Применение солей 3-имино-3Н-[1,2,4]диселеноазоло[4,3-а]пиридиния-4 в качестве фунгицидных средств Российский патент 2024 года по МПК A01N59/02 A61P3/00 

Настоящее изобретение относится к области органической химии, а именно, к применению солей 3-имино-3Н-[1,2,4]диселеноазоло[4,3-а]пиридиния-4 общей формулы:

где R= C₆H₅(a), 2-CH₃С₆Н₄(b), 2-ОCH₃С₆Н₄(c), 3-ОCH₃С₆Н₄(d), 2-ClС₆Н₄(e), 2-FС₆Н₄(f).

Hal = Cl(x), Br(y), в качестве фунгицидных средств.

Соединения общей формулы (I) могут найти применение в качестве фунгицидов для защиты древесины, лакокрасочных и других строительных материалов, а также потенциально в сельском хозяйстве в составе композиций для борьбы с грибковыми заболеваниями растений.

Одним из самых серьезных вызовов, с которым столкнулось человечество в начале 21 века, является глобальная резистентность микроорганизмов (бактерий, плесневых грибов, простейших) к практически всем используемым в быту, медицине, промышленности и сельском хозяйстве антимикробным препаратам. Благодаря высокой скорости размножения, быстрой смене поколений и наличию специфического механизма передачи генетической информации – горизонтальному переносу генов микроорганизмы чрезвычайно быстро приспосабливаются к любым антимикробным препаратами дезинфицирующим средствам. А глобализация мировой экономики и вызываемая этим массовое перемещение населения, животных и растений приводит к быстрому распространению устойчивых штаммов микроорганизмов по всей поверхности Земли. Особенно быстро микроорганизмы приобретают резистентность к препаратам, получаемым из природных источников, например к антибиотикам. Это обусловлено тем, что продуценты антибиотиков (плесневые микрогрибы и актиномицеты) миллионы лет сосуществуют в природе с другими микроорганизмами, которые в процессе эволюции приобрели способность противостоять действию антибиотиков, и теперь благодаря механизму горизонтального переноса генов быстро передают эту способность различным микроорганизмам, вредным или опасным для человека.

Одним из подходов к решению этой проблемы является использование в качестве антимикробных препаратов соединений, содержащих в молекулах структурные фрагменты, которые не встречаются в природных соединениях. Приспособление микроорганизмов к таким препаратам происходит в течение длительного времени, а сами препараты обладают высокой стабильностью и не разрушаются ферментными системами микробных клеток. Поэтому именно такие соединения в настоящее время занимают лидирующее положение среди промышленных (тарных) консервантов, фунгицидов используемых в сельском хозяйстве и для защиты строительных материалов.

Однако, по выше приведенным причинам, даже к таким соединениям у микроорганизмов со временем возникает устойчивость. Поэтому самым эффективным вариантом решения этой проблемы является постоянное нахождение и создание новых антимикробных веществ, на основе ранее не неизвестных классов соединений синтетического происхождения.

В основе большинства современных синтетических антимикробных веществ лежат гетероциклические соединения различного строения. При этом лидирующее положение занимают азот-, сера- и кислородсодержащие гетероциклы, обладающие исключительно разнообразной физиологической активностью. Гетероциклические системы, содержащие другие гетероатомы, например, селен, известны в меньшей степени, однако в последнее время отмечается резкий рост числа работ, посвященных синтезу и исследованию биологической активности таких соединений.

Исходя из анализа литературных данных, можно заключить, что селеносодержащие гетероциклы и их производные обладают широким спектром биологической активности, в том числе фунгицидной и бактерицидной:

Наиболее известным и широко используемым селенсодержащим гетероциклическим соединением является эбселен (II).

Он обладает сильным ингибирующим действие против роста ряда микроскопических грибов [T.P. Venturini, F. Chassot, É.S. Loreto, J.T. Keller, M.I. Azevedo, G. Zeni, S.H. Alves. Antifungal activities of diphenyl diselenide and ebselen alone and in combination with antifungal agents against Fusarium spp. // Medical Mycology/ - 2016. - V. 54, №5, P. 550-555; F. Chassot, T.P. Venturini, F.B. Piasentin, J.M. Santurio, T.I. Svidzinski, S.H. Alves. Antifungal activities of diphenyl diselenide and ebselen against echinocandin-susceptible and-resistant strains of Candida parapsilosis // New Microbiol. – 2016. - V.39. - P. 301-303; A.C. Marshall, S.E. Kidd, S.J. Lamont-Friedrich, G. Arentz, P. Hoffmann, B.R. Coad, J.B. Bruninga. Structure, Mechanism, and Inhibition of Aspergillus fumigatus Thioredoxin Reductase // Antimicrobial Agents and Chemotherapy. – 2019. - V.63, Issue 3 e02281-18]. Стоит отметить, что по сравнению с фунгицидными препаратами, используемыми в настоящее время, эбселен в десять раз эффективнее флуконазола, но менее эффективен, чем другие азолы и полиены.

В работе [M. Piętka-Ottlik, H. Wójtowicz-Młochowska, K. Kołodziejczyk, E. Piasecki, J. Młochowski. New organoselenium compounds active against pathogenic bacteria, fungi and viruses // Chemical and Pharmaceutical Bulletin. – 2008. - V. 56, №.10 - P.1423-1427] были синтезированы различные N-замещенные бензоселеназолы-3(2Н) (III) - аналоги эбселена, которые проявляли активность по отношению к A. niger и C. Albicans, S. Aureus, E. coli, P. aeruginosa and K. pneumoniae.

R = H; Me; Et; 2c: n-Pr; i-Pr; n-Bu; t-Bu; c-Hex; adamantyl; (CH₂)₁₁CH₃; CH₂OH; CH₂CH₂OH; CH(CH₂OH)₂; CH₂ CH(OEt)₂; CH(CH3)CH(OMe)₂; CH₂COOH; CH₂COOCH₃; COOCH₂CH₃; CH₂CH₂N(CH₃)₂; CH₂CH₂N(CH₃)₃; C=O(NHPr); C=O(NH-c-Hex); C=O(NHPh); C=O(NHPh-3Cl).

В обзорной статье [M. Ninomiya, D.R. Garud, M. Koketsu. Biologically significant selenium-containing heterocycles // Coord. Chem. Rev. - 2011. - V. 255 - P. 2968-2990] рассмотрены различные классы селеносодержащих гетероциклических соединений и проявляемые ими виды биологической активности, в частности фунгицидной.

Известно, что помимо селеносодержащих гетероциклических соединений высокой фунгицидной активностью обладают симметричные диселениды. Была обнаружена in vitro фунгицидная активность дифенилдиселенида (IV) в отношении изолятов Pythium insidiosum и Candida glabrata [E.S. Loreto, S.H. Alves, J.M. Santurio, C.W. Nogueira, G. Zeni. Diphenyl diselenide in vitroand in vivo activity against the oomycete Pythium insidiosum // Vet Microbiol. - 2012. - V. 156. - P. 222–226; L.B. Denardi, D.A. Mario, É.S. de Loreto, C.W. Nogueira, J.M. Santurio, S.H. Alves. Antifungal Activities of Diphenyl Diselenide alone and inCombination with Fluconazole or Amphotericin B against Candida glabrata // Mycopathologia. - 2013. - V. 176, № 1-2. - P. 165-169].

Также сообщалось об фунгицидном действие дифенилдиселенида в отношении 25 клинических штаммов Fusarium, а также об его синергическом действии с амфотерицином В и вориконазолом [T.P. Venturini, F. Chassot, É.S. Loreto, J.T. Keller, M.I. Azevedo, G. Zeni, S.H. Alves. Antifungal activities of diphenyl diselenide and ebselen alone and in combination with antifungal agents against Fusarium spp. // Medical Mycology/ - 2016. - V. 54, №5, P. 550-555].

В исследовании [A.P. Pesarico, G. Sartori, C.F. dos Santos, J.S. Neto, V. Bortolotto, R.C.V. Santos, M. Prigol. 2,2'-Dithienyl diselenide pro-oxidant activity accounts for аntibacterial and antifungal activities // Microbiological research. - 2013. - V. 168, № 9. - P. 563-568] было показано фунгистатическое действие дитиофенилдиселенида (V) в отношении C. albicans. А также, впервые было установлено участие прооксидантной активности дитиофенилдиселенида в его антимикробном действии.

Недавно нами были получены неизвестные ранее селеносодержащие гетероциклические соединения – производные солей 3-имино-3Н-[1,2,4]диселеноазоло[4,3-а]пиридиния-4 (I), содержащие диселенидный фрагмент в азольно цикле [А.Г. Цховребов, И.В. Буслов, А.В. Борисов, В.Н. Хрусталев. Способ получения галогенидов [1,2,4]дихалкогеназоло[4,3-α]пиридиния // Патент РФ №2781276. Опубликовано: 11.10.2022. Бюл. № 29]. Исходя из приведенных выше данных по фунгицидной активности селеносодержащих гетероциклов и диселенидов, можно ожидать, что такие соединения будут обладать фунгицидной активностью.

Целью изобретения является создание способа борьбы с грибковыми повреждениями лакокрасочных и строительных материалов путем использования химических соединений, обладающих высокими фунгицидными свойствами.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве фунгицидов в борьбе с плесневыми микрогрибами - деструкторами лакокрасочных и строительных материалов предлагается использовать соли 3-имино-3Н-[1,2,4]диселеноазоло[4,3-а]пиридиния-4 (I) общей формулы:

где R= C₆H₅(a), 2-CH₃С₆Н₄(b), 2-ОCH₃С₆Н₄(c)_, 3-ОCH₃С₆Н₄(d)_, 2-ClС₆Н₄(e), 2-FС₆Н₄(f)_.
Hal = Cl(x), Br(y).

Предлагаемые соединения формулы (I) являются фунгицидами по отношению к плесневым грибам вызывающими повреждения и разрушение лакокрасочных и строительных материалов и позволяют эффективно бороться с ними.

Техническим результатом изобретения является создание нового класса эффективных фунгицидных средств на основе солей 3-имино-3Н-[1,2,4]диселеноазоло[4,3-а]пиридиния-4 (I), которые могут быть применены для борьбы с грибковыми повреждениями лакокрасочных и строительных материалов. По результатам испытаний некоторые соли 3-имино-3Н-[1,2,4]диселеноазоло[4,3-а]пиридиния-4 (I) превосходят используемый в качестве эталона известный фунгицид – карбендазим в отношении к испытанным видам грибов-деструкторов.

Для оценки фунгицидных свойств соединений в качестве тест-культуры использовалась смешанная культура грибов: Aspergillus niger; Aspergillus terreus; Aspergillus oryzae; Chaetomium globosum; Paecilomyces variotii; Penicillium funiculosum; Penicillium chrysogenum; Penicillium cyclopium; Trichoderma viride, которые являются активными деструкторами различных промышленных материалов (предоставлены всероссийской коллекцией микроорганизмов, г. Пущино Московской обл.). Такая смешанная культура грибов согласно ГОСТ 9.048–89 (Единая система защиты от коррозии и старения. Изделия технические. Методы лабораторных испытаний на стойкость к воздействию плесневых грибов) широко применяется в стандартных методах испытаний для тестирования устойчивости промышленных материалов к биоповреждениям.

Исследуемые соединения в виде 0.05% растворов в ДМСО помещали в лунки диаметром 10 мм и глубиной 7–8 мм, приготовленные на агаризованной среде Чапека-Докса, в чашках Петри. Испытания к ассоциации (смеси) тест-культур проводили в течение 14 сут при температуре ±29°С и влажности более 90%. Фунгицидность каждого вещества определяли в 3 опытах. О степени фунгицидности судили по величине зоны ингибирования роста тест-культур, образующейся вокруг лунок с исследуемым соединением без учета диаметра лунки.

В качестве эталона использовали карбендазим - высокоэффективный фунгицид системного действия (VI).

Результаты приведены в таблице.

Таблица. Результаты испытаний солей 3-имино-3Н-[1,2,4]диселеноазоло[4,3-а]пиридиния-4 (I) на фунгицидную активность

Вещество Концент-
рация, % Диаметр зоны ингибирования Фунгицидность Д1, мм Д3, мм Д3, мм 1ax 0.05% 10 8 16 Фунгициден 1ay 0.05% 30 33 20 Сильно фунгициден 1bx 0.05% 16 28 23 Сильно фунгициден 1by 0.05% 1cx 0.05% Нет роста Нет роста Нет роста Сильно фунгициден 1cy 0.05% Нет роста Нет роста Нет роста Сильно фунгициден 1dx 0.05% 1dy 0.05% 4 6 9 Слабо фунгициден 1ex 0.05% 20 7 17 Фунгициден 1ey 0.1% Нет роста 33 20 Сильно фунгициден 1fx 0.1% 14 7 22 Фунгициден 1fy 0.1% 8 11 16 фунгициден Карбендазим
(эталон) 0.05% 48 60 44 Сильно фунгициден

Как видно из таблицы, все полученные соединения общей формулы (I) проявляют фунгицидную активность по отношению к используемой смешанной тест-культуре грибов, и в некоторых случаях превосходят эталонный фунгицид - карбендазим. Применение соединений общей формулы (I) в фунгицидных композициях позволит более эффективно бороться с плесневыми грибами вызывающими разрушение строительных материалов по сравнению с таким широко используемым фунгицидом, как карбендазим.

Изобретение относится к области органической химии, а именно к применению солей 3-имино-3Н-[1,2,4]диселеноазоло[4,3-а]пиридиния-4 общей формулы (I)

где R= C₆H₅, 2-CH₃С₆Н₄, 2-ОCH₃С₆Н₄, 3-ОCH₃С₆Н₄, 2-ClС₆Н₄, 2-FС₆Н₄, Hal = Cl, Br, в качестве фунгицидных средств. Технический результат - борьба с грибковыми повреждениями древесины, лакокрасочных и строительных материалов, а также с грибковыми заболеваниями растений путем использования соединений формулы (I). 1 табл.

Применение солей 3-имино-3Н-[1,2,4]диселеноазоло[4,3-а]пиридиния-4 общей формулы

где R= C₆H₅ (a), 2-CH₃С₆Н₄ (b), 2-ОCH₃С₆Н₄ (c), 3-ОCH₃С₆Н₄ (d), 2-ClС₆Н₄ (e), 2-FС₆Н₄ (f), Hal = Cl (x), Br (y),

в качестве фунгицидных средств.