Производные 4-(2`-оксиперфторизопропил)-2,6-динитроанилина в качестве ингибиторов реакционного центра фотосистемы 2 растений

Авторы патента:

C07C219 - Соединения, содержащие амино- и сложноэфирные (этерифицированные окси-) группы, связанные с одним и тем же углеродным скелетом

A01N33/18 - нитросоединения

Изобретение относится к оксиаминам, в частности к производным 4-( 2 -оксиперфторизопропил) 2,6 динитроанилина, которые могут быть использованы в качестве ингибиторов реакционного центра фотосистемы 2 растений в биохимии при изучении процессов фотосинтеза. Цель - выявление соединений, обладающих высокой ингибирующей активностью. Получение ведут кипячением смеси избытка алкиламинов или аминофенолов с соответствующими бензоилокси- или алкоксикарбонилокси-перфторизопропилдинитрохлорбензолами в органическом растворителе. Структура соединения где при R= -OCH₃; R = -C₄H₉ (I), при R= -OC₄H₉-изо при R= -C₆H₅ R = -C₄H₉-H (V). 4 табл.

Предлагаются новые химические соединения, конкретно производные 4-(2^l-оксиперфторизопропил)-2,6-динитроанилина общей формулы R--O-NH-R где при R' -OCH₃, R -C₄H₉-н (I), -C₇H₁₅-н (II), OH (III); при R' -OC₄H₉-изо R (IV); при R' -C₆H₅ R -C₄H₉-н (V), которые могут быть использованы в качестве ингибиторов реакционного центра фотосистемы 2 растений в биохимии при изучении процессов фотосинтеза. Цель изобретения изыскание среди производных анилина соединений, обладающих высокой ингибирующей активностью по отношению к реакционному центру фотосистемы 2 растений. П р и м е р 1. 4-(2'-Метоксикарбонилоксиперфторизопропил)-2,6-динитро-N-бу- тиланилин (I). В круглодонную колбу емкостью 50 мл помещают 2,5 г (0,006 моль) 4-(2'-метоксикарбонилоксиперфторизопропил)-2,6-ди- нитрохлорбензола и 15 мл н-бутиламина. Реакционную смесь кипятят 2 ч с обратным холодильником, затем добавляют 25 мл эфира, выпавший осадок отфильтровывают. Фильтрат промывают 0,1 н. раствором НСl (2 х 35 мл), водой до рН 7, сушат над сульфатом магния и упаривают досуха. В итоге получают 1,44 г (53,5%) соединение I с т.пл. 68-69^оС. Найдено, N 9,32. С₁₅Н₁₅F₆N₃O₇. Вычислено, N 9,07. П р и м е р 2. 4-(2'-Метоксикарбонилоксиперфторизопропил)-2,4-динитро-N-геп-тиланилин (II). В круглодонную колбу емкостью 50 мл помещают 2,5 г (0,006 моль) 4-(2'-метоксикарбонилоксиперфторизопропил)-2, 6-динитрохлорбензола и 15 мл н-гептиламина. Реакционную смесь кипятят 2 ч с обратным холодильником. Затем добавляют 25 мл эфира и отфильтровывают выпавший осадок. Фильтрат промывают 0,1 н. раствором НСl (2х35 мл), водой (3х50 мл), сушат над сульфатом магния и упаривают досуха. В итоге получают 2,33 г (79,0%) соединение II с т.пл. 69-70^оС. Найдено, С 42,51; Р 4,68; N 7,90. С₁₈Н₂₁F₆N₃O₇ Вычислено, С 42,78; Н 4,19; N 8,31. П р и м е р 3. 4-(2'-Метоксикарбонилоксиперфторизопропил)-2,4-динитро-N-n-оксифениланилин (III). В одногорлую колбу емкостью 25 мл помещают раствор 1,15 г (0,0027 моль) 4-(2'-метоксикарбонилоксиперфторизопропил)-2,6- динитрохлорбензола в 10 мл хлороформа, при перемешивании магнитной мешалкой добавляют 0,59 г (0,0054 моль) n-аминофенола. Затем реакционную смесь кипятят 3 ч с обратным холодильником и обрабатывают по примеру 1. В итоге получают 1,0 г (80,0%) соединение III с т.пл. 173-174^оС. Найдено, С 40,58; Н 2,33; N 8,36. С₁₇Н₁₁F₆N₃O₈. Вычислено, С 40,89; Н 2,22; N 8,45. П р и м е р 4. В круглодонную колбу емкостью 50 мл помещают раствор 1,26 г (0,0027 моль) 4-(2'-изобутоксикарбонилоксиперфторизопропил)-2, 6-динитрохлорбензола в 10 мл хлороформа. При перемешивании магнитной мешалкой добавляют 0,59 г (0,0054 моль) о-аминофенола. Реакционную смесь кипятят 3 ч с обратным холодильником. Затем отфильтровывают выпавший осадок, фильтрат промывают 0,1 н. раствором НСl (2х25 мл), водой (3х50 мл), сушат над сульфатом магния и упаривают досуха. В итоге получают 1,2 г (81,6%) соединения IV с т.пл. с 160-161^оС. Найдено, С 44,03; Н 3,17; N 7,37. С₂₀Н₁₇F₆N₃O₈. Вычислено, С 44,37; Н 3,17; N 7,76. П р и м е р 5. 4-(2'-Бензоилоксиперфторизопропил)-2,6-динитро-N-бутиланилин (V). В круглодонную колбу емкостью 50 мл помещают 2,8 г (0,006 моль) 4-(2'-бензоилоксиперфторизопропил)-2, 6-динитрохлорбензола и 20 мл н-бутиламина. Реакционную смесь кипятят 2 ч с обратным холодильником и затем обрабатывают по примеру 1. В итоге получают 1,9 г (63,0%) соединения V с т.пл. 69-70^оС. Найдено, N 8,13. С₂₀Н₁₇F₆N₃O₆ Вычислено, N 8, 25. Было изучено ингибирующее действие соединений I-V на перенос электрона в фотосистеме 2 (ФС-2), которое определяли по влиянию этих соединений на величину фотоиндуцированных изменений выхода флуоресценции хлорофилла (Ф) ФС-2, связанных с фотовосстановлением первичного акцептора электрона Q_A. При освещении светом (> 600 нм) хлоропластов или субхлоропластных препаратов, обогащенных ФС-2, наблюдается флуоресценция хлорофилла. Функционально различают постоянную (Ф_o) и переменную (Ф) флуоресценции. Постоянная флуоресценция испускается хлорофиллом антенны и не связана с функционированием электрон-транспортной цепи (ЭТЦ). На примере соединения IV было изучено влияние описываемых соединений на фотоиндуцированные изменения выхода флуоресценции хлорофилла реакционного центра (РЦ) ФС-2 (Ф) на субхлоропластных препаратах, обогащенных ФС-2 (ДТ-20). Субхлоропластные препараты ДТ-20 выделяли с помощью 0,4% дигитонина и 0,1% тритона Х-100 из листьев гороха. Использованные субхлоропластные препараты ДТ-20 содержат один РЦ на 100-200 молекул хлорофилла. Опыты проводили в кварцевой кювете (l 10 мм) в среде А, содержащей: 15 мМ трис-НСl (рН 7,8), 35 мМ NaCl, 2мМ МgCl₂. Концентрация хлорофилла в среде 10 мг/мл. Непосредственно перед каждым измерением брали 10 мл ДТ-20 с исходной концентрацией 2,0 мг/мл и доводили средой А до 2 мл. Маточный раствор вещества IV готовили в диметилсульфоксиде (ДМСО) марки х.ч. затем доводили средой А до нужной концентрации. Содержание ДМСО в реакционной среде не превышало 2% В предварительных опытах было установлено, что наличие в реакционной среде даже 15-20% ДМСО не влияет на фотохимическую активность ФС-2. Измерение фотоиндуцированных изменений выхода флуоресценции хлорофилла проводили на двухлучевой фосфороскопической установке. Сначала регистрировали уровень постоянной флуоресценции (Ф_o), возбуждаемой измерительным светом (= 480 нм, 50 эрг см^-2 с^-1), а затем фотоиндуцированные Ф, вызываемые включением действующего света (> 600 нм, 2 10⁵ эрг см^-2 с^-1). Это значение Ф, полученное в отсутствие соединения V, принимали за 100% (контроль). Таким образом проводили измерение подавления Ф различными концентрациями соединения IV. Полученные результаты представлены в табл. 1. На основании полученных данных определяли значение величины J₅₀(концентрации, вызывающей 50%-ное подавление Ф). Аналогично была изучена ингибирующая способность соединений I-IV в сравнении с известными ингибиторами фотосистемы 2: диносебом и диуроном. Рассчитаны значения величин J₅₀ и J₁₀₀ (концентрации, вызывающей 100%-ное подавление Ф). Полученные результаты представлены в табл. 2. Кроме того, определяли количество молекул ингибитора на один РЦ ФС-2. Как показали расчеты, ингибирование ФС-2 происходит при добавлении одной молекулы соединений I-V на один РЦ ФС-2. Ввиду того, что уменьшение величины фотоиндуцированных Ф можно вызвать не только усилением оттока электронов от первичного восстановленного акцептора электрона Q_A добавлением экзогенного акцептора электрона (феррицианида или дихлорфенолиндофенола), но и блокированием потока электронов на уровне реакционного центра или нарушением потока электронов к реакционному центру от донорного участка ФС-2 путем его инактивирования различными обработками была изучена обратимость ингибирующего действия описываемых соединений на фотоиндуцированные Ф препаратов ФС-2. Причем, если инактивирование или ингибирование фотохимической активности ФС-2 происходит на уровне донорного участка и не затрагивает реакционного центра, то внесение экзогенных доноров электронов ФС-2 (MnCl₂ или аскорбата натрия) вызывает реактивацию (восстановление) активности, близкой к первоначальной. Это наблюдается при добавлении аскорбата натрия к трис-обработанным препаратам ФС-2 (препараты с инактивированным донорным участком). Измерение фотоиндуцированных Ф и их ингибирование проводили, как описано выше, но с тем отличием, что соединения I-V вносили в реакционную смесь сразу в концентрации, вызывающей 90%-ное инактивирование фотохимической активности ФС-2. Затем в реакционную смесь вносили аскорбат натрия и измеряли изменения инактивированных фотоиндуцированных Ф. Полученные результаты представлены в табл. 3. В результате проведенных исследований установлено, что добавление аскорбата натрия в реакционную смесь вплоть до концентрации 1 мг/мл не реактивирует фотохимическую активность препаратов ФС-2, предварительно обработанных предлагаемыми соединениями. Кроме того, было изучено действие соединений I-V на перенос электрона в фотосистеме 1 (ФС-1) по их влиянию на фотоиндуцированные изменения поглощения ( А) при = 700 нм, связанные с фотоокислением первичного донора электрона РЦ ФС-1. Выделение хлоропластов и субхлоропластных препаратов, обогащенных ФС-1, и определение А проводили по известной методике. Полученные результаты представлены в табл. 4. Как видно из данных, приведенных в табл. 4 соединения I-V не оказывают ингибирующего действия на фотоиндуцированные А П700 реакционных центров ФС-1. В результате проведенных исследований установлено, что описываемые соединения I-V обладают высокой избирательной ингибирующей активностью непосредственно по отношению к реакционному центру фотосистемы 2 растений, не затрагивая акцепторную и донорную стороны ФС-2, в отличие от диурона, который действует на акцепторную сторону ФС-2 и не действует на реакционный центр. Кроме того, следует отметить, что соединения I-V по ингибирующей способности превосходят диносеб в 50-100 раз. Указанные свойства описываемых соединений позволяют использовать их при изучении тонких механизмов первичных процессов фотосинтеза, а также в фундаментальных исследованиях функциональной организации реакционного центра фотосистемы 2 растений и механизмов фотосинтетического окисления воды и выделения кислорода в качестве эффективных и специфических ингибиторов переноса электрона в фотосистеме 2 растений.