1,3-бис [диметил(третбутиламино)силил] -2,2,4,4- тетраметилциклодисилазан в качестве инициатора роста хлореллы и ингибитора размножения гетеротрофных бактерий и способ его получения

 

Сущность изобретения: продукт: 1,3 - бис(диметил)третбутиламино)(силил)-2,2,4,4-тетраметилциклодисилазан, БФ C₁₆H₄₄N₄SiH выход 95%, И²_д⁰ 1,4525, т.кип. 102 - 104°С / 2 мм рт.ст. Реагент 1: 1,3-бисдиметил(хлорсилил)-2,2,4,4-тетраметилциклодисилазан. Реагент 2: H₂NC₄-H₉ - трет. Условия реакции: в смеси толуола и бутилацетата при 15 - 35°С. 2 с.п. ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к химии кремнийорганических азотсодержащих циклических соединений, а именно к новому 1,3-бис/диметил(третбутиламино)силил/-2,2,4,4-тетраметилциклодисилазану формулы H₉C₄- N - - C₄H₉ в качестве инициатора роста хлореллы и ингибитора размножения гетеротрофных бактерий и способу его получения, что может найти применение в сельском хозяйстве.

Известно кремнийорганическое азотсодержащее циклодисилазановое соединение II (CH₃)₂N - - N(CH₃)₂ 1,3-бис-/диметил(диметиламино)силил/-2,2,4,4-тетраметилциклодисилазан, который не может быть использован в качестве инициатора роста хлореллы или ингибитора размножения гетеротрофных бактерий вследствие недостаточного содержания органического углерода (С= 54,5% ) в аминном радикале (СН₃)₂ и отсутствия связи -N-Н в функциональной группе.

Известен 1,3-бис/диметил(диэтиламино)силил/-2,2,4,4-тетраметилциклодисилазан III (C₂H₅)₂N - - N(C₂H₅)₂ в котором также отсутствует связь -N-Н в функциональной группе, что не позволяет его использовать в качестве инициатора роста клеток хлореллы или ингибитора размножения гетеротрофных бактерий.

Известен (1) 1,3-бис/диметил(метиламино)силил/-2,2,4,4-тетраметилциклодисилазан формулы IV CH₃- - - CH₃ который также невозможно использовать в качестве инициатора роста хлореллы и ингибитора размножения гетеротрофных бактерий из-за недостаточного содержания углерода в аминном радикале.

Известно, что оловоорганические соединения подавляют рост хлореллы (2).

Известно, что 3-индомилуксусная кислота в концентрации 0,001 М 175 мг/л стимулируют рост хлореллы на 27% (3).

Недостатком указанного инициатора роста хлореллы является его невысокая активность.

Среди известных наиболее активных ингибиторов размножения гетеротрофных бактерий следует указать металлорганические соединения V R₁- - S A где М -Sn, Рh; R₁, R₂, R₃ разветвленная или неразветвленная алкильная группа, алкенильная группа и т. д. А полиол, полиэфир, карбоксилат, сульфонат, сложный эфир карбоновой кислоты и т. д.), обладающие бактерицидной активностью на чистые штаммы бактерий: Рseudomonas fluorescens NCТС 4755, Ваcillus subtilis NCТС 6460, Соrynebacterium diрhteroides FUR, Sarcina urea SMB 81 и др. в концентрации от 1 до 300 мг/л (4).

Известны также композиции на основе трибутилоловооксида и метасульфата или хлористого лаурилдиметилбензиламмония (УП^а), которые в концентрации 20-100 мг/л позволяют на 99,9% подавить развитие бактерий: Рseudomonas, Bacterium, Bacillus, Clostridus и др. (5).

К недостаткам указанного ингибитора размножения гетеротрофных бактерий следует отнести их невысокую активность (действующие концентрации составляют 20-100 мл/л).

Известно также, что взаимодействие хлорфункциональных групп 1,3-бис(диметилхлорсилил)-2,2,4,4-тетраметилциклодисилазана с низкомолекулярными органическими аминами, такими как диметиламин, по связи N-Н проводят в среде органических растворителей: толуол, бензол, этилацетат при сильном разбавлении (6). Однако в указанных растворителях невозможно получить с высоким выходом производные высших аминов, содержащие объемные органические радикалы, такие как трет-бутил.

Целью изобретения является разработка новых производных тетраметилциклодисилазана, обладающих повышенной активностью отношении роста клеток хлореллы и ингибирующих размножение гетеротрофных бактерий, а также разработка эффективного способа их получения. Указанные активности не характерны для соединений данного ряда.

Указанная цель достигается соединением формулы 1, используемым в качестве инициатора роста хлореллы и ингибитора размножения гетеротрофных бактерий, а также способом его получения путем взаимодействия 1,3-бис(диметилхлорсилил)-2,2,4,4-тетраметилциклодисилазана с третбутиламином при молярном соотношении 1:6-1:8 соответственно в смеси растворителей толуола и бутил-ацетата при массовом соотношении 1,3-бис(диметилхлорсилил)-2,2,4,4-тетраметилциклодисилазана в смеси растворителей 1:6,63-1:7,5 соответственно при 15-35^оС.

Полученное соединение 1 представляет собой прозрачную бесцветную жидкость мол. м. 404,9, показателем преломления 1,4525, плотностью 0,905 г/ил и температурой кипения 299-300^оС 760 мм рт. ст. 102-104^оС 2 мм рт. ст. Хорошо растворяется в бензоле, толуоле, гексане, петролейном эфире. Гидролизуется при контакте с влагой воздуха. Соединение 1 содержит в аминном радикале высокий процент органического углерода (66,6%) и связь N-Н, увеличивающую активность функциональной группы при попадании вещества в воду и, следовательно, оказывает значительное влияние на ускорение роста клеток хлореллы или на подавление размножения гетеротрофных бактерий по сравнению описанными аналогами.

Строение соединения I подтверждено данными ИК-спектроскопии, определением молекулярной массы и элементного состава. В колебательных спектрах I наблюдаются интенсивные полосы поглощения в областях 1050, 890, 770, 720, 460, 430 см^-1, характерные для циклодисалазанового фрагмента Si₄N₂, причем к валентным колебаниям фрагмента Si₄N₂ отнесены частоты: 1050, 890 и 430 см^-1. Также наблюдаются полосы поглощения, характерные для валентных колебаний связи Si-N-Si в области 930-950 см^-1, связи N-H в области 3400-3450 и в области 840-900 см^-1, связи (СН) в области 1400 см^-1; наличие радикала СН₃ у атома кремния в области 1270 см^-1 и, в области 1270 см^-1 и, в области 2800-3000 см^-1; наличие третбутилильного радикала у атома азота в области 1375-1390.

П р и м е р 1. В четырехгорлую колбу, снабженную мешалкой со шприцевым затвором, капельной воронкой, термометром и обратным холодильником с хлоркальцевой трубкой, предварительно продутую сухим азотом, загружают 164,9 г (2,26 моля) абсолютного третбутиламина и в течение 15-20 мин прикапывают из капельной воронки раствор, состоящий из 93,5 г (0,282 моля) 1,3-бис(диметилхлорсилил)-2,2,4,4-тетраметилциклодисилазана (VII) и 619,9 г смеси органических растворителей: толуола (274,2 г) и бутилацетата (345,7 г) (молярное соотношение 1:1). Молярное соотношение (VII) и третбутиламина 1:8 соответственно, массовое соотношение (VII) и смеси растворителей составляет 1: 6,63 соответственно. Температуру реакционной массы поддерживают в интервале 15-35^оС. Увеличение температуры выше 35^оС ведет к уносу легкокипящего третбутиламина (температура кипения третбутиламина 44,4^оС), а уменьшение, ниже 15^оС к удлинению времени процесса. Выдержку в этих условиях ведут в течение 4 ч.

Выпавший осадок комплексной соли отфильтровывают, а растворитель отгоняют при атмосферном давлении. Фракционированием при остаточном давлении 2 мм рт. ст. и температуре 102-104^оС получают бесцветную прозрачную жидкость с показателем преломления (при 20^оС) 1,4525. Выход 108,5 г (95%).

Найдено, С 46,97; Н 10,85; Si 27,50; N 14,00.

С₁₆Н₄₄N₄Si₄.

Вычислено, С 47,46; Н 10,95; Si 27,75; N 13,84.

Молекулярная масса полученного соединения: определено 401,0; вычислено 404,9.

Аналогично примеру 1 получают соединение I, изменяя молярное соотношение исходных реагентов и весовое соотношение растворителя и VII условия реакции и характеристика полученного соединения приведены в табл. 1.

П р и м е р 10. Испытывают влияние соединений IV и I на хлореллу следующим образом.

Чистую культуру хлореллы выращивают на среде Успенского в люминостатной установке в стандартных условиях в течение 20 дней. Действие IV и I в концентрациях 0,01 и 0,001 г/л каждого соединения на хлореллу оценивают по изменению общей численности клеток (подсчет производят в камере Горяева). Результаты опыта приведены в табл. 2.

Из данных табл. 2 следует, что соединение IV в концентрации 0,001 мг/л на 20-е сутки дает прирост клеток хлореллы только на 1,2% а в концентрации 0,01 мг/л на 2,3% в то время как соединение в аналогичных условиях на 46 и 85,5% соответственно. При этом известная 3-индолил уксусная кислота стимулирует рост клеток хлореллы только на 27% П р и м е р 11. Влияние IV и I на размножение гетеротрофных бактерий в воде определяют путем посева микроорганизмов на мясо-пептонный агар в чашки Петри с последующим выдерживанием при 37^оС в термостате марки ТС-80 М-2 в течение 24 ч.

Культуру бактерий готовят на речной воде в 15 колбах объемом 100 мл с добавлением пептона. Содержимое 3-х колб служит контролем, в 6 колб добавляют IV в концентрации 0,01 мг/л (3 колбы) и 0,001 мг/л (3 колбы), а в 6 оставшихся соединение I в тех же концентрациях. Подсчет микроорганизмов проводят сразу после постановки опыта, а также на 5, 10, 15, 20 и 25 сутки после приготовления растворов. Посев микроорганизмов на мясо-пептонный агар проводят при разведении 1 ^. 10⁴ мл. Средние значения полученных результатов приведены в табл. 3.

Из данных табл. 3 следует, что численность бактерий на 25 сутки в присутствии соедин. IV в концентрации 0,01 и 0,001 мг/г практически такая же, как и в контроле, а в присутствии соединение I в концентрации 0,01 мг/л в тех же условиях подавляется размножение гетеротрофных бактерий на 90,5% В то же время как известные ингибиторы роста формулы V и VI обладают бактерицидной активностью в концентрации 1-300 мг/л и 20-100 мг/л соответственно подавляет рост на 99,9%

Формула изобретения

1. 1,3-Бис-[диметил (трет-бутиламино)силил] -2,2,4,4- тетраметилциклодисилазан формулы
в качестве инициатора роста хлореллы и ингибатора размножения гетеротрофных бактерий.

2. Способ получения 1,3-бис-[диметил (трет-бутиламино)силил]-2,2,4,4-тетраметилциклодисилазана, отличающийся тем, что 1,3-бис(диметилхлорисилил)-2,2,4,4-тетраметилциклодисилазан подвергают взаимодействию с трет-бутиламином при молярном соотношении 1 6 1 8 соответственно в смеси растворителя толуола и бутилацетата при массовом соотношении 1,3-бис(диметилхлорсилил)-2,2,4,4-тетраметилциклодисилазана и смеси растворителей 1 6,63 1 7,5 соответственно при 15 35^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4