Замещенные 3-(1н)-1-пирролил)тиено[2,3-b]пиридины, проявляющие рострегулирующую и антистрессовую активность

 

Настоящее изобретение относится к новым химическим биологически активным веществам, замещенным 3-(1Н-1-пирролил)тиено[2,3-b] пиридинам формулы I

в которой I R=COOH, X=H,

II R=COOK, X=H,

III R=COOC₂H₅, X=Cl.

Соединения расширяют ряд биологически активных веществ, полученных синтетическим путем, для применения их в сельском хозяйстве в качестве рострегуляторов и антистрессовых препаратов. 2 табл.

Изобретение относится к новым химическим биологически активным веществам из ряда гетероциклических соединений формул I-III

I R=COOH, X=H; II R=COOK, X=H; III R=COOC₂H₅, X=Cl,

проявляющим свойство активировать прорастание семян пшеницы.

Замещенные 3-(1Н-1-пирролил)тиено[2,3-b]пиридины I-III являются представителями новой сопряженной гетероциклической системы.

К наиболее близким аналогам по структуре заявляемых соединений могут быть отнесены 3-амино-6-метил-4-метоксиметилтиено[2,3-b]пиридин-2-карбоновая кислота IV и ее этиловый эфир V [Е.А.Кайгородова, Л.Д.Конюшкин, М.Е.Ниязымбетов, С.Н.Квак, В.Н.Заплишный, В.П.Литвинов. Электрохимический синтез и исследование замещенных 2-тиопиридинов// Известия РАН. Серия химическая.-1994.- №12.- C.2215-2219] формулы

IV R=COOH; V R=COOC₂H₅.

В качестве аналога по свойствам известен гиббереллин, широко используемый для активации прорастания семян. Однако гиббереллин дорогостоящий продукт микробиологического синтеза и малодоступен. Его применение вызывает нерациональную трату пластических веществ [Муромцев Г. С. и др. Основы химической регуляции роста и продуктивности растений. - М: Агропромиздат, 1987. - С.33-80].

Задачей настоящего изобретения является расширение арсенала биологически активных веществ, полученных синтетическим путем, для применения их в сельском хозяйстве в качестве рострегуляторов и антистрессовых препаратов.

Это достигается применением замещенных 3-(1Н-1-пирролил)тиено-[2,3-b]пиридинов I-III путем предпосевной обработки семян.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Способ получения 4,6-диметил-3-(1Н-1-пирролил)тиено[2,3-b]пиридин-2-карбоновой кислоты (I).

4,6-Диметил-3-(1Н-1-пирролил)тиено[2,3-b]пиридин-2-карбоновую кислоту получают щелочным гидролизом этил 4,6-диметил-3-(1Н-1-пирролил)тиено[2,3-b]пиридин-2-карбоксилата по реакции

К суспензии 3,0 г (0,01 моль) этил-4,6-диметил-3-(1Н-1-пирролил)тиено[2,3-b]пиридин-2-карбоксилата в 30 мл этанола прибавляют 2,8 мл 30% раствора гидроксида калия и реакционную массу нагревают до полной гомогенизации. Далее раствор охлаждают и подкисляют его по лакмусу. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают водой и сушат на воздухе. Продукт перекри-сталлизовывают из диоксана. Выход 2,62 г (96%), т.пл. 239-240°С.

Спектр ЯМР ¹Н (DMSO-d₆, 200 МГц), d, м.д.: 1.87 (3Н, с, 4-СН₃); 2.58 (3Н, с, 6-СН₃); 6.23 (2Н, с, Нβ); 6.73 (2Н, с, Нα); 6.98 (1Н, с, Н_ру), 12,97 (1Н, уш. с, ОН).

Найдено, %: С 61.72; Н 4.41; N 10.28. C₁₄H₁₂N₂O₂S. Вычислено, %: С 61.75; Н 4.44; N 10,29.

Пример 2. Способ получения 4,6-диметил-3-(1Н-1-пирролил)тиено[2,3-b]пиридин-2-карбоксилата калия(II).

4,6-Диметил-3-(1Н-1-пирролил)тиено[2,3-b]пиридин-2-карбоксилат калия получали взаимодействием 4,6-диметил-3-(1Н-1-пирролил)тиено[2,3-b]пиридин-2-карбоновой кислоты (I) с гидроксидом калия по реакции

К суспензии 2,72 г (0,01 моль) 4,6-диметил-3-(1Н-1-пирролил)тиено[2,3-b]пиридин-2-карбоновой кислоты в 25 мл этанола прибавляют 1,8 мл 30% раствора гидроксида калия. Реакционную смесь нагревают до гомогенизации. После охлаждения к раствору прибавляют 10 мл ацетона. Образовавшийся осадок отфильтровывают, промывают ацетоном и сушат на воздухе. Выход 2,48 г (80%), т. пл. 193-194°С с разложением.

Найдено, %: С 54.14; Н 3.55; N 8.99. C₁₄H₁₁KN₂O₂S. Вычислено, %: С 54.17; Н 3.57; N 9,02.

ИК-спектр, ν, см^-1: 1620 (C=N), 1590 (C=C, C=N), 1560 (COO^-).

Пример 3. Способ получения этил-4,6-диметил-5-хлор-3-(1Н-1-пирролил)тиено[2,3-b]пиридин-2-карбоксилата (III).

Этил-4,6-диметил-5-хлор-3-(1Н-1-пирролил)тиено[2,3-b]пиридин-2-карбоксилат (III) получали взаимодействием этил-3-амино-4,6-диметил-5-хлортиено[2,3-b]пиридин-2-карбоксилата с 2,5-диметокситетрагидрофураном.

Раствор 2,85г (0,01моль) этил-3-амино-4,6-диметил-5-хлортиено[2,3-b]пи-ридин-2- карбоксилата в 10 мл ледяной уксусной кислоты нагревают до кипения и вносят при перемешивании 1,53 мл (0,012 ммоль) 2,5-диметокситетрагидрофурана. Реакционную массу кипятят в течение 3 ч, охлаждают и разбавляют 35 мл ледяной воды. Образовавшийся осадок отделяют, промывают до нейтральной реакции промывных вод, сушат на воздухе. Продукт перекристал-лизовывают из спирта. Выход г (92%), т. пл.140-141°С.

Спектр ЯМР ¹Н (DMSO-d₆, 200 МГц), d, м.д.: 1.17 (3Н, т, CH₂); 1.86 (3Н, с, 4-СН₃); 2.73 (3Н, с, 6-СН₃); 4.17 (2Н, кв, СН₃); 6.27 (2Н, с, Нβ); 6.73 (2Н, с, Нα).

Найдено, %: С 57.38; Н 4.50; N 8.38. C₁₆H₁₅ClN₂O₂S. Вычислено, %: С 57.40; Н 4.52; N 8.37.

Пример 4. Рострегулирующая и антистрессовая активность замещенных 3-(1Н-1-пирролил)тиено[2,3-b]пиридинов1-III.

Рострегулирующую и антистрессовую активность соединений I-III определяли модельными методами лабораторного скрининга на семенах озимой пшеницы сорта Половчанка.

В ходе исследований определяли оптимальную ростактивирующую концентрацию соединений I-III, влияние их на посевные качества семян, рост проростков, накопление в них сухой массы и устойчивость проростков к водному стрессу.

В качестве аналога по свойствам использовали гиббереллин, в качестве контроля - семена, обработанные водой.

В качестве аналогов по строению для соединений I - II использовали соединение IV и для соединения III - соединение V.

Соединения I-III и аналоги по строению применяли в виде водных растворов с концентрацией 0,01; 0,005; 0,001; 0,0005; 0,0001 маc.%, гиббереллин 0,001 маc.%.

Семена замачивали в водных растворах препаратов в течение 18 часов. Затем семена проращивали в чашках Петри в течение трех суток при температуре 20-22°С. Далее половину проросших семян в каждом образце подвергали водному стрессу путем просушивания их в течение часа и затем проращивание продолжали в рулонах фильтровальной бумаги. Повторность опыта трехкратная. В каждой повторности использовали по 50 штук семян.

Об оптимальной ростстимулирующей концентрации соединений судили по совокупности таких показателей, как энергия прорастания, длина и сухая масса проростков и их потенциальная продуктивность. Результаты исследований приведены в таблицах 1 и 2.

Испытания, проведенные на семенах озимой пшеницы сорта Половчанка, позволили установить, что все испытанные соединения в диапазоне концентраций 0,01-0,0001 маc.% проявляют свойства стимуляторов роста.

Соединение I в оптимальной ростстимулирующей концентрации 0,005 маc.% увеличивает длину побеговой системы проростков на 66,1%, длину корней на 49,1% и их массу на 100,0 и 23,7% соответственно в сравнении с контролем.

Соединение II в оптимальной ростстимулирующей концентрации 0,005 маc.% увеличивает длину побеговой системы проростков на 44,6%, длину корней на 36,4% и их массу на 87,1 и 44,7% соответственно и потенциальную продуктивность на 20,9% в сравнении с контролем.

Аналог по строению соединений I, II - соединение IV - в оптимальной ростстимулирующей концентрации 0,0001 маc.% увеличивает длину побеговой системы на 41,1%, длину корней на 47,3% и их массу на 54,8 и 28,9% соответственно и потенциальную продуктивность на 6,0% в сравнении с контролем.

Соединение III в оптимальной ростстимулирующей концентрации 0,0001 маc.% увеличивает длину побеговой системы на 50%, длину корней на 52,7% и их массу на 90,3 и 23,7% соответственно и потенциальную продуктивность на 8,6% в сравнении с контролем.

Аналог по строению соединения III - соединение V - в оптимальной ростстимулирующей концентрации 0,0001 маc.% увеличивает длину побеговой системы на 57,1%, длину корней на 60,0% и их массу на 51,6 и 39,4% соответственно в сравнении с контролем.

В то же время аналог по свойствам - гиббереллин - в оптимальной дозе 0,001 мас.% увеличивает высоту проростков на 4,9%, длину корней на 9,95, их массу на 7,1 и 21,0% соответственно, потенциальную продуктивность на 9,5% в сравнении с контролем (контроль - вода).

Таким образом, соединения I-III в диапазоне концентраций 0,01-0,0001 маc.% улучшают посевные качества семян и в оптимальных дозах 0,005 маc. % (соединения I и II) и 0,0001 мас.% (соединение III) не уступают по своей эффективности аналогам по строению (соединениям IV и V) и превосходят аналог по свойствам - гиббереллин.

В условиях водного стресса испытанные соединения сохраняют активность ростовых и синтетических процессов, активируя рост побеговой системы проростков и способствуя регенерации корней.

Соединение I в оптимальной ростактивирующей концентрации 0,005 мас.% увеличивает высоту проростков на 89,9%, длину корней на 82,5% и их массу на 44,8 и 42,9% соответственно в сравнении с контролем.

Соединение II в оптимальной ростактивирующей концентрации 0,0001 мас.% увеличивает длину побеговой системы на 64,4%, длину корней на 85,0% и их массу на 44,8 и 92,9% соответственно в сравнении с контролем.

Аналог по строению соединений I, II - соединение IV - в оптимальной ростактивирующей концентрации 0,0001 маc.% увеличивает длину побеговой системы проростков на 51,1%, длину корней на 65,0%, их массу на 31,0 и 42,9% соответственно в сравнении с контролем.

Соединение III в оптимальной ростактивирующей концентрации 0,0001 маc.% увеличивает длину побеговой системы проростков на 53,3%, длину корней на 50%, их массу на 44,8 и 57,1% соответственно в сравнении с контролем.

Аналог по строению соединения III - соединение V - в оптимальной ростактивирующей концентрации 0,001 маc. % увеличивает длину побеговой системы проростков на 51,1%, длину корней на 72,5%, их массу на 34,5 и 67,9% соответственно в сравнении с контролем.

Следовательно, в условиях водного стресса соединение V по сравнению с соединением III оказывает преимущественное воздействие на рост корневой системы проростков.

Аналог по свойствам - гиббереллин - в оптимальной дозе уменьшает длину побеговой системы проростков на 5,65 и корней на 14,7% и увеличивает их массу на 9,8 и 25,6% соответственно в сравнении с контролем (контроль - вода).

Таким образом, испытанные соединения проявляют свойства высокоэффективных стимуляторов роста и повышают устойчивость проростков озимой пшеницы сорта Половчанка к водному стрессу, по своей эффективности превосходят аналог по свойствам - гиббереллин - и не уступают аналогам по строению.

Следовательно, соединения I-III могут применяться в засушливых районах для улучшения посевных качеств семян озимой пшеницы.

Формула изобретения

Замещенные 3-(1Н-1-пирролил)тиено[2,3-b] пиридины формулы I-III

где I R - COOH; X - H; II R - COOK, X - H; III R - COOC₂H₅, X - Cl,

проявляющие рострегулирующую и антистрессовую активность.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3