2-(5-R-АМИНОМЕТИЛФУРИЛ-2)-1,3-ДИОКСОЛАНЫ, ПРОЯВЛЯЮЩИЕ РОСТРЕГУЛИРУЮЩУЮ И АНТИСТРЕССОВУЮ АКТИВНОСТЬ Российский патент 2006 года по МПК C07D407/04 C07D405/14 A01N43/28 A01N43/38 

Изобретение относится к области сельского хозяйства и к химии биологически активных веществ, к новым биологически активным соединениям ряда фурана формулы I

Ia R=-Ts; Iб R=-CO-Ph,

проявляющим свойства активатора прорастания семян озимой пшеницы сорта Победа-50, обладающим рострегулирующей и антистрессовой активностью.

К наиболее близким аналогам по структуре заявляемых соединений может быть отнесен 2-(фурил-2)-1,3-диоксолан - регулятор роста растений, обладающий антистрессовой активностью [Кульневич В.Г., Калашникова В.Г., Косулина Т.П., Ненько Н.И., Смоляков В.П. 2-Фурил(арил)-1,3-диоксацикланы, синтез, стереохимия, скорости реакций образования, свойства и применение // Новые направления в химии циклических ацеталей. - М.: Химия. - 2002].

В качестве аналога по свойствам известен гиббереллин, широко используемый для активации прорастания семян.

Однако гиббереллин - дорогостоящий препарат микробиологического синтеза и малодоступен. Кроме того, его применение вызывает нерациональную трату пластических веществ [Муромцев Г.С. и др. Основы химической регуляции роста и продуктивности растений. - М.: Агропромиздат, 1987. - С.33-80].

Задачей настоящего изобретения является выявление новых перспективных биологически активных соединений - 2-(5-R-аминометилфурил-2)-1,3-диоксоланов формулы I - c целью расширения арсенала биологически активных веществ, полученных синтетическим путем, для применения в сельском хозяйстве в качестве регуляторов роста и антистрессовых препаратов.

Это достигается синтезом 2-(5-R-аминометилфурил-2)-1,3-диоксоланов I, новых не описанных ранее соединений, содержащих в своей структуре 1,3-диоксолановый фрагмент и способных по аналогии с известным регулятором роста растений - 2-(фурил-2)-1,3-диоксоланом - проявлять свойства активаторов прорастания семян озимой пшеницы.

Соединения I получали конденсацией этиленгиликоля с 5-R-аминометилфурфуролом в присутствии ионообменной смолы Amberlist 15.

Исследование влияния соединений I на посевные качества семян озимой пшеницы, на рост и накопление сухой массы в проростках и определение оптимальной рострегулирующей концентрации показало, что соединения I в оптимальных активирующих рост концентрациях улучшают посевные качества семян озимой пшеницы сорта Победа 50 и обладают хорошей антистрессовой активностью.

Таким образом, совокупность существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, позволяет достичь желаемого результата.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Получение 2-(5-R-аминометилфурил-2)-1,3-диоксоланов I.

К смеси 0,01 моль 5-R-аминометилфурфурола и 0,01 моль этиленгликоля в 100-120 см³ бензола добавляют ионообменную смолу Amberlist 15 в количестве 10-15% от массы фурфурола и кипятят с ловушкой Дина-Старка, контролируя конверсию исходного фурфурола методом ТСХ. Реакционную смесь охлаждают. Катионит отделяют фильтрацией. К фильтрату добавляют 10-15 см³ петролейного эфира. Горячий раствор пропускают через слой силикагеля и затем упаривают до 1/3 исходного объема при пониженном давлении. После кристаллизации получают соответствующий диоксолан.

5-(1,3-диоксолан-2-ил)-2-(4-метилфенилсулъфонамидометил)фуран (Iа) - белое ватообразное вещество, Т_пл 124-126°С. Выход 68%.

1Н ЯМР (CDCl₃): 2,27 (СН₃, с, 3Н), 3,95 (CH₂ (диоксолан), с, 4Н), 4,30 (СН₂, с, 2Н), 5,82 (СН, с, 1Н), 6,44 (Н-4 _Fur, д, 1Н, J=3,4 Гц), 6,60 (Н-3 _Fur, д, J=3,4 Гц), 7,64 (о-Н _Ar, дд, J=2,2 Гц, J=8,0 Гц, 2Н), 7,26 (м- Н _Ar, дд, J=2,2 Гц, J=8,0 Гц, 2Н), 6,13 (NH, c, 1H).

Найдено для C₁₅H₁₇NSO₅: С 55,69 Н 5,34 N 4,26 S 9,90%. Вычислено: С 55,72 Н 5,30 N 4,33 S 9,92%.

5-(1,3-диоксолан-2-ил)-2-фенилкарбоксамидометилфуран (Iб) - порошок кремового цвета, Т_пл 103-104°С. Выход 63%.

1Н ЯМР (CDCl₃): 3,94 (СН₂(диоксолан) с, 4Н); 4,48 (CH₂ с, 2Н); 5,80 (СН с, 1Н); 5,97 (Н-4_Fur, д, 1Н, J=3,4 Гц); 6,21 (Н-3_Fur, д, J=3,4 Гц); 7,31...7,67 (H_Ar, м, 5H); 8,64 (NH c, 1H).

Найдено для C₁₅H₁₅NO₄: С 65,98 Н 5,42 N 5,17%. Вычислено: С 65,93 Н 5,53 N 5,13%.

Пример 2

Рострегулирующую и антистрессовую (устойчивость проростков к подсушиванию) активность соединений I изучали модельными методами лабораторного скрининга, модифицированными нами, на семенах озимой пшеницы сорта Победа 50.

В ходе исследований определяли:

- оптимальную рострегулирующую концентрацию соединений, влияние на посевные качества семян озимой пшеницы,

- рост и накопление сухой массы в проростках при выращивании в обычных условиях и при воздействии стресс-фактора (подсушивание проростков).

Для изучения рострегулирующей и антистрессовой активности испытываемые соединения I предварительно растворяли в ацетоне и затем в воде.

В качестве аналога по свойствам использовали гиббереллин, в качестве аналога по структуре - фуролан в виде 0,001%-ных водных растворов.

Семена озимой пшеницы замачивали в водных растворах препаратов в течение 18 ч, а затем проращивали в чашках Петри на влажной фильтровальной бумаге в течение трех дней.

Для выявления антистрессовой активности соединений половину трехдневных проростков в каждом варианте подвергали подсушиванию в течение часа, затем проращивание всех семян продолжали в рулонах фильтровальной бумаги в течение четырех дней,

Повторность опыта трехкратная. В каждой повторности использовали по 50 шт. семян.

Об оптимальной ростстимулирующей концентрации соединений судили по совокупности таких показателей, как энергия прорастания, длина и сухая масса проростков, и их потенциальная продуктивность.

Результаты определения оптимальной концентрации соединений и их влияния на посевные качества семян приведены в таблице 1.

Проведенные испытания позволили установить, что все испытанные соединения в диапазоне концентраций 0,01-0,0001 мас.% проявляют свойства регуляторов роста.

Соединение Iа в оптимальной ростстимулирующей дозе 0,001 мас.% увеличивает энергию прорастания семян на 3%, длину побеговой системы 7-дневных проростков - на 8,6%, длину корней проростков - на 67,5% и их массу - на 31,0 и 78,9% соответственно и потенциальную продуктивность - на 35,6% в сравнении с контролем.

Соединение Iб в оптимальной ростстимулирующей концентрации 0,001 мас.% не оказывает влияния на рост побеговой системы проростков, увеличивает длину корней - на 51,9%, массу побеговой системы - на 22,5% массу корней на - 71,1% соответственно и потенциальную продуктивность - на 43,3% в сравнении с контролем.

Таким образом, соединения I в оптимальных активирующих рост концентрациях улучшают посевные качества семян озимой пшеницы сорта Победа 50.

Результаты влияния испытанных соединений на устойчивость проростков озимой пшеницы сорта Победа-50 к водному стрессу (подсушивание проростков) приведены в таблице 2.

Проведенные испытания позволили установить, что все испытанные соединения в оптимальных концентрациях обладают хорошей антистрессовой активностью.

Соединение Iа в оптимальной дозе 0,005 мас.%, увеличивает длину побеговой системы 7-дневных проростков - на 24,3%, длину корней проростков - на 53,6% и их массу - на 36,2 и 100,0% соответственно в сравнении с контролем.

Соединение 1б в оптимальной концентрации 0,0001 мас.% увеличивает длину побеговой системы проростков - на 16,2%, длину корней - на 16,1% и их массу - на 36,2 и 63,3% соответственно в сравнении с контролем.

Таким образом, соединение Iа среди испытанных препаратов обладает наибольшей рострегулирующей и антистрессовой активностью.

Полученные результаты позволяют рекомендовать соединение Iа в качестве средства, повышающего устойчивость растений к водному стрессу и улучшающего посевные качества семян озимой пшеницы сорта Победа 50.

Таблица 1
Влияние регуляторов роста на посевные качества семян озимой пшеницы сорта Победа 50Вариант опытаКонцентрация водного раствора, %Энергия прорастания, %Длина проросткаМасса проросткаПотенциальная продуктивностьпроростоккореньпроростоккореньсм± к контролю, %см± к контролю, %мг± к контролю, %мг± к контролю, %мг/см± к контролю, %Контроль - вода-9010,9-9,3-7,4-4,2-1,06-Гиббереллин0,0019411,77,39,96,57,96,84,44,81,05-0,1Фуролан0,0019211,77,312,231,28,413,55,326,21,1710,4Контроль - ацетон0,18610,5-3,67,7-17,27,1-4,13,8-9,51,04-1,9Соединение 1а0,01949,4-10,58,814,36,7-5,65,134,21,2621,2 0,0059610,71,910,738,98,316,95,544,71,2924,0 0,0019311,48,612,967,59,331,06,878,91,4135,6 0,00058911,26,710,435,17,4-5,442,11,149,6 0,00019111,37,612,461,18,114,16,673,71,3025,0Соединение 1б0,018911,04,810,840,19,026,86,673,71,4236,5 0,0058910,2-2,99,118,28,823,94,621,11,3125,9 0,0019010,2-2,911,751,98,722,56,571,11,4943,3 0,00058610,60,99,928,68,925,45,339,51,3428,9 0,00019111,913,310,436,49,229,66,365,81,3025,0НСР_0,95 1,40,4 0,5 0,3 0,4 0,01 Р_0,95,% 1,4 3,8 4,7 5,5 5,1 3,4Примечание:
НСР0,95 наименьшая существенная разница при 5%-ном уровне значимости, Р0,95 - ошибка опыта, % при 5%-ном уровне значимости

Таблица 2
Влияние регуляторов роста на устойчивость проростков озимой пшеницы сорта Победа 50 к водному стрессуВариант опытаКонцентрация раствора, %Длина проросткаМасса проросткапроростоккореньпроростоккореньсм± к Конт ролю, %см± к Конт ролю, %мг± к Конт ролю, %мг± к Конт ролю, %Контроль - вода07,5-5,7-5,6-3,2-Гиббереллин0,0017,95,36,17,05,95,43,921,9Фуролан0,0018,614,76,819,36,18,94,540,6Контроль - ацетон0,17,4-1,35,6-1,84,7-16,13,0-6,3Соединение0,018,616,25,95,46,640,43,826,7Iа0,0059,224,38,653,66,436,26,0100,0 0,0019,021,67,228,66,334,04,653,3 0,00058,210,87,025,05,925,54,756,7 0,00018,19,55,5-1,85,721,33,413,3Соединение0,018,312,25,95,46,638,44,446,7Iб0,0058,818,95,6-6,742,63,0- 0,0018,514,96,07,16,538,34,756,7 0,00058,19,54,9-12,56,334,04,136,7 0,00018,616,26,516,16,436,24,963,3НСР_0,95 0,3 0,5 0,33 0,36 Р_0,95,%  3,4 4,2 5,6 5,4

Изобретение относится к области сельского хозяйства и к химии биологически активных веществ, к новым биологически активным соединениям - 2-(5-R-аминометилфурил-2)-1,3-диоксоланы формулы I

Ia R=--Ts; и Iб R=-CO-Ph; проявляющим свойства активатора прорастания семян озимой пшеницы сорта Победа-50, обладающим рострегулирующей и антистрессовой активностью. 1 н.п. ф-лы, 2 табл.

2-(5-R-Аминометилфурил-2)-1,3-диоксоланы формулы 1

,

где Ia R=-Ts; Iб R=-CO-Ph,

проявляющие рострегулирующую и антистрессовую активность.