Этиловый эфир 2-{ 4-[3-(4-хлорфенил)-1-метилуреидо]фенил} -2-гидрокси-3,3,3-трифторпропионовой кислоты: применение в качестве антидота гербицидов и способ получения

Этиловый эфир 2-{ 4-[3-(4-хлорфенил)-1-метилуреидо]фенил} -2-гидрокси-3,3,3-трифторпропионовой кислоты: применение в качестве антидота гербицидов и способ получения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к биологически активному производному диарилмочевины для использования в сельском хозяйстве, а именно к этиловому эфиру 2-{4-[3-(4-хлорфенил)-1-метилуреидо]фенил}-2-гидрокси-3,3,3-трифторпропионовой кислоты формулы I:

которое применимо в качестве антидота по отношению к гербициду метсульфуронметилу для защиты сельскохозяйственных растений от токсического действия его остатков в почве.

Наиболее эффективно изобретение может быть использовано для защиты рапса, путем предпосевной обработки семян заявляемым соединением.

Соединение формулы I, его химические, физические и биологические свойства в патентной и научно-технической литературе не описаны.

В сельскохозяйственном производстве России широко используются гербициды нового поколения - производные сульфонилмочевины, которые обладают уникальной фитотоксичностью и сохраняют гербицидную активность в почве в течение длительного времени. Эти гербициды более 20 лет используются для борьбы с сорняками в посевах практически всех основных сельскохозяйственных культур во многих регионах РФ, их широкое применение привело к возникновению в растениеводстве новой проблемы - экологических последствий их использования. Систематическое применение таких гербицидов привело к загрязнению их остатками до 22% почв сельскохозяйственных регионов, что составляет более 17 млн га. Ежегодный ущерб урожаю таких культур, как рапс, с особенно высокой чувствительностью к остаткам сульфонилмочевин в почве, достигает 20% и более [Спиридонов Ю.Я. Научно-практическое обоснование успешной борьбы с сорняками на современном этапе. Мат. Междунар. научно-практической конференции «Современные проблемы гербологии и оздоровления почв», посвященной 85-летию со дня рождения Д.И. Чканикова (21-23 июня 2016 г., Московская обл., Большие Вяземы, ВНИИ фитопатологии): 2016, с. 118-136]. Современные гербициды не обладают высокой избирательностью по отношению к культурным растениям и сорнякам и могут оказывать токсическое действие на культурные растения. Применение антидотов (сейфнеров) гербицидов устраняет или снижает токсическое действие гербицидов на культурное растение [Спиридонов В.Я., Хохлов П.С., Шестаков В.Г. Антидоты гербицидов. Агрохимия, 2009, №5, с. 81-91].

В настоящее время в рекомендациях по выращиванию рапса отсутствуют данные о применении каких-либо антидотов, способных эффективно снижать токсическое действие гербицидов из ряда сульфонилмочевин, содержащихся в почве.

Известен антидот, представляющий собой 1,8-нафталевый ангидрид (НА), который проявляет антидотную активность по отношению к некоторым производным сульфонилмочевин на кукурузе, яровой пшенице и рапсе [Патент РФ №2585858, 2016; Питана М.Р., Познанская Н.Л. Использование антидотов как путь экологически безопасного применения гербицидов на основе сульфонилмочевин. Агрохимия, 1994, №4, с. 114-120]. Однако доза 1,8-нафталевого ангидрида, при которой он проявляет антидотную активность, существенно выше 100 г/т семян. Такая доза приводит к загрязнению посевов и почвы.

Известен антидот фурилазол - (RS)-3-дихлорацетил-5-(2-фурил)-2,2-диметилоксазолидин, который производит компания Monsanto [ЕР №0435840 А2]. Фурилазол (ФА) используется в смеси с гербицидами при опрыскивании посевов кукурузы. Кроме того, показано, что ФА обладает заметной антидотной активностью в отношении гербицидов класса сульфонилмочевин, находящихся в почве, и может использоваться для обработки семян кукурузы [Голубев А.С., Коротов Н.А., Федоровский О.Ю., Спиридонов Ю.Я., Чкаников Н.Д., Агрохимия, 2017, №4, с. 26-31].

Известен препарат Альбит, который в сочетании с гербицидами и/или инсектицидами проявляет антидотную активность на рапсе, при этом прибавка урожая составляет от 15,5 до 28,3% [Злотников А.К. Земледелие, 2009, №2, с. 40-41].

Наиболее близким по структуре к заявляемому соединению I является производное диарилмочевины формулы II (этиловый эфир 2-{4-[3-(3-хлорфенил)-1-метилуреидо]фенил}-2-гидрокси-3,3,3-трифтор-пропионовой кислоты) [Патент РФ №1804056, 1996].

Соединение II проявляет антидотную активность по отношению к гербициду хлорсульфурону только на посевах льна, и его можно применять для защиты посевов льна от повреждения остаточными количествами указанного гербицида. Показано, что обработка семян льна соединением II в дозе 100 г/т семян ослабляет токсическое действие хлорсульфорона на растения и приводит к увеличению массы растений на 60% [Патент РФ №1804056, 1996]. Данных о проявлении антидотной активности соединения II на других культурах, например на рапсе, и для защиты растений от действия других гербицидов в литературе не имеется.

Задача изобретения - создание нового высокоэффективного антидота, способного в минимальных дозах защищать рапс от токсического действия остатков гербицидов класса сульфонилмочевин в почве.

Задача решается новым антидотом - этиловым эфиром 2-{4-[3-(4-хлорфенил)-1-метилуреидо]фенил}-2-гидрокси-3,3,3-трифторпропионовой кислоты формулы I

обладающим антидотной активностью в отношении метсульфуронметила (гербицид из ряда сульфонилмочевин) на рапсе, способом получения заявляемого соединения и применением его в качестве антидота метсульфуронметила путем предпосевной обработки семян рапса в дозе 1 г/т семян.

Способ получения соединения I включает взаимодействие гидрохлорида этилового эфира 2-гидрокси-3,3,3-трифторметил-2-(4-метиламинофенил)пропионовой кислоты (торговое название «флороксан» [Патент РФ 2369094, 2009]) с пара-хлорфенилизоцианатом в присутствии пиридина в дихлорметане (ДХМ) при температуре 20-25°C.

Соединение I получают по следующей схеме:

Реакцию проводят в сухом дихлорметане в течение двух часов, соединение I получают с выходом 69%. Структура соединения I доказана ЯМР-спектроскопией и масс-спектрометрией. Заявляемое соединение I представляет собой белый кристаллический порошок, устойчивый при хранении при 20-25°C, ограниченно растворимый в воде, хорошо растворимый в спирте, ацетоне, хлороформе.

Изучено антидотное действие соединения I по отношению к гербициду «Зингер СП» (АО Щелково-Агрохим) - действующее вещество метсульфуронметил. Оценку антидотной активности соединения I проводили в лаборатории искусственного климата в камерах «Фетч» (ГДР) на загрязненных почвах в посевах ярового рапса сорта «Ратник» (см. таблицу). Исследования проводили при дозе антидотов 1 г/т семян при загрязнении почвы гербицидом в дозе 1 г/га. В контрольном опыте семена, не обработанные антидотом, высевали в почву, зараженную гербицидом в дозе 1 г/га.

* НСР₀₅ - наименьшая существенная разность.

Оказалось, что предпосевная обработка семян рапса соединением формулы I в дозе 1 г/т семян эффективно ослабляет токсическое действие гербицида и приводит к увеличению надземной массы растений на 40,9% по сравнению с контрольным опытом. Антидоты-аналоги (фурилазол и 1,8-нафталевый ангидрид) в дозе 1 г/т лишь незначительно подавляют действие гербицида, что выражается в увеличении надземной массы растений на 5-14% по сравнению с контролем. Соединение II также проявляет антидотную активность на рапсе, но уступает соединению I на 4,5%.

Соединение I в дозе 1 г/т семян рапса обладает более высокой антидотной активностью, чем известные антидоты фурилазол и 1,8-нафталевый ангидрид, защищая рапс от действия метсульфуронметила при предпосевной обработке семян на почве, загрязненной остаточным количеством гербицида.

Технический результат - создание нового антидота, способного в минимальных дозах защищать рапс от фитотоксического действия остатков гербицидов класса сульфонилмочевин в почве, и расширение ассортимента высокоэффективных антидотов для применения в сельском хозяйстве.

Изобретение иллюстрируется приведенными ниже примерами. Пример 1

Получение этилового эфира 2-{4-[3-(4-хлорфенил)-1-метилуреидо]фенил}-2-гидрокси-3,3,3-трифторпропионовой кислоты (I).

К суспензии 2,8 г (0,009 моль) гидрохлорида солянокислого этилового эфира 2-гидрокси-3,3,3-трифторметил-2-(4-метиламино-фенил)пропионовой кислоты [Патент РФ 2369094, 2009]) в 50 мл сухого дихлорметана добавляют 0,7 г (0,009 моль) пиридина при интенсивном перемешивании. Через 10 минут прибавляют раствор 1,37 г (0,009 моль) пара-хлорфенилизоцианата в 7 мл дихлорметана и перемешивают в течение 2 ч без доступа влаги воздуха при 20-25°C. Завершение реакции контролируют методом ТСХ. Затем дихлорметан отгоняют, остаток растворяют в 30 мл эфира и отмывают гидрохлорид пиридина водой (2 раза по 50 мл). Эфирный слой сушат сульфатом натрия, фильтруют и фильтрат упаривают на роторном испарителе при пониженном давлении до образования твердого остатка. Полученный продукт-сырец кристаллизуют из смеси дихлорметан/петролейный эфир (т. кип. 40-70°C) в соотношении 1:2 и получают 2,7 г (выход 69%) соединения I в виде белого кристаллического вещества, т. пл. 121-123°C. Вещество хорошо растворимо в спирте, ацетоне, хлороформе и умеренно - в воде. Соединение I стабильно при хранении при 20-25°C.

Строение заявляемого соединения I подтверждено ¹Н и ¹⁹F ЯМР-спектроскопией и масс-спектрометрией. Спектр ЯМР ¹Н (400 МГц, DMSO-d₆, стандарт ТМС), δ: 1.23 (т, 3Н, J=1 Гц, СН₃); 3.30 (с, 3Н, NCH₃); 4.27 (к, 2Н, J=7 Гц, СН₂); 7.27-7.58 (м, 8Н, Ar); 7.81 (с, 1Н, ОН); 8.65 (уш. с, 1H, NH). Спектр ЯМР ¹⁹F (400 МГц, DMSO-d₆, стандарт CCl₃F), δ: -75.22 (с, CF₃). Масс-спектр (электронный удар, 70 эВ), m/z (I_отн, %): 430 [М]⁺ (12); 204 [C₉H₉F₃NO]⁺ (100); 134 [C₈H₈NO]⁺ (93); 107 [C₇H₉N]⁺ (14).

Приготовление препаративной формы соединения I для нанесения на семена. В фарфоровую ступку помещают 105 мг соединения I (с учетом 95%-го содержания основного вещества), добавляют 10,5 г полипропиленгликоля и растирают массу до образования опалесцирующей суспензии. Затем при постоянном перемешивании добавляют 105 мг ПАВ (Тренд-90) и 6,2 г 1%-го раствора Na-КМЦ и получают суспензионную массу кремовато-молочного цвета. Аликвоту этой суспензии в количестве 20 мг используют для приготовления рабочих растворов путем ее разбавления дистиллированной водой в 5 раз (100 г/т) и в 500 раз (1 г/т). Полученные растворы используют для обработки семян рапса: 0,1 г раствора на 5 г семян.

Препаративные формы других антидотов готовят аналогично.

Пример 2

Методика определения антидотного действия соединений формулы I по отношению к гербициду метсульфуронметилу (марки «Зингер СП») на рапсе (сорт «Ратник»).

В модельном опыте, проведенном в лаборатории искусственного климата, использовали черноземную почву, в которую до посадки ярового рапса вносили гербицид «Зингер СП» в дозе 1 г/га. Семена рапса за 3 суток до посева обрабатывали антидотами (таблица) в дозе 1 г/га, высевали в вегетационные сосуды с образцами черноземной почвы, загрязненными гербицидами, и помещали в камеру искусственного климата фирмы «Фетч» (ГДР) при следующих гидротермических условиях: долгота светового дня - 16 ч при 22 тыс. лк, ночи - 8 ч; температура воздуха в камере днем - 25°C, ночью - 20°C; влажность - 75%; влажность почвы (после ежедневного полива обессоленной водой) - 60%.

В указанных условиях эксперимент проводили в течение 25 суток, затем определяли надземную массу растений ярового рапса. Повторность опыта пятикратная, по три растения в каждом сосуде.

Установлено, что предпосевная обработка семян рапса заявляемым соединением формулы I в дозе 1 г/т семян эффективно ослабляет токсическое действие гербицида и приводит к увеличению надземной массы растений на 40,9% по сравнению с контрольным опытом. Антидоты-аналоги (фурилазол и 1,8-нафталевый ангидрид) в дозе 1 г/т лишь незначительно подавляют действие гербицида, что выражается в увеличении надземной массы растений на 5-14% по сравнению с контролем. Соединение II также проявляет антидотную активность по отношению к метсульфуронметилу на рапсе, но уступает соединению I на 4,5%.

Таким образом, соединение I представляет собой первый пример субстанции, эффективно защищающей рапс от токсического действия сульфонилмочевин при предпосевной обработке семян, причем в чрезвычайно низкой дозе - 1 г/т семян.

1. Применение этилового эфира 2-{4-[3-(4-хлорфенил)-1-метилуреидо]фенил}-2-гидрокси-3,3,3-трифторпропионовой кислоты формулы I

в качестве антидота метсульфуронметила на рапсе для предпосевной обработки семян.

2. Применение по п.1, отличающееся тем, что используемая доза антидота формулы I составляет 1 г/т семян.