Способ получения смеси комплексов включения (варианты)
Владельцы патента RU 2480987:
Голубев Андрей Владимирович (RU)
Изобретение может быть использовано в агрохимии. Получают смесь комплексов включения двух циклических соединений
где
для первого из указанных циклических соединений А является двойной связью и R - насыщенным С1-С4 алкилом и для второго из указанных циклических соединений А является одинарной связью и R - ненасыщенным С1-С4 алкилом, причем в указанном ненасыщенном С1-С4 алкиле двойная связь примыкает к атому углерода цикла, в молекулы макроциклического соединения
где
х=6, 7 или 8, или его модифицированного производного, следующими стадиями: 1) одновременное получение указанных циклических соединений взаимодействием галогенированного карбена с основанием в присутствии кукурбитурила или каликсарена; 2) очистка, если это требуется, образующихся на стадии 1 циклических соединений от нежелательных примесей; 3) осуществление взаимодействия полученных циклических соединений с указанным макроциклическим соединением с образованием смеси комплексов включения двух циклических соединений в молекулы макроциклического соединения. Стадии 1) и 3) могут быть совмещены. Смеси применяют на растениях и плодах. Изобретение позволяет повысить урожайность. 2 н.п. ф-лы, 4 табл., 1 пр.
Изобретение относится к агрохимии и может быть использовано для получения комплексов включения.
В статье Голубев А.В. и др. «Методы синтеза циклопропена и его производных». Химическая промышленность сегодня, 2006, №12, с.32-35 приведен обзор способов получения циклопропенов.
Из уровня техники известен способ получения соединения
где
R выбран из группы, состоящей из водорода, насыщенного или ненасыщенного С1-С4 алкила, гидроксила, галогена, С1-С4 алкокси, амино и карбокси группы, n - число от 1 до 4, взаимодействием галогенированного карбена с амидом металла; способ минимизации примесей; комплекс, сформированный с молекулярным инкапсулирующим агентом (международная заявка WO 00/10386 А1 (BIOTECHNOLOGIES FOR HORTICULTURE INC) 2000-03-02.
Из уровня техники известны агрохимические смеси, содержащие 1-метилциклопропен и второй активный компонент (международная заявка WO 2008071714 А1 (BASF SE) 2008-06-19.
Настоящее изобретение направлено на получение проявляющей свойства регулятора роста растений и плодов смеси комплексов включения двух циклических соединений
где
для первого из указанных циклических соединений А является двойной связью и R - насыщенным С1-С4 алкилом и для второго из указанных циклических соединений А является одинарной связью и R - ненасыщенным С1-С4 алкилом, причем в указанном ненасыщенном С1-С4 алкиле двойная связь примыкает к атому углерода цикла, в молекулы макроциклического соединения
где
х=6, 7 или 8, или его модифицированного производного, характеризующееся следующими стадиями:
1) одновременное получение указанных циклических соединений;
2) очистка, если это требуется, образующихся на стадии 1 циклических соединений от нежелательных примесей;
3) осуществление взаимодействия полученных циклических соединений с указанным макроциклическим соединением с образованием смеси комплексов включения двух циклических соединений в молекулы макроциклического соединения.
Способ может быть осуществлен взаимодействием циклических соединений с макроциклическим соединением с образованием смеси комплексов включения двух циклических соединений в молекулы макроциклического соединения совмещено с получением указанных циклических соединений.
Способ может быть осуществлен взаимодействием галогенированного карбена с основанием в присутствии кукурбитурила с одновременным получением циклических соединений.
Способ может быть осуществлен взаимодействием галогенированного карбена с основанием в присутствии каликсарена с одновременным получением циклических соединений.
Структура химического соединения
где
А является двойной связью и R - насыщенным С1-С4 алкилом, означает, что циклопропеновое кольцо имеет один заместитель R, который выбран из группы, состоящей из -СН3, -С2Н5, -С3Н7, -С4Н9, включая их структурные изомеры.
Структура химического соединения
где
А является одинарной связью и R - ненасыщенным С1-С4 алкилом, причем в указанном ненасыщенном С1-С4 алкиле двойная связь примыкает к атому углерода цикла, означает, что циклопропановое кольцо имеет один заместитель R, который выбран из группы, состоящей из =CR', где R' выбран из группы, состоящей из водорода, насыщенного С1-С3 алкила.
Структура химического соединения
где
х=6, 7 или 8, означает, что остатки D-глюкопиранозы объединены D-1,4-гликозидными связями в макроциклы - цикло амилозы - с числом остатков в макроцикле 6, 7 или 8.
Специалисту в данной области понятно, что могут быть использованы как сами цикло амилозы, так и их модифицированные производные (см., например, А.Р.Croft, R.A.Bartsch. «Synthesis of Chemically Modified Cyclodextrins». Tetrahedron, 1983, Vol.39, N.9, p.1417-1474; Christopher J. Easton, Stephen F. Lincoln. «Modified Cyclodextrins: Scaffolds and Templates for Supramolecular Chemistry». Imperial College Press, London, UK, 1999; Dominique Duchene. «New Trends in Cyclodextrins and Derivatives». Editions de Sante, Paris, France, 1991).
Способы применения указанных циклических соединений, которые проявляют свойства регуляторов роста растений и плодов, широко известны в предшествующем уровне техники (см., например, WO 9533377 A1 (NORTH CAROLINA STATE UNIVERSITY) 1996-05-21).
Такие соединения находят применение при обработке растений, овощей, фруктов, ягод с целью увеличения урожая и срока хранения (в фазе вегетации; после сбора урожая). Применяемые составы, содержащие подобные модуляторы (регуляторы) этилена, позволяют оказывать влияние на внутренние процессы, тем самым регулируя опадение листвы, сроки созревания, снижая риск развития различных физиологических заболеваний и т.д. (см., например, US 2007265166 A1 (BARDELLA EDUARDO JOSE et al.) 15-05-2005, US 2007265167 A1 (EDGINGTON TODD et al.) 15-05-2006).
Стадия одновременного получения указанных циклических соединений может быть осуществлена любыми известными специалисту в данной области техники способами, в каждом из которых продуктами одновременно являются как одно, так и другое указанные циклические соединения.
Стадия очистки полученных циклических соединений от примесей может быть осуществлена любыми известными специалисту способами, если примеси присутствуют, они являются нежелательными и/или это необходимо. Выбор способов очистки определяется специалистом в соответствии с характером примесей, которые могут быть идентифицированы, например, методами газожидкостной хроматографии.
Взаимодействие полученных циклических соединений с макроциклическим соединением с образованием смеси комплексов включения двух циклических соединений в молекулы макроциклического соединения может быть осуществлено специалистом, причем указанное взаимодействие может быть осуществлено как в последовательных стадиях, так и in situ (in statu nascendi).
Под осуществлением указанного взаимодействия в последовательных стадиях в рамках настоящего изобретения следует понимать такое взаимодействие полученных циклических соединений с макроциклическим соединением, при котором сначала получают смесь циклических соединений, а затем осуществляют ее взаимодействие с макроциклическим соединением с образованием смеси комплексов включения одновременно двух циклических соединений в молекулы одного макроциклического соединения.
Под осуществлением указанного взаимодействия in situ (in statu nascendi) - в момент выделения - в рамках настоящего изобретения следует понимать такое взаимодействие полученных циклических соединений с макроциклическим соединением, при котором стадия одновременного получения указанных циклических соединений, по существу, совмещена со стадией образования смеси комплексов включения двух циклических соединений в молекулы одного макроциклического соединения.
Помимо вышеотмеченного изобретательский шаг заключается в предоставлении смеси комплексов включения двух циклических соединений в молекулы макроциклического соединения. Смесь проявляет свойства регулятора уровней этилена в растениях и плодах, является однородной и готовой к применению без дополнительной обработки. Циклические соединения получают одновременно, как и комплексы включения.
Под дополнительной обработкой в рамках настоящего изобретения следует понимать модифицирование, известное специалисту в данной области техники и направленное на изменение, например, физических свойств комплексов включения, например, модифицирование с целью изменения скорости высвобождения молекулы гостя из молекулы хозяина. Примером является β-цикло декстрин, замещенный гидроксипропильным радикалом, поверхность которого обработана ПАВом.
Подобные смеси позволяют регулировать уровни гормона (см., например, Кулаева О.Н. Этилен в жизни растений. Соросовский образовательный журнал, 1998, №11, с.78-84) этилена в растениях и плодах, причем эффект от применения одинаковой навески смеси находится в непосредственной зависимости от состава смеси. Другими словами, состав смеси находится в зависимости от условий процесса ее получения и непосредственно влияет на эффект от применения такой смеси.
Пример получения.
В реактор, снабженный рубашкой, мешалкой, дозатором, термометром и манометром под атмосферой инертного газа загружают подходящее органическое соединение, используемое в качестве растворителя. Включают мешалку и при непрерывном перемешивании загружают цикло амилозу с числом остатков в макроцикле 6 (или 7, или 8), основание, если это требуется, катализатор. Затем включают подачу теплоносителя в рубашку реактора и хладагента в рубашку обратного холодильника. После нагревания смеси в реакторе до температуры синтеза в реактор через дозатор начинают подавать галогенированный карбен. Полученную таким образом смесь комплексов включения двух циклических соединений в молекулы макроциклического соединения отделяют от реакционной смеси.
Заявленный способ возможно также осуществлять взаимодействием галогенированного карбена с основанием в присутствии кукурбитурила или каликсарена с увеличенным (контролируемым) выходом соединения
где
А является двойной связью и R - насыщенным С1-С4 алкилом.
В качестве галогенированных карбенов можно использовать типичные реагенты, используемые в данной области техники, например, но не ограничиваясь перечисленными, раскрытые в WO 00/10386, US 6452060 В2 (ROHM AND HAAS COMPANY) 2002-09-17 и US 2002043730 A1 (ROHM AND HAAS COMPANY) 2002-04-18. Примерами таких галогенированных карбенов являются коммерчески доступные 3-хлор-2-метилбут-1-ен, 3-бром-2-метилбут-1-ен, 3-хлор-2-метилпент-1-ен, 3-бром-2-метилпент-1-ен, 3-хлор-2-метилпропен, 3-бром-2-метилпропен и др.
В качестве оснований можно использовать любые приемлемые для специалиста основания, например, но не ограничиваясь, раскрытые в WO 00/10386, US 6452060 и US 2002043730. Примерами таких оснований являются коммерчески доступные амид натрия, амид лития, амид калия, диизопропиламид лития, диизопропиламид натрия, 1,1,1,3,3,3-гексаметилдисилазан и др. Причем в способе могут быть использованы смеси оснований, например амид щелочного металла и 1,1,1,3,3,3-гексаметилдисилазан.
В качестве растворителей можно использовать любые приемлемые для специалиста растворители, в том числе полярные апротонные органические растворители, например, но не ограничиваясь, раскрытые в WO 00/10386, US 6452060 и US 2002043730. Примерами таких растворителей являются коммерчески доступные минеральное масло, диглим, диметилсульфоксид, диметилформамид, диметиловый эфир диэтиленгликоля, 1,4-диоксан, о-ксилол, м-ксилол, п-ксилол, толуол, тетрагидрофуран и др. Причем способ возможно проводить и в смеси растворителей, и без растворителя.
Кукурбитурилы широко известны в уровне техники и представляют собой класс органических макроциклических кавитандов с жесткой молекулярной структурой, построенные из соединенных через метиленовые мостики гликольурильных фрагментов. Для названия кукурбитурилов используют номенклатуру, согласно которой количество гликольурильных фрагментов указывается числом в квадратных скобках в середине. Примерами кукурбитурилов являются кукурбит[5]урил, кукурбит[6]урил, кукурбит[7]урил, кукурбит[8]урил, кукурбит[9]урил, кукурбит[10]урил. Ниже приведена структура кукурбит[6]урила:
Кукурбитурилы являются коммерчески доступными соединениями и могут быть найдены, например, в каталоге Merck.
Присутствие в реакционной среде кукурбитурила снижает выход изомеров вышеуказанных соединений. Причем присутствие кукурбитурила как в малых (проценты), так и в больших (десятки процентов) количествах приводит к подобному эффекту. Экспериментально было определено, что оптимальным является содержание кукурбитурила в количестве 1-10% мас. от количества основания. Потери, связанные с невыходом газообразных продуктов из зоны реакции, также могут быть сокращены.
Условия осуществления такого способа и результаты приведены в Таблице 1.
Каликсарены широко известны в уровне техники и представляют собой класс продуктов циклической олигомеризации фенола и его производных с формальдегидом, построенных из соединенных ароматических ареновых фрагментов. Для названия каликсаренов, как и других объектов супрамолекулярной химии, применяется тривиальная номенклатура, учитывающая особенности строения цикла, в основе которой лежит название простейшего представителя каликсаренов - 25,26,27,28-тетрагидроксикаликс[4]арена, где число n в квадратных скобках указывает на размер цикла (число ареновых фрагментов), а природа и положение заместителей в ароматическом ядре уточняется соответствующими цифрами и дескрипторами. Ниже приведены структуры 25,26,27,28-тетрагидроксикаликс [4]арена и 5,11,17,23-тетра-трет-бутил-25,26,27,28-тетрагидроксикаликс[4]арена:
Каликсарены являются коммерчески доступными соединениями и могут быть найдены, например, в каталоге Sigma-Aldrich.
Присутствие в реакционной среде каликсарена снижает выход изомеров вышеуказанных соединений. Присутствие каликсарена как в малых (проценты), так и в больших (десятки процентов) количествах приводит к подобному эффекту. Экспериментально было определено, что оптимальным является содержание каликсарена в количестве 10-15% мас. от количества галогенированного карбена. Потери, связанные с невыходом газообразных продуктов из зоны реакции, также могут быть сокращены.
Структурные фрагменты молекулы каликсарена формируют внутреннюю полость. Именно наличие такой полости у всех без исключения каликсаренов позволяет использовать их, в т.ч. для промотирования каталитических, селективных и др. свойств. Так, в способе возможно использовать незамещенные и замещенные каликсарены с n, равным, например, 4 или 6, или 8.
Условия осуществления способа и результаты приведены в Таблице 2.
Пример применения смеси (обработка яблонь).
Полученную заявленным способом смесь непосредственно перед обработкой суспендируют в носителе. В качестве носителя используют воду.
Смесь добавляют в 6 мл подсолнечного масла, перемешивают, переносят в 0,2% мас. водный раствор CREMOFOR A6 (пр. Sigma-Aldrich), перемешивают. Для обработки используют состав из расчета 1 г смеси на 5 л воды с расходом 0,18-0,20 л/м2.
Обрабатывают яблоневые деревья сорта Golden Delicious 1 раз за 30-31 день до сбора урожая, распыляя состав над яблонями. Через месяц собирают плоды и определяют урожайность обработанных.
Условия обработки и результаты приведены в Таблице 3.
Пример применения смеси (обработка томатов).
Томаты сорта Фараон (красные) после отбраковки больных плодов помещают в замкнутое пространство (контейнер 10 м3).
В то же замкнутое пространство помещают емкость с водой, снабженную перемешивающим устройством.
Непосредственно перед обработкой вносят смесь (расход 1,00-1,10 г смеси на 1 т плодов) в емкость с водой, герметизируют замкнутое пространство, включают перемешивание.
Урожай выдерживают в течение 17-18 ч в атмосфере выделяющихся из смеси действующих веществ, после чего замкнутое пространство проветривают и партии плодов хранят при одинаковых условиях при +6°С в течение 1 месяца. Затем проводят сравнение качества контрольных и обработанных плодов.
Условия обработки и результаты приведены в Таблице 4.
| Таблица 1 | |||||||
| Условия проведения синтеза и результаты | |||||||
| № пр | Галогенированный карбен | Основание | Растворитель | Кукурбитурил | Т, °C | Масса конденсата | Выход циклоалкена |
| 2 | 3-хлор-2-метил-пропен | амид натрия | минеральное масло 110 мл | - | 45 | 38,9 г | 29,4% мол. |
| 109,0 г | 2,79 моль | ||||||
| 202,0 г | 2,23 моль | ГМДС | |||||
| 4,2 г | 0,026 моль | ||||||
| 3 | 3-хлор-2-метил-пропен | амид натрия | минеральное масло 110 мл | Кукурбит[6]урил 11,3 г | 45 | 44,9 г | 35,0% мол. |
| 109,0 г | 2,79 моль | ||||||
| 202,0 г | 2,23 моль | ГМДС | |||||
| 4,2 г | 0,026 моль | ||||||
| 4 | 3-бром-2-метилпент-1-ен | ДИПА лития | тетрагидро фуран 170 мл | - | 45 | 49,6 г | 29,0% мол. |
| 309,7 г | 1,90 моль | 217,0 г | 2,11 моль | ||||
| 5 | 3-бром-2-метилпент-1-ен | ДИПА лития | тетрагидро фуран 170 мл | Кукурбит[10]урил 10,8 г | 45 | 60,0 г | 36,2% мол. |
| 309,7 г | 1,90 моль | 217,0 г | 2,11 моль | ||||
| 6 | 3-хлор-2-метилбут-1-ен | гидроксид калия | 1,4-диоксан 150 мл |
- | 50 | 24,4 г | 28,15% мол. |
| 65,0 г | 1,16 моль | ||||||
| 121,0 г | 1,16 моль | ДИПА лития | |||||
| 3,2 г | 0,031 моль | ||||||
| 7 | 3-хлор-2-метилбут-1-ен | гидроксид калия | 1,4-диоксан 150 мл |
Кукурбит[5]урил 10,5 г | 50 | 31,0 г | 36,9% мол. |
| 65,0 г | 1,16 моль | ||||||
| 121,0 г | 1,16 моль | ДИПА лития | |||||
| 3,2 г | 0,031 моль | ||||||
| Принятые сокращения: № пр - номер примера; ДИПА лития - диизопропиламид лития; ГМДС - 1,1,1,3,3,3-гексаметилдисилазан. |
| Таблица 2 | |||||||
| Условия проведения синтеза и результаты | |||||||
| № пр | Галогенированный карбен | Основание | Растворитель | Каликсарен | Т, °С | Масса 1-МЦП | Выход циклоалкена |
| 8 | 3-хлор-2-метил-пропен | амид натрия | минеральное масло 110 мл | - | 45 | 35,5 г | 29,5% мол. |
| 109,0 г | 2,79 моль | ||||||
| 202,0 г | 2,23 моль | ГМДС | |||||
| 4,2 г | 0,026 моль | ||||||
| 9 | 3-хлор-2-метил-пропен | амид натрия | минеральное масло 110 мл | 25,26,27,28-тетрагидроксика-ликс[4]арен 20,0 г |
45 | 39,1 г | 32,5% мол. |
| 109,0 г | 2,79 моль | ||||||
| 202,0 г | 2,23 моль | ГДМС | |||||
| 4,2 г | 0,026 моль | ||||||
| 10 | 3-бром-2-метил-пропен | ДИПА лития | тетрагидро фуран 100 мл | - | 50 | 15,9 г | 29,2% мол. |
| 136,4 г | 1,01 моль | 124,6 г | 1,21 моль | ||||
| 11 | 3-бром-2-метил-пропен | ДИПА лития | тетрагидро фуран 100 мл | 5,11,17,23-тетра-трет-бутил-25,26,27,28-тетрагидроксикаликс[4]арен 20,5 г |
50 | 17,2 г | 31,5% мол. |
| 136,4 г | 1,01 моль | 124,6 г | 1,21 моль | ||||
| 12 | 3-хлор-2-метил-пропен | гидроксид калия | о-ксилол 100 мл |
- | 50 | 29,3 г | 28,9% мол. |
| 66,6 г | 1,19 моль | ||||||
| 170,5 г | 1,88 моль | ДИПА лития | |||||
| 80,0 г | 0,78 моль | ||||||
| 13 | 3-хлор-2-метил-пропен | гидроксид калия | о-ксилол 100 мл |
25,26,27,28-тетрагидроксикаликс[4]арен 52,0 г |
50 | 31,9 г | 31,4% мол. |
| 66,6 г | 1,19 моль | ||||||
| 170,5 г | 1,88 моль | ДИПА лития | |||||
| 80,0 г | 0,78 моль | ||||||
| Принятые сокращения: № пр - номер примера; ДИПА лития - диизопропиламид лития; ГМДС - 1,1,1,3,3,3-гексаметилдисилазан. |
| Таблица 3 | |||||
| Условия обработки и результаты | |||||
| №' об | Смесь (№ пр) | Дней до сбора урожая, дн. | Расход состава, л/м2 | Урожайность обработанных, кг/м2 | Контроль, кг/м2 |
| 1 | Смесь I (2) | 30 | 0,18 | 3,0 | 2,6 |
| 2 | Смесь II (3) | 30 | 0,18 | 2,9 | 2,6 |
| 3 | Смесь III (7) | 31 | 0,20 | 3,1 | 2,6 |
| 4 | Смесь IV (8) | 30 | 0,18 | 2,9 | 2,6 |
| 5 | Смесь V (11) | 30 | 0,18 | 2,9 | 2,6 |
| 6 | Смесь VI (13) | 31 | 0,20 | 3,0 | 2,6 |
| Принятые сокращения: №' об - номер обработки; Смесь №'(№ пр) - смесь, полученная в соответствии с примером (см. Таблицы 1, 2); Контроль - контрольный участок без обработки. |
| Таблица 4 | |||||
| Условия обработки и результаты | |||||
| №' об | Смесь №' (№ пр) | Расход смеси, г/т | Время выдерживания, ч | Поражение гнилью, % плодов | |
| Обработанные | Контроль | ||||
| 1 | Смесь I' (2) | 1,05 | 18 | 8 | 30 |
| 2 | Смесь II' (3) | 1,04 | 18 | 7 | 30 |
| 3 | Смесь III' (5) | 1,10 | 17 | 8 | 30 |
| 4 | Смесь IV' (8) | 1,02 | 17 | 10 | 30 |
| 5 | Смесь V' (9) | 1,05 | 18 | 7 | 30 |
| 6 | Смесь VI' (11) | 1,04 | 18 | 9 | 30 |
| Принятые сокращения: №' об - номер обработки; Смесь №' (№ пр) - смесь, полученная в соответствии с примером (см. Таблицы 1, 2); Контроль - контрольная партия без обработки. |
1. Способ получения смеси комплексов включения двух циклических соединений
где для первого из указанных циклических соединений А является двойной связью, и R - насыщенным С1-С4 алкилом, и для второго из указанных циклических соединений А является одинарной связью, и R - ненасыщенным С1-С4 алкилом, причем в указанном ненасыщенном С1-С4 алкиле двойная связь примыкает к атому углерода цикла, в молекулы макроциклического соединения
где х=6, 1 или 8, или его модифицированного производного, для применения на растениях и плодах, характеризующийся следующими стадиями:
1) одновременное получение указанных циклических соединений взаимодействием галогенированного карбена с основанием в присутствии кукурбитурила или каликсарена;
2) очистка, если это требуется, образующихся на стадии 1 циклических соединений от нежелательных примесей;
3) осуществление взаимодействия полученных циклических соединений с указанным макроциклическим соединением с образованием смеси комплексов включения двух циклических соединений в молекулы макроциклического соединения.
2. Способ получения смеси комплексов включения двух циклических соединений
где для первого из указанных циклических соединений А является двойной связью, и R - насыщенным С1-С4 алкилом, и для второго из указанных циклических соединений А является одинарной связью, и R - ненасыщенным С1-С4 алкилом, причем в указанном ненасыщенном С1-С4 алкиле двойная связь примыкает к атому углерода цикла, в молекулы макроциклического соединения
где х=6, 7 или 8, или его модифицированного производного, для применения на растениях и плодах, характеризующийся одновременным получением указанных циклических соединений взаимодействием галогенированного карбена с основанием в присутствии кукурбитурила или каликсарена; осуществлением совмещенно с получением указанных циклических соединений взаимодействия циклических соединений с указанным макроциклическим соединением с образованием смеси комплексов включения двух циклических соединений в молекулы макроциклического соединения.
