1-(4-нитрофенил)-4-n-x-аминопирролидоны-2, проявляющие рострегулирующую и антистрессовую активность, и способ их получения

 

Изобретение относится к новым химическим биологически активным соединениям из ряда 1-(4-нитрофенил)-4-N-Х-аминопирролидонов общей формулы (II); -NH-C₄H₉ (III); -NH₂ (IV); -NH-C₂H₅ (V), обладающих рострегулирующей и антистрессовой активностью, и способу их получения. Соединения II, III, V получают нагреванием при перемешивании смеси 0,5 г (0,025 моль) 1-(4-нитрофенил)пирролин-2-она, растворенного в 20 мл диметилфомамида (ДМФА), и 0,075 моль соответствующего амина (циклогексиламина, н-бутиламина, этиламина) и термостатировании при 90±2^oС в течение 2 ч с последующим охлаждением реакционной смеси. Соединение IV получают нагреванием раствора 0,5 г (0,025 моль) 1-(4-нитрофенил)пирролин-2-она в 20 мл ДМФА до 90±2^oС в течение 2 ч при перемешивании, пропускали газообразный аммиак, образовавшийся при нагревании 60 мл 20%-ного раствора аммиака, с последующим охлаждением. Для улучшения посевных качеств семян озимой пшеницы сорта Победа-50 наиболее эффективны препараты V и III. Наиболее высокую антистрессовую активность проявляют III и II. 2 с.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к новым химическим биологически активным соединениям из ряда 1-(4-нитрофенил)-4-N-Х-аминопирролидонов, общей формулы -NH-C₄H₉ (III); -NH₂ (IV); -NH-C₂H₅ (V), обладающих рострегулирующей и антистрессовой активностью, и способу их получения.

Указанные соединения, их химические и описываемый спектр биологического действия в литературе не известны.

Аналогом по свойствам является гиббереллин, используемый для активации прорастания семян. Однако гибберелин малодоступен, так как является продуктом микробиологического синтеза. В растении вызывает нерациональную трату пластических веществ. [1. Муромцев Г.С. и др. Основы химической регуляции роста и продуктивности растений. Гл. 2. Гиббереллин. - М.: ВО "Агропромиздат", 1987, с. 33-80].

К аналогам заявляемых соединений по структуре, а также и по биологическому действию может быть отнесено соединение общей формулы

влияющее на рост растений [2. SU 584739, А 01 N 9/22, А 01 N 5/00, 15.12.1977, бюлл. 46, 8с. Средство, проявляющее гербицидные свойства и влияющее на рост растений. Даниель Беллус (ЧССР), Вернер Фери (Швейцария)].

Прототипом заявляемых соединений является 1-фенил-4-анилинопирролидон-2 формула I, близкий по структуре и обладающий биологической активностью [Кожина Н.Д., Бадовская Л.А., Сороцкая Л.Н., Музыченко Г.Ф., Тюхтенева З.И., Латашко В. М. , Корпакова И.Г. Синтез новых гетероциклических соединений, перспективных для ветеринарии и рыбоводства // Химия для медицины и ветеринарии: Сб. науч. трудов / Саратов: Изд-во Саратовского ун-та, 1988, - с. 86.].

Задачей настоящего изобретения является расширение ассортимента новых биологически активных соединений, перспективных для сельского хозяйства в качестве активаторов прорастания семян пшеницы.

Предлагаемые пирролидоны-2 получены из доступного 1-(4-нитрофенил)пирролин-2-она [3. Музыченко Г.Ф., Бурлака С.Д., Кульневич В.Г., Заводник В. Е., Пушкарева К.С., Зимина М.А. Синтез и реакционная способность N-арилзамещенных пирролин-2-онов // Иваново. Известия ВУЗов: Химия и химическая технология. 1999, т. 42, вып.4, с. 37-46] и товарных алифатических и алициклических аминов.

Сущность поставленной задачи достигается синтезом 1-(4-нитрофенил)-4-N-Х-аминопирролидонов-2, общей формулы

-NH-C₄H₉ (III); -NH₂ (IV); -NH-C₂H₅ (V)
обладающих рострегулирующей и антистрессовой активностью.

В способе получения 1-(4-нитрофенил)-4-N-Х-аминопирролидонов-2, (X=-NH-С₆Н₁₁, -NH-C₄H₉, -NH₂, -NH-C₂H₅) для получения соединений II, III, V смесь 0,025 моль 1-(4-нитрофенил)пирролин-2-она, растворенного в 20 мл диметилформамида (ДМФА) и 0,075 моль соответствующего амина (циклогексиламина, н-бутиламина, этиламина), нагревают при перемешивании и термостатировании при 90±2^oС в течение 2 ч с последующим охлаждением реакционной смеси, а для получения соединения IV в раствор 0,025 моль 1-(4-нитрофенил)пирролин-2-она в 20 мл ДМФА, нагретый до 90±2^oС в течение 2 ч при перемешивании, пропускают газообразный аммиак, образовавшийся при нагревании 60 мл 20%-ного раствора аммиака, с последующим охлаждением реакционной смеси.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами:
Пример 1.

Синтез 1-фенил-4-анилинопирролидона-2 (I)
К 8,4 г (0,1 моль) 5Н-фуранона-2 при перемешивании приливают 46,5 г (0,5 моль) анилина (б/ц масл. жидкость, d=1,02²⁰, Т_кип=184,4^oС) и нагревают при температуре 170-180^oС в течение 6 ч. Избыток анилина отгоняют, а кристаллический остаток подвергают вакуум-фильтрации и промывают серным эфиром. Перекристаллизовывают из этанола.

Выход 16,88 г (65 % от теории), Т_пл=127^oС.

Найдено, %: С 76,0; Н 6,60; N 11,10. Вычислено, %: С 76,19; Н 6,34; N 11,11.

ПМР-спектр (СДСl₃): 1,70-2,70 (сл.м, 3Н, 3-СН₂ и 4-СН), 4,30 (д., J_ab 80 Гц, 1Н, 5-СН_A), 5,40 (м., 1Н, 5-СН_B), 6,20-7,40 (сл.м., 11Н, Ph и NH).

Пример 2
Синтез 1-(4-нитрофенил)-4-N-циклогексиламинопирролидона-2 (II)
0,5 г (0,025 моль) 1-(4-нитрофенил)-5Н-пирролин-2-она (желтое кристаллическое вещество, Т_пл= 177^oС) растворяли в 20 мл ДМФА и приливали 0,91 мл (0,075 моль) циклогексиламина (б/ц жидкость, d=0,81²⁰, Т_кип=134^oС). Реакционную смесь нагревали при интенсивном перемешивании и температуре 90±2^oС в течение 2 ч. Затем смесь охлаждали при перемешивании, образовавшиеся кристаллы отфильтровывали и промывали ацетоном, затем диэтиловым эфиром.

Выход: 2,94 г (39% от теории), Т_пл=246^oС.

Найдено, %: С 66,29; Н 6,84; N 13,91. Вычислено, %: С 66,36; Н 6,93; N 13,86.

ИК-спектр (ν, см^-1, вазелиновое масло): 1695 (С=O), 3510-3330 (NH), 1607; 1503 (бензольное кольцо), 1595 (δ_HN). Чистота проверена методом тонкослойной хроматографии в системе - толуол:этанол=10:3, R_f-0,36.

Пример 3.

Синтез 1-(4-нитрофенил)-4-N-н-бутиламинопирролидона-2 (III)
0,5 г (0,025 моль) 1-(4-нитрофенил)-5Н-пирролин-2-она (желтое кристаллическое вещество, Т_пл= 177^oС) растворяли в 20 мл ДМФА и приливали 0,74 мл (0,075 моль) н-бутиламина (б/ц жидкость, d=0,74²⁰, Т_кип=77,8^oС). Реакционную смесь нагревали при интенсивном перемешивании и температуре 90±2^oС в течение 2 ч. Затем смесь охлаждали при перемешивании, а после чего отфильтровывали образовавшиеся кристаллы, промывали их ацетоном и диэтиловым эфиром.

Выход: 2,76 г (40% от теории), Т_пл=323^oС.

Найдено, %: С 56,02; Н 6,14; N 15,01. Вычислено, %: С 55,91; Н 6,09; N 15,05.

ИК-спектр (ν, см^-1, вазелиновое масло): 1690 (С=O), 3510-3350 (NH), 1605; 1500 (бензольное кольцо), 1590 (δ_HN). Чистота проверена методом тонкослойной хроматографии в системе - толуол:этанол=10:3, R_f-0,33.

Пример 4.

Синтез 1-(4-нитрофенил)-4-аминопирролидона-2 (IV)
В колбу загружали 0,5 г (0,0025 моль) 1-(4-нитрофенил)-5Н-пирролин-2-она (желтое кристаллическое вещество, Т_пл= 177^oС) и 20 мл диметилформамида (ДМФА). В реакционную смесь, нагретую до 90^oС, в течение 2 ч при перемешивании пропускали газообразный аммиак, образовавшийся при нагревании 60 мл 20%-ного раствора аммиака.

Затем реакционную смесь охлаждали при перемешивании. Выпавшие кристаллы отфильтровывали и промывали ацетоном и диэтиловым эфиром.

Выход продукта 2,09 г (38% от теории), Т_пл=329^oС.

Найдено, %: С 63,41; Н 6,21; N 13,97. Вычислено, %: С 63,37; Н 6,27; N 13,86.

ИК-спектр (ν, см^-1, вазелиновое масло): 1700 (С=O), 3500-3200 (NH), 1605; 1510 (бензольное кольцо), 1620 (δ_HN). Чистота проверена методом тонкослойной хроматографии в системе - толуол:этанол=10:3, R_f-0,51.

Пример 5.

Синтез 1-(4-нитрофенил)-4-N-этиламинопирролидона-2 (V)
0,5 г (0,025 моль) 1-(4-нитрофенил)-5Н-пирролин-2-она (желтое кристаллическое вещество, Т_пл= 177^oС) растворяли в 20 мл ДМФА и приливали 0,48 мл (0,075 моль) этиламина (б/ц жидкость, d=0,71²⁰, Т_кип=16,6^oС). Реакционную смесь нагревали при перемешивании в течение 2 ч, поддерживая температуру 90±2^oС. Затем смесь охлаждали при перемешивании, образовавшиеся кристаллы отфильтровывали, промывали ацетоном и диэтиловым эфиром.

Выход: 2,79 г (45% от теории), Т_пл=319^oС.

Найдено, %: С 65,31; Н 5,49; N 13,37. Вычислено, %: С 65,38; Н 5,45; N 13,46.

ИК-спектр (ν, см^-1, вазелиновое масло): 1695 (С=O), 3500-3350 (NH), 1605; 1503 (бензольное кольцо), 1598 (δ_HN). Чистота проверена методом тонкослойной хроматографии в системе -толуол :этанол=10:3, R_f - 0,31.

Изучение росторегулирующей и антистрессовой активности 1-(4-нитрофенил)-4-N-Х-аминопирролидонов-2 на семенах озимой пшеницы сорта Победа-50.

Росторегулирующую активность соединений II-V, выбранного аналога по структуре I и аналога по свойствам гиббереллина, изучали на семенах пшеницы сорта Победа-50 методами лабораторного скрининга.

Препараты испытывали в виде водных растворов, предварительно растворив их в диметилсульфоксиде (ДМСО).

Семена замачивали в водных растворах препаратов в течение 18 ч, затем проращивали в чашках Петри в течение трех суток, далее проращивание продолжали в рулонах фильтровальной бумаги. Повторность опытов трехкратная. В каждой повторности использовали по 50 штук семян. В качестве контроля служили семена, замоченные в воде и в водном 0,01%-ном растворе ДМСО. Массовая доля ДМСО в водных растворах препаратов составляла 0,01%. Соединения применяли в виде водных растворов с массовой долей, %:
I - 0,0003; 0,00015; II - 0,0002; 0,0001; 0,00002; 0,00001; 0,000002; III - 0,0002; 0,0001; 0,00002; 0,00001; 0,000002; IV - 0,0004; 0,0002; 0,00004; 0,00002; 0,000004; V - 0,001; 0,0005; 0,0001; 0,00005; 0,00001, а аналог по свойствам - гиббереллин - в виде водного раствора с массовой долей 0,001%.

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

Энергию прорастания семян определяли по ГОСТ 50555-56. Высоту семидневных проростков (длину побеговой системы) и длину корней измеряли с помощью полоски миллиметровой бумаги. Определение сухой массы проростков проводили по ГОСТ 3040-55.

Результаты исследований приведены в таблицах 1 и 2.

Проведенные исследования позволили установить, что оптимальная ростстимулирующая концентрация для испытанных соединений составила, %:
II - 0,0001; III - 0,0001; IV - 0,0002; V - 0,00005.

Соединение II в оптимальной концентрации 0,0001% увеличивает длину проростков на 5,2%, их массу на 23,7% и повышает потенциальную продуктивность на 13,5% по сравнению с контролем.

Соединение III в оптимальной концентрации увеличивает высоту проростков на 4,2%, их массу на 37,3% и повышает потенциальную продуктивность на 15,3% в сравнении с контролем.

Соединение IV в оптимальной концентрации увеличивает массу проростков на 13,6% и их потенциальную продуктивность на 8,1%, уменьшая высоту на 5,2% в сравнении с контролем.

Соединение V в оптимальной ростстимулирующей концентрации увеличивает высоту проростков на 14,6%, их массу на 42,4%, длину корней на 8,3%, их массу на 6,3%, потенциальную продуктивность на 10,8% в сравнении с контролем.

Соединения II, III и V оказывают воздействие преимущественно на рост побеговой системы проростков, активируя накопление в них биомассы, то есть процессы аттракции. Из них соединение V наиболее эффективно улучшает посевные качества семян озимой пшеницы сорта Победа-50.

По эффективности воздействия препараты можно расположить в ряд:
V>III>II>IV
Соединения V, II, III более эффективны, чем аналог по свойствам гиббереллин и аналог по структуре I.

Результаты воздействия соединений I-V на устойчивость проростков к водному стрессу приведены в таблице 2.

Соединения II, III, V в концентрации 0,00001-0,00005%, а соединение IV в концентрации 0,000004% сохраняют высокую скорость роста побеговой системы проростков в условиях водного стресса и по эффективности воздействия на ростовые и синтетические процессы проростков располагаются по мере увеличения их активности в ряд:
III>II=V>IV>I
Таким образом, соединения III и II наиболее эффективно сохраняют высокую скорость роста проростков, подвергнутых водному стрессу, а следовательно, проявляют высокую антистрессовую активность, что позволяет рекомендовать их в качестве средства, позволяющего возделывать озимую пшеницу в засушливых районах.

Соединения V, III можно рекомендовать в качестве регулятора роста растений для улучшения посевных качеств семян.

Формула изобретения

1. 1-(4-нитрофенил)-4-N-Х-аминопирролидоны-2, общей формулы


-NH-C₄H₉ (III); -NH₂ (IV); -NH-C₂H₅ (V)
обладающие рострегулирующей и антистрессовой активностью.

2. Способ получения 1-(4-нитрофенил)-4-N-Х-аминопирролидонов-2, (X= -NH-С₆Н₁₁, -NH-C₄H₉, -NH₂, -NH-C₂H₅), отличающийся тем, что для получения соединений II, III, V смесь 0,025 моль 1-(4-нитрофенил)пирролин-2-она, растворенного в 20 мл диметилформамида (ДМФА), и 0,075 моль соответствующего амина (циклогексиламина, н-бутиламина, этиламина) нагревают при перемешивании и термостатировании при 90±2^oС в течение 2 ч с последующим охлаждением реакционной смеси, а для получения соединения IV в раствор 0,025 моль 1-(4-нитрофенил)пирролин-2-она в 20 мл ДМФА, нагретый до 90±2^oС в течение 2 ч при перемешивании, пропускают газообразный аммиак, образовавшийся при нагревании 60 мл 20%-ного раствора аммиака, с последующим охлаждением реакционной смеси.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2