PL220854B1 - Sole tebukonazolu oraz sposób ich wytwarzania - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku są sole tebukonazolu oraz sposób ich wytwarzania, mające zastosowanie jako związki grzybobójcze.

Czwartorzędowe sole amoniowe, związki o wzorze ogólnym R₄N+Xo, stanowią obiekt znacznego zainteresowania naukowców. W zależności od struktury wykazują one zróżnicowane właściwości fizykochemiczne, dzięki którym możliwe jest ich szerokie zastosowanie. Szczególnie interesującą cechą czwartorzędowych soli amoniowych jest ich aktywność biologiczna [Synthesis, 22, 3839-3848 (2010), J. Disper. Sci. Technol., 32(5), 760-769 (2011)]. Pozwoliła ona na wykorzystanie ich jako składniki preparatów zabezpieczających drewno [App. Surf. Sci., 258, 6723-6729 (2012)], środków ochrony roślin [PL 209390, Weed Sci., 60(2), 189-192 (2012)] i materiałów dezynfekcyjnych.

Jednym z czynników znacząco pogarszających wielkość i jakość plonów są choroby grzybicze. Ze względu na niskie wymagana środowiskowe, grzyby rozwijają się w każdym zakątku świata. Opracowanych zostało dotąd wiele związków grzybobójczych, organicznych i nieorganicznych. Wiele z nich stosowanych jest na szeroką skalę jako składniki handlowych preparatów grzybobójczych. Z uwagi na pojawiające się doniesienia o toksyczności niektórych ze stosowanych fungicydów istnieje zapotrzebowanie na opracowanie związku grzybobójczego nieszkodliwego dla środowiska wodnego i organizmów stałocieplnych. Można to osiągnąć przez modyfikacje dotychczas stosowanych fungicydów, jak np. tebukonazolu.

Tebukonazol - (RS)-1-p-chlorofenylo-4,4-dimetylo-3-(1H-1,2,4-triazol-1-ylmetylo)-pentan-3-ol wysokiej czystości otrzymywany jest z poprzez stapianie 2-(4-chlorofenyloetylo)-2-t-butylooksiranu i 1,2,4-triazolu w szklanej tubie przez 20 godzin w temperaturze 423 K (US4911750A). Jest to związek występujący w wielu dostępnych na rynku preparatach grzybobójczych. Wykazuje aktywność wobec znacznej ilości gatunków grzybów, m.in. Botrytis cinerea, Alternaria spp., Sclerotinia sclerotiorum, Leptosphaeria spp., Phoma lingam. Występuje w postaci proszku lub granulatu do sporządzania zawiesin wodnych. Jest związkiem nietoksycznym dla organizmów stałocieplnych. W przypadku dostania się do gleby ulega szybkim przemianom nie akumulując się w niej. W celu poprawy skuteczności działania tebukonazolu miesza się go z czwartorzędowymi solami amoniowymi, regulatorami wzrostu roślin, pestycydami i innymi związkami grzybobójczymi (EP 0393746B1, GB 2262037A). Poza zastosowaniem jako fungicyd, tebukonazol wykazuje szereg atrakcyjnych właściwości pozwalających na wykorzystanie go m.in. w procesie ekstrakcji (Russ. J. Inorg. Chem., 57(1), 120-127, 2012).

Istotą wynalazku są sole tebukonazolu o wzorze ogólnym 1, w których X oznacza anion chlorkowy, jodkowy lub bromkowy, a R oznacza prostołańcuchowy podstawnik alkilowy zawierający od 1 do 20 atomów węgla, lub podstawnik benzylowy lub allilowy lub cykloheksylowy oraz sposób ich wytwarzania polegający na tym, że tebukonazol poddaje się reakcji z czynnikiem czwartorzędującym o wzorze ogólnym R-X, w którym R oznacza prostołańcuchowy podstawnik alkilowy zawierający od 1 do 20 atomów węgla, lub podstawnik benzylowy lub allilowy lub cykloheksylowy, a X oznacza atom chloru lub bromu lub jodu, przy stosunku molowym tebukonazolu do czynnika czwartorzędującego wynoszącym od 1:1 do 1:3 rozpuszczalniku organicznym I, w temperaturze od 273 do 363 K, korzystnie w 313 K w czasie co najmniej 20 godzin, po czym odparowuje się rozpuszczalnik a mieszaninę poreakcyjną przemywa rozpuszczalnikiem organicznym II, w celu usunięcia nieprzereagowanych substratów a następnie produkt suszy się pod zmniejszonym ciśnieniem w temperaturze od 313 do 363 K, korzystnie w 343 K przez co najmniej 8 godzin.

Korzystnym jest gdy rozpuszczalnikiem organicznym I jest acetonitryl, lub aceton, lub dimetyloformamid, lub tetrahydrofuran, lub metanol, lub etanol lub izopropanol, korzystnie acetonitryl, natomiast rozpuszczalnikiem organicznym II jest octan etylu, lub heksan, lub heptan, korzystnie octan etylu.

Dzięki zastosowaniu rozwiązania według wynalazku uzyskano następujące efekty techniczno-ekonomiczne:

- otrzymano nową grupę związków organicznych zaliczanych do soli azoliowych,

- syntezowane sole tebukonazolu rozpuszczalne są w alkoholach, częściowo rozpuszczalne w chloroformie, acetonie i toluenie i dimetylosulfotlenku, oraz nierozpuszczalne w heksanie i octanie etylu,

- otrzymane nowe formy tebukonazolu wykazują silne działania grzybobójcze,

- syntezowane sole azoliowe są stabilne termicznie w szerokim zakresie temperatur.

Wynalazek stanowią sole tebukonazolu o wzorze ogólnym 1 oraz sposób ich otrzymywania mające zastosowanie jako środki grzybobójcze, co ilustrują poniższe przykłady.

PL 220 854 B1

P r z y k ł a d 1

Bromek benzylotebukonazolu ₃

Do kolby okrągłodennej o pojemności 100 cm³ zaopatrzonej w mieszadło magnetyczne wpro₃ wadzono 0,01 mola tebukonazolu rozpuszczonego w 20 cm³ acetonitrylu oraz 0,015 mola bromku benzylu. Układ reakcyjny intensywnie mieszano w temperaturze 323 K przez 48 godzin. Z mieszaniny poreakcyjnej usunięto przez odparowanie pod zmniejszonym ciśnieniem rozpuszczalnik. Do kolby ₃ dodano następnie 20 cm³ octanu etylu w celu usunięcia nieprzereagowanych substratów. Wykrystalizowany produkt odsączono, kilkukrotnie przemywając osad octanem etylu. Otrzymany produkt suszono pod zmniejszonym ciśnieniem w temperaturze 343 K przez 12 godzin. Bromek benzylotebukonazolu otrzymano z wydajnością 94%.

Strukturę związku potwierdzono wykonując widma protonowego i węglowego magnetycznego rezonansu jądrowego: ¹H NMR (DMSO-da) δ ppm = 0,98 (9H, s); 1,62 (1H, s); 1,79 (1H, m); 2,23 (1H, m); 2,52 (1H, s); 2,62 (1H, m); 4,60 (2H, s); 5,68 (2H, s); 7,17 (2H, d, J=8,2); 7,31 (2H, d, J=8,5); 7,43 (3H, m); 7,55 (2H, m); 9,54 (1H, s); 10,36 (1H, s). ¹³C NMR (DMSO-d6) δ ppm = 25,5; 29,5; 36,5; 38,1; 50,3; 56,1; 74,8; 128,1; 128,6; 128,9; 129,9; 130,2; 133,9; 141,4; 143,8; 143,9.

Analiza elementarna CHN dla C23H29BrCIIN3O: wartości obliczone: C = 57,69; H = 6,10; N = 8,78; wartości zmierzone: C = 57,58; H = 6,18; N = 8,82.

P r z y k ł a d 2

Jodek metylotebukonazolu ₃

W kolbie okrągłodennej o pojemności 100 cm³ wyposażonej w mieszadło magnetyczne umiesz₃ czono 0,01 mola tebukonazolu rozpuszczonego w 20 cm³ acetonitrylu i 0,015 jodku metylu. Mieszaninę reakcyjną intensywnie mieszano przez 48 godzin w temperaturze 343 K. Rozpuszczalnik odparowano wykorzystując wyparkę próżniową pod zmniejszonym ciśnieniem. Nieprzereagowane substraty wymyto z układu octanem etylu. Wykrystalizowany produkt odsączono, kilkukrotnie przemywając go octanem etylu. Syntezowaną sól suszono w temperaturze 353 K przez 12 godzin pod zmniejszonym ciśnieniem. Jodek metylotebukonazolu otrzymano z wydajnością 92%.

Strukturę związku potwierdzono widmami protonowego i węglowego magnetycznego rezonansu jądrowego: ¹H NMR (DMSO-d6) δ ppm = 1,00 (9H, s); 1,59 (1H, m); 1,81 (1H, m); 2,36 (1H, m); 2,53 (1H, s); 2,67 (1H, m); 3,99 (3H, s); 4,57 (2H, m); 7,23 (2H, d, J=8,3); 7,33 (2H, d, J=8,5); 9,24 (1H, s); 10,07 (1H, s). ¹³C NMR (DMSO-d6) δ ppm = 25,5; 29,6; 34,2; 36,7; 38,0; 55,7; 74,9; 128,1; 130,0; 130,2; 141,4; 144,3; 144,7.

Analiza elementarna CHN dla C17H25CIIN3O: wartości obliczone: C = 45,40; H = 5,60; N = 9,34; wartości zmierzone: C = 45,35; H = 5,71; N = 9,27.

P r z y k ł a d 3

Bromek allilotebukonazolu ₃

W kolbie okrągłodennej o pojemności 100 cm³ z umieszczonym mieszadłem magnetycznym ₃ wprowadzono 0,01 mola tebukonazolu rozpuszczonego w 20 cm³ acetonitrylu i 0,013 mola bromku allilu. Mieszaninę intensywnie mieszano w temperaturze 323 K przez 48 godzin. Rozpuszczalnik odparowano pod zmniejszonym ciśnieniem na wyparce próżniowej. Nieprzereagowane substraty usunięto z mieszaniny poreakcyjnej przez przemycie układu octanem etylu. Krystaliczny produkt odsączono i kilkukrotnie przemyto octanem etylu. Otrzymany produkt suszono w suszarce próżniowej przez 8 godzin w temperaturze 353 K. Bromek allilotebukonazolu otrzymano z wydajnością 95%.

Strukturę związku potwierdzono widmami protonowego i węglowego magnetycznego rezonansu jądrowego: ¹H NMR (DMSO-d6) δ ppm = 1,00 (9H, s); 1,63 (1H, m); 2,34 (1H, m); 2,53 (1H, s); 2,69 (1H, m); 4,65 (2H, m); 5,01 (2H, d, J=6); 5,40 (2H, m); 6,13 (1H, m); 7,24 (2H, d, J=8,4); 7,33 (2H, d, J=8,5); 9,44 (1H, s); 10,27 (1H, s). ¹³C NMR (DMSO-d6) δ ppm = 25,6; 29,7; 36,7; 39,5; 49,4; 55,9; 74,9; 120,9; 128,2; 130,1; 130,3; 130,9; 141,4; 143,9; 144,0.

Analiza elementarna CHN dla C19H27BrClN3O: wartości obliczone: C = 53,22; H = 6,35; N = 9,80; wartości zmierzone: C = 53,18; H = 6,41; N = 9,75.

P r z y k ł a d 4

Bromek propylotebukonazolu ₃

0,01 mola tebukonazolu rozpuszczonego w 20 cm³ acetonitrylu zmieszano w kolbie okrągło₃ dennej o pojemności 100 cm³ z 0,015 mola bromopropanu. Układ poddano intensywnemu mieszaniu

PL 220 854 B1 w temperaturze 323 K przez 48 godzin. Rozpuszczalnik odparowano pod zmniejszonym ciśnieniem wykorzystując wyparkę próżniową. Przemycie octanem etylu pozwoliło na usunięcie pozostałości nieprzereagowanych substratów. Produkt w formie krystalicznej odsączono i ponownie przemyto octanem etylu. Otrzymaną sól suszono pod zmniejszonym ciśnieniem w suszarce próżniowej w temperaturze 353 K przez 8 godzin. Bromek propylotebukonazolu otrzymano z wydajnością 91%.

Strukturę związku potwierdzono widmami protonowego i węglowego magnetycznego rezonansu jądrowego: ¹H NMR (DMSO-da) δ ppm = 0,94 (12H, m); 1,40 (2H, m); 1,61 (1H, m); 1,80 (1H, m); 2,07 (1H, m); 2,52 (1H, s); 2,61 (1H, m); 4,63 (4H, m); 7,18 (2H, d, J=8,5); 7,31 (2H, d, J=8,5); 8,55 (1H, s); 9,18 (1H, s). ¹³C NMR (DMSO-d6) δ ppm = 10,3; 25,3; 36,3; 38,0; 53,0; 54,4; 75,2; 128,2; 130,1; 130,3; 141,8; 144,3; 147,3.

Analiza elementarna CHN dla C19H29BrClN3O: wartości obliczone: C = 52,97; H = 6,78; N = 9,75; wartości zmierzone: C = 52,79; H = 6,66; N = 9,80.

P r z y k ł a d 5

Bromek cykloheksylotebukonazolu

Do reaktora wyposażonego w mieszadło magnetyczne wprowadzono 0,01 mola tebukonazolu ₃ rozpuszczonego w 20 cm³ acetonitrylu i 0,02 mola bromocykloheksanu. Mieszaninę reakcyjną ogrzewano w temperaturze 343 K przy intensywnym mieszaniu przez 48 godzin. Z układu poreakcyjnego odprowadzono rozpuszczalnik odparowując go pod zmniejszonym ciśnieniem na wyparce próżniowej. Mieszaninę poreakcyjną przemyto kilkukrotnie octanem etylu w celu usunięcia nieprzereagowanych substratów. Krystaliczny produkt odsączono, przemyto octanem etylu i umieszczono w suszarce próżniowej w 343 K na 8 godzin. Produkt otrzymano z wydajnością 92%.

Strukturę związku potwierdzono widmami protonowego i węglowego magnetycznego rezonansu jądrowego: ¹H NMR (DMSO-d6) δ ppm = 0,93 (9H, s); 1,36 (16H, m); 1,63 (1H, m); 1,79 (1H, m); 2,05 (1H, m); 2,54 (1H, s); 2,63 (1H, m); 4,51 (2H, d, J=2,2); 7,19 (2H, d, J=8,3); 7,31 (2H, d, J=8,4); 8,81 (1H, s); 9,61 (1H, s). ¹³C NMR ( DMSO-d6) δ ppm = 23,2; 25,6; 27,8; 29,5; 36,4; 38,1; 52,3; 54,8; 75,2; 128,2; 130,1; 130,5; 141,8; 143,8; 145,7.

Analiza elementarna CHN dla C22H33BrClN3O: wartości obliczone: C = 56,12; H = 7,06; N = 8,92; wartości zmierzone: C = 55,99; H = 7,01; N = 8,86.

P r z y k ł a d 6 - zastosowanie

Oznaczenie biologicznej aktywności wobec grzybów patogenicznych

Otrzymane sole triazole testowano wobec gatunków grzybów: Fusarium culmorum ATCC

44417, Microdochium nivale i Botrytis cinerea (kolekcja IOR-PIB).

₃

Nowe sole rozpuszczano w 4 cm³ czystego metanolu, i dodawano do sterylnego podłoża z pożywką (PDA - Potato Dextrose Agar, Difco™), podgrzanego do 323 K. Stężenie soli w podłożu wynosiło 10, 100 i 1000 ppm. Płynne podłoże zawierające pochodne tebukonazolu wylano na płytki Petriego (0 50 mm). Krążki badanego grzyba o średnicy 4 mm wykładano na środek płytki. Na płytkach kontrolnych, grzyby rosły na pożywce z dodatkiem wody i na pożywce z dodatkiem czystego metanolu. Badane preparaty porównywano do fungicydu Tebu 250 EW zawierającego tebukonazol jako substancję aktywną. Płytki inkubowano w temperaturze pokojowej, do czasu gdy grzybnia w kontroli osiągnęła brzeg płytki. Następnie mierzono średnicę grzybni odejmując od pomiaru początkową średnicę krążka z grzybem (4 mm). Dla każdego obiektu wykonano 4 powtórzenia. Rezultaty poddano analizie Student-Newman-Keuls wyznaczając różnicę pomiędzy kontrolą, a próbami z dodatkiem preparatów.

Przy stężeniach 10 ppm:

- Jodek metylotebukonazolu - zahamował wzrost grzybni na poziomie 45% w stosunku do wykonanej kontroli,

- bromek allilotebukonazolu - zahamował wzrost grzybni 75% w stosunku do wykonanej kontroli.

Przy stężeniach 100 ppm:

- Jodek metylotebukonazolu - zahamował wzrost grzybni na poziomie 85% w stosunku do wykonanej kontroli,

- bromek allilotebukonazolu - całkowite zahamowanie wzrostu grzybni w stosunku do wykonanej kontroli.

Przy stężeniach 1000 ppm:

- Jodek metylotebukonazolu - całkowite zahamowanie wzrostu grzybni w stosunku do wykonanej kontroli,

PL 220 854 B1

- bromek allilotebukonazolu - całkowite zahamowanie wzrostu grzybni w stosunku do wykonanej kontroli.

Claims (4)

1. Czwartorzędowe sole tebukonazolu o wzorze ogólnym 1, w których X oznacza anion chlorkowy, jodkowy lub bromkowy, a R oznacza prostołańcuchowy podstawnik alkilowy zawierający od 1 do 20 atomów węgla, lub podstawnik benzylowy lub allilowy lub cykloheksylowy.

2. Sposób wytwarzania czwartorzędowych soli tebukonazolu określonych zastrzeżeniem 1, znamienny tym, że tebukonazol poddaje się reakcji z czynnikiem czwartorzędującym o wzorze ogólnym R-X, w którym R oznacza prostołańcuchowy podstawnik alkilowy zawierający od 1 do 20 atomów węgla, lub podstawnik benzylowy lub allilowy lub cykloheksylowy, a X oznacza atom chloru lub bromu lub jodu, przy stosunku molowym tebukonazolu do czynnika czwartorzędującego wynoszącym od 1:1 do 1:3 w rozpuszczalniku organicznym I, w temperaturze od 273 do 363 K, korzystnie w 313 K w czasie co najmniej 20 godzin, po czym odparowuje się rozpuszczalnik, a mieszaninę poreakcyjną przemywa się rozpuszczalnikiem organicznym II w celu usunięcia nieprzereagowanych substratów, a następnie produkt suszy się pod zmniejszonym ciśnieniem w temperaturze od 313 do 363 K, korzystnie w 343 K przez co najmniej 8 godzin.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że rozpuszczalnikiem organicznym I jest acetonitryl, lub aceton, lub dimetyloformamid, lub tetrahydrofuran, lub metanol, lub etanol lub izopropanol, korzystnie acetonitryl.

4. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że rozpuszczalnikiem organicznym II jest octan etylu, lub heksan, lub heptan, korzystnie octan etylu.