МЕТИЛ-N-(N-ПЕРФТОРАЛКИЛТИОФЕНИЛ)КАРБАМАТЫ, ОБЛАДАЮЩИЕ СВОЙСТВАМИ РЕГУЛЯТОРА РОСТА РАСТЕНИЙ, ФУНГИЦИДА, БАКТЕРИЦИДА Советский патент 1994 года по МПК C07C271/58 A01N47/20 

Изобретение относится к новым органическим соединениям - производным метилового эфира N-фенилкарбаминовой кислоты, конкретно к метил-N-(п-перфторалкилтиофенил)карбаматам формулы I
R_FSNHCOOCH₃ (1а, б), где R_F-CF₃ (Ia), C₃F₇ (1б), обладающим рострегулирующей, фунгицидной и бактерицидной активностями по отношению к растениям.

Данные соединения в литературе не описаны. Известно, что различные производные карбаминовой кислоты обладают рострегулирующими свойствами широкого спектра действия [1] . Структуры таких соединений отличаются большим разнообразием. К ним относятся как О-, так и N-арилпроизводные. Среди последних имеется много алкиловых. хлоралкиловых эфиров [2] , соединений, содержащих в алкильной части ненасыщенные фрагменты [3] .

Описаны N-ароилкарбонаты гербицидного действия, в ароматической части которых находится трифторметильная группа [4] .

Наиболее близким аналогом предлагаемых соединений по действию и строению является метил-N-(п-дифторметилтиофенил)карбамат формулы II
CHF₂SNHCOOCH₃
Данное соединение обладает свойствами регулятора роста растений [5] .

Общие признаки. Предлагаемые соединения (Ia, Iб) и аналог являются представителями одного класса химических соединений )производными N-фенилкарбаминовой кислоты) и имеет одну общую структуру

Отличия. Данные соединения содержат трифторметильную и гептафторпропильную группы, связанные с атомом серы, вместо дифторметильной группы в этом же положении у аналога. Очевидно, что эти отличия в строении молекул и создают положительный эффект в отношении биологического действия данных соединений.

Базовыми соединениями в опытах по изучению рострегулирующего действия служил препарат этрел- β -хлорэтилфосфоновая кислота.

Cl-CH₂-CH
При изучении фунгицидной и бактерицидной активности данных соединений (Ia, Iб) базовым соединением является протравитель семян препарат ТМТД - тетраметилтиурамдисульфид формулы
(H₃C)₂N-S-S--N(CH₃)₂
Цель изобретения - изыскание новых производных N-фенилкарбаминовой кислоты (Ia, Iб), обладающих более эффективными свойствами селективного регулятора роста растений и проявляющих улучшенные фунгицидные и бактерицидные свойства.

Цель достигается синтезом новых соединений, которые получают путем фотохимического перфторалкилирования метил-N-(п-меркаптофенил)карбамата соответствующими перфторалкилиодидами по схеме
(I)
Целевые соединения легко получаются также и из 4,4'-ди(метоксикарбониламино)дифенилдисульфида с предварительным его восстановлением до указанного выше тиофенолята и последующим перфторалкилированием
(I) M - Na или Li.

Сущность изобретения поясняется примерами синтеза данных соединений и изучения их физиологического действия.

П р и м е р 1 (способ 1). Метил-N-(п-трифторметилтиофенил)карбамат (Ia). В четырехгорлую пирексовую колбу, снабженную мешалкой, холодильником глубокого охлаждения (смесь изо-С₃Н₇ОН/сухой лед), трубкой для подвода и конденсирования газов, патрубком для ввода инертного газа и счетчиком пузырьков, помещают 200 г (1,09 моль) метил-N-(п-меркаптофенил)-карбамата, конденсируют 1,0 л жидкого аммиака, продувают аргоном и конденсируют 287 г (1,48 моль) трифториодметана. Раствор освещают кварцевой лампой ПРК-4 с расстояния 20-30 см в течение 2 ч. После удаления аммиака к остатку добавляют воду, нерастворившийся порошок отфильтровывают, промывают водой до рН 7 и сушат на воздухе 10-12 ч. Затем его растворяют в эфире, пропускают через слой силикагеля Л 100/160 мкм (Chemapol) толщиной 2-3 см, эфир удаляют в вакууме и получают 220 г сухого бесцветного продукта.

Аналогично с использованием гептафтор-1-иодпропана получают метил-N-(п-гептафторпропилтиофенил)карбамат (Iб).

Свойства данных соединений, результаты их элементного анализа и ЯМР-спектры приведены в табл. 1;
П р и м е р 2 (способ 2). Метил-N-(п-трифторметилтиофенил)карбамат (Iа). В пирексовую колбу, описанную в примере 1, помещают 207 г (0,57 моль) 4,4'-ди(метоксикарбониламино)дифенилдисульфида, конденсируют 1,5 л жидкого аммиака, продувают аргоном и одновременно прибавляют маленькими кусочками металлический натрий или литий до образования устойчивого голубого или коричневого окрашивания (обычно расходуется около 2 экв. металла). Избыточное количество металла устраняют добавлением NH₄I до обесцвечивания раствора, конденсируют 330 г (1,7 моль) трифториодметана и облучают реакционную смесь УФ-лампой 2,5 ч. После обработки по методике, описанной выше, получают 230 г целевого продукта.

По этой же методике с использованием гептафтор-1-иодпропана получают метил-N-(п-гептафторпропилтиофенил)-карбамат (Iб).

Выходы, константы и ЯМР-спектры данных соединений приведены в табл. 1,
П р и м е р 3. Рострегулирующая активность предлагаемых соединений (Ia) и (Iб).

Рострегулирующую активность соединений изучали в лабораторном опыте на проростках растений салата и овса, выращенных в чашках Петри на агаровой среде по методу [6] .

В чашки Петри на застывший агар, содержащий испытуемое соединение определенной концентрации, раскладывают семена. Прорастание семян происходит в термостате (три дня при 22-24^оС). Затем чашки с проростками на четыре дня выставляют в вытяжной шкаф с подсветкой для доращивания растений, после чего определяют всхожесть семян и измеряют длину корней, стеблей и листьев,
В каждом варианте пять повторений (чашек). В каждой чашке 10-11 растений. Вначале высчитывают среднюю длину корня, стебля или листа по каждой чашке, а затем среднюю арифметическую по повторности опыта. Ошибка средней арифметической колеблется от 0,6 до 3,1% . В контрольном варианте используют застывший агар-агар, содержащий воду.

В качестве эталона и базового объекта взят препарат этрел-β-хлорэтилфосфоновая кислота.

В качестве аналога взят метил-N-(п-дифторметилтиофенид)карбамат.

Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Установлено, что соединения Ia и Iб по характеру действия на растения относятся к регуляторам роста растений.

С одной стороны они стимулируют рост корней (салат) и всхожесть семян (салат, овес), а с другой стороны ингибируют рост стеблей и листьев салата и овса.

По уровню ингибирующей активности стеблей салата соединение Ia в концентрации 0,01% находится на уровне прототипа и базового объекта. В меньшей дозе (0,001% ) соединение Ia существенно превосходит и аналог, и базовый объект, т. е. убывание активности у него идет медленнее, что имеет большое практическое значение.

По ингибированию роста надземной части овса соединения Ia и Iб превосходят эталон и аналог.

Соединение Iб имеет ценное свойство. При ингибировании роста стеблей салата (0,01% ) оно существенно стимулирует рост корневой системы, что имеет большое значение в начальные этапы роста. В этот период лучшее развитие корней позволяет растению лучше переносить различные неблагоприятные условия.

Ингибирование роста не сопровождается снижением всхожести семян. Это указывает на то, что соединения обладают не фитотоксичностью, а ретардантной активностью.

П р и м е р 4. Фунгицидное действие исследуемых соединений Ia и Iб определяли по методу торможения роста мицелия чистых культур фитопатогенных грибов и на спорах возбудителя головки Sphacelotheca panicimiliacei [7] .

В первом случае объектом исследования служили следующие виды микроскопических грибов - возбудители корневых гнилей, гельминтоспориоза, фузариоза: Fesarium oxysporum, Phoma betae, Botrytis cinerea, Helminthosporium sativum, Aspergillys niger на агаризованной картофельно-глюкозной среде. В расплавленный агар вносили растворенную в ацетоне навеску с массовой долей растворенного соединения 0,001% , перемешивали и разливали в чашки Петри. После застывания агар инокулировали кусочками мицелия. Через 72 ч экспозиции при 22±2^оС измеряли диаметр колоний гриба и определяли энергию роста мицелия в процентах к контролю. В контрольные чашки вносили адекватное количество растворителя. Повторность опытов четырехкратная, эталоном служил ТМТД.

Результаты опыта по фунгицидной активности приведены в табл. 3.

Фунгитоксичность соединений проверяли на опорах возбудителя головни Sphacelotheca panici-miliacei с помощью капельного метода.

Каплю 0,001% -ного ацетонового раствора изучаемых соединений наносили пипеткой на предметное стекло в окружность диаметром 1 см. После испарения ацетона той же пипеткой наносили каплю водной суспензии спор возбудителя болезни. Суспензию готовили с таким расчетом, чтобы в поле зрения микроскопа было 15-20 спор. Затем для прорастания спор предметные стекла помещали во влажную камеру при температуре 22-25^оС. Повторность в опыте четырехкратная. Эталоном служили ТМТД, бенлат. Учет проводили через 1 сут и вычисляли процент торможения прорастания спор с поправкой на процент прорастания споp в контроле (по формуле Эббота). Результаты представлены в табл. 3.

П р и м е р 5. Бактерицидное действие соединений определяли при 24-часовой экспозиции бактерий (Хanthomonas malvacearum, Erwinia phytophthora, Pseudomonas cerasi) с веществами. Для опытов готовили серию разведений веществ с бульоне Хоттингера, которые инокулировали суточной культурой бактерий (плотность 10⁸ клеток/мл). Через 24 ч экспозиции при 37^оС из прозрачных проб производили дозированные посевы на мясопептонный агар (рН 7,4) в чашки Петри. Контрольные чашки засевали аналогично без контакта с веществами. Инкубировали 24 ч при 37^оС и затем учитывали рост микробных клеток по отношению к контрольным пробам. Эталоном служил ТМТД. Результаты опытов представлены в табл. 3. Как следует из приведенных данных, соединения Ia и Iб обладают сильно выраженным фунгицидным действием, превосходя эталон ТМТД, ингибируют прорастание спор гриба Sph. panici-miliacei на уровне эталонов по действию. Бактерицидное действие соединений находится в пределах эталона - базового объекта - ТМТД.

Таким образом, соединения Ia и Iб, обладая ярко выраженными фунгицидными свойствами. перспективны в плане применения в качестве протравителей зерновых.

П р и м е р 6. Острая токсичность соединений Ia и Iб для теплокровных животных.

Острую токсичность предлагаемых соединений определяли на белых мышах самцах и самках массой 20-25 г при внутримышечном способе введения растворов. В качестве показателя токсичности взята величина ЛД₅₀ - среднесмертельная доза (выраженная в мг/кг живой массы). Учет гибели животных проводили через 24 ч с момента введения препарата.

Установлено, что ЛД₅₀ предлагаемых веществ составляет более 500 мг/кг живой массы, т. е. соединения относятся к группе малотоксичных соединений. Они менее токсичны, чем базовый объект, ЛД₅₀ которого составляет 475 мг/кг живой массы.

Таким образом, проведенные исследования показали, что новые соединения - метиловые эфиры N-(п-перфторалкилтиофенил)карбаминовой кислоты, обладающие низкой токсичностью для теплокровных, могут быть использованы в сельском хозяйстве в качестве регулятора роста растений, фунгицида и бактерицида (протравителя семян). (56) 1. Мельников Н. Н. Пестициды. Химия, технология и применение. М. : Химия, 1987, с. 273-282.

2. Патент США N 3895053, 560-29, опублик, 1975.

3. Патент США N 4012433, кл. С 07 С 125/06. опублик. 1977.

4. Патент США N 4263041, кл. 71-108, опублик. 1981.

5. Авторское свидетельство СССР N 1037640, кл. С 07 С 103/727, 1983.

6. Авторское свидетельство СССР N 547203, кл. А 01 N 33/20, 1977.

7. Методические рекомендации по определению фунгицидной активности новых соединений. Черкассы, 1984, с. 6-8.

Изобретение касается замещенных карбаматов, в частности метил-N-(n-перфторалкилтиофенил)карбамата, обладающего свойствами регулятора роста растений, фунгицида и гербицида общей ф-лы R_FSC₆H_SNHC(O)OCH₃ , где R_F-CF₃, C₃F₇ . Цель -создание новых более активных соединений указанного класса. Синтез ведут фотохимическим перфторалкилированием метил-N-(n-меркаптофенил)карбамата соответствующим перфторалкилиодидом или восстановлением 4,4'-ди(метоксикарбониламино)дифенилсульфида до тиофенолята с последующим перфторалкилированием последнего. Выход, % ; т. пл. , С (растворитель для перекристаллизации): а) 88 - 92; 129 - 131 (бензол); б) 82 - 93; 75 - 76 (бензол с гексаном, 1 : 9). Новые вещества лучше стимулируют рост корней салата и всхожесть семян салата, овса и ингибируют рост их стеблей и листьев, чем эталон этрел - β-хлорэтилфосфоновая кислота и аналог - метил-N-(n-дифторметилтиофенил)карбамат. По фунгицидным свойствам вещества перспективны в качестве протравителей зерновых. ЛД₅₀ более 500 мг/кг. 3 табл.

МетилN-(п-перфторалкилтиофенил)карбаматы общей формулы
H₃COOC-HN-
обладающие свойствами регулятора роста растений, фунгицида, бактерицида.