HU191583B - Pollen-sterilyzing composition containing 2-/carboxy-methyl/-azetidine as active agent and process for producing the active agent - Google Patents

Description

A találmány tárgya hatóanyagként 2<karboxi-metil)-azetidint tartalmazó virágporsterilizáló készítmény és eljárás a hatóanyag előállítására.

A nem-hibridekkel szemben sok előnnyel bíró F, hibrid magok előállílását a mcglermelők gondosan megválasztott szülőpár keresztbeporzásával végzik. A hermafrodita növények esetén, melyek rendesen önbeporzók — például a kis magú gabonanövények —, az önbeporzás megelőzésére és a keresztbeporzás elérésére minden egyes virágról kézzel távolítják el a (hím) portokot. Ez a művelet rendkívül időigényes cs igen gyakorlott munkaerőt kíván. Számos kutatás irányult növényeknek olyan kémiai szerekkel való kezelésére, amelyek a hím sterilitást létrehozva a fenti hatást elérnék.

A Fiziológia Rasztenija 13, (6) 978—87 (1966) irodalmi helyen köz.öltekből ismeretes, hogy a természetben elölorduló L-azetidin-2-karbonsav in vitro gátolja a hím por csírázását. Azt találtuk azonban, hogy ezt a vegyületet növényeken használva sterilizáló hatása csekély. Ezen kívül a vegyület meglehetősen fitotoxikusnak tűnik.

Nem várt módon azt találtuk azonban, hogy a 2-(karboxi metil)-azetidin (2-azetidinil-ecetsav) a növények hím sterilitását fitotoxikus mellékhatás nélkül kiváltja.

A taláimány tárgya eljárás az (I) képletű 2-(karboxi-metil)-azetidin előállítására.

A találmány szerinti eljárásban az (I) képletű vegyületet az analóg vegyületekre önmagában ismert módon állítjuk elő. Ilyen eljárások lehetnek például a 2-karboxi-azetidinből, a kereskedelmi forgalomban optikailag aktív formában is kapható vegyületböl kiinduló eljárások.

A találmány tárgyát különösen az az eljárás képezi, amelyben (II) képletű l-benzhidril-(ciano-metil)-azetidint hidrolizálunk és a benzhidril csoportot eltávolítjuk róla.

Az eljárás kiindulási vegyülete, azaz az előzőekben ismertetett (II) képletű vegyület új.

A találmány tárgyát képezik még növények portokának sterilezésére szolgáló készítmények, melyek hatóanyaga a találmány szerint előállított (I) képletű vegyület, ezen kívül legalább egy megfelelő hordozó és/vagy felületaktív anyagot tartalmaznak.

A találmány szerinti készítmény bármely olyan közömbös hordozóanyagot tartalmazhat, amely a hatóanyaggal elegyítve megkönnyíti a növények kezelését, a készítmény tárolását, szállítását vagy kezelését. A hordozóanyag lehet szilárd vagy folyékony, beleértve azokat az. anyagokat is, amelyek szokásos körülmények között gázneműek, de komprimálva folyékony halmazállapotúak. Minden olyan hordozóanyag használható, melyet mezőgazdasági célú készítmények előállítására szokásosan alkalmaznak. Az alkalmas szilárd hordozóanyagok közé tartoznak a természetes és szintetikus anyagok és szilikátok, például a természetes szilícium-oxidok, mint a kovaföld; a magnézium-szilikátok, például a talkum; a magnézium-alumínium-szilíkátok, például az attapulgitok és vermikulitok; az alumínium-szilikátok, például a kaolinitek, montmorillonitok és csillámok; a kalciumkarbonátok; kalcium-szulfátok; ammónium-szulfátok;

szintetikus hidratált szilícium-oxidok és szintetikus kalcium- vagy alumínium-szilikátok; elemek, példáid a szén és kén; természetes és mesterséges gyanták, például kimiarongyanták, poli(viml-klorid), sztirolpolimcrck cs -kopolimerek; szilárd poli(klór-fenol)-ok; bitumen; viaszok; valamint szilárd műtrágyák, például szuperfoszfátok.

Az alkalmas folyékony hordozók közé tartoznak a víz; alkoholok, például az izopropil-alkohol és a glikolok; a ketonok, például az aceton, a metil-etil-keton, a metil-izobutil-keton és a ciklohexanon; éterek; aromás cs alifás láncot hordozó aromás szénhidrogének, például a benzol, a toluol és a xilol; ásványolaj fi akciók, például a kerozin és a könnyű ásványolajok; klórozott szénhidrogének, például a szén-tetraklorid, a perklór-etilén és a triklór-etán. Gyakran különböző folyadékok elegyét használjuk.

A mezőgazdasági céiú készítményeket gyakran koncentrált formában állítják elő, így szállítják, majd alkalmazás előtt a felhasználó hígítja ezeket. Kis mennyiségű felületaktív hatású hordozóanyag jelenlém megkönnyíti a hígítást. így, előnyösen a találmány szerinti készítmény hordozóanyagainak legalább egyike felületaktív anyag. A készítmény például legaláhh kéiféle hordozóanyagot tartalmazhat, melyek közül legalább az egyik felületaktív anyag.

A felületaktív anyag lehet emulgeáló-, diszpergálóvagy nedvesítőszer, lehet ionos vagy nemionos. Az alkalmas felületaktív anyagok közé tartoznak a poliakrihavak és ligninszulfonsavak nátrium- vagy kalciumsói; a legalább 9 szénatomot tartalmazó zsírsavak vagy alifás aminok vagy amidok etilén-oxidda! és/vagy propüén-oxiddal alkotott kondenzációs termékei; glicerin, szorbitán, szacharóz vagy pentaeritritol zsírsavészterei; ezek etilén-oxiddal és/vagy propilén-oxiddal alkotott kondenzációs termékei; zsíralkoholok vagy alkil-fenolok, például p-oktil-fenol vagy p-oktil-krezol etilén-oxidda! és/vagy propilén-oxiddal alkotott kondenzációs termékei; ezen kondenzációs termékek szulfátjai: vagy szulfonátjaí; legalább tíz szénatomot tartalmazó szulfát- vagy szulfonát-észterek alkálifémvagy alkáliföldfémsói, előnyösen nátriumsói, például iiáiriimi-la mii-szulfát, nátrium-szek-alkil-szullátok, szí Ilonáit kasztor'olaj nátriumsói és nátrium-alkii-arilszelfonátok, például a nátrium-dodecil-szulfonát; etfén-oxid polimerjei és etilén-oxid, propilén-oxid kopolimerek.

A találmány szerinti készítmények formálhatók például oldható vagy nedvesíthető porkészítménnyé, po ozószerekké, granulummá, oldattá, emulgeálható koiicentrátummá, emulzióvá, szuszpenziókoncentrátammá és aeroszollá.

A nedvesíthető porkészítmények általában 25, 50, 75 tömeg% aktív anyagot és általában a közömbös szilárd hordozóanyagon kívül 3—10 törneg% diszpergálószert cs szükség esetén 0-10 tömeg% stabilizálószer(ek)t és/vagy más adalékanyagokat, például behatolást vagy tapadást elősegítő szereket tartalmaznak.

A porozószereket általában porkoncentrálum formájában állítjuk elő, melyek összetétele hasonló a nedvesíthető porkészítményekéhez, de diszpergálószert nem tartalmaznak és a felhasználás helyén szilárd hordozóanyaggal tovább hígítják ezeket általában

191 583 olyan mértékben, hogy a hígított készítmény aktív anyag tartalma 0,5-10 tömeg% legyen.

A granulátumokat általában 1,676—0,152 mm méretűre készítjük, clőáilílhatók agglomerációs vagy imprcgnálásos eljárással. A granulátumok általában 0,5-75 tömeg% aktív anyagot és 0-10 tömeg% adalékanyagot, például stabilizáló- vagy felületaktív szert, lassú felszabadulást biztosító anyagot és kötőanyagot tartalmaznak.

Az úgynevezett „szárazon folyó porok” viszonylag kis méretű, viszonylag magas aktív anyag koncentrációjú granulátumokból állnak.

Az emulgálliató koncentrátumok az oldószeren és ha szükséges segédoldószeren kívül általában 10-50 tömeg/térfogat% aktív anyagot, 2-20 tömeg/térfogat% emulgálószert, 0—20 tömeg/térfogat% egyéb adalékanyagot, például stabilizáló-, behatolást elősegítő- és korrózíógátlószert tartalmaznak.

A szuszpenziókoncentrátumok általában olyan összetételnek, hogy stabil, nem ülepedő, folyékony készítményt alkossanak, általában 10-75 tömeg% aktív anyagot, 0,5—15 tömeg% diszpergálószert, 0,1-10 tömeg% szuszpendálószert, például védőkolloidot és tixotróp szert, 0—10 tömcg% egyéb adalékanyagot, például liabz.ásgálló-, korróziógátló-, stabilizálószert, behatolást elősegítő cs tapadást elősegítő szert és vizet vagy olyan szerves oldószert tartalmaznak, melyben az aktív anyag lényegében oldhatatlan. A készítményben oldott állapotban lehetnek jelen bizonyos szilárd szerves anyagok vagy szervetlen sók, amelyek az ülepedés vagy a víz fugyásának gátlására szolgálnak.

A vizes diszperziók és emulziók, például a találmány szerinti nedvesíthető porok vagy. koncentráíumok hígításával nyert készítmények ugyancsak a találmány oltalmi körén belül esnek. Az említett emulziók lehetnek víz az olajban, olaj a vízben típusúak vagy sűrű, majonézszerű állagúak.

Az* azetidin vegyületet célszerűen sok esetben, hacsak nem minden esetben, kis mennyiségű közömbös felületaktív szert, például nemionos anyagot tartalmazó vizes oldat formájában használjuk.

A. találmány szerinti eljárás alkalmazásával általában olyan növényeket kapunk, amelyek hím sterilek anélkül, hogy az eljárás alkalmazása a növény naivarának termékenységére lényeges hatást fejtene ki. A kezelt növények ennek megfelelően igen alkalmasak hibrid magok termelésére. A találmány szerinti eljárás alkalmazható olyan esetekben is, amikor a gyümölcstermést kívánjuk megakadályozni, például ha a növényt csak lombdíszkcnl kívánjuk használni és a gyümölcs nemkívánt lehullása okozta rendetlenséget el akarjuk kerülni.

Bár a találmány szerinti eljárást különösen magvas gabonanövények kezelésére alkalmazzuk, általában virágzó növények kezelésére alkalmas. Az éljárás ezért érdeklődésre tarthat számot olyan termények termesztése során, mint a búza, árpa, zab, rozs, len, komló, kukorica, cirok, hajdina, köles, triticale, szezám, napraforgó, pórsáfrány, szójabab, lencse, mustármag, gyapot, földi mogyoró, rizs, repce, cukorrépa, eukornád és dohány; valamint zöldségfékék, például paradicsom, bab, borsó, zeller és hagyma;

fűféle cs széleslevelű lombozatú termények, például lucerna, lóhere, szudáni fű, lespedeza, bükköny és füvek; tökfélék, például uborka, tök és dinnyék; keresztes virágúnk (káposztafélék), például káposzta, brokkoli és karfiol; dísznövények, példáid kertészetek és ottiionok kertjeinek egynyári és évelő növényei termelése során.

A találmány szerint előállított vegyület vagy a találmány szerinti készítmény a növényre vagy magjára a fejlődés bármely szakában használható, a hatás akkor tűnik a legjobbnak, ha a növényre a virágporképződés idején használjuk, azaz. a virágzás kezdete és a virágpor érése — a virágpor szemcséknek a portokban őket körülvevő tápláló szövetektől való függetlenné válása — közötti időszakban. Előnyösen az azetidin-vegyületekkel való kezelést valamivel a virágmagok ieijes érése előtt végezzük, ezzel biztosíthatjuk ezt, hogy a virágpor-szemcséknek vélt megfelelő növényi szövetekbe a megfelelő dózisú azetidin ’egyület időben jusson be ahhoz, hogy a virágport sterilizálja.

Az azetidinvegyület megfelelő dózisa 0,05—10 kg/ hektár, előnyösen 0,25-2,5 kg/hektár.

A következőkben a találmányt példákkal világítjuk meg.

1. Példa

2-(Karboxi-metilj-azetidin előállítása

a) 9 g DL-(1-benzhidrii-azetidin-2-il)-karbonsavmetil-észtert 80 ml dietil-éterben oldunk. A metil-észtert a sav-bromid metil-alkohollal végzett észterezésével, Rodebaugh, R. M. és Cromwell, N. Η., Y. Heterocyclic Chem., 6, 435 (1969) irodalmi helyen ismertetett eljárásával állítjuk elő. Az oldatot 20 perc alatt hozzáadjuk 2 g lítium-alumínium-liidrid 50 ml dietiléterben levő elegyéhez és a kapott oldatot keverés és visszafolyatás mellett 2 órán át forraljuk. Az elegyhez 2 ml vizet, majd 2 ml 15 %-os vizes nátrium-hidroxid-oldatot, vcgiil 6 ml vizet adunk. Ezután az elegyet I órán át keverjük, majd 15 órán át állni hagyjuk. A szilárd anyagot kiszűrjük belőle és a szürletet bepároljuk. Ily módon 99 %-os hozammal 8 g olajos l-benzhidriI-2-(lúdroxi-metil)-azetidin terméket nyerünk.

b) Az a) lépés 8 g termékét és 3,2 g trietil-amint 50 ml toluolban elegyítjük, majd az elegyhez 0 °C hőméséklcten 15 perc alatt 3,7 g mezil-kloridot adunk. Az elegyet 16 órán át 20 °C-on keverjük, majd a trietil-ammónium-klorid csapadékot kiszűrjük és a szürletet bepároljuk. By módon 11 g 1 -benzhidril-2-/(mezil-oxi)-metil/-azetidin nyersterméket nyerünk.

c) A b) lépés nyerstermékét 120 ml dimetil-formamidban oldjuk és telített nátrium-cianid-oldathoz — 4,7 g nátrium-cianid 9 ml vízben oldva — adjuk hozzá 65 °C hőmérsékleten, 10 perc alatt. Az oldatot ezen a hőmérsékleten 16 órán át keverjük, majd lehűtjük és vízbe öntjük. A szerves fázist diklór-metánnal extraháljuk, sóoldattal mossuk, szárítjuk, majd bepároijuk. A visszamaradó anyagot szilikagélen kromatografálva tisztítjuk. Eluensként 10 térfogat% etil-ace3

191 583 tál tartalmú könny fi benzint használunk. Igy 5,1 g íeiméket nyerünk. Ezt metil-alkobolból átkristályosítva 3,9 g kristályos 1 -benzliidrii-2-(ciano-metil)-azetidint nyerünk. A termék olvadáspontja 82-85 °C.

Elemzési eredmények:

Számított: C % = 82,41, H % = 6,92, N % = 10,68;

talált: C% = 82,5, H% = 7,0, N%= 10,65.

Tömegspektrum alapján a molekulatömeget 262 g/mól értékűnek találtuk (korrigált).

d) A c) lépésben kapott nitrilt 2,5 g nátrium-hidroxiddal 36 ml etil-alkohol és 24 ml víz elegyében 6 órán át visszafolyatás mellett forraljuk, majd az elegyet 16 órán át hűlni hagyjuk, majd pH = 5-re savanyítjuk, Csapadék nem képződik. Az oldószert lepároljuk, a visszamaradó anyagot metil-alkoholban felvesszük és a nátrium-klorid eltávolítására szűrjük. Ezután az oldatról a metil-alkoholt lepároljuk, a maradékot újra oldjuk kloroformban, sóoldattal mossuk, szárítjuk, majd bepároljuk. A visszamaradó 5 g anyag NMR spektrum és vékonyrélcgkromatográfiás vizsgálat alapján tiszta 1-benzhidril-2-(karboxi-metil)-azetidinnek bizonyult. Hozam: 93 %.

e) A d) lépés 5 g termékét és 0,5 g 5 tömeg% fémtartalmú szenhordozós palládiumkatalizátort 130 ml metil-alkoholban 50 °C hőmérsékleten, 2,74· 10⁵ Pa hidrogénnyomáson rázatunk. A liidrogénfelvétel gyorsan megtörténik. Az oldatot ezután leszűrjük, majd a koncentrátumot víz és triklór-metán között megosztjuk. A vizes fázist triklór-metánnal egyszer mossuk, majd bepároljuk. A kapott anyaghoz etil-alkoholt adunk, majd ismét bepároljuk, eltávolítva ezáltal a maradék vizet. A visszamaradó anyagot 1,29· 10¹ Pa vákuumban melegítve szárítjuk. 2 g kristályos anyagot nyerünk, melyet etanolból átkristályosítva 1,4 g tiszta 2-(karboxi-metil)-azetidint nyerünk. A kapott termék olvadáspontja 132-137 ^eC. A terméket 69 %-os hozammal nyerjük.

Elemi analízis a hidrátia számítva:

Számított; C % = 45,10, H % = 8,33, N % = 10,52; talált: C% = 45,3, H%= 7,1, N%= 10,45.

A tömegspektrum alapján a molekulatömeg 115 g/ mól (korrigált). A savat nátriumsóvá alakítva 200 °C felett bomló terméket kapunk.

1. Referenciapélda

2-metil-2-(karboxi-meíil)-azetidin előállítása

5,2 g, az 1. példa a) és b) lépése szerint, de a b) lépésben mezil-klorid helyett megfelelő mennyiségű acetil-kloridot alkalmazva, előállított, 1-benzhidril2-/(metoxi-karbonil)-metil/-azetidint 15 ml tetrahidrofuránban oldunk és —78 °C-on száraz nitrogénatmoszférában 20 perc alatt hozzáadjuk 13,5 ml 1,5 mól/l-es n-butil-lítiumből és 3,7 ml diizopropil-aminból előállított lítium-diizopropil-amid 40 ml tetrahidrofuiánban készült oldatához. A narancsszínű oldatot 30 percig —78 °C-on állni hagyjuk, majd 5 perc alatt 5 ml tetrahidrofuranban oldott, 2,2 ml metil-jodidot adunk hozzá. Az elegyet további 30 percig keverjük, majd 1 óra alatt hagyjuk szobahőmérsékletre melegedni. Ezután 20 ml telített mésztejet adunk hozzá, a szerves anyagot éterbe extraháljuk, mésztejjel mossuk, magnézium-szulfáton szárítjuk, majd bepároljuk. A visszamaradó anyagot kromatográfiás eljárással tisztítjuk szilikagélen, 5 % étertartalmú benzint alkalnazva eluensként. Ily módon 4,2 g terméket íyerünk, melynek szerkezetét NMR spektroszkópiás, tömegspektroszkópiás és hamvasztásos vizsgálat segítségével igazoltuk. A szabad savvá való alakítást az

1. példában megadott eljárás szerint végezzük. A kívánt termék olvadáspontja 231—232 °C.

Elemzési eredmények a C₆Hn NO₂ képlet alapján: számított: C % = 55,8, H % = 8,6, N % = 10,8; talált: C % = 55,1, H%= 9,1,N %= 10,8.

2. Refcrenciapélda

Az 1. példa szerinti eljárással előállított szabad savat ecetsavanhidriddel reagáltatva 1-acetil-2-karboxi-metil-azetidint nyerünk:

Olvadáspontja: 148-150 °C.

Elemzési eredmények a C7HHNO2 képlet alapján: számított: C % = 53,5, H % = 7,0, N% = 8,9; talált: C % = 52,6, H % = 7,1, N % = 8,8.

Vizsgálati példa

Virágpor szupresszáló hatás kimutatása

SICCO fajtájú tavaszi búzát védett környezetben — azaz üvegházban vagy polietén csőben — termőtalaj alapú komposztot tartalmazó 13 cm-es edényekben tenyésztünk.

A vizsgálandó vegyületből 0,3 %-os, nedvesítőszerként 0,4 % Tritont [poli(oxi-eíilén)-/p-(terc-oktil)-fe.iil/-éter] tartalmazó 40 % acetoníartalmú vizes oldatot készítünk. A készítményt 2 kg/ha arányban, 650 I/ha teljes mennyiségben permetezzük ki.

A lián sterilitást úgy állapítjuk meg, hogy minden edényben 3 főhajtás és 3 tőbajlás kalászát a kalászhányásnál cellofánba csomagoljuk, hogy a keresztbeporzást meggátoljuk. Éréskor a becsomagolt kalászokat összegyűjtjük, a magkezderhények számát megállapítjuk és a kezeletlen kontrolihoz hasonlítjuk.

Az eredményeket a következő táblázatban ismertetjük:

Magkezdemény képződés gátlása (a kontroll %-ában)

2-(karboxi-metil)azetidin 85,2 74,9 l-azetidinil-2-karbonsav* 5,6 6,1

191 583

Magkezdemény képződés gátlása (a kontroll %-ában)

	főhajtás	lőhajlás
2-metil-2<karboxi-
metil)-azetidin**	7,8	4,8
I -acetil -2 -(karboxi-
iiietil)-azetidin***	13,6	7,1

* Ismert vegyület (ld. a Fiziológia Rasztenija 13 (6) 978—87 (1966) szakirodalmi helyen) ** az 1. referenciapélda szerinti vegyület *** a 2. referenciapélda szerinti vegyület

1. Nedvesíthető porkészítmény g 2-(karboxi-mctil)-azetÍdin 3g nátnuiii-poliinctakrilát (dis/.pcrgálószer)

2 g nátrium-dioktil-szulfosuzkcinát (nedvesítőszer).

2. Nedvesíthető porkészítmény g 2-(karboxi-metil)-azetidin 2 g nátrium-polimetakrilát (diszpergálószer) g nátrium-dioktil-szulfoszukcinát (nedvesítőszer).

^5 51 g tiszta, száraz agyag.

Látható, hogy a 2-(karboxi-metil)-azetidin a magkészletben a kezeletlen kontrolihoz képest jelentős csökkenést hozott létre, bizonyítva ezzel a vegyületnek azt a képességét, hogy búza hím sterilitását képes kivállani. Ez az eredmény annál inkább meglepő, mivel az I. és 2. rel'crenciapéldák vegyületei, amelyek a 2-(karboxi-metil)-azetidinnel rokon vegyületek, jóval gyengébb, közelítőleg az ismert vegyülettel megegyező hatásúak.

A fitotoxikus hatást ismert módon vizsgálva és a 0—9 standard skála értékeiben kifejezve — a 0 értek azt jelzi, hogy nincs Fitotoxikus hatás, a 9 érték a teljes pusztulást jelenti — a találmány szerint előállított vegyület fitotoxikus hatását 0 értékűnek találtuk. Az ismert vegyületről enyhe fitotoxikus hatást írnak le.

A találmány szerint előállított vegyületet hatóanyagként alkalmazva készítményeket készítünk:

Claims (2)

1. Viragporsterilizáló készítmények, amelyek a hatóanyaggal összekeverve hordozóanyagokat, elő25 nyösen agyagokat, acetont és/vagy vizet; és/vagy felületaktív anyagokat, előnyösen poliakrilsavak nátriumvagy kalciumsóit, nátrium-dioktil-szulfoszukcinátot vagy íitkil-fenolok etilén-oxiddal vagy propilén-oxiddal alkotott kondenzációs termékeit tartalmazzák

30 azzal jellemezve, hogy hatóanyagként 0,3—95 tömeg% 2-(karboxi-metil)-azetidint tartalmaznak.

2. Eljárás az új 2-(karboxi-metil)-azetÍdin előállítására, azzal jellemezve, hogy l-benzhidril-2-(cianometil)-azetidint bidrolizálunk és a kapott termékről

35 a védőcsoportot eltávolítjuk.

1 db ábra

-5191 583

Nemzetközi osztályozás: A 01 N 43/44 C 07 D 205/04