N,N1-полиметилен бис[(морфолило) мочевина ] в качестве стимулятора роста

Наиболее близким аналогом по строению и свойствам является пиперидиновая сол-4-[пара- хлорфенокси] бутиновой кислоты в качестве стимулятора роста хлопчатника [1]. Указанное вещество пиперидиновая соль (ПС) 4-[пара- хлорфенокси] -2-бутиновой кислоты получают: сначала реактив Гриньяра, затем прибавляют пропаргиловый эфир п-хлорфенола. Реакционную массу нагревают в течение 1,5 часов и охлаждают, пропускают осуществленный углекислый газ в течение 2 часов, затем промывают раствором щелочи, щелочной раствор подкисляют, отфильтровывают и сушат. Снова в реакционную массу прибавляют пиперидин в эфире, образуют осадок пиперидиновая соль 4-[пара-хлорфенокси]-2-бутиновой кислоты.

Однако синтез данного вещества представляет большие сложности, ввиду высокой токсичности хлористого пропаргила, участвующего в синтезе, а также труднодоступности его, так как данное вещество является дефицитным импортным сырьем. Кроме того, синтез ростстимулятора многостадийный (6 стадии) и длительный процесс (8-9 часов).

Известен препарат N,N¹-тетраметилен бис[(циклогексил)мочевина] и N,N-тетраметилен бис[(β-хлорэтил)мочевина] получают путем взаимодействия тетраметилендиизоцианата с циклогексиламином (-H₂N-CH 2 -CH 2 Cl) в среде 50%-ным NaOH и триэтиламина, смесь перемешивают в течение 7,5-8 часов, отфильтровывали, сушили и чистили, получая следующие структурные формулы:

NCN (CH 2 ) 6 NCN

CI CH 2 CH 2 N C N (CH 2 ) 4 N C N CH 2 CH 2 CI

H O H

H O H

и

HOH

HOH

с выходами 62%. Авторы затем проводят реакцию N-нитрозирования с целью получения противораковой активности [2-4]. Однако, синтез данного ващества представляет большие сложности ввиду того, что реагент H 2 N-CH₂-CH₂Cl еще является сильным лакриматором, который действует на ЦНС, поражает печень, ПДК 2 мг/л³. Кроме того, синтез вышеуказанного противоопухолевого препарата является многостадийным (6 стадий) длительным процессом (7,5 часов).

Целью настоящей статьи является, снижение по этапности стадии и трудоемкости получения ростстимулятора, обеспечивающего при очень низкой концентрации при разведении 750000 раза (0,00001% концентрации по сравнению известным) ростстимулирующую активность, снижение токсичности, повышение выхода стимулятора роста, а также обеспечение безотходной технологии.

Поставленная задача достигается путем получения N,N1- полиметилен бис [(морфолило) мочевина] из гексан-1,6-диизоцианата      в диметилформамиде и морфолина.

Смесь выдерживают при комнатной (28-340С) температуре в течение 3 часов. Затем добавляют воду, выпавший белый осадок промывают, хроматографируют, сушат, определяют температуру плавления, выход, брутто формулы.

Рострегулирущая активность на томатные культуры достигает 139,4 % за счет роста корня при концентрации 0,001 % (табл.2.)

Поставленная задача достигается безотходной технологией синтеза нового впервые получаемого малотоксичного, экологически чистого, легким способом    получения    стимулятора    роста,    обеспечивающего рострегулирующие свойства томатов, огурцов, хлопчатника.

Безотходная технология получения полиметилен бис [(морфолило) мочевины]

В полулитровый стальной реактор помещают 17,4 г (0,2 моль) морфолина, добавляют 30 мл диметилформамида и при интенсивном перемешивании по каплям прибавляют 16,8 мл (0,1 моль) гексан-1,6-диизоцианата. Реакция продолжается в течение 2,5-3 часов при температуре 28-34⁰С, после завершения реакции содержимое реактора переносят в посуду, добавляют 150мл воды. Выпавший осадок промывают, сушат при комнатной температуре. Хроматографируют на колонке AI 2 O 3 II степени чистоты. После сушки получается порошок белого цвета, выход 29,1г (85,0% ), Т. пл. = 180 ⁰С; Rf =0,69; молекулярная масса=342,0.

Найдено, %:                          С 55,75 Н 8,44 N 16,03

Вычеслено для С 16 Н 30 N 4 О 4 , %:         С 56,14 Н 8,77 N 16,37

Для доказательства строения полученного соединения кроме элементного анализа снят ИК- спектры а также молекулярные модели.

В ИК-спектре полиметилен бис[(морфолило) мочевина] имеется широка полоса поглощения в области 1637см^-1, характерная для HN-CO-N< групп, характерная полоса поглощения в области 1434 см^-1, для -NH-CH 2 -связи, а полоса поглощения в области 1683см^-1 соответствует поглощению >С=О связи, полоса поглощения в области 3293см^-1 указывает на наличие NH групп, и наконец для -(СН 2 ) б - групп в области 756-726 см^-1.

Данные элементного анализа и ИК-спектра, и молекулярные модели подтверждают структурную формулу полиметилен бис[(морфолило) мочевина].

Для выявления ростстимулирующей активности полиметилен бис[(морфолина) мочевина] испытания проведены в лаборотории института химии растительных веществ АН РУз в лабораторных условиях биотестами служили семена овощных культур и хлопчатника.

В опытах использовались огурцы сорта «Узбекистан-740» томаты сорта «Темп» и средневолокнистый хлопок сорта «С-6524». Препараты растворяли в ДМФО и применяли методом предпосевной замочки семян в течение 18-20 часов. Были использованы концентрации 0,1; 0.01; 0,001; 0,0001; 0,00001%. Повторность опытов 4-х кратная. Учеты проводили по измерению длины стебля и корня у 10-ти дневных проростков хлопчатника.

Было отмечено, что все препарат имеют тенденцию стимулировать рост корневой систем молодых проростков, как овощных культуры, так и хлопчатника.

Первичный скрининг проведен по методике Ю.В.Ракитина. Данный метод позволяет довольно быстро определить степень физиологической активности химических соединений, которая выявляется по стимуляции или торможению всхожести семян растений, а также по изменению длины корней и длины стеблевой части.

Препараты испытаны методом замочки семян в растворах разных концентраций с последующим проращиванием в чашках Петри. Контрольные семена замачивали в дистиллированной воде.

Каждая серия опытов сопровождается контролем. В контрольных вариантах в питательную среди вносят только чистый расворитель.

Результат опытов фиксуруются через 3, 5, 7, и 10 дней после инокуляции (табл. 1-3).

Таблица 1

Влияние препарата БЦ-2 на всхожесть семян и рост проростков огурцов сорта «Узбекистан740»

Опыты Прерарат	концен трация, %	Огуруцы
		Всхожесть %	Рост кор ня, %	Рост стебля, %
Контроль	б\о	100,0	100,0	100,0
БЦ-2-N,N1-полиметилен бис [(морфолило )мочевина]	0,1	100,0	105,2	108,2
	0,01	100,0	106,0	112,1
	0,001	100,0	115,7	109,3
	0,0001	100,0	119,3	111,1
	0.00001	100,0	128,7	114,3
Рослин (известный)	0,75-1,0	100,0	103,4	101,7

Таблица 2

Влияние препарата БЦ-2 на всхожесть семян и рост проростков томата сорта «Темп»

Опыты Прерарат	концен трация, %	Помидоры
		Всхожесть %	Рост проросткор ная	Ростсеблля %
Контроль	б\о	50,0	100,0	100,0
БЦ-2-N,N1-полиметилен бис[(морфолило )мочевина]	0,1	50,0	105,2	116,3
	0,01	57,5	116,1	121,1
	0,001	56,8	139,4	125,1
	0,0001	49,3	112,6	108,5
	0.00001	51,2	117,1	105,6
Рослин (известный)	0,75-1,0	52,1	101,9	100,7

Таблица 3

Влияние препарата БЦ-2 на всхожесть семян и рост проростков хлопчатника сорта «С-6524»

Опыты Прерарат	концен трация, %	Помидоры
		Всхожесть %	Рост проросткор ная	Ростсеблля %
Контроль	б\о	80,0	100,0	100,0
БЦ-2-N,N1-полиметилен бис[(морфолило )мочевина]	0,1	86,7	113,0	107,07
	0,01	84,6	112,3	108,0
	0,001	85,4	124.6	115,3
	0,0001	82,3	114,3	108,5
	0.00001	80,0	121,2	114,3
Рослин (известный)	0,75-1,0	80,0	104,1	102,4

Сравнительные испытания также показывают, что испытуемый препарат БЦ-2, т.е. прозиводное полиметилен бис[(морфолина)мочевина] от 7,5 до 75000 раз менее низкой концентрации нашего препарата, проявил более высокую ростстимулирущую активность, чем ныне применяемый во многих отраслях сельского хозяйства Узбекистана препарат «Рослин».

Препарат БЦ-2 на культуре хлопчатника проявил биологическую активность, при концентрации 0,00001% (в раздении в 75000 раз) стимулировал рост корня на 121,2%, а рост стебля 114,3% выше контроля и известного препарата «Рослин»(концентрации 0,75-1,0%).

Препарат БЦ-2 на культуре огурца тоже проявил биологическую активность, при концентрации 0,00001% (т.е. в разведении в 75000 раз) способствовал рост корня на 128,7%, несколько ниже - росту стебля на 114,3% выше контроля и известного препарата «Рослин».

Препарат БЦ-2 на томатах аналогично предыдущим культурам проявил очень высокую биологическую активность- до 117,1% при концентрации 0,00001% (даже в раздении в 75000 раз).

Таким образом, малотоксичный (ЬП 5о =4070мг\кг) препарат БЦ-2 на проявил высокие стимулирующие свойства на семенах томата, огурцов и хлопчатника при 0,00001% концентрации.

В заключении, препарат БЦ-2 полиметилен бис[(морфолило)мочевина]синтезированный по безотходной технологии, даже при разведении в 75000 раз несколько тысяча раз превосходит по стимулирующей активности ныне применяемый известный препарат «Рослин» и препарат контроля.

Источники информации

• [1]    - SU № 1453850, С 07 Д 295/02, 1988г.

• [2]    - патент 6133299 США, МПК⁷ А 61 К 31/44, заявл. 25.02.1993г., опубл. 17.10.2000г.

• [3]    - J. Med. Chem., 2001, 44, № 5, p. 694-702.

• [4]    - Rev. Roum. Chem., 1997, 22, № 6, p. 885-898.