2,4-диметил-3-(5-нитрофурфурил)-пиразол, обладающий способностью активировать прорастание семян пшеницы

 

Изобретение относится к новому биологически активному соединению из ряда гетероциклических соединении формулы I, проявляющему свойство активатора прорастания семян пшеницы. Соединение I может найти применение в сельском хозяйстве. В качестве вещества, проявляющего свойства активатора прорастания семян пшеницы, предложен 2,4-диметил-3-(5-нитрофурфурил)-пиразол для обеспечения расширения арсенала биологически активных веществ, полученных синтетическим путем, по своей эффективности превосходящего аналоги по структуре и свойствам. 1 табл.

Изобретение относится к новому биологическому активному соединению из ряда гетероциклических соединений формулы I, проявляющему свойство активатора прорастания семян пшеницы.

Соединение 1 может найти применение в сельском хозяйстве.

Указанное соединение, его химические и биологические свойства в литературе не известны.

Известно применение препарата фурацилин (семикарбазон-5-интрофурфурола)-аналога по строению заявляемого соединения в качестве антибактериального средства, действующего на различные грамположительные и грамотрицательные микробы [Алексеева Л.Н. Антибактериальные препараты - производные 5-нитрофурана.-Рига: Изд-во АН ЛатвССР, 1963; Гаевый М.Д., Галенко-Ярошевский П.А., Петров В.И. Фармакология с рецептурой. - Волгоград. -1994. - 336 с.]. Однако фурацилин не нашел применения в сельском хозяйстве для предпосевной обработки семян.

В качестве аналога по свойствам известен гиббереллин, широко используемый для активации прорастания семян [Чайлахян М.Х., Гудеова М.М., Хлопенкова Л. П. Влияние фитогормонов и ингибиторов на рост карликовых форм гороха и пшеницы при предпосевной обработке семян. - Доклады АН СССР. - 1975. - Т. 225. N 5. - С. 1217-1220]. Однако гиббереллин - продукт микробиологического синтеза отличается дороговизной и малодоступен.

Задачей настоящего изобретения является получение нового соединения, перспективного для химии биологически активных веществ и сельского хозяйства, обеспечивающего расширение ареала биологически активных веществ, полученных синтетическим путем, по своей эффективности превосходящего аналоги по структуре и свойствам.

Это достигается синтезом 2,4-диметил-3-(5-нитрофурфурил)-пиразола, нового не описанного ранее соединения, проявляющего свойства активатора прорастания семян пшеницы.

Соединение 1 получали двухстадийным синтезом из 5-нитрофурфурил-бромида и 2,4-пентандиона.

Исходные вещества для получения соединения 1-2,4-пентандион и гидразингидрат производятся в промышленности, 5-нитрофурфурилбромид получают по методике [Howard J.C., Klein G. Phrotochemical oxidation of 5-nitro-2-furfuril iodida. - J. Org. Chem. - 1959. - vol. 24. - N 2. - p. 255].

Изобретение иллюстрируется следующими примерами: Пример 1 Получение 2,4-диметил-3-(5-нитрофурфурил)-пиразола Соединение 1 получали двухстадийным синтезом из 5-нитрофурфурил бромида и 2,4-петандинона. I стадию проводили по методике [Алкилирование β-дикарбонильных соединений 1,2,3-тригалогенпропанами как метод синтеза β-замещенных фуранов/ Ш. Т. Ахмедов, Н.С. Садыков, В.М. Исмайлова и др.// ХГС. - 1986. - N 12. - С. 1602]. II стадию - по способу [Иванский В.И. Химия гетероциклических соединений. - М.: Высшая школа. - 1978. - 559 с.].

Процесс состоит из следующих стадий: К взвеси 13,8 г K₂CO₃ (0, моль) в 150 мл диметилсульфоксида (ДМСО) при температуре 10-12^oC добавляли 20 мл ацетилацетона (0,2 моль) и 10,3 г 5-нитрофурфурил бромида (0,05 моль). Смесь перемешивали при непрерывном охлаждении льдом 12 ч. После окончания реакции (контроль ТСХ) реакционную смесь выливали в ледяную воду, отфильтровывали, промывали холодной водой. Выход 3-(5-нитрофурфурил)-2,4-пентандиона составил 7,3 г (64,9%). T_пл = 93^oC.

Вычислено, %: C 53,33; H 4,89; N 6,20.

Найдено, %: C 53,4; H 4,83; N 6,28.

ПМР спектры сняты в CDCl₃, стандарт ГМДС, ( δ , м.д., J Гц): 2,26 (с, 6H, (CH₃)₂); 4,07 (c, CH₂), 7,8 и 8,8 (д, 1H, 3-H, 4-H, J_3,4= 3,6).

ИК спектры ( ν , см^-1, вазелиновое масло); 1340, 1518 (NO₂); 1575 (C=C); 1700 (C=O).

В колбу помещали раствор 2,25 г 3-(5-нитрофурфурил)-2,4-пентандиона (0,01 моль) в 10 мл спирта, добавляли 0,5 г гидразин-гидрата (0,01 моль) и 0,25 г уксусной кислоты (0,04 моль) в качестве катализатора. Реакционную смесь кипятили 2,5 часа, продукт выделяли выпариванием растворителя, осадок отфильтровывали. Дополнительное количество вещества 1 получали выпариванием фильтрата. Выход соединения I 2,15 г (95,7%). T_пл = 130^oC (из этанола)
Вычислено, %: C 54,3; H 4,98; N 19,0.

Найдено, %: C 54,12; H 5,01; N 19,09.

Спектры ПМР сняты в CDCl₃, стандарт ГМДС ( δ , м.д., J, Гц); 2,28 (с, 6H, (CH₃)₂; 3,85 (c, 2H, CH₂); 6,17 и 7,20 (д, 1H, 3-H, 4-H, J_3,4=8,6); 9,09 (с, NH);
ИК спектры ( ν , см^-1, вазелиновое масло);
3470 (NH); 1590 (C=N); 1518 (NO₂).

Пример 2.

Изучение рострегулирующей активности 2,4-диметил-3-(5-нитрофурфурил)-пиразона I на озимой пшенице сорта Юна
Рострегулирующую активность соединения формулы I и аналога по структуре фурацилина изучали на семенах озимой пшеницы сорта Юна. Соединение формулы I и аналог по строению применяли в виде водных растворов с массовой долей 0,01, 0,001 и 0,0001%, а также аналог по свойствам гиббереллин в виде водного раствора с массовой долей 0,001% путем предпосевного замачивания семян в течение 18 часов. В качестве контроля взяты семена, обработанные водой. В каждом образце использовали по 50 шт. семян. Повторность опыта - трехкратная. Семена проращивали в течение 7 дней в рулонах фильтровальной бумаги. Об активности соединения формулы I судили по влиянию их на всхожесть семян, высоту ростков и длину корней проростков, а также их массу.

Результаты исследований приведены в таблице.

Установлено, что соединение формулы I увеличивает всхожесть семян на 9%, высоту проростков - на 11% и на рост корней проростков существенного влияния не оказывает.

Соединение формулы I активирует синтетические процессы в проростках. Соединение формулы I оказывает большое влияние на накопление биомассы в ростках проростков.

В целом соединение формулы I изменяет направленность биологических процессов, что проявляется в активации роста надземной части растений. Аналогичное воздействие на проростки оказал гиббереллин.

Однако соединение I, в отличие от гиббериллина, повышает всхожесть семян, увеличивает сухую массу корней проростков, позволяет получить более мощную корневую систему, что улучшает посевные качества семян.

Таким образом, соединение формулы I оказывает на семена пшеницы воздействие, аналогичное гиббереллину и превосходит его по своей эффективности. Исходное сырье для получения соединения I производится в промышленности, что обуславливает перспективу его применения в сельском хозяйстве.

Формула изобретения

2,4-Диметил-3-(5-нитрофурфурил)-пиразол формулы

проявляющее свойства активатора прорастания семян пшеницы.

РИСУНКИ

Рисунок 1