які мають фунгібактерицидну активність

Реферат: Похідні каркасних амінів біцикло[2.2.1]гепт-5-ен-екзо-2-метиламін, біцикло[2.2.1]гепт-5-ен-ендо2-метиламін, біцикло[2.2.1]гепт-5-ен-екзо-2-метиламіну 2-хлоростилфосфонат; біцикло[2.2.1]гепт-5-ен-ендо-2-метиламіну 2-хлороетилфосфонат, біцикло[2.2.1]гепт-5-ен-ендо2-метиламіну біцикло[2.2.1]гепт-5-ен-ендо-2-карбоксилат, біцикло[2.2.1]гепт-5-ен-ендо-2метиламіну 2-((2,3-диметилфеніл)аміно)бензоат, біцикло[2.2.1]гепт-5-ен-екзо-2-метиламіну 2((2,3-диметилфеніл)аміно)бензоат, (адамантан-1-іл)метиламін, (адамантан-1-іл)метиламіну 2хлороетилфосфонат, (адамантан-1-іл)метиламіну біцикло[2.2.1]гепт-5-ен-ендо-2-карбоксилат, які мають фунгібактерицидну активність. UA 117301 U (12) UA 117301 U UA 117301 U 5 10 15 20 Корисна модель належить до сільського господарства і може бути використана для протруювання насіння різних культур, яке у свою чергу є одним із найбільш ціленаправлених, ефективних, економічно доцільних та екологічно малонебезпечних заходів. Оскільки використання хімічних способів захисту рослин та їх насіння в сільськогосподарській галузі передбачає певний економічний ефект, важливість розробки нових протруювачів не викликає сумнівів. Середньосвітовий рівень втрат врожаю від ураження посівів фітопатогенами складає близько 20 %, тому проблема пошуку та створення нових високоефективних, конкурентноздатних вітчизняних фунгібактерицидів завжди актуальна. Залежність фітопатогенів від дії та концентрації відомих препаратів у свою чергу призводить до появи резистентних штамів, тому розробка нових фунгібактерицидів є природним процесом. Рівень фунгістатичної, фунгіцидної та бактерицидної активності похідних каркасних амінів 110, що заявляються, порівнювали з чотирма аналогами, які наразі використовують в сільському господарстві. Найближчими аналогами до заявлених каркасних амінів по дії є тетраметилтіурамдисудьфід (ТМТД, Тірам, сполука 11), який широко використовується в сільському господарстві у країнах СНД [1-3]. Основним недоліком цього препарату є те, що проміжні продукти виробництва ТМТД дуже токсичні і вибухонебезпечні. ТМТД належить до середньотоксичних препаратів, ЛД50 для пацюків 450 мг/кг. Крім цього норми витрат препарату, в залежності від культури, коливаються від 2 до 8 кг на 1 τ насіння, що досить багато. Інші використані аналоги - це Бенлат (Фундазол, сполука 12), рекомендований як протруювач та для обробки в період вегетації різних культур [2, 3], та Хлорамін 13 [4], який є одним із найсильніших бактерицидних препаратів. Як аналог за хімічною структурою нами взято 2хлороетилфосфонову кислоту (Етрел, сполука 14) [3, 5]. O O S CH3 H3C N S S N S CH3 NH CH3 30 35 Cl N HO N , O 11 25 H OCH3 N H N H OH , Cl . , 12 13 14 Задачею корисної моделі є розширення асортименту вітчизняних протруювачів з високою активністю та широким спектром фунгібактерицидної дії. Задача вирішується використанням наступних сполук: біцикло[2.2.1]гепт-5-ен-екзо-2метиламін 1, біцикло[2.2.1]гепт-5-ен-ендо-2-метиламін 2, біцикло[2.2,1]гепт-5-ен-екзо-2метиламіну 2-хлороетилфосфонат 3; біцикло[2.2.1]гепт-5-ен-ендо-2-метиламіну 2хлороетилфосфонат 4, біцикло[2.2.1]гепт-5-ен-ендо-2-метиламіну біцикло[2.2.1]гепт-5-ен-ендо2-карбоксилат 5, біцикло[2.2.1]гепт-5-ен-ендо-2-метиламіну 2-((2,3-диметилфеніл)аміно)бензоат 6, біцикло[2.2.1]гепт-5-ен-екзо-2-метиламіну 2-((2,3-диметилфеніл)аміно)бензоат 7, (адамантан1-іл)метиламін 8, (адамантан-1-іл)метиламіну 2-хлороетилфосфонат 9, (адамантан-1іл)метиламіну біцикло[2.2.1]гепт-5-ен-ендо-2-карбоксилат 10, які мають фунгібактерицидну активність. O O NH3 O CH2 NH2 CH2 NH2 , 1 OH NH3 O , 3 6 NH3 O Cl , O , 5 O HN , NH3 , O 7 O NH2 HN NH3 O O OH 4 H3 C NH3 O P , H3 C H3 C P Cl 2 H3 C 40 P OH NH3 O Cl O , , 8 P 9 . 10 Додатковий позитивний момент використання сполук 1-10 пов'язаний з їх синтезом із дициклопентадієну (ДЦПД) багатотоннажного відходу коксохімічної та нафтопереробної промисловості [6]. Методики синтезу, фізико-хімічні властивості та параметри ІЧ-спектрів заявлених сполук 1-10 наведено в роботі [7]. Приклад 1. Визначення фунгістатичної активності. 1 UA 117301 U 5 10 Фунгістатичну активність сполук визначено в лабораторних умовах за стандартним методом [8]. У контролі тільки живильне середовище. У дослідних варіантах в чашки Петрі з агаризованим картопляно-сахарозним середовищем вносили визначену кількість препарату. Вивчали дію сполук у концентраціях 0,01 і 0,05 % за діючою речовиною. Після цього чашки засівали шматочками міцелію (0,1-0,3 мм) фітопатогенних грибів Fusarium oxysporum, Botrytis cinerea, Penicillum expansum, Cladosporium herharum та Aspergillus niger. Чашки інкубували протягом 5 діб при температурі 22±2 °C. Ступінь гальмування росту міцелію проводили по формулі Еббота, рахуючи діаметр колоній контрольних тест-грибів та діаметр колоній грибів на чашках з препаратами в процентах до контролю. Повторність дослідів 4-х кратна. Результати випробувань сполук 1-10, аналогів 11, 12 та 14 наведено в таблиці 1. Таблиця 1 Фунгістатична активність сполук № 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 15 20 Конц. препарату в середовищі, % 0,01 0,05 0,01 0,05 0,01 0,05 0,01 0,05 0,01 0,05 0,01 0,05 0,01 0,05 0,01 0,05 0,01 0,05 0,01 0,05 0,01 0,05 0,01 0,05 0,01 0,05 Гальмування росту міцелію у різних видів грибів, % до контролю Fusarium oxysporum Botrytis cinerea Penicillum expansum Cladosporium herharum Aspergillus niger 37,5 42,5 17,0 25,5 70,0 72,5 60,0 65,5 42,0 50,0 35,0 40,0 41,5 55,0 20,0 28,5 70,0 72,5 60,0 65,0 88,5 95,0 65,5 70,0 20,0 25,5 44,0 50,0 24,5 35,5 75,0 78,0 70,0 75,0 50,0 55,0 42,5 50,0 48,0 60,5 25,0 32,5 75,0 78,5 62,5 70,0 90,0 95,0 72,5 75,5 40,0 46,5 47,5 52,0 19,0 30,0 88,5 90,0 75,5 80,0 62,5 70,0 46,5 55,5 57,5 68,0 22,5 28,0 85,0 88,5 70,0 78,5 90,0 100,0 75,0 78,5 28,5 35,0 55,5 60,0 31,5 40,0 80,0 85,0 70,0 78,5 60,0 68,5 35,5 42,0 50,5 61,0 32,5 44,5 82,0 85,0 68,0 75,0 100,0 100,0 78,0 82,5 32,5 40,0 49,0 55,0 20,5 28,5 82,0 88,5 68,0 72,0 60,0 65,0 38,0 48,0 49,0 62,5 30,0 41,5 75,0 80,0 72,5 80,0 90,0 95,0 78,0 78,5 30,0 38,0 Як видно із таблиці 1, простежується залежність між будовою молекули і її активністю. Так, наприклад, екзо-ізомери і їх солі мають більш високу фунгістатичну активність (див. пари сполук 1, 2/2, 3/6, 7). Слід зазначити ще одну особливість вивчених сполук. Сполуки 1 і 2 мають слабку фунгістатичну активність, солі цих речовин набагато активніші, ніж вихідні компоненти, а речовина 3 являє безсумнівний практичний інтерес як фунгіцид. Все це вказує на великі потенційні можливості з синтезу нових більш активних препаратів. Всі випробувані речовини 110 за активністю дещо поступаються універсальному протруйнику ТМТД 11, але деякі перевершують дію Бенлату 12 (сполуки 3 та 9). Зазначимо, що майже всі речовини є значно активніші за аналог 14. При цьому були випробувані промислові зразки речовин 11, 12, 14 у вигляді специфічної препаративної форми, що містить у собі не тільки основну (діючу) речовину, але й цілий ряд домішок, серед яких є й такі, за рахунок яких активність істотно зростає. Заявлені речовини 1-10 було випробувано в чистому вигляді без домішок, отже 2 UA 117301 U 5 10 15 20 25 30 активність речовин на рівні аналогів за дією достатня для подальшої роботи зі створення препаративних форм на їхній основі. Найбільш активні сполуки 3 та 9 представляють безсумнівний практичний інтерес і можуть бути використані для боротьби з такими небезпечними хворобами рослин як кореневі гнилі зернових і овочевих рослин (Fusarium oxysporum), сіра гниль буряка, полуниці, суниці та інших рослин (Botrytis cinerea), вторинними ураженнями в комплексі із двома попередніми видами грибів (Penicillum expansum), різні ураження листя, стебла, колосся зернових культур (Cladosporium herbarum). Досвід показує, що випробувані речовини будуть ефективні в боротьбі з іншими хворобами рослин. Сполуки 4 та 10, у силу специфічної будови молекули, мають більш вибіркову фунгістатичну дію на збудників різних хвороб. Їхній спектр дії є вужчим, але вони також можуть мати практичне значення. Їх активність на рівні Бенлату 12 може бути використана для боротьби із хворобами рослин, які перераховані вище. Як показано раніше [9], препарати 3, 4, 9 дуже пригнічують ріст надземної частини капусти й вівса. Цей факт не може бути на перешкоді для їхнього застосування на рослинах для боротьби із хворобами. На злакових культурах вони можуть застосовуватися в будь-яку фазу, тому що зменшення їхньої висоти корелятивно не пов'язане зі зменшенням урожаю. Крім цього, ці сполуки можуть застосовуватися як препарати подвійної дії - гербіциди-ретарданти. Застосування препаратів подвійної дії дає ще більший економічний ефект. На двочасткових рослинах ці препарати також можуть застосовуватися, але тільки після завершення їхнього інтенсивного зростання. З іншого боку, у зменшених дозах ці речовини можуть застосовуватися в розсадний період (огірки, томати) і при живцюванні (гвоздика) для боротьби із хворобами переростанням рослин. Приклад 2. Визначення фунгіцидної активності. Фунгіцидну активність сполук 1-10 визначали в лабораторних дослідах за стандартним методом [8]. Величину активності виражено в ступені гальмування проростання спор грибів у % до контролю. У контролі тільки водне середовище. У дослідному варіанті в середовище вносили препарат у концентрації 0,001 %. Даний вид активності дає додаткову характеристику препарату. Якщо фунгістатична активність характеризує "лікувальні" властивості сполуки, то фунгіцидна активність характеризує "профілактичні" властивості препарату. Пригнічуючи проростання спор, ми захищаємо рослину від хвороб. Результати випробувань препаратів наведені в таблиці 2. Таблиця 2 Фунгіцидна активність сполук № сполуки 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Аналог 11 (80 %-й змочувальний порошок) Аналог 14 (96 %-й препарат) 35 40 Гальмування проростання спор грибів, % до контролю Helminthosporium satirum Botrytis cinerea 50 40 10 5 80 70 70 70 55 40 20 10 50 45 35 30 80 70 65 55 Концентрація препарату, % 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 95 85 0,001 33 25 При вивченні фунгіцидної активності сполук 1-10 виявлені, в основному, ті ж закономірності і особливості дії речовин, що і при вивченні їх фунгістатичної дії. Так, наприклад, екзо-ізомери і їх солі більше активні, ніж ендо-ізомери і їх солі. Речовини 1 і 14 самі по собі малоактивні, але їхня сіль 3 дуже активна і становить практичний інтерес. Сполуки 3 та 9 виявили високу фунгіцидну активність, близьку до аналога 11, і можуть бути використані як профілактичні засоби боротьби із хворобами. Досвід наших досліджень покачує, що якщо чиста випробувана речовина є менш активною, ніж аналог на 10-15 %, вона становить практичний інтерес, тому що препарати 3 UA 117301 U 5 10 порівняння завжди беруться у вигляді товарної препаративної форми, куди входять різні добавки. Приклад 3. Визначення бактерицидної активності. Бактерицидну активність сполук визначено в лабораторних дослідах за стандартним методом [10]. У чашки Петрі заливали стандартизований м'ясо-пептонний агар (МПА). На 100 мл МПА вносили 4 мл суспензії мікробу певного виду (Xanthomonas malvaclarum, Erwinia phytophthora, Pseudomonas cerasi). Суспензію готували за стандартом мутності на 10 ОД. У лунки на застиглий ΜПА вносили розчин препарату для дослідження в концентрації 500 мкг/мл. Ця концентрація є "відсікаючою", тому що аналог 13 у цій концентрації повністю пригнічує ріст бактерій (гальмування росту по всім видам бактерій дорівнює 100 %). Після внесення препарату чашки ставили в термостат на 24 години при температурі 36,6±0,2 °C. Величину активності сполук 1-10 оцінено по діаметру зон в чашках Петрі і виражено в ступені гальмування росту бактерій у % до контролю. Повторність дослідів 4-х кратна. Результати випробувань наведено в таблиці 3. 15 Таблиця 3 Бактерицидна активність сполук № сполуки 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Аналог 13 (3 %-й препарат) Аналог 14 (96 %-й препарат) 20 25 30 35 40 Гальмування росту різних видів бактерій, % до контролю Xanthomonas malvacearum Eminia phytophtora Pseudomonas cerasі 25 25 25 25 25 25 75 80 75 70 65 70 25 25 30 40 25 25 25 10 15 79 71 75 75 50 30 25 17 15 100 100 100 10 15 10 Нa відміну від грибів, бактерії дуже слабко реагують на ізомерію досліджуваних речовин. З іншого боку, ріст грибів сильніше пригнічує препарат 1, ніж 8, а ріст бактерій більш інтенсивно пригнічує препарат 8 у порівнянні з речовиною 1. При цьому всі випробувані речовини значно активніші за аналог 14. Отримані результати дозволяють намітити шляхи створення нових більш активних бактерицидів. Практичне значення може мати сполука 3 для боротьби з різними бактеріозами огірків, капусти, моркви, оскільки ці бактеріози викликаються комплексом мікроорганізмів, де одне із провідних місць належить бактерії Ervinia phytophtora. Із матеріалів заявки видно, що сполуки 1-10 (особливо солі 3 та 9) можуть знайти застосування як ефективні протруювачі з комплексною фунгібактерицидною дією. Джерела інформації: 1. Пат. 2122539 РФ, МПK C07C 333/32, В09В 3/00. Способ утилизации токсичного пестицида Тирама /Антошин А.Э., Лобур А.Ю., Тугушов В.И., Фролова Т.П. - № 94027116/04; Заявл. 18.07.1994; Опубл. 27.11.1998. 2. Мельников H.Н., Баскаков Ю.А. Химия гербицидов и стимуляторов роста растений. - М.: Госхимиздат, 1962. - 723 с. 3. Справочник по пестицидам /Мельников Н.Н., Новожилов К.В., Белан С.Р., Пылова Т.Н. М.: Химия, 1985. 352 с. 4. Заявка 2009121754 РФ, МПК С01В 21/09. Способ синтеза стабильного окислительного биоцида /Гупта Α., Рамеш М., Эллиотт Р. - № 2009121754/05; Заявл. 26.12.2007; Опубл. 10.02.2011. 2 5. А.с. СССР 298093, МПК Α01Ν 5/00. Регулятор роста растений /Фритц К.Д., Эвлис У.Ф. № 1221139/30-15; Заявл. 23.02.1967; Опубл. 22.02.1968 //Офиц. бюлл. Открытия, изобретения, промышленные образцы и товарные знаки. - 1971, № 10. 6. Онищенко А.С. Диеновый синтез. - М.: Изд. АН СССР. - 1963. -650 с. 4 UA 117301 U 5 7. Синтез и пестицидная активность солей аминов с каркасными фрагментами /Касьян А.О., Красновская О.Ю., Карабанов Ю.В., Касьян Л.И. // Вопр. химии и хим. технологии. - 2005. - № 4. - С. 24-29. 8. Методические указания по определению фунгицидной активности новых соединений. ВНИИХСЗР, отд. ВНИИТЭХИМ. - г. Черкассы, 1984. - 25 с. 8 9. Пат. 69138 Україна, МПК A01N 33/00, С07С 211/03. Похідні біциклічних каркасних амінів як регулятори росту рослин /Кас'ян Л.І., Пальчиков В.О., Карабанов Ю.В., Кас'ян А.О. № u201110471; Заявл. 29.08.2011; Опубл. 25.04.2012; Бюл. № 8. - 4 с. 10. Г.Н. Першин. Химиотерапия. - Μ.: Медгиз. - 1970. - 471 с. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 Похідні каркасних амінів біцикло[2.2.1]гепт-5-ен-екзо-2-метиламін 1, біцикло[2.2.1]гепт-5-енендо-2-метиламін 2, біцикло[2.2.1]гепт-5-ен-екзо-2-метиламіну 2-хлоростилфосфонат 3; біцикло[2.2.1]гепт-5-ен-ендо-2-метиламіну 2-хлороетилфосфонат 4, біцикло[2.2.1]гепт-5-енендо-2-метиламіну біцикло[2.2.1]гепт-5-ен-ендо-2-карбоксилат 5, біцикло[2.2.1]гепт-5-ен-ендо-2метиламіну 2-((2,3-диметилфеніл)аміно)бензоат 6, біцикло[2.2.1]гепт-5-ен-екзо-2-метиламіну 2((2,3-диметилфеніл)аміно)бензоат 7, (адамантан-1-іл)метиламін 8, (адамантан-1-іл)метиламіну 2-хлороетилфосфонат 9, (адамантан-1-іл)метиламіну біцикло[2.2.1]гепт-5-ен-ендо-2карбоксилат 10, які мають фунгібактерицидну активність: O O NH3 O CH2 NH2 CH2 NH2 , 1 NH3 O , 3 6 NH3 O Cl , O , 5 O HN , NH3 , O 7 O NH2 HN NH3 O O OH 4 H3 C NH3 O P , H3 C H3 C OH Cl 2 H3 C P OH NH3 O Cl O , , 8 P 9 10 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5 .