Замещенные 3,1-бензоксазино (1,2-с)(1,3) бензоксазины, проявляющие свойства активаторов прорастания семян пшеницы

 

Описываются 3,1-бензоксазино(1,2-С)(1,3)бензоксазины общей формулы I, обладающие свойствами активаторов прорастания семян пшеницы где I.1. R, R₁ - H; I.2 R - H, R₁ - CH₃; I.3. R - H, R₁ - изоC₄H₉; I.4. R - NO₂, R₁ - H; I.5. R - NO₂, R₁ - CH₃. Технический результат заключается в увеличении энергии прорастания, длины и сухой массы проростков и корней семян озимой пшеницы. 1 табл.

Изобретение относится к новым химическим биологически активным соединениям - замещенным 3,1-бензоксазино (1,2-с)(1,3) бензоксазинам формулы I: 4,4-дифенил-3,1-бензоксазино (1,2-с)(1,3) бензоксазину формулы I.1; 4,4-дифенил-11-метил-3,1-бензоксазино (1,2-с)(1,3) бензоксазину формулы I.2; 4,4-дифенил-11-изобутил-3,1-бензоксазино (1,2-с)(1,3) бензоксазину формулы I.3; 4,4-дифенил-15-нитро-3,1-бензоксазино (1,2-с)(1,3) бензоксазину формулы I.4; 4,4-дифенил-11-метил-15-нитро-3,1-бензоксазино (1,2-с)(1,3) бензоксазину формулы I.5, активирующим прорастание семян пшеницы.

I.1. R,R₁ - H I.2. R - H, R₁ - CH₃ I.3. R - H, R₁ - изоC₂H₉ I.4. R - NO₂, R₁ - H I.5. R - NO₂, R₁ - CH₃ Указанные соединения, их химические и биологические свойства в литературе не известны.

В ряду замещенных 3,1-бензоксазинов известен 2,4,4-трифенил-1,2-дигидро-4Н-3,1-бензоксазин формулы II, проявляющий рострегулирующую активность на семенах озимой пшеницы [Ненько Н.И. и др. Рострегулирующая и антистрессовая активность производных 4,4-(дифенил)-1,2-дигидро-4Н-3,1-бензоксазина //Регуляторы роста и развития растений /тезисы доклада на IV международ конф., М., 24-26.06.1997.- М., 1997.- С. 63].

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

Однако гиббереллин - дорогостоящий продукт микробиологического синтеза и малодоступен. Его применение вызывает нерациональную трату пластических веществ [Муромцев Г.С. и др. Основы химической регуляции роста и продуктивности растений. - М.: Агропромиздат, 1987. - C. 33-80].

Задачей настоящего изобретения является получение новых соединений, перспективных для химии биологически активных веществ, расширяющих ассортимент веществ с рострегулирующими свойствами в ряду замещенных 3,1-бензоксазинов, позволяющих улучшить посевные качества семян.

Это достигается синтезом новых неописанных ранее соединений - замещенных 3,1-бензоксазино (1,2-с)(1,3) бензоксазолинов, проявляющих свойства активаторов прорастания семян пшеницы.

Исходным соединением для получения соединений I.1-I.5 является о-аминофенилдифинилкарбинол формулы III. Последний получают с выходом до 80% из производимого отечественной промышленностью метилантранилата по известной методике взаимодействия сложных эфиров с реактивом Гриньяра [Реакции карбонильных соединений. - В кн.: Практикум по органической химии, т. II /Под ред. Потапова В.П., Пономарева С.В. Пер. с немецкого - М, С. 195-199].

Физико-химические константы карбинола III соответствуют литературным данным [A. Baeyer, V. Villiger. Dibenzolactone and Triphenylmethane. - Chem. Ber. 1904, 37, S. 3191-3210].

Соединения I.1-I.5 получают путем последовательных конденсаций: вначале карбинола III салициловыми альдегидами, затем образовавшихся дигидробензолсазинов IV.1 и IV.2 с рядом алифатических альдегидов

Полученные соединения IV.1-IV.2 и I.1-I.5 идентифицированы по совокупности данных элементного анализа, ИК и ПМР-спектроскопии.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Получение 4,4-дифенил-11алкил-3,1-бензоксазино (1,2-с)(1,3) бензоксазинов I.1-I.3.

Процесс состоит из следующих стадий.

1 Стадия.

Синтез 2-(2-гидроксифенил)-4,4-дифенил-1,2-дигидро-4Н-3,1-бензоксазина (IV.1).

К раствору 2,75 г (0,01 моль) о-аминофенилдифенилкарбинола в 10 мл ледяной уксусной кислоты при охлаждении (ледяная баня) и перемешивании порциями прибавляют 1,22 г (0,01 моль) 2-гидроксибензальдегида. Затем смесь перемешивают при комнатной температуре в течение часа. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают раствором спирта в воде (1:3), сушат, получают 2,85 г (75%) 2-(2-гидроксифенил)-4,4-дифенил-1,2-дигидро-4Н-3,1-бензоксазина (IV. 1).

Температура плавления 168-170•C (из этанола).

Элементный анализ для С₂₆Н₂₁NO₂: найдено, %: С 82,61; Н 5,32; N 3,73. Вычислено, %: С 82,32; Н 5,54; N 3,69. Спектр ПМР (DMSO d₆): 4,40 (1Н, уш. с, NH); 5,60 (1Н, с, На); 6,90 (8Н, м, Нар), 7,20 и 7,35 [10Н, два с, (С₆Н₅)₂] ; 8,40 (1Н, уш. с, ОН). ИК-спектр, ν, см^-1: (N-C-O) 1020, 1070, 1100; (NH) 3300; (ОН) 3200-3070; (С=СНар) 3030, 1600, 1590.

2 Стадия.

Синтез 4,4-дифенил-3,1-бензоксазино (1,2-с)(1,3) бензоксазина (I.1).

Смесь 0,95 г (0,0025 моль) дигидробензоксазина (IV.1) и 0,2 мл формалина (содержащего 0,0025 моль формальдегида) в 10 мл уксусной кислоты перемешивают при комнатной температуре в течение часа. Наблюдают исчезновение осадка исходного дигидробензоксазина и выпадение нового осадка. Осадок отфильтровывают, промывают раствором спирта в воде (1:3), сушат, получают 0,69 г (70%) продукта I.1.

Температура плавления 215^oС (из толуола).

Элементный анализ для C₂₇H₂₁NO₂: найдено, %: С 82,42; Н 5,62; N 3,20. Вычислено, %: С 82,86; Н 5,37; N 3,58. Спектр ПМР (CDCl₃); δ, м.д: 5,15 и 5,25 (2Н, два д, Нв+Нс); 5,35 (1Н, с, На); 7,20 (18Н, м. Нар), ²Iнвнс=8,0 Гц. ИК-спектр, ν, см^-1: (N-C-O) 1050, 1070, 1100; (С=СНар) 3030, 1600, 1590.

Синтез 4,4-дифенил-11-метил-3,1-бензоксазино (1,2-с)(1,3) бензоксазина (I.2).

Смесь 0,95 г (0,0025 моль) дигидробензоксазина (IV.1) и 0,11 г (0,0025 моль) уксусного альдегида в 10 мл уксусной кислоты перемешивают при комнатной температуре в течение часа. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают раствором спирта в воде (1:3), сушат, получают 0,66 г (65%) продукта I.2.

Температура плавления 203-205^oС (из толуола).

Элементный анализ для C₂₈H₂₃NO₂: найдено, %: С 82,51; Н 5,83; N 3,21. Вычислено, %: С 82,96; Н 5,68; N 3,46. Спектр ПМР (CDCl₃; σ, м.д: 1,62 (3Н, д, СН₃); 5,35 (1Н, кв, Нв); 5,50 (1Н, с, На); 7,25 (18Н, м, Нар), ²Iнвнс=6,0 Гц. ИК-спектр, ν, см^-1: (N-C-O) 1020, 1080, 1110; (С=СНар) 3030, 1600, 1580.

Синтез 4,4-дифенил-11-изобутил-3,1-бензоксазино (1,2-с)(1,3) бензоксазина (1.3).

Смесь 0,95 г (0,0025 моль) дигидробензоксазина (IV.1) и 0,18 г (0,0025 моль) изомасляного альдегида в 10 мл уксусной кислоты перемешивают при комнатной температуре в течение часа. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают раствором спирта в воде (1:3), сушат, получают 0,67 г (60%) продукта I.3.

Температура плавления 172-173^oС (из толуола).

Элементный анализ для C₃₁H₂₉NO₂: найдено, %: С 83,57; Н 6,72; N 3,28. Вычислено, %: С 83,22; Н 6,48; N 3,13. Спектр ПМР (CDCl₃); σ, м.д: 1,10 [6Н, д, (СН₃)₂]; 1,57 (2Н, м, СН₃); 2,55 (1Н, м, СН); 5,40 (1Н, с, На); 5,71 (1Н, т, Нв); 7,05 (18Н, м, Нар), ³Iснсн₃=6,9 Гц; ³Icнсн₂=5,0 Гц. ИК-спектр, ν, см^-1: (N-C-O) 1010, 1070, 1100; (С=СНар) 3030, 1610, 1590.

Пример 2. Получение 4,4-дифенил-11-алкил-15-нитро-3,1-бензоксазино (1,2-с)(1,3) бензоксазинов I.4-I.5.

Процесс состоит из следующих стадий.

1 Стадия.

Синтез 2-(2-гидрокси-5-нитрофенил)-4,4-дифенил-1,2-дигидро-4Н-3,1-бензоксазина (IV.2).

К раствору 2,75 г (0,01 моль) о-аминофенилдифенилкарбинола (III) в 10 мл ледяной уксусной кислоты при охлаждении (ледяная баня) и перемешивании порциями прибавляют 1,66 г (0,01 моль) 2-гидрокси-5-нитробензальдегида. Затем смесь перемешивают при комнатной температуре в течение часа. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают раствором спирта в воде (1:3), сушат, получают 3,04 г (72%) 2-(2-гидрокси-5-нитрофенил)-4,4-дифенил-1,2-дигидро-4Н-3,1-бензоксазина (IV.2).

Температура плавления 162-163^oС (этанол).

Элементный анализ для C₂₆H₂₀N₂O₄: найдено, %: С 73,42; Н 4,58; N 6,75. Вычислено, %: С 73,58; Н 4,72; N 6,60. Спектр ПМР (DMSO d₆) σ, м.д.: 4,45 (1Н, уш. с, NH); 5,60 (1Н, с, На); 6,80 (5Н, м, С₆Н₄+H_γ), 7,30 и 7,40 [10Н, два с, (C₆H₅)₂]; 7,95 (1Н, м, H_β); 8,15 (1Н, д, H_α/ ); 9,50 (1Н, уш. с, ОН); ³I_HβHα=3,0 Гц. ИК-спектр, ν, см^-1: (N-C-O) 1030, 1085, 1100; (NH) 3350; (ОН) 3600-3100; (NO₂) 1520, 1325; (C=CHap) 3030, 1610, 1590.

2 Стадия.

Синтез 4,4-дифенил-15-нитро-3,1-бензоксазино (1,2-с)(1,3) бензоксазина (I.4)
Смесь 1,06 г (0,0025 моль) дигидробензоксазина (IV.2) и 0,2 мл формалина (0,0025 моль формальдегида) в 10 мл уксусной кислоты перемешивают при комнатной температуре в течение часа. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают раствором спирта в воде (1:3), сушат, получают 0,76 г (70%) продукта I.4.

Температура плавления 228-230^oС (из бензола).

Элементный анализ для C₂₇H₂₀N₂O₄: найдено, %: С 74,55; Н 4,31; N 6,15. Вычислено, %: С 74,31; Н 4,58; N 6,42. Спектр ПМР (DMSO-d₆); σ, м.д: 5,35 и 5,45 (2Н, два д, Нв+Нс); 5,55 (1Н, с, На); 7,25 [15Н, м, С₆Н₄+(С₆Н₅)₂+H_γ]; 7,90 (1Н, д, H_α); 8,20 (1Н, м, H_β). ³Iнвнс=7,5 Гц. ИК-спектр, ν, см^-1: (N-C-О) 1020, 1070, 1100; (NO₂) 1520, 1340; (C=CHap) 3030, 1600, 1580.

Синтез 4,4-дифенил-11-метил-15-нитро-3,1-бензоксазино (1,2-с)(1,3) бензоксазина (I.5).

Смесь 1,06 г (0,0025 моль) дигидробензоксазина (IV.2) и 0,11 г (0,0025 моль) уксусного альдегида в 10 мл уксусной кислоты перемешивают при комнатной температуре в течение часа. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают раствором спирта в воде (1:3), сушат, получают 0,73 г (65%) продукта I. 5.

Температура плавления 218-220^oС (из бензола).

Элементный анализ для C₂₈H₂₂N₂O: найдено, %: С 74,42; Н 4,63; N 6,53. Вычислено, %: С 74,67; Н 4,89; N 6,22. Спектр ПМР (CDCl₃); σ, м.д: 1,57 (3Н, д, СН₃); 5,45 (1Н, кв, Нв); 5,75 (1Н, с. На); 7,15 [15Н, м, С₆Н₄+(С₆Н₅)₂+H_γ] ; 8,00 (1Н, д, H_α); 8,15 (1Н, м, H_β); ³I_CHCH3=6,0 Гц; ³I_HβHα =1,8 Гц. ИК-спектр, ν,, см^-1: (N-C-О) 1010, 1075, 1100; (NО₂) 1510, 1350; (C=CHap) 3030, 1610, 1590.

Пример 3. Изучение рострегулирующей активности замещенных 3,1-бензоксазино (1,2-с)(1,3) бензоксазинов.

Ростгенерирующую активность замещенных 3,1-бензоксазино (1,2-с)(1,3) бензоксазинов I. 1-I. 5, аналога по свойствам - гиббереллина и аналога по строению - соединения формулы II - изучали на семенах озимой пшеницы сорта Победа-50.

Соединения I. 2-I. 5 применяли в виде водных растворов с массовой долей 0,005-0,00005%, соединение I.1 - 0,008-0,00008%. Аналог по строению - соединение II - применяли в виде водного раствора с массовой долей 0,001% и аналог по свойствам - гиббереллин - в виде водного раствора с массовой долей 0,001%.

В качестве контроля использовали семена, обработанные водой. Обработку семян проводили путем предпосевного замачивания их в водных растворах препаратов в течение 18 ч. В каждом образце использовали по 50 шт. семян. Повторность опыта - трехкратная. Семена проращивали в рулонах фильтровальной бумаги в течение 7 дней.

Об оптимальной ростактивирующей дозе и об активности соединений судили по таким показателям, как энергия прорастания семян, высота проростков, длина корней и их массы, потенциальная продуктивность проростков.

Результаты воздействия на посевные качества семян приведены в таблице.

Проведенные исследования позволили установить, что соединения I.1-I.5 проявляют свойства активаторов прорастания семян пшеницы.

Соединения I. 1-I. 5 в оптимальных ростактивирующих концентрациях не оказывают существенного влияния на энергию прорастания семян.

Соединение I. 1 в оптимальной ростстимулирующей концентрации 0,00008% активирует рост проростков, при этом высота проростков увеличивается на 4,3% и их масса - на 12,5%, длина корней - на 8,1% и их масса не изменяется и потенциальную продуктивность проростков - на 6,5% в сравнении с контролем.

При этом соединение I.1 по своей эффективности не уступает аналогам по строению и свойствам.

Соединение 1.2 в оптимальной ростстимулирующей концентрации 0,00025% увеличивает высоту проростка на 6,0% и его массу - на 14,1%, массу корней - на 22,9% и потенциальную продуктивность проростков - на 15,1% в сравнении с контролем. По своей эффективности воздействия на посевные качества семян соединение I.2 не уступает аналогам по структуре и свойствам.

Соединение I. 3 в оптимальной ростстимулирующей концентрации 0,0025% активирует рост проростков, увеличивая длину побеговой системы на 19,8%, ее массу - на 40,6%, длину корней - на 11,7%, их массу - на 10,4%, потенциальную продуктивность проростков - на 10,8%, в сравнении с контролем и по своей эффективности превосходит аналоги по строению и свойствам.

Соединение I. 4 в оптимальной ростстимулирующей концентрации 0,0005% не увеличивает высоту проростка, но активирует рост корневой системы, увеличивая длину корней на 17,1%, их массу - на 22,9%, потенциальную продуктивность - на 11,8%, в сравнении с контролем и по своей эффективности не уступает аналогам по структуре и свойствам.

Соединение I.5 в оптимальной ростстимулирующей концентрации 0,00025% активирует рост проростков, увеличивая их высоту - на 4,3%, массу - на 20,3%, длину корней - на 10,8%, их массу - на 22,9%, потенциальную продуктивность - на 20,4% в сравнении с контролем. Соединение I.5 по своей эффективности не уступает аналогам по структуре и свойствам.

Соединения I.1-I.5 являются эффективными активаторами прорастания семян пшеницы и могут найти применение в практике сельского хозяйства в качестве средств, улучшающих посевные качества семян пшеницы.

Формула изобретения

Замещенные 3,1-бензоксазино (1,2-с)(1,3)бензоксазины, проявляющие свойства активаторов прорастания семян пшеницы формулы I: 4,4-дифенил-3,1-бензоксазино(1,2-с)(1,3)бензоксазин формулы I.1; 4,4-дифенил-11-метил-3,1-бензоксазино(1,2-с)(1,3)бензоксазин формулы I.2; 4,4-дифенил-11-изобутил-3,1-бензоксазино(1,3)бензоксазин формулы I. 3; 4,4-дифенил-15-нитро-3,1-бензоксазино(1,2-с)(1,3)бензоксазин формулы I.4; 4,4-дифенил-11-метил-15-нитро-3,1-бензоксазино(1,2-с)(1,3)бензоксазин формулы I.5;

I.1. R, R₁ - H;
I.2. R - H, R₁ - CH₃;
I.3. R - H, R₁ - изоC₄H₉;
I.4. R - NO₂, R₁ - H;
I.5. R - NO₂, R₁ - CH₃.

РИСУНКИ

Рисунок 1