CC BY
58
ПРИКЛАДНАЯ ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
УДК 547.241
Ю. Н. Митрасов, М. А. Фролова
СИНТЕЗ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ФОСФОРИЛИРОВАННЫХ АМИДОВ ЦИКЛОПРОПАНИ ЦИКЛОБУТАНКАРБОНОВЫХ КИСЛОТ
Ключевые слова: имин, амид, аминофосфонат, фосфорилирование, циклопропанкарбоно-вая кислота, циклобутанкарбоновая кислота, энергия прорастания, лабораторная всхожесть imine, amides, aminophosphonate, phosphorylation, cyclopropane-carboxylic acid, cyclobutane carboxylic acid, germinative energy, laboratory germinating ability.
Реакцией циклоалканкарбонилхлоридов с а-аминофосфонатами, синтезированными присоединением диалкилфосфитов к моно- и дииминам, получены фосфорилированные амиды циклопропан- и циклобутанкарбоновых кислот. Выявлена рострегулирующая активность синтезированных соединений.
By means of the reaction of cycloalkanet carbonyl chlorides with a-aminophosphonates, synthesized by means of addition of dialkyl phosphites to mono- and diimines, the phosphorylated amides of cyclopropane- and cyclobutane carboxylic acids were derived. The growthcontrolling activityof the synthesized compounds was detected.
Известно, что фосфорилированные циклопропаны и циклобутаны обладают разнообразной биологической активностью [1,2]. Среди них выявлены инсектициды, нематоци-ды, инсектоакарициды, фунгициды и др. Ранее нами было показано, что эфиры циклопро-панкарбоновых кислот с гидроксифосфонатами обладают рострегулирующей активностью [3]. В продолжение этих исследований с целью синтеза фосфорилированных амидов цик-лоалканкарбоновых кислот и выявления их биологической активности, нами изучены реакции хлорангидридов 1-метил-2,2-дихлорциклопропан- и циклобутанкарбоно-вых кислот с а-аминофосфонатами. Последние были получены присоединением диалкилфосфитов по Пудовику [4] к моно- и дииминам, синтезированных взаимодействием первичных аминов с альдегидами (табл. 1).
Таблица 1 - Выходы, константы и данные элементного анализа оснований Шиффа (1а-и)
№ соединения Вы- ход, % Т пл., оС Найдено, % Формула Вычислено, %
C H N C H N
1а 98 125 62,33 5,92 14,33 C20H22N4O4 62,81 5,80 14,65
1б 94 81-2 62,21 5,69 14,80 C20H22N4O4 62,81 5,80 14,65
1в 83 80-1 62,41 5,68 14,52 C20H22N4O4 62,81 5,80 14,65
1г 96 96-8 75,81 9,21 14,72 C24H34N4 76,15 9,05 14,80
1д 65 156 71,85 5,38 10,33 C32H29N4O4 72,03 5,48 10,50
1е 86 192 86,52 6,78 6,14 C32H30N2 86,83 6,83 6,33
Установлено, что при эквимольном соотношении имин : фосфит в реакции участвует только одна азометиновая группа и образуются аминоиминофосфонаты (2а,б). При мольном соотношении реагентов, равном 1:2, получены фосфорилированные диамины (3а-ж) (табл. 2).
Р(0)(0Р1)2
____а Аг-СН-1\1Н-Р-Ы=СН-Аг 2а,б
Аг-СН=1\1-Р-Ы=СН-Аг + п (Р10)2Р(0)Н
1а-ж
п=1
Р10Ыа
п=2
Аг-СН-ЫН-Р-ЫН-СН-Аг
Р(0)(0Р1)2 Р(0)(0^)2 3а-:
2а,б: Р = -(СН 2)6- Аг = а-фурил, Р1 = СН3 (а), СН30СН2СН2 (б).
3а-л: везде: Р = -(СН2)6-, Р1 = СН3, Аг = о-021\1С6Н4 (а), м-021\1С6Н4 (б), л-021\1С6Н4 (в), 4-(СН3)2ЫС6Н4 (г), Р = 1,1-(п-С6Н4)2С6Н10-цикло, Р1 = СН3, Аг = о-02ЫС6Н4 (д), п-02ЫС6Н4 (е), п-(СН3)2ЫС6Н4 (ж).
Строение аминофосфонатов (2а,б, 3а-ж) подтверждено данными ИК и ЯМР Н спектров. В ИК-спектрах содержатся полосы поглощения, характерные для валентных колебаний Ы—Н (3300 см-1), Р=0 (1230-1240 см-1) и Р—0—С (1050-1060 см-1) связей. Наряду с этим в спектрах имеются полосы поглощения, соответствующие фурильной и ароматической кольцам. Деформационные колебания группы Ы—Н маскируются скелетными колебаниями ароматического кольца. В случае соединений (3а-в,д,е) в спектрах присутствуют сигналы валентных асимметричных (1520 см-1) и симметричных (1340 см-1) колебаний Ы—
0 связей нитрогруппы. В спектрах ЯМР 1Н протон аминогруппы проявляется в виде синг-лета, а группы РСН - в виде дублетов, для которых наблюдается слабопольный сдвиг при переходе от алифатического к ароматическому радикалу. Химические сдвиги протонов других групп проявляются в обычных областях [5].
Таблица 2 - Выходы, константы и данные элементного анализа аминофосфонатов (3а-ж)
№ соединения Выход, % Т пл., оС Найдено Р, % Формула Вычислено Р, %
3а 85 а 10,03 С24Н36Ы4ОюР2 10,28
3б 83 а 10,11 С24Н36Ы4ОюР2 10,28
3в 81 а 10,41 С24Н36Ы4ОюР2 10,28
3г 80 125-6 10,21 С28Н48М4ОбР2 10,35
3д 89 201 8,01 С4оН53Ы4ОюР2 8,29
3е 90 205 7,41 С36Н41 Ы4ОюР 2 7,62
3ж 93 177 7,43 С36Н41 Ы4ОюР 2 7,62
Примечание: а) - маслообразные вещества.
Аналогично взаимодействуют с диметилфосфитом моноимины (4а-г).
(СН30)2Р(0)Н
Аг1М=СН-С6Н4Р2 ---► Аг1МСНР(0)(0СН 3)2
4а-г СН30Ыа С6Н4Р2 5а-г
5а-г: везде: Р2 = м-АсЫН, Аг1 = о-02ЫС6Н4 (а), п-02ЫС6Н4 (б), п-(СН3)2МС6Н4 (в); Р2 = 4-СН3СС12СН-, Аг1 = п-(СН3)2МС6Н4 (г).
Соединения (2а, б, 3а-ж, 5а-г) представляют собой кристаллические вещества или густые вязкие жидкости, очищенные колоночной хроматографией, имеющие желтоватый цвет, хорошо растворяющиеся в ароматических углеводородах и малорастворимые в спирте и воде.
Аминофосфонаты (3а-ж,5а-г) легко ацилируются хлорангидридом 1-метил-2,2-дихлорциклопропанкарбоновой кислоты в присутствии третичных аминов с образованием соответствующих фосфорсодержащих амидов (6а-г, 7а-ж) (табл. 3). Реакции проводили в среде абсолютного бензола при эквимольном соотношении реагентов и температуре 50-60оС. В этих условиях атом хлора трехчленного цикла не вступает в реакцию.
т=1, 5а-г
т
С!
С!
СИ.
3
т Е1^
С-С1 -т ЕШИС!
3
О
т=2, 3а-ж
Аг -
СИ3
С - ^ - СИР(О)(ОСИ3)2 О Аг1 С6И4Р2
6а-г
С!
С!
р(О)(ОСИз)2 Р(О)(ОСИз)2
СИ — N — Р— N — СИ—Аг
и3сС=о о=С/Си3
С!
>
<
7а-ж
С!
Аналогично протекают реакции аминофосфонатов (3а-ж, 5а-г) с циклобутанкарбо-нилхлоридом.
т
С-С!
н
О
т=1, 5а-г
т Е1^
- т Е13МИС! т=2, 3а-ж
С — N — СИР(О)(ОСИ3)2
О Аг1 С6Н4Р
Р(О)(ОСИ3)2
8а-г
Р(О)(ОСН3)2
Аг — СИ — N — Р — N — СИ —Аг
I
С=О О=С-
9а-ж
1
В ЯМР Н спектрах амидов (6-9) протоны трехчленного цикла проявляются в виде синглетов с 3 1,53-1,97 м. д., а четырехчленного - мультиплетов 3,06-3,19 (С1И), 2,26-2,35 (С2И), 2 ,16 (С3И) м. д. Протоны ароматических и алкоксигрупп проявляются в обычных областях. Значения химических сдвигов протона РСИ группы [дублеты с 3 5,96-7,54 м. д. для амидов (6а-г, 7а-ж) и 5,97-7,42 м. д. для амидов (8а-г, 9а-ж), 2ЛИР 11,89 Гц) при одном и том же радикале Я зависят от природы и положения заместителей в кольце. Так, при наличии в о-положении электроноакцепторных групп наблюдается слабопольный сдвиг, который уменьшается при их перемещении в и-положение.
С целью выявления физиологической активности синтезированных аминофосфонатов (2,3,5) и амидов (6,7) нами было изучено влияние их водных растворов на энергию прорастания и лабораторную всхожесть семян следующих сельскохозяйственных культур: пшеница яровая сорта Приокская, рожь озимая сорта Безенчукская 87. Определение энергии прорастания и лабораторной всхожести проводили согласно ГОСТ 12038-84 «Семена сельскохозяйственных культур. Методика определения всхожести».
В большинстве случаев выявлено ростстимулирующее действие растворов амино-фосфонатов (3а-ж) и амидов (6а-г), которое возрастает по мере уменьшения их концентраций. Так, предпосевная обработка семян пшеницы 0,005% раствором соединений (3а-ж,6а) повышает энергию прорастания по сравнению с контролем (вода) в зависимости от кон-
центрации на 0,5-5%, а всхожесть - на 1,5-6,5%. Еще более существенное влияние оказывают растворы указанных соединений при проращивании семян ржи. По сравнению с пшеницей энергия прорастания максимально повышается в 1,8 раза, а всхожесть - в 1,2 раза. Повышение концентрации растворов аминофосфонатов (3а-ж) и амидов (6а-г) уменьшает ростстимулирующее действие семян ржи.
Таблица 3 - Выходы, константы и данные элементного анализа соединений (6а,б, 7 аж, 8а,б, 9а-ж)
<5 Вы- ход, % Т пл., оС Найдено, % Брутто-формула Вычислено, %
О! N Р СІ N Р
6а 82 141-2 13,14 7,59 5,73 С22Н24СІ2^0уР 13,03 7,72 5,69
6б 76 150-1 13,14 7,58 5,73 С22Н24СІ2^0уР 13,03 7,72 5,69
6в 87 148-9 13,02 7,65 5,69 С24НзоСІ2^05Р 13,07 7,75 5,71
6г 72 139 23,74 4,65 5,18 С25Н29СІ4^04Р 23,86 4,71 5,21
7а 91 а 15,58 6,14 6,81 0з4Н440І4^0і2Р2 15,68 6,19 6,85
7б 88 а 15,59 6,15 6,77 0з4Н440І4^0і2Р2 15,68 6,19 6,85
7в 75 а 15,56 6,13 6,79 0з4Н440І4^0і2Р2 15,68 6,19 6,85
7г 78 86-7 15,71 6,19 6,85 Сз8Н5бСІ4^08Р2 15,75 6,22 6,88
7ж 94 128-9 13,38 5,27 5,81 С5оНббСІ4^08Р2 13,44 5,31 5,87
8а 88 152 — 8,80 6,47 С22Н26^07Р — 8,84 6,51
8б 86 147-8 — 8,78 6,45 С22Н26^07Р — 8,84 6,51
8в 75 132-3 — 8,84 6,49 С24Нз2^05Р — 8,87 6,54
8г 78 154 13,46 5,30 5,86 С25НзіСІ2^04Р 13,50 5,33 5,90
9а 84 а — 7,41 8,01 Сз4Н48^0і2Р2 — 7,31 8,08
9б 85 а — 7,39 7,97 Сз4Н48^0і2Р2 — 7,31 8,08
9в 85 а — 7,35 8,02 Сз4Н48^0і2Р2 — 7,31 8,08
9г 79 75 — 7,30 8,09 Сз8Нб0^08Р2 — 7,34 8,12
9ж 78 112-3 — 6,08 6,74 С5оНб6^08Р2 — 5,14 6,78
Примечание: а) - маслообразные вещества.
Экспериментальная часть
ИК спектры были записаны на приборе иЯ-20, призма ЫаО!, тонкий слой или суспензия в вазелиновом масле, ЯМР 1Н - на приборе Бгцкег WM-250 (250 МГц), внутренний стандарт - диме-тилсульфоксид, растворитель — (Сй^гЭО, тонкослойную хроматографию осуществляли на пластинках типа Зііи/оі, элюент - бензол-этанол (8:1), проявитель - пары иода.
1,6-М,М-Ьис(а-диметоксифосфорил-о-нитробензил)гександиамин (3а)
В колбу, снабженную обратным холодильником с хлоркальциевой трубкой, загрузили 1,7 г диимина (1а), 1,1 г диметилфосфита и 5 мл метанола. К этой смеси прибавили 20 капель насыщен-
ного раствора метилата натрия в метаноле и нагревали при 50оС в течение 5 ч. Затем разбавили смесь 15 мл хлористого метилена, промыли водой, высушили безводным сульфатом магния и после упаривания растворителя получили 2,1 г (85%) целевого продукта в виде густого некристалли-зующегося масла. Спектр ЯМР 1Н, 6, м. д. (Л, Гц): 1,32-1,48 м [8Н, (СН2)4], 3,09 т (4Н, СН2Ы, 3ЛНН 7,25), 2,74 с (2Н, ЫН), 3,64 д (12Н, РОСНз, 3Лнр 10,35), 5,21 д (2Н, РСН, 2Лнр 14,4), 7,37-7,77 м (8Н, С6Н4).
Аналогично синтезировали аминофосфонаты (3б-г) (табл. 2).
М-(м-Ацетиламинофенил)-М-(а-диметоксифосфорил-о-нитробензил)-1 -метил-2,2-дихлорциклопропанкарбоксамид (6а)
К раствору 0,79 г диметил-а-(м-М-ацетиламинофенил)-о-нитробензилфосфоната, 0,21 г три-этиламина в 3 мл бензола по каплям при перемешивании прибавляли 0,37 г раствора хлорангидрида 1-метил-2,2-дихлорциклопропанкарбоновой кислоты в 2 мл бензола. Нагревали реакционную смесь при температуре 50-60оС в течение 1 ч. После охлаждения смесь промывали водой и 3 мл 5% раствора соляной кислоты, отделяли органический слой, высушивали безводным сульфатом натрия и хроматографировали на колонке с оксидом алюминия. После отгонки растворителя остаток закристаллизовался. Выход целевого продукта составил 0,92 г (82 %). Спектр ЯМР 1Н, 6, м. д. (Л, Гц): 1,64 с (2Н, СН2СС1-2С), 1,38 с (3Н, СНз), 7,87 с (1Н, ЫН), 2,11 с [3Н, С(О)СНз], 3,61 д (6Н, РОСНз, 3Лнр 10,35), 7,54 д (1Н, РСН, 2Лнр 11,89), 7,17-8,38 м (8Н, СбН4).
Аналогично синтезировали соединения (6б-г, 7а-ж, 8а-г, 9а-ж) (табл. 3).
Работа выполнена в рамках аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 гг.) на 2009 г.», проект № 2.1.1/1979.
Литература
1. Колямшин, О.А. Фосфорилированные производные циклопропана / О.А. Колямшин, В.В. Кор-мачев, Ю. Н. Митрасов. - Чебоксары, 1989. - 40 с. // Деп. в ОНИИТЭХИМ, г. Черкассы. 03.01.90. №15 - хп 90. РЖХим. - 1990. - 9Ж373 Деп.
2. Митрасов, Ю.Н. Синтез и свойства фосфорилированных производных циклобутана и циклобу-тена / Ю.Н. Митрасов, Е.А. Анисимова, В.В. Кормачев. - Чебоксары, 1996. - 41 с. // Деп. в ОНИИТЭХИМ, г. Черкассы. 14.08.96. №85 - хп 96.
3. Пат. РФ № 2178417. Средство для предпосевной обработки семян / Ю.Н. Митрасов, Е.А. Анисимова, Н.А. Кириллов, И.И. Антонова, А.А. Илларионова, В.Г. Скворцов. - Опубл. 20.01.2002, Бюл. №2.
4. Пудовик, А.Н. Реакции присоединения фосфорсодержащих соединений с подвижным атомом водорода / Реакции и методы исследований органических соединений // А.Н. Пудовик, И.В. Гурьянова, Э. А. Ишмаева. - М.: Химия, 1968. - Т.19. - 1848 с.
5. Казицына, Л.А. Применение УФ-, ИК-, ЯМР- и масс-спектроскопии в органической химии / Л.А. Казицина, Н.Б. Куплетская. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1979. - 240 с.
© Ю. Н. Митрасов - д-р хим. наук, проф., зав. каф. химии биолого-химического факультета ГОУ ВПО «Чувашский государственный педагогический университет им. И. Я. Яковлева»; М. А. Фролова - асп. той же кафедры, e-mail: [email protected].
