ПРИМЕНЕНИЕ 1-(4-БРОМФЕНИЛ)-4,4,4-ТРИФТОРБУТАН-1,3-ДИОНА В КАЧЕСТВЕ БИОПРОТЕКТОРА В СОСТАВЕ ТЕХНИЧЕСКОЙ СМАЗКИ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ МИКРОМИЦЕТОВ НА СТАЛЬ Российский патент 2024 года по МПК C23F11/12 

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к защите стали от микробиологической коррозии в среде, содержащей споры плесневых грибов Aspergillus spp., Penicillium spp., Trichoderma spp., и предназначено для продления срока службы нефтяного оборудования, конструкций и сооружений. Биопротектор микромицетной коррозии стали Ст3, представляет собой смазку с введенным в ее состав 1-(4-бромфенил)-4,4,4-трифторбутан-1,3-диона, формулой:

обладающий противомикробной активностью.

Технический результат - защита стали (нефтяного оборудования) от воздействия мицелиальных грибов Aspergillus spp., Penicillium spp., Trichoderma spp. и расширение арсенала биопротекторов.

Ведущая роль в процессах биоповреждения стальных конструкций, эксплуатируемых в условиях повышенной температуры и влажности, принадлежит плесневым грибам. Отличительной особенностью микромицетов является их способность развиваться на поверхности металла, обработанного лакокрасочными материалами и смазками, предназначенными для защиты металлоконструкций от почвенной коррозии [Патенты RU 2177497 С1 (2001); SU 1525207 A1 (1988)], поэтому введение биопротекторов в смазывающие композиции позволит обеспечить защиту поверхности стальных конструкций от микромицетной коррозии и продлить срок их эксплуатации.

Известен способ защиты технических масел от воздействия микромицетов [Патент RU 2074250 (1997)]. Этот способ обеспечивает защиту масел от воздействия синтетических грибов только в замкнутых системах технических изделий и не эффективен для смазок, применяемых для защиты от коррозии и биоповреждений на открытых поверхностях изделий и конструкций, находящихся в природных средах в присутствии микромицетов.

Также известна пластическая смазка, стойкая к биоповреждениям [Патент RU 2116334 (1998)] в узлах трения изделий техники. Недостатком изобретения является то, что оно не содержит сведений об ингибировании коррозии, вызванной различными штаммами микроскопических грибов.

Задачи, которые поставили перед собой авторы, следующие: первая - поиск в ряду 1-замещенных 4,4,4-трифторбутан-1,3-дионов веществ с выраженной противомикробной активностью; вторая - определение противогрибковой активности заявляемого соединения I к плесневым грибам Aspergillus spp., Penicillium spp., Trichoderma spp.; третья - изучение защитных свойств синтетической смазки с введенным в ее состав биопротектором 1-(4-бромфенил)-4,4,4-трифторбутан-1,3-дион.

Новое биологически активное вещество относится к классу 1-замещенных 4,4,4-трифторбутан-1,3-дионов (β-дикетоны), их таутомерам, а именно к 1-(4-бромфенил)-4,4,4-трихлорбутан-1,3-диону (1) и его таутомерам, общей формулы 1:

обладающему противомикробной активностью, что позволяет предположить его использование в качестве противогрибкового средства, а именно биопротектора.

Аналогом по структуре заявляемому соединению является 4,4,4-трихлор-1-(4-хлорфенил)бутан-1,3-дион (2), обладающий противомикробной активностью [Патенты RU 258236 C1 (2016); RU 2 690 009 C1 (2019)] формулы:

Эталонами сравнения противомикробной эффективности выбран противогрибковый препарат флуконазол [Shilova L.B., Gus'kova Т.А., Glushkov R.G. Modern drugs for treating dermatomycosis // Pharmaceutical Chemistry Journal. - 2004. - T. 38. - №. 4. - C. 175-180], который широко применяются в лечебной практике и является аналогами по действию.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

Первая поставленная задача достигается получением - замещенных 4,4,4-трифторбутан-1,3-дионов, который обладает противомикробной активностью. Заявляемое соединение (1) получали конденсацией метилового эфира трифторуксусной кислоты и 4-бромацетофенона: с использованием в качестве конденсирующего агента гидрида натрия (патент RU 2 100 345 С1 (1997))

К суспензии гидрида натрия в абсолютном н-гексане при интенсивном перемешивании прикапывают смесь 0,27 моль метилового эфира трифторуксусной кислоты и 0,27 моль 4-бромацетофенона. Реакционную массу оставляют на ночь. К выпавшему осадку добавляют 0,14 моль щавелевой кислоты. Перемешивают 3 ч. Осадок отфильтровывают, охлаждают. Выпавшие кристаллы фильтруют, сушат. Получают 56,5 г (83%) 1-(4-бромфенил)-4,4,4-трифторбутан-1,3-диона.

Полученное соединение (1) представляет собой бледно-желтое кристаллическое вещество, растворимое в хлороформе, ацетоне, практически не растворимое воде.

Пример 2

Фармакологическое исследование 1-(4-бромфенил)-4,4,4-трифторбутан-1,3-диона наличие противогрибковой активности.

Противомикробные свойства химического вещества изучали на штаммах микроорганизмов, выделенных с нефтезагрязненных участков: Aspergillus spp., Penicillium spp., Trichoderma spp.

Противогрибковое действие выявляли методом двукратных серийных разведений в соответствии с методическими указаниями по изучению противомикробной активности препаратов [Хабриев Р.У. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ. - М.: Изд-во Медицина, 2005. - 832 с.].

Культуры выращивали в пробирках на скошенной питательной агаризированной среде Чапека-Докса. Исходные разведения микроорганизмов готовили в стерильной питьевой воде из 14-суточной агаровой культуры по оптическому стандарту мутности (ОСО) на 5 ME с использованием денситометра. После ряда разведений конечная концентрация клеток в опыте составляла 2,5×10⁴ клеток/мл.

В лунках стерильного 96 луночного плоскодонного микропланшета готовили два параллельных ряда двукратных серийных разведений заявляемого соединения (I) в бульоне Сабуро. В каждой лунке содержалось 150 мкл определенной концентрации испытуемого вещества и 150 мкл инокулята культуры. В последних рядах содержалась питательная среда и культура в равных объемах (контроль). Максимально испытанная концентрация соответствовала 1000,0 мкг/мл, минимальная - 1,0 мкг/мл. Микропланшет помещали в термостат спектрофотометра Еросh и замеряли оптическую плотность (ОП) при длине волны 540 нм. Через 48 часов регистрировали ОП культуральной жидкости.

Результаты оценивали с помощью программного обеспечения Gen 5 спектрофотометра для микропланшета Epoch. Последняя лунка ряда с задержкой роста и показателями ОП равной оптической плотности контрольной лунки соответствует минимальной подавляющей концентрацией соединения.

Анализ полученных данных показал, что соединение I обладает выраженным фунгистатическим действием в отношении всех исследуемых культур.

Соединение ингибирует рост культур Aspergillus, Penicillium и Trichoderma в пределах концентраций 3,9 - 7,8 мкг/мл, что в несколько раз эффективнее препарата сравнения.

Пример 3

Определение защитных свойств смазки с введенным в ее состав биопротектором 1-(4-бромфенил)-4,4,4-трифторбутан-1,3-дион.

Защитные свойства смазки с биопротектором были определены в сравнении со смазкой без соединения (I) и смазкой со спорами микромицетов. Испытания биокоррозионного действия 5%-ного 1-(4-бромфенил)-4,4,4-трифторбутан-1,3-диона в синтетическом солидоле производства фирмы «Oilright» проводили на пластинах из стали Ст3 размером 50 мм ' 30 мм ' 1 мм в соответствии с ГОСТ 9.054-75.

Металлические пластины обезжиривали спиртом, высушивали, взвешивали и погружали в соответствующий вариант расплавленной смазки. После извлечения образцы выдерживали в подвешенном состоянии с целью формирования защитной смазочной пленки в течение 24 часов, далее осуществляли повторное погружение образцов. Таким образом, испытания проводили спустя 48 часов. На каждый вариант использовали по три пластины.

Испытания на стойкость к воздействию плесневых грибов проводили следующим образом, готовили водную суспензию спор грибов Aspergillus spp., Penicillium spp., Trichoderma spp., выращенных в течение 14 дней, при температуре 29±1°С на скошенной агаризированной питательной среде Чапека Докса. После чего готовили споровую нагрузку в стерильной дистиллированной воде, концентрацию спор подсчитывали при помощи счетной камеры Горяева. Приготовленные рабочие взвеси микромицетов соответствовали в среднем количеству спор 1,7 - 1,9 млн/см³. Концентрация спор грибов была подтверждена с помощью прибора денситометра DEN-1B.

Подготовленные стальные образцы с помощью пульверизатора орошали водной суспензией спор грибов до полного увлажнения. Далее поддоны с образцами помещали в предварительно подготовленные эксикаторы, на дно которых налита вода, после чего помещали в термостат и культивировали в течении 28 суток при температуре 29±1°С и относительной влажности более 90%. В процессе испытаний каждые 7 суток крышки эксикаторов приоткрывали на 3 минуты для доступа воздуха.

Оценку защитных свойств смазок проводили по нескольким параметрам.

По потере веса металлических пластин определяли защитный эффект (Z, %) и коэффициент торможения (γ, %). За конечный результат брали среднее из трех параллельных опытов.

Оценка грибостойкости образцов, согласно ГОСТ 9.048.

Результаты испытаний представлены в табл. 2.

Характер и степень коррозионного разрушения оценивали методом оптической микроскопии с помощью оптического микроскопа «OLYMPUS ВХ51М» с системой визуализации изображения (рисунки 1-3).

Соединение 1-(4-бромфенил)-4,4,4-трифторбутан-1,3-дион можно использовать в качестве биопротектора в составе технической смазки от воздействия микромицетов на сталь для продления срока службы нефтяного оборудования, конструкций и сооружений.

Изобретение поясняется графическими материалами (рисунки 1-3).

Краткое описание чертежей

Рисунок 1 - Микрофотографии поверхности стали после воздействия Aspergillus spp.: а - сталь без смазки, б - не модифицированный солидол, в - солидол модифицированный биопротектором (соединение I). Увеличение х500.

Рисунок 2 - Микрофотографии поверхности стали после воздействия Penicillium spp.: а - сталь без смазки, б - не модифицированный солидол, в - солидол модифицированный биопротектором (соединение I). Увеличение х500.

Рисунок 3 - Микрофотографии поверхности стали после воздействия Trichoderma spp.: а - сталь без смазки, б - не модифицированный солидол, в - солидол модифицированный биопротектором (соединение I). Увеличение х500.

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к защите стали от микробиологической коррозии в среде, содержащей споры плесневых грибов Aspergillus spp., Penicillium spp., Trichoderma spp., и предназначено для продления срока службы нефтяного оборудования, конструкций и сооружений. Раскрывается смазка для защиты стали от микробиологической коррозии в среде, содержащей споры плесневых грибов Aspergillus spp., Penicillium spp., Trichoderma spp., содержащая 5% биопротектор 1-(4-бромфенил)-4,4,4-трифторбутан-1,3-дион 1, общей формулой 1, и солидол. Использование изобретения позволяет эффективно защищать сталь от биологического коррозионного поражения и продлевать срок службы нефтяного оборудования. 3 ил., 3 пр.

Смазка для защиты стали от микробиологической коррозии в среде, содержащей споры плесневых грибов Aspergillus spp., Penicillium spp., Trichoderma spp., содержащая 5% биопротектор 1-(4-бромфенил)-4,4,4-трифторбутан-1,3-дион 1, общей формулой 1, и солидол.