MD4740C1 - Aplicare a (Z)-4,4-dimetil-1-(4-nitrofenil)-2-(1H-1,2,4-triazol-1-il)pent-1-en-3-onei în calitate de compus activ contra bacteriilor fitopatogene - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la aplicarea compuşilor heterociclici, derivaţi ai 1,2,4-triazolului, în calitate de remediu antibacterian şi poate fi utilizată în agricultură.Esenţa invenţiei revendicate constă în aplicarea în calitate de compus activ contra bacteriilor fitopatogene din genul Erwinia şi Xanthomonas a (Z)-4,4-dimetil-1-(4-nitrofenil)-2-(1H-1,2,4-triazol-1-il)pent-1-en-3-onei cu formula:.Valorile concentraţiei minime bactericide constituie 0,4...2,0 µg/mL.

Description

Invenţia se referă la aplicarea compuşilor heterociclici, derivaţi ai 1,2,4-triazolului, în calitate de remediu antibacterian şi poate fi utilizată în agricultură.

Speciile de bacterii fitopatogene pot provoca diferite boli ale plantelor agricole, în special din genurile Erwinia şi Xanthomonas. De exemplu, Erwinia amylovora, bacteria gram-negativă din familia Enterobacteriaceae, este agentul cauzal al focului bacterian, o boală devastatoare a plantelor care afectează o gamă largă de specii din cadrul genului Rosaceae şi este o ameninţare globală majoră pentru producţia comercială de mere şi pere (Piqué N., Miñana-Galbis D., Merino S. M. Tomás J.. Virulence Factors of Erwinia amylovora: A Review. Int. J. Mol. Sci., 2015, 16(6), p. 12836-12854). O altă specie, E. carotovora, cauzeaza putregaiul moale la culturile economico-importante, precum cartofi, roşii, castraveţi. În cazul cartofului se produce putregaiul moale al tulpinii şi tuberculilor până şi după recoltare, astfel reducând considerabil randamentul roadei (Benada M., Boumaaza B., Boudalia S., Khaladi O., Guessas B. Variability of aggressiveness and virulence of Erwinia carotovora subsp. carotovorum causing the soft rot on potato tubers in the western of Algeria. Int. J. of Plant Biology, 2018, vol. 9:7568, p. 52-56). Xanthomonas campestris pv. vesicatoria este o bacterie gram-negativă biotrofică şi este agentul care provoacă pătarea bacteriană a tomatelor (Solanum lycopersicum L.) sau a ardeiului (Capsicum annuum), o boală care este prezentă la nivel mondial. Simptomele infectării bacteriene includ desfolierea şi leziunile necrotice clorotice pe frunze, tulpini, fructe şi flori, care conduc ulterior la un randament redus al roadei (Tamir-Ariel D., Navon N., and Burdman S. Identification of Genes in Xanthomonas campestris pv. vesicatoria induced during its interaction with tomato. J. Bacteriol., 2007, 189(17), p. 6359-6371).

În calitate de remedii contra unor fitopatogeni pot servi compuşii heterociclici din clasa triazolilor derivatizaţi sau fuzionaţi cu alte grupări ciclice [1]. Triazolii reprezintă o clasă de compuşi heterociclici cu catena de 5 atomi ce conţine trei atomi de azot în ciclu situaţi în poziţiile 1,2,4 sau 1,2,3. Proprietăţile antimicrobiene ale triazolilor depind puternic de natura substituenţilor şi de conformarea lor. Sunt cunoscuţi mii de derivaţi triazolici, doar unii din ei manifestă activitate suficientă contra agenţilor fitopatogeni şi sunt utilizaţi în agricultură, în special în calitate de fungicide. De exemplu, propinacozolul (1-[[2-(2,4-diclorofenil)-4-propil-1,3-dioxolan-2-il]metil]-1,2,4-triazol) [2] sau derivatul terţ-alcoolic flutriafol (alcoolul (RS)-2,4′-difluoro-α-(1H-1,2,4-triazol-1-ilmetil)benzhidrilic) [3]. De asemenea au fost depistate proprietăţi antifungice la un şir de derivaţi din grupul de viniltriazolilcetone, totodată ele au manifestat proprietăţi erbicide şi de reglare a creşterii plantelor [4]. Este necesar de menţionat că în calitate de agenţi contra putregaiului moale, cauzat de bacteria Erwinia carotovora, au fost propuşi un grup de compuşi fungicizi cu diverse structuri chimice, şi care nu sunt activi contra bacteriei sus-menţionate în caz de aplicare directă pe bacterie, dar sunt activi contra putregaiului moale în caz de aplicare pe solul adiacent prin acţiune fungicidă. Printre compuşii propuşi se regăseşte şi unul din clasa 1,2,4-triazolilor cu grupări sulfonamidice în poziţiile 1 şi 4 [5]. Prin urmare, prezenţa ciclului 1,2,4-triazolic nu conferă obligator proprietăţi antibacteriene compusului, care se manifestă ca fungicid.

În calitate de remediu contra bacteriilor fitopatogene din specia Xanthomonas oryzae a fost propus derivatul 1,4-pentandien-3-onic legat prin gruparea 3-tioeterică cu nucleul de 1,2,4-triazol [6]. Un dezavantaj al acestui compus constă în faptul că el posedă o structură destul de complecxă şi ca urmare este relativ greu de sintetizat.

Problema pe care o rezolvă invenţia constă în lărgirea arsenalului de remedii antibacteriene contra fitopatogenilor din genul Erwinia şi Xanthomonas care conţin compuşi 1,2,4-triazolici, care pot fi obţinuţi relativ simplu.

Esenţa invenţiei constă în aceea că se propune aplicarea în calitate de compus activ contra bacteriilor fitopatogene din genul Erwinia şi Xanthomonas a Z-izomerului viniltriazolcetonei, şi anume, (Z)-4,4-dimetil-1-(4-nitrofenil)-2-(1H-1,2,4-triazol-1-il)pent-1-en-3-ona.

Sinteza acestui izomer este bine elaborată, se desfăşoară stereospecific în două etape, din intermediari uşor accesibili şi cu un randament mare (70%), conform brevetului MD 4515 B1 2017.09.30. Compusul dezvăluit posedă proprietăţi antituberculoase (MD 4519 B1 2017.10.31).

Exemplu de realizare a invenţiei

În calitate de compus iniţial în sinteza Z-izomerului antibacterian (Z)-4,4-dimetil-1-(4-nitrofenil)-2-(1H-1,2,4-triazol-1-il)pent-1-en-3-ona se utilizează cetona 3,3-dimetil-1-(1H-1,2,4-triazol-1-il)butan-2-ona, obţinută conform brevetului MD 4505 B1 2017.08.31.

Procedeul de sinteză stereospecifică a Z-izomerului prevede interacţiunea cetonei sus-menţionate cu 4-nitrobenzaldehida în benzen în prezenţa piperidinei şi acidul acetic în cantităţi catalitice, conform protocolului descris în brevetul MD 4515 B1 2017.09.30.

Activitatea antibacteriană

(Z)-4,4-dimetil-1-(4-nitrofenil)-2-(1H-1,2,4-triazol-1-il)pent-1-en-3-ona a fost testată in vitro pentru determinarea activităţii antibacteriane împotriva tulpinilor Erwinia amylovora, Erwinia carotovora şi Xantomonas campestris. Ca standard de control în testele de inhibare in vitro au fost folosite preparatele comerciale din clasa triazolilor propiconazolul şi flutriafolul.

Pentru evaluarea activităţii antimicrobiene a fost utilizată metoda diluţiilor succesive duble (http://www.dntpasteur.ru/metodic2_4_2_2.php), care constă în aceea că la etapa iniţială se iau şiruri de 10 eprubete în care se introduc câte 1 mL de bulion peptonat pentru bacterii. Ulterior se picură 1 mL de preparat (dizolvat în DMSO) în prima eprubetă (din şirul de 10 eprubete). Se pipetează amestecul obţinut, după care 1 mL din acesta se transferă în eprubeta următoare, astfel că procedura se repetă până la eprubeta nr. 10 a şirului. În aşa mod, concentraţia preparatului iniţial se micşorează de 2 ori în fiecare eprubetă următoare. În acelaşi timp, se prepară culturi de 24 ore de microorganisme-test. Se prepară iniţial suspensii de culturi bacteriene cu densităţile optice (D.O.) de 2,0 şi 7,0, respectiv, în conformitate cu indicele McFarland. Ulterior, se transferă 1 mL de suspensie bacteriană obţinută într-o eprubetă ce conţine 9 mL de apă distilată sterilă. Se amestecă conţinutul obţinut, după care se transferă 1 mL în eprubeta nr. 2 din şirul de 5 eprubete ce conţin câte 9 mL de apă distilată sterilă. Din eprubeta nr. 5 a şirului se ia câte 0,1 mL de suspensie bacteriană, ceea ce reprezintă doza de însămânţare, şi se adaugă în fiecare eprubetă care conţine preparatele titrate. Ulterior, eprubetele cu preparatele titrate, în care s-au introdus dozele de însămânţare ale bacteriilor, se plasează în termostat la temperatura de 35°C timp de 24 ore. A 2-a zi se analizează preliminar rezultatele obţinute. Ultima eprubetă din şir în care nu se atestă o creştere vizibilă a bacteriilor se consideră a fi concentraţia minimă inhibitorie (CMI) a preparatului. Pentru aprecierea concentraţiei minime bactericide (CMB), conţinutul eprubetelor cu CMI şi a eprubetelor cu concentraţii mai înalte ale preparatelor se însămânţează pe agarul peptonat solid din cutiile Petri cu ajutorul ansei bacteriologice. Cutiile însămânţate se plasează în termostat la temperatura de 35°C pentru 24 ore. Concentraţia preparatelor care nu permit creşterea nici a unei colonii bacteriene se consideră a fi concentraţia minimă bactericidă a preparatului.

Rezultatele determinării activităţii contra bacteriilor fitopatogene sunt expuse în Tabelul de mai jos.

Tabel

Concentraţiile bactericide minime (CBM) ale Z-izomerului sus-menţionat şi ale compuşilor de referinţă

Tulpina de bacterii CBM (µg/mL ) (Z)-4,4-dimetil-1-(4-nitrofenil)-2-(1H-1,2,4-triazol-1-il)pent-1-en-3-ona Propiconazol Flutriafol Erwinia amylovora 0,4...2,0 62,5...125,0 62,5...125,0 Erwinia carotovora 0,4...2,0 62,5...125,0 62,5...125,0 Xanthomonas campestris 0,4...2,0 62,5...125,0 62,5...125,0

Rezultatul determinării activităţii antibacteriene, exprimat în concentraţia minimă bactericidă (100% inhibiţie), a constituit 0,4...2,0 µg/mL pentru Z-viniltriazolcetona revendicată. Totodată pentru compuşii de referinţă propiconazol şi flutriafol acest procent de inhibiţie constituie respectiv 62,5...125,0 µg/mL.

Aceste rezultate demonstrează că (Z)-4,4-dimetil-1-(4-nitrofenil)-2-(1H-1,2,4-triazol-1-il)pent-1-en-3-ona manifestă o acţiune antibacteriană sporită contra tulpinilor fitopatogene din genul Erwinia şi Xanthomonas. Această activitate este una neevidentă, reieşind din activitatea manifestată de triazolii comerciali.

Aşadar, a fost stabilit că activitatea bactericidă a Z-izomerului propus faţă de tulpinile fitopatogene sus-menţionate este de 31 de ori mai mare faţă de cea a pesticidelor de referinţă propiconazol şi flutriafol. Prin urmare, (Z)-4,4-dimetil-1-(4-nitrofenil)-2-(1H-1,2,4-triazol-1-il)pent-1-en-3-ona poate fi utilizată în calitate de compus activ în remediile antibacteriene pentru agricultură.

1. Subhas Sahoo, K.N. Sindhu, K. Sreeveena. The Significance of 1, 2, 4 Triazoles in Agriculture Science: A Review. Research J. Pharm. Techn., 2019, 12(10), p. 5091-5097. Regăsit în Internet la 2020.05.19, URL: <https://rjptonline.org/HTMLPaper.aspx?Journal=Research%20Journal%20of%20Pharmacy%20and%20Technology;PID=2019-12-10-92>

2. Propinocazole. Wikipedia, The Free Encyclopedia. Regăsit în Internet la 2020.05.18, URL: <https://en.wikipedia.org/wiki/Propiconazole>

3. JMPR2005- FAO of UN. FLUTRIAFOL. Regăsit în Internet la 2020.05.19, URL: <http://www.fao.org/fileadmin/templates/agphome/documents/Pests_Pesticides/JMPR/Report11/Flutriafol.pdf>

4. US 4554007 A 1985.11.19

5. WO 2012011287 A2 2012.01.26

6. CN 109721559 A 2019.05.07

Claims (1)

1. Aplicare a (Z)-4,4-dimetil-1-(4-nitrofenil)-2-(1H-1,2,4-triazol-1-il)pent-1-en-3-onei în calitate de compus activ contra bacteriilor fitopatogene din genul Erwinia şi Xanthomonas.