2-(5-r-аминометилфурил-2)-1,3-диоксоланы, проявляющие рострегулирующую и антистрессовую активность

2-(5-r-аминометилфурил-2)-1,3-диоксоланы, проявляющие рострегулирующую и антистрессовую активность

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области сельского хозяйства и к химии биологически активных веществ, к новым биологически активным соединениям ряда фурана формулы I

Ia R=-Ts; Iб R=-CO-Ph,

проявляющим свойства активатора прорастания семян озимой пшеницы сорта Победа-50, обладающим рострегулирующей и антистрессовой активностью.

К наиболее близким аналогам по структуре заявляемых соединений может быть отнесен 2-(фурил-2)-1,3-диоксолан - регулятор роста растений, обладающий антистрессовой активностью [Кульневич В.Г., Калашникова В.Г., Косулина Т.П., Ненько Н.И., Смоляков В.П. 2-Фурил(арил)-1,3-диоксацикланы, синтез, стереохимия, скорости реакций образования, свойства и применение // Новые направления в химии циклических ацеталей. - М.: Химия. - 2002].

В качестве аналога по свойствам известен гиббереллин, широко используемый для активации прорастания семян.

Однако гиббереллин - дорогостоящий препарат микробиологического синтеза и малодоступен. Кроме того, 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 выявление новых перспективных биологически активных соединений - 2-(5-R-аминометилфурил-2)-1,3-диоксоланов формулы I - c целью расширения арсенала биологически активных веществ, полученных синтетическим путем, для применения в сельском хозяйстве в качестве регуляторов роста и антистрессовых препаратов.

Это достигается синтезом 2-(5-R-аминометилфурил-2)-1,3-диоксоланов I, новых не описанных ранее соединений, содержащих в своей структуре 1,3-диоксолановый фрагмент и способных по аналогии с известным регулятором роста растений - 2-(фурил-2)-1,3-диоксоланом - проявлять свойства активаторов прорастания семян озимой пшеницы.

Соединения I получали конденсацией этиленгиликоля с 5-R-аминометилфурфуролом в присутствии ионообменной смолы Amberlist 15.

Исследование влияния соединений I на посевные качества семян озимой пшеницы, на рост и накопление сухой массы в проростках и определение оптимальной рострегулирующей концентрации показало, что соединения I в оптимальных активирующих рост концентрациях улучшают посевные качества семян озимой пшеницы сорта Победа 50 и обладают хорошей антистрессовой активностью.

Таким образом, совокупность существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, позволяет достичь желаемого результата.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Получение 2-(5-R-аминометилфурил-2)-1,3-диоксоланов I.

К смеси 0,01 моль 5-R-аминометилфурфурола и 0,01 моль этиленгликоля в 100-120 см³ бензола добавляют ионообменную смолу Amberlist 15 в количестве 10-15% от массы фурфурола и кипятят с ловушкой Дина-Старка, контролируя конверсию исходного фурфурола методом ТСХ. Реакционную смесь охлаждают. Катионит отделяют фильтрацией. К фильтрату добавляют 10-15 см³ петролейного эфира. Горячий раствор пропускают через слой силикагеля и затем упаривают до 1/3 исходного объема при пониженном давлении. После кристаллизации получают соответствующий диоксолан.

5-(1,3-диоксолан-2-ил)-2-(4-метилфенилсулъфонамидометил)фуран (Iа) - белое ватообразное вещество, Т_пл 124-126°С. Выход 68%.

1Н ЯМР (CDCl₃): 2,27 (СН₃, с, 3Н), 3,95 (CH₂ (диоксолан), с, 4Н), 4,30 (СН₂, с, 2Н), 5,82 (СН, с, 1Н), 6,44 (Н-4 _Fur, д, 1Н, J=3,4 Гц), 6,60 (Н-3 _Fur, д, J=3,4 Гц), 7,64 (о-Н _Ar, дд, J=2,2 Гц, J=8,0 Гц, 2Н), 7,26 (м- Н _Ar, дд, J=2,2 Гц, J=8,0 Гц, 2Н), 6,13 (NH, c, 1H).

Найдено для C₁₅H₁₇NSO₅: С 55,69 Н 5,34 N 4,26 S 9,90%. Вычислено: С 55,72 Н 5,30 N 4,33 S 9,92%.

5-(1,3-диоксолан-2-ил)-2-фенилкарбоксамидометилфуран (Iб) - порошок кремового цвета, Т_пл 103-104°С. Выход 63%.

1Н ЯМР (CDCl₃): 3,94 (СН₂(диоксолан) с, 4Н); 4,48 (CH₂ с, 2Н); 5,80 (СН с, 1Н); 5,97 (Н-4_Fur, д, 1Н, J=3,4 Гц); 6,21 (Н-3_Fur, д, J=3,4 Гц); 7,31...7,67 (H_Ar, м, 5H); 8,64 (NH c, 1H).

Найдено для C₁₅H₁₅NO₄: С 65,98 Н 5,42 N 5,17%. Вычислено: С 65,93 Н 5,53 N 5,13%.

Пример 2

Рострегулирующую и антистрессовую (устойчивость проростков к подсушиванию) активность соединений I изучали модельными методами лабораторного скрининга, модифицированными нами, на семенах озимой пшеницы сорта Победа 50.

В ходе исследований определяли:

- оптимальную рострегулирующую концентрацию соединений, влияние на посевные качества семян озимой пшеницы,

- рост и накопление сухой массы в проростках при выращивании в обычных условиях и при воздействии стресс-фактора (подсушивание проростков).

Для изучения рострегулирующей и антистрессовой активности испытываемые соединения I предварительно растворяли в ацетоне и затем в воде.

В качестве аналога по свойствам использовали гиббереллин, в качестве аналога по структуре - фуролан в виде 0,001%-ных водных растворов.

Семена озимой пшеницы замачивали в водных растворах препаратов в течение 18 ч, а затем проращивали в чашках Петри на влажной фильтровальной бумаге в течение трех дней.

Для выявления антистрессовой активности соединений половину трехдневных проростков в каждом варианте подвергали подсушиванию в течение часа, затем проращивание всех семян продолжали в рулонах фильтровальной бумаги в течение четырех дней,

Повторность опыта трехкратная. В каждой повторности использовали по 50 шт. семян.

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

Результаты определения оптимальной концентрации соединений и их влияния на посевные качества семян приведены в таблице 1.

Проведенные испытания позволили установить, что все испытанные соединения в диапазоне концентраций 0,01-0,0001 мас.% проявляют свойства регуляторов роста.

Соединение Iа в оптимальной ростстимулирующей дозе 0,001 мас.% увеличивает энергию прорастания семян на 3%, длину побеговой системы 7-дневных проростков - на 8,6%, длину корней проростков - на 67,5% и их массу - на 31,0 и 78,9% соответственно и потенциальную продуктивность - на 35,6% в сравнении с контролем.

Соединение Iб в оптимальной ростстимулирующей концентрации 0,001 мас.% не оказывает влияния на рост побеговой системы проростков, увеличивает длину корней - на 51,9%, массу побеговой системы - на 22,5% массу корней на - 71,1% соответственно и потенциальную продуктивность - на 43,3% в сравнении с контролем.

Таким образом, соединения I в оптимальных активирующих рост концентрациях улучшают посевные качества семян озимой пшеницы сорта Победа 50.

Результаты влияния испытанных соединений на устойчивость проростков озимой пшеницы сорта Победа-50 к водному стрессу (подсушивание проростков) приведены в таблице 2.

Проведенные испытания позволили установить, что все испытанные соединения в оптимальных концентрациях обладают хорошей антистрессовой активностью.

Соединение Iа в оптимальной дозе 0,005 мас.%, увеличивает длину побеговой системы 7-дневных проростков - на 24,3%, длину корней проростков - на 53,6% и их массу - на 36,2 и 100,0% соответственно в сравнении с контролем.

Соединение 1б в оптимальной концентрации 0,0001 мас.% увеличивает длину побеговой системы проростков - на 16,2%, длину корней - на 16,1% и их массу - на 36,2 и 63,3% соответственно в сравнении с контролем.

Таким образом, соединение Iа среди испытанных препаратов обладает наибольшей рострегулирующей и антистрессовой активностью.

Полученные результаты позволяют рекомендовать соединение Iа в качестве средства, повышающего устойчивость растений к водному стрессу и улучшающего посевные качества семян озимой пшеницы сорта Победа 50.

Таблица 1Влияние регуляторов роста на посевные качества семян озимой пшеницы сорта Победа 50
Вариант опыта	Концентрация водного раствора, %	Энергия прорастания, %	Длина проростка	Масса проростка	Потенциальная продуктивность
проросток	корень	проросток	корень
см	± к контролю, %	см	± к контролю, %	мг	± к контролю, %	мг	± к контролю, %	мг/см	± к контролю, %
Контроль - вода	-	90	10,9	-	9,3	-	7,4	-	4,2	-	1,06	-
Гиббереллин	0,001	94	11,7	7,3	9,9	6,5	7,9	6,8	4,4	4,8	1,05	-0,1
Фуролан	0,001	92	11,7	7,3	12,2	31,2	8,4	13,5	5,3	26,2	1,17	10,4
Контроль - ацетон	0,1	86	10,5	-3,6	7,7	-17,2	7,1	-4,1	3,8	-9,5	1,04	-1,9
Соединение 1а	0,01	94	9,4	-10,5	8,8	14,3	6,7	-5,6	5,1	34,2	1,26	21,2
	0,005	96	10,7	1,9	10,7	38,9	8,3	16,9	5,5	44,7	1,29	24,0
	0,001	93	11,4	8,6	12,9	67,5	9,3	31,0	6,8	78,9	1,41	35,6
	0,0005	89	11,2	6,7	10,4	35,1	7,4	-	5,4	42,1	1,14	9,6
	0,0001	91	11,3	7,6	12,4	61,1	8,1	14,1	6,6	73,7	1,30	25,0
Соединение 1б	0,01	89	11,0	4,8	10,8	40,1	9,0	26,8	6,6	73,7	1,42	36,5
	0,005	89	10,2	-2,9	9,1	18,2	8,8	23,9	4,6	21,1	1,31	25,9
	0,001	90	10,2	-2,9	11,7	51,9	8,7	22,5	6,5	71,1	1,49	43,3
	0,0005	86	10,6	0,9	9,9	28,6	8,9	25,4	5,3	39,5	1,34	28,9
	0,0001	91	11,9	13,3	10,4	36,4	9,2	29,6	6,3	65,8	1,30	25,0
НСР0,95		1,4	0,4		0,5		0,3		0,4		0,01
Р0,95,%		1,4		3,8		4,7		5,5		5,1		3,4
Примечание:НСР0,95 наименьшая существенная разница при 5%-ном уровне значимости, Р0,95 - ошибка опыта, % при 5%-ном уровне значимости

Таблица 2Влияние регуляторов роста на устойчивость проростков озимой пшеницы сорта Победа 50 к водному стрессу
Вариант опыта	Концентрация раствора, %	Длина проростка	Масса проростка
проросток	корень	проросток	корень
см	± к Конт ролю, %	см	± к Конт ролю, %	мг	± к Конт ролю, %	мг	± к Конт ролю, %
Контроль - вода	0	7,5	-	5,7	-	5,6	-	3,2	-
Гиббереллин	0,001	7,9	5,3	6,1	7,0	5,9	5,4	3,9	21,9
Фуролан	0,001	8,6	14,7	6,8	19,3	6,1	8,9	4,5	40,6
Контроль - ацетон	0,1	7,4	-1,3	5,6	-1,8	4,7	-16,1	3,0	-6,3
Соединение	0,01	8,6	16,2	5,9	5,4	6,6	40,4	3,8	26,7
Iа	0,005	9,2	24,3	8,6	53,6	6,4	36,2	6,0	100,0
	0,001	9,0	21,6	7,2	28,6	6,3	34,0	4,6	53,3
	0,0005	8,2	10,8	7,0	25,0	5,9	25,5	4,7	56,7
	0,0001	8,1	9,5	5,5	-1,8	5,7	21,3	3,4	13,3
Соединение	0,01	8,3	12,2	5,9	5,4	6,6	38,4	4,4	46,7
Iб	0,005	8,8	18,9	5,6	-	6,7	42,6	3,0	-
	0,001	8,5	14,9	6,0	7,1	6,5	38,3	4,7	56,7
	0,0005	8,1	9,5	4,9	-12,5	6,3	34,0	4,1	36,7
	0,0001	8,6	16,2	6,5	16,1	6,4	36,2	4,9	63,3
НСР0,95		0,3		0,5		0,33		0,36
Р0,95,%			3,4		4,2		5,6		5,4

2-(5-R-Аминометилфурил-2)-1,3-диоксоланы формулы 1

,

где Ia R=-Ts; Iб R=-CO-Ph,

проявляющие рострегулирующую и антистрессовую активность.