PL245481B1 - 1,1-dialkilopiperydyniowe ciecze jonowe z anionem 4-chlorofenoksyoctanowym oraz sposoby ich otrzymywania i ich zastosowanie jako związków herbicydowych i aktywnych powierzchniowo - Google Patents

1,1-dialkilopiperydyniowe ciecze jonowe z anionem 4-chlorofenoksyoctanowym oraz sposoby ich otrzymywania i ich zastosowanie jako związków herbicydowych i aktywnych powierzchniowo Download PDF

Info

Publication number
PL245481B1
PL245481B1 PL439662A PL43966221A PL245481B1 PL 245481 B1 PL245481 B1 PL 245481B1 PL 439662 A PL439662 A PL 439662A PL 43966221 A PL43966221 A PL 43966221A PL 245481 B1 PL245481 B1 PL 245481B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
ionic liquids
chlorophenoxyacetate
chlorophenoxyacetic acid
reaction
temperature
Prior art date
Application number
PL439662A
Other languages
English (en)
Other versions
PL439662A1 (pl
Inventor
Anna Syguda
Katarzyna Materna
Marta Wojcieszak
Juliusz Pernak
Original Assignee
Politechnika Poznanska
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Poznanska filed Critical Politechnika Poznanska
Priority to PL439662A priority Critical patent/PL245481B1/pl
Publication of PL439662A1 publication Critical patent/PL439662A1/pl
Publication of PL245481B1 publication Critical patent/PL245481B1/pl

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D295/00Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms
    • C07D295/02Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms containing only hydrogen and carbon atoms in addition to the ring hetero elements
    • C07D295/037Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms containing only hydrogen and carbon atoms in addition to the ring hetero elements with quaternary ring nitrogen atoms
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01NPRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N39/00Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing aryloxy- or arylthio-aliphatic or cycloaliphatic compounds, containing the group or, e.g. phenoxyethylamine, phenylthio-acetonitrile, phenoxyacetone
    • A01N39/02Aryloxy-carboxylic acids; Derivatives thereof
    • A01N39/04Aryloxy-acetic acids; Derivatives thereof
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01NPRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N43/00Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds
    • A01N43/34Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having rings with one nitrogen atom as the only ring hetero atom
    • A01N43/40Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having rings with one nitrogen atom as the only ring hetero atom six-membered rings
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01PBIOCIDAL, PEST REPELLANT, PEST ATTRACTANT OR PLANT GROWTH REGULATORY ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR PREPARATIONS
    • A01P13/00Herbicides; Algicides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C59/00Compounds having carboxyl groups bound to acyclic carbon atoms and containing any of the groups OH, O—metal, —CHO, keto, ether, groups, groups, or groups
    • C07C59/40Unsaturated compounds
    • C07C59/58Unsaturated compounds containing ether groups, groups, groups, or groups
    • C07C59/64Unsaturated compounds containing ether groups, groups, groups, or groups containing six-membered aromatic rings
    • C07C59/66Unsaturated compounds containing ether groups, groups, groups, or groups containing six-membered aromatic rings the non-carboxylic part of the ether containing six-membered aromatic rings
    • C07C59/68Unsaturated compounds containing ether groups, groups, groups, or groups containing six-membered aromatic rings the non-carboxylic part of the ether containing six-membered aromatic rings the oxygen atom of the ether group being bound to a non-condensed six-membered aromatic ring
    • C07C59/70Ethers of hydroxy-acetic acid, e.g. substitutes on the ring

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Hydrogenated Pyridines (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)

Abstract

Przedmiotem wynalazku są nowe 1,1-dialkilopiperydyniowe ciecze jonowe z anionem 4-chlorofenoksyoctanowym o wzorze ogólnym 1, w którym R<sup>1</sup> i R<sup>2</sup> oznaczają grupy alkilowe prostołańcuchowe zawierające od 1 do 14 atomów węgla, a także sposoby ich otrzymywania i ich zastosowanie jako związków herbicydowych i aktywnych powierzchniowo.

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku są nowe 1,1-dialkilopiperydyniowe ciecze jonowe z anionem 4-chlorofenoksyoctanowym oraz sposoby ich otrzymywania oraz ich zastosowanie jako związków herbicydowych i aktywnych powierzchniowo.
Dynamiczny rozwój przemysłu narzucił na naukowcach konieczność syntezy związków o specyficznych właściwościach. Takie oczekiwania spełniają ciecze jonowe (ang. lonicLiquids, ILs). Są to sole, których temperatura topnienia nie przekracza 100°C. Ciecze jonowe wyróżniają się wysoką stabilnością chemiczną oraz termiczną. Do zalet ILs zalicza się również niską prężność par. Ciecze jonowe to tzw. związki projektowalne co oznacza, że możliwe jest wprowadzenie do ich cząsteczki ugrupowań nadających im specyficzne właściwości. W praktyce szacuje się, że możliwa do uzyskania liczba kombinacji kation-anion wynosi 1018.
Od kilkunastu lat prowadzone są badania, które mają na celu otrzymanie cieczy jonowych o właściwościach powierzchniowych (ang. Surface Active lonic Liquids, SAILs). SAILs zbudowane są tak jak każdy surfaktant zarówno z ugrupowania hydrofilowego oraz hydrofobowego. Jedną z właściwości cieczy jonowych o aktywności powierzchniowej jest zdolność do agregacji - zarówno w wodzie, jak i w innych mediach reakcyjnych. Natomiast do właściwości użytkowych zalicza się możliwość zwilżania danych powierzchni.
W literaturze znane są ILs z anionem 2,4-dichlorofenoksyoctanowym, które omówiono w pracy J. Pernak, A. Syguda, K. Materna, E. Janus, P. Kardasz, T. Praczyk, Tetrahedron, 2012, 68, 4267-73. Związki te przez wzgląd na obecność dwóch atomów chloru w anionie, w pierścieniu aromatycznym, w pozycji 2 i 4 grupy fenoksyoctanowej mogą tworzyć toksyczne dioksyny. Natomiast kwas 4-chlorofenoksyoctowy oraz jego anion ze względu na swoją budowę chemiczną nie tworzy toksycznych dioksyn, co niewątpliwie stanowi jego ogromny atut.
Ponadto w pracy J. Pernak, M. Niemczak, K. Żelechowski, K. Materna, T. Praczyk RSC Advances 2016, 6, 7330-7338 opisano ciecze jonowe z kationem 1,1-dialkilopiperydyniowym i anionem 4-(4-chloro-2-metylofenoksy)masłowym, natomiast w polskim opisie patentowym J. Pernak, M. Niemczak, G. Skrzypczak, A. Biedziak, T. Praczyk PL229881B1 przedstawiono ciecze jonowe z kationem 1,1-dialkilopiperydyniowym i anionem 2-(2,4-dichlorofenoksy)propionianowym. Zastosowanie długich podstawników alkilowych w kationie zapewnia wysoką aktywność międzyfazową związku, co pozwala na zwiększenie powierzchni styku cieczy jonowej z powierzchnią liści roślin niepożądanych na polach uprawnych.
Dobór kationu 1,1-dialkilopiperydyniowego był podyktowany uzyskaniem korzystnych właściwości powierzchniowych, co umożliwia zwiększenie skuteczności działania preparatu chwastobójczego. W literaturze znany jest chlorek 1,1-dimetylopiperydyniowy (mepiquat lub mepikwat) opisany w pracach: W. Miziniak, K. Matysiak, Journal of Plant Protection Research, 2019, 59 (4) 494-502, czy S. D. Koutroubas, Ch. A. Damalas, Agriculture, 2020, 10 (15), 1-12. Mepiquat jest to substancja regulująca wzrost i rozwój roślin, stosowana w uprawach zbóż m.in. pszenicy czy jęczmienia, w stosunkowo wysokich dawkach. Zaletą mepikwatu jest to, że może być wykorzystywany w niższych temperaturach 8-15°C. Natomiast ze względu na krótki łańcuch alkilowy mepiquat nie jest związkiem kationowo czynnym.
Natomiast wybór anionu - 4-chlorofenoksyoctanu był związany z uzyskaniem dobrych właściwości chwastobójczych oraz niską toksycznością. Porównując toksyczność ostrą LD50 dla kwasów 4-chloro-2-metylofenoksyoctowego (MCPA), 2,4-dichlorofenoksyoctowego (2,4-D) oraz 4-chlorofenoksyoctowego (4-CPA) okazuje się, że najbardziej toksyczny jest kwas 2,4-D LD50 375 mg/kg, następnie MCPA LD50 700 mg/kg i na końcu 4-CPA LD50 850 mg/kg, można zatem wnioskować, że najmniej toksyczne będą ciecze jonowe zawierające anion 4-CPA.
Istotą wynalazku są 1,1-dialkilopiperydyniowe ciecze jonowe z anionem 4-chlorofenoksyoctanowym o wzorze ogólnym 1, w którym R1 oraz R2 oznaczają grupy alkilowe prostołańcuchowe zawierające od 10 do 14 atomów węgla.
Istotą wynalazku jest również sposób ich otrzymywania, który polega na tym, że czwartorzędowy halogenek piperydyniowy poddaje się reakcji z kwasem 4-chlorofenoksyoctowym w obecności wodorotlenku sodu w stosunku molowym - czwartorzędowy halogenek piperydyniowy : kwas 4-chlorofenoksyoctowy : wodorotlenek sodu - 1 : (od 0,7 do 3) : (od 0,8 do 3,5); w temperaturze od 0 do 100°C, korzystnie 75°C, w środowisku wodno-izopropanolowym, po czym produkt izoluje się. Korzystnie w celu izolacji produktu do mieszaniny poreakcyjnej dodaje się organicznego rozpuszczalnika niemieszającego się z wodą, korzystnie chloroformu, a po wyizolowaniu fazy organicznej i kilkukrotnym przemyciu jej wodą rozpuszczalnik odparowuje się pod obniżonym ciśnieniem, a następnie produkt się suszy w temperaturze od 25-75°C, korzystnie w 60°C.
Drugi sposób otrzymywania 1,1-dialkilopiperydyniowych cieczy jonowych z anionem 4-chlorofenoksyoctanowym o wzorze ogólnym 1, w którym R1 oraz R2 oznaczają grupy alkilowe prostołańcuchowe zawierające od 10 do 14 atomów węgla polega na tym, że czwartorzędowy halogenek piperydyniowy poddaje się reakcji wymiany jonowej w obecności wodorotlenku potasu z kwasem 4-chlorofenoksyoctowym w stosunku molowym - czwartorzędowy halogenek piperydyniowy : wodorotlenek potasu : kwas 4-chlorofenoksyoctowy - 1 : (od 1 do 1,5) : (od 1 do 1,5), w środowisku organicznym, korzystnie w metanolu, po czym metanol całkowicie odparowuje się, dalej dodaje się bezwodnego rozpuszczalnika organicznego korzystnie acetonu, w którym rozpuszcza się produkt reakcji, a nie rozpuszcza się sól nieorganiczna, po odsączeniu soli nieorganicznej, rozpuszczalnik odparowuje się próżniowo do otrzymania gotowego produktu.
Trzeci sposób otrzymywania 1,1-dialkilopiperydyniowych cieczy jonowych z anionem 4-chlorofenoksyoctanowym o wzorze ogólnym 1, w którym R1 oraz R2 oznaczają grupy alkilowe prostołańcuchowe zawierające od 10 do 14 atomów węgla polega na tym, że czwartorzędowy halogenek piperydyniowy poddaje się reakcji z 4-chlorofenoksyoctanem srebra w stosunku molowym 1 : (od 1 do 1,5), w temperaturze od 0 do 100°C, korzystnie 25°C, w środowisku wodnym bez dostępu do promieniowania UV, a po reakcji halogenek srebra i nadmiar 4-chlorofenoksyoctanu srebra odsącza się, wodę odparowuje się pod zmniejszonym ciśnieniem, a następnie produkt suszy w temperaturze od 25-75°C, korzystnie w 60°C.
Czwarty sposób otrzymywania 1,1-dialkilopiperydyniowych cieczy jonowych z anionem 4-chlorofenoksyoctanowym o wzorze ogólnym 10, w którym R1 oraz R2 oznaczają grupy alkilowe prostołańcuchowe zawierające od 10 do 14 atomów węgla polega na tym, że przepuszcza się przez kolumnę anionowymienną, wymieniającą halogenki na aniony OH-, wodny roztwór zawierający czwartorzędowy halogenek piperydyniowy i przeprowadza bezpośrednią reakcję z kwasem 4-chlorofenoksyoctowym w stosunku molowym 1 : (od 1 do 2,5), w temperaturze od 0 do 100°C, korzystnie w 25°C, a po reakcj i nadmiar kwasu 4-chlorofenoksyoctowego odsącza się, wodę odparowuje się pod zmniejszonym ciśnieniem, a następnie produkt suszy w temperaturze od 25-75°C, korzystnie w 60°C.
Nowe 1,1-dialkilopiperydyniowe ciecze jonowe według wynalazku, dzięki zawartości anionu 4-chlorofenoksyoctanowego wykazują aktywność herbicydową, a ponadto wykazują szereg dodatkowych korzystnych cech, mianowicie:
• otrzymane sole ze względu na niskie temperatury topnienia i jonowy charakter można zaliczyć do grupy herbicydowych cieczy jonowych, • obecność dużego kationu w syntezowanych cieczach jonowych powoduje, że sole te oprócz właściwości herbicydowych wykazują również właściwości bakteriobójcze i grzybobójcze, • opracowane ciecze jonowe są stabilnie termicznie w szerokim zakresie temperatur, • otrzymane nowe związki są aktywne powierzchniowo, • budowa jonowa i obecność podstawnika alkilowego omawianych soli decyduje o ich doskonałych właściwościach antyelektrostatycznych, • obecność anionu 4-chlorofenoksyoctanowego powoduje, że nie powstają z niego toksyczne dioksyny w porównaniu do herbicydowego anionu 2,4-dichlorofenoksyoctanowego, czyli popularnego herbicydu 2,4-D, • obecność kationu 1,1-dialkiloamoniowego (pochodna mepiquatu) może sugerować, że będą to związki z grupy regulatorów zrostu roślin.
Sposób otrzymywania nowych 1,1-dialkilopiperydyniowej cieczy jonowej z anionem 4-chlorofenoksyoctanowym ilustrują poniższe przykłady.
Przykład I
Otrzymywanie 4-chlorofenoksyoctanu 1,1-didecylopiperydyniowego
W kolbie okrągłodennej zaopatrzonej w dipol magnetyczny, mieszadło z grzaniem, wkraplacz, chłodnicę zwrotną oraz termometr sporządzono zawiesinę 0,005 mola kwasu 4-chlorofenoksyoctowego w 20 cm3 wody dejonizowanej, po czym dodano 0,005 mola 10% wodnego roztworu NaOH. Reakcję prowadzono w temperaturze 75°C aż do całkowitego roztworzenia się kwasu 4-chlorofenoksyoctowego i uzyskania homogenicznego roztworu. Następnie dodano stechiometryczną ilość bromku 1,1 -didecylopirolidyniowego rozpuszczonego w 20 cm3 wody i 10 cm3 izopropanolu. Po 20 minutach dodano około 30 cm3 chloroformu i przemywano fazę organiczną wodą do zaniku anionów bromkowych w odcieku.
Obecność bromku w odcieku monitorowano za pomocą roztworu 0,1 mol/dm3 AgNOa. Po rozdzieleniu faz odparowano chloroform na wyparce próżniowej. W końcowym etapie produkt suszono przez 24 godziny w temperaturze 60°C, w warunkach obniżonego ciśnienia. Otrzymano ciecz jonową z wydajnością 88%. Zawartość substancji kationowo czynnej określono metodą miareczkowania dwufazowego zgodnie z polską normą (PN-EN ISO 2871-2) i wyniosła ona 94%. Strukturę związku potwierdzono wykonując widma protonowe i węglowe magnetycznego rezonansu jądrowego: 1H NMR (CDCla) δ ppm = 0,88 (t, J=6,7 Hz, 6H), 1,26 (m, 28H), 1,60 (q, J =7,1 Hz, 4H), 1,83 (t, J=6,7 Hz, 4H), 3,35 (t, J=6,5 Hz, 4H), 3,62 (t, J=5,4, 4H), 4,39 (s, 3H), 6,89 (d, J =9,1 Hz, 2H), 7,15 (d, J=9,0 Hz, 2H); 13C NMR δ ppm = 13,8; 19,7; 20,4; 21,3; 22,3; 26,2; 28,95; 29,09; 29,13; 31,5; 57,9; 58,8; 68,3; 115,9; 124,3; 128,6; 157,9; 177,3. Analiza elementarna CHN dla C32H58NO3CI: wartości w procentach wyliczone: C 71,75; H 10,61; N 2,54; wartości zmierzone: C 71,38; H 10,75; N 2,66.
Przykład II
Otrzymywanie 4-chlorofenoksyoctanu 1,1-didecylopiperydyniowego
0,006 mola chlorku 1,1-didecylopiperydyniowego rozpuszczono w 20 cm3 metanolu. Następnie odważono stechiometryczną ilość wodorotlenku potasu i rozpuszczono w 10 cm3 metanolu. Oba roztwory wprowadzono do reaktora. Reakcję prowadzono 20 minut przy ciągłym mieszaniu roztworu. Roztwór przesączono grawitacyjnie, aby oddzielić powstały w reakcji osad KCl. Następnie odważono stechiometryczną ilość kwasu 4-chlorofenoksyoctowego i rozpuszczono w 15 cm3 metanolu. Roztwór ten połączono z przesączem. Umieszczono kolbę zawierającą produkt na wyparce, aby odparować metanol i powstającą w reakcji wodę. Po całkowitym odparowaniu rozpuszczalnika dodano do naczynia bezwodnego acetonu, w celu oczyszczenia produktu od pozostałości soli nieorganicznej. Następnie przesączono grawitacyjnie i odparowano aceton, na wyparce. Otrzymano lepką bezbarwną ciecz jonową z wydajnością 95%. Zawartość substancji kationowo czynnej określono metodą miareczkowania dwufazowego i wyniosła ona 98%. Strukturę związku potwierdzono za pomocą widm protonowego i węglowego magnetycznego rezonansu jądrowego: 1H NMR (CDCI3) δ ppm = 0,88 (t, J=6,8 Hz, 6H), 1,26 (m, 28H), 1,60 (q, J=7,1 Hz, 4H), 1,83 (t, J=6,7 Hz, 4H), 3,35 (t, J=6,5 Hz, 4H), 3,62 (t, J=5,4, 4H), 4,39 (s, 3H), 6,89 (d, J=9,0 Hz, 2H), 7,15 (d, J=9,0 Hz, 2H); 13C NMR δ ppm = 13,8; 19,7; 20,4; 21,3; 22,3; 26,2; 28,95; 29,09; 29,13; 31,5; 57,9; 58,9; 68,3; 115,9; 124,3; 128,6; 157,9; 177,3. Analiza elementarna CHN dla C32H58NO3CI: wartości w procentach wyliczone: C 71,75; H 10,61; N 2,54; wartości zmierzone: C 71,99; H 10,40; N 2,71.
Przykład III
Otrzymywanie 4-chlorofenoksyoctanu 1,1-didecylopiperydyniowego
W kolbie reakcyjnej sporządzono zawiesinę 0,007 mola 4-chlorofenoksyoctanu srebra w 50 cm3 wody dejonizowanej dalej do układu dodano wodny roztwór 0,0065 mola chlorku 1,1 -didecylopiperydyniowego. Reakcję prowadzono bez dostępu do promieniowania UV w temperaturze 25°C. Po 24 godzinach intensywnego mieszania osad odsączono na szklanym lejku Buchnera, a z przesączu odparowano wodę pod obniżonym ciśnieniem. Ostatecznie produkt suszono w suszarce próżniowej w tem peraturze 60°C. Otrzymano lepką ciecz jonową z wydajnością 92% i zawartości substancji kationowo czynnej 98%. Strukturę otrzymanego związku potwierdzono analizą: 1H NMR (CDCI3) δ ppm = 0,88 (t, J=6,7 Hz, 6H), 1,26 (m, 28H), 1,60 (q, J=7,1 Hz, 4H), 1,83 (t, J=6,6 Hz, 4H), 3,35 (t, J=6,5 Hz, 4H), 3,62 (t, J =5,4, 4H), 4,39 (s, 3H), 6,89 (d, J=9,1 Hz, 2H), 7,15 (d, J =9,1 Hz, 2H); 13C NMR δ ppm = 13,8; 19,7; 20,4; 21,3; 22,3; 26,2; 28,95; 29,09; 29,13; 31,6; 57,9; 58,8; 68,3; 115,9; 124,3; 128,6; 157,9; 177,3. Analiza elementarna CHN dla C32H58NO3CI: wartości w procentach wyliczone: C 71,75; H 10,61; N 2,54; wartości zmierzone: C 72,15; H 10,83; N 2,36.
Przykład IV
Otrzymywanie 4-chlorofenoksyoctanu 1,1-didecylopiperydyniowego
0,006 mola bromku 1,1-didecylopiperydyniowego rozpuszczono w 200 cm3 wody dejonizowanej, a następnie przepuszczano przez kolumnę jonowymienną (wymieniającą anion Br- na OH-) i bezpośrednio wkroplono do zawiesiny 0,0065 mola kwasu 4-chlorofenoksyoctowego w 50 cm3 wody. Reakcję przeprowadzono w temperaturze otoczenia. Następnie kolumnę przemywano wodą dejonizowaną do uzyskania odczynu obojętnego (całkowitego wymycia wodorotlenku 1,1-didecylopiperydyniowego), cały czas wkraplając frakcję do zlewki z mieszaniną reakcyjną. Układ reakcyjny cały czas intensywnie mieszano. Po 30 minutach odsączono nieprzereagowany kwas 4-chlorofenoksyoctowy, a z przesączu odparowano wodę na wyparce rotacyjnej. Ostatecznie produkt w postaci lepkiej cieczy jonowej suszono
PL 245481 Β1 pod obniżonym ciśnieniem w temperaturze 60°C. Wydajność reakcji wyniosła 95%, natomiast zawartość substancji kationowo czynnej była na poziomie 98%. W celu potwierdzenia struktury związku wykonano widma protonowego i węglowego magnetycznego rezonansu jądrowego: 1H NMR (CDCh) δ ppm = 0,88 (t, J=6,7 Hz, 6H), 1,26 (m, 28H), 1,60 (q, J=7,1 Hz, 4H), 1,83 (t, J=6,7 Hz, 4H), 3,35 (t, J=6,5 Hz, 4H), 3,62 (t, J=5,4, 4H), 4,39 (s, 3H), 6,89 (d, J=9,1 Hz, 2H), 7,15 (d, J=9,0 Hz, 2H); 13C NMR δ ppm = 13,8; 19,7; 20,4; 21,3; 22,3; 26,2; 28,99; 29,10; 29,12; 31,5; 57,9; 58,8; 68,3; 115,9; 124,3; 128,6; 157,9; 177,3. Analiza elementarna CHN dla C32H58NO3CI: wartości w procentach wyliczone: C 71,75; H 10,61; N 2,54; wartości zmierzone: C 72,17; H 10,42; N 2,37.
Przykład zastosowania
Według wynalazku 1,1-dialkilpiperydyniowe ciecze jonowe z anionem 4-chlorofenoksyoctanowym mogą być stosowane jako związki biologicznie aktywne przeznaczone do zwalczania chwastów, w dawkach od 50 do 2500 g na 1 ha opryskiwanej powierzchni, w przeliczeniu na kwas 4-chlorofenoksyoctowy.
Skuteczność nowych związków potwierdzono badaniami ich biologicznej aktywności przeprowadzonymi za pomocą testów kiełkowania i wczesnego wzrostu roślin wyższych na płytkach Phytotoxkit. Jako modelową roślinę dwuliścienną zastosowano pieprzycę siewną (Lepidium sativum). Próbę referencyjną stanowił handlowy herbicyd w postaci kwasu 4-chlorofenoksyoctowego. Do badań wykorzystano przezroczyste płytki testowe firmy TIGRET, wykonane z PVC, o wymiarach 21 x 15,5 x 0,8 cm. Spodnia część płytek była przedzielona w połowie krawędzią na dwie przestrzenie, z kolei wierzchnia część stanowiła płaską pokrywę. Obie części zawierały zatrzaski na obrzeżach, co umożliwiło szczelne ich zamknięcie. Każdą płytkę wypełniono piaskiem w ilości 130 g (±0,01 g), który wcześniej został przesiany i oczyszczony przez kilkukrotne przemycie wodą wodociągową, a następnie dejonizowaną i suszony przez 24 godziny w suszarce w temperaturze 105°C. W kolbach miarowych o pojemności 100 cm3 umieszczono 0,00025 mola badanego związku, 5 cm3 izopropanolu oraz 25 cm3 roztworu wodorowęglanu sodu o stężeniu 0,01 mol/dm3. W ten sposób otrzymano wyjściowe roztwory o stężeniu 0,0025 mol/dm3. Następnie, metodą rozcieńczeń (przez pobranie 10 cm3 roztworu początkowego i rozcieńczenie go w kolbie miarowej o pojemności 100 cm3, a następnie ponowne wykonanie takiego dziesięciokrotnego rozcieńczenia) otrzymano końcowe roztwory użytkowe o stężeniu 0,000025 mol/dm3. Z tak wykonanych roztworów pobierano 25 cm3 i dodano do piasku w płytkach. Ilość ta w przeliczeniu wynosi 0,0048 milimoli badanego związku na 1 kg suchego piasku. Jedna z płytek stanowiła próbę kontrolną - do podlania piasku w tej płytce użyto roztworu o takim samym stężeniu wodorowęglanu oraz zawierającej taką samą ilość izopropanolu, lecz bez substancji chwastobójczej. Następnie, do każdej płytki zaaplikowano po 10 sztuk ziaren pieprzycy siewnej (Lepidium sativum), która dzień wcześniej została namoczona w ciepłej wodzie wodociągowej. Po upływie 10 dni zmierzono długości łodyg i korzeni rośliny.
Obliczono także indeks kiełkowania (Gl) przy użyciu wzoru:
Gs Ls
Gc Lc
Gs - ilość nasion, które wykiełkowały w piasku podlanym roztworem badanego związku,
Gc - ilość nasion, które wykiełkowały w piasku podlanym roztworem kontrolnym, Ls - średnia długość łodygi w roślinach podlewanych roztworem badanego związku [mm], Lc-średnia długość łodygi w roślinach podlewanych próbą kontrolną [mm]. Uzyskane wyniki skuteczności działania badanych cieczy jonowych na pieprzycę siewną w porównaniu do herbicydu wzorcowego - kwasu 4-chlorofenoksyoctowego przedstawiono w tabeli 1.
Tabela 1
Testowany układ Długość łodygi [mm] Długość korzenia [mm] GI [%]
próba kontrolna 42 34 100
kwas 4-chlorofenoksyoctowy 12 2 28
4-chlorofenoksyoctan 1,1didecylopiperydyniowy 7 1 15
Analiza aktywności powierzchniowej
Oddziaływania 4-chlorofenoksyoctanu 1,1-didecylopiperydyniowego na granicy międzyfazowej wyznaczono za pomocą pomiarów aktywności powierzchniowej, które obejmowały napięcie powierzchniowe oraz kąt zwilżania. Bazując na metodzie wiszącej kropli zostały zmierzone wartość napięcia powierzchniowego dla analizowanej cieczy jonowej. Metoda ta stanowi podstawę w celu określenia parametrów takich jak: krytyczne stężenie micelowania (CMC), a także napięcie powierzchniowe w CMC. Natomiast do zdefiniowania stopnia zwilżania badanej powierzchni, czyli określenia zakresu hydrofobowości czy hydrofilowości posłużono się metodą siedzącej kropli. Jako powierzchnię zwilżaną wykorzystano parafinę. Metoda siedzącej kropli jest to metoda na podstawie, której wyznaczono wartości kąta zwilżania na granicy trzech faz: ciecz - ciało stałe - gaz. Metoda siedzącej kropli bazuje na zastosowaniu równania Young-Laplace’a, a następnie właściwym dopasowaniu obrazu kropli przy jednoczesnej analizie jej kształtu i krawędzi.
Aktywność powierzchniową wodnego roztworu 4-chlorofenoksyoctanu 1,1-didecylopiperydyniowego opisują poszczególne parametry: krytyczne stężenie micelowania CMC = 0,25 x 10-3 mmol/dm3 i napięcie powierzchniowe, przy którym osiągnięto krytyczne stężenie micelowania wynosi ycmc = 27,9 mN/m. Natomiast wartość kąta zwilżania wyniosła 36°.

Claims (8)

1. 1,1-dialkilopiperydyniowe ciecze jonowe z anionem 4-chlorofenoksyoctanowym o wzorze ogólnym 1, w którym R1 i R2 oznaczają grupy alkilowe prostołańcuchowe zawierające od 10 do 14 atomów węgla.
2. Sposób otrzymywania cieczy jonowych określonych w zastrz. 1, znamienny tym, że czwartorzędowy halogenek piperydyniowy poddaje się reakcji z kwasem 4-chlorofenoksyoctowym w obecności wodorotlenku sodu w stosunku molowym - czwartorzędowy halogenek piperydyniowy : kwas 4-chlorofenoksyoctowy : wodorotlenek sodu - 1 : (od 0,7 do 3) : (od 0,8 do 3,5); w temperaturze od 0 do 100°C, korzystnie 75°C, w środowisku wodno-izopropanolowym, po czym produkt izoluje się.
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że do mieszaniny poreakcyjnej dodaje się organicznego rozpuszczalnika niemieszającego się z wodą, korzystnie chloroformu, a po wyizolowaniu fazy organicznej i kilkukrotnym przemyciu jej wodą rozpuszczalnik odparowuje się pod obniżonym ciśnieniem, a następnie produkt się suszy w temperaturze od 25-75°C, korzystnie w 60°C.
4. Sposób otrzymywania cieczy jonowych określonych w zastrz. 1, znamienny tym, że czwartorzędowy halogenek piperydyniowy poddaje się reakcji wymiany jonowej w obecności wodorotlenku potasu z kwasem 4-chlorofenoksyoctowym w stosunku molowym - czwartorzędowy halogenek piperydyniowy : wodorotlenek potasu : kwas 4-chlorofenoksyoctowy - 1 : (od 1 do 1,5) : (od 1 do 1,5), w środowisku organicznym, korzystnie w metanolu, po czym metanol całkowicie odparowuje się, dalej dodaje się bezwodnego rozpuszczalnika organicznego korzystnie acetonu, w którym rozpuszcza się produkt reakcji, a nie rozpuszcza się sól nieorganiczna, po odsączeniu soli nieorganicznej, rozpuszczalnik odparowuje się próżniowo do otrzymania gotowego produktu.
5. Sposób otrzymywania cieczy jonowych określonych w zastrz. 1, znamienny tym, że czwartorzędowy halogenek piperydyniowy poddaje się reakcji z 4-chlorofenoksyoctanem srebra w stosunku molowym 1 : (od 1 do 1,5), w temperaturze od 0 do 100°C, korzystnie 25°C, w środowisku wodnym bez dostępu do promieniowania UV, a po reakcji halogenek srebra i nadmiar 4-chlorofenoksyoctanu srebra odsącza się, wodę odparowuje się pod zmniejszonym ciśnieniem, a następnie produkt suszy w temperaturze od 25-75°C, korzystnie w 60°C.
6. Sposób otrzymywania cieczy jonowych określonych w zastrz. 1, znamienny tym, że przepuszcza się przez kolumnę anionowymienną, wymieniającą halogenki na aniony OH-, wodny roztwór zawierający czwartorzędowy halogenek piperydyniowy i przeprowadza bezpośrednią reakcję z kwasem 4-chlorofenoksyoctowym w stosunku molowym 1 : (od 1 do 2,5), w temperaturze od 0 do 100°C, korzystnie w 25°C, a po reakcji nadmiar kwasu 4-chlorofenoksyoctowego odsącza się, wodę odparowuje się pod zmniejszonym ciśnieniem, a następnie produkt suszy w temperaturze od 25-75°C, korzystnie w 60°C.
PL 245481 Β1
7. Zastosowanie nowych cieczy jonowych określonych zastrz. 1 jako związków o aktywności chwastobójczej, korzystnie w dawce 50 do 2500 g na 1 ha opryskiwanej powierzchni, w przeliczeniu na kwas 4-chlorofenoksyoctowy.
8. Zastosowanie nowych cieczy jonowych określonych zastrz. 1 jako związków o aktywności powierzchniowej.
PL439662A 2021-11-27 2021-11-27 1,1-dialkilopiperydyniowe ciecze jonowe z anionem 4-chlorofenoksyoctanowym oraz sposoby ich otrzymywania i ich zastosowanie jako związków herbicydowych i aktywnych powierzchniowo PL245481B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL439662A PL245481B1 (pl) 2021-11-27 2021-11-27 1,1-dialkilopiperydyniowe ciecze jonowe z anionem 4-chlorofenoksyoctanowym oraz sposoby ich otrzymywania i ich zastosowanie jako związków herbicydowych i aktywnych powierzchniowo

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL439662A PL245481B1 (pl) 2021-11-27 2021-11-27 1,1-dialkilopiperydyniowe ciecze jonowe z anionem 4-chlorofenoksyoctanowym oraz sposoby ich otrzymywania i ich zastosowanie jako związków herbicydowych i aktywnych powierzchniowo

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL439662A1 PL439662A1 (pl) 2023-05-29
PL245481B1 true PL245481B1 (pl) 2024-08-12

Family

ID=86548323

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL439662A PL245481B1 (pl) 2021-11-27 2021-11-27 1,1-dialkilopiperydyniowe ciecze jonowe z anionem 4-chlorofenoksyoctanowym oraz sposoby ich otrzymywania i ich zastosowanie jako związków herbicydowych i aktywnych powierzchniowo

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL245481B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL439662A1 (pl) 2023-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Niemczak et al. Influence of the alkyl chain length on the physicochemical properties and biological activity in a homologous series of dichlorprop-based herbicidal ionic liquids
PL245901B1 (pl) Nowe amidquaty kwasu kaprylowego z anionem (4-chloro-2-metylofenoksy)octanowym, sposób ich otrzymywania i ich zastosowanie jako związków herbicydowych i aktywnych powierzchniowo
Niemczak et al. Preparation and characterization of new ionic liquid forms of 2, 4-DP herbicide
Wojcieszak et al. Surface activity and phytotoxicity of morpholinium herbicidal ionic liquids
Wojcieszak et al. Effect of surface-active ionic liquids structure on their synthesis, physicochemical properties, and potential use as crop protection agents
PL245481B1 (pl) 1,1-dialkilopiperydyniowe ciecze jonowe z anionem 4-chlorofenoksyoctanowym oraz sposoby ich otrzymywania i ich zastosowanie jako związków herbicydowych i aktywnych powierzchniowo
PL240767B1 (pl) Indolilo-3-maślany alkilo(2-hydroksyetylo)dimetyloamoniowe, sposób ich otrzymywania oraz zastosowanie jako ukorzeniacze
PL230764B1 (pl) 3,6-Dichloro-2- metoksybenzoesan alkilobetainianu metylu, sposób jego otrzymywania oraz zastosowanie jako herbicyd
PL237098B1 (pl) Nowe ciecze jonowe z kationem acetylocholiny i anionem herbicydowym, sposób ich otrzymywania oraz zastosowanie jako herbicydy
PL244080B1 (pl) Nowe preparaty herbicydowe na bazie cieczy jonowych z kationem 2,2’-[1,ω-alkilodiylbis(oksy)]-bis[decylodimetylo-2-okso-etanoamoniowym] albo alkilo-1,ω-bis(decylodimetyloamoniowym) oraz anionem (3,6-dichloro-2-metoksy)benzoesanowym, sposób ich otrzymywania i zastosowanie jako preparaty chwastobójcze
PL238657B1 (pl) Nowe ciecze jonowe z kationem 1-alkilo-1-metylo-4-hydroksypiperydyniowym i anionem pochodzącym od kwasu 4-chloro-2-metylofenoksyoctowego, sposób ich otrzymania oraz zastosowanie jako herbicydy
PL242575B1 (pl) Herbicydowe ciecze jonowe z kationem na bazie morfoliny i anionem 4-chlorofenoksyoctanowym, sposób ich otrzymywania oraz zastosowanie jako środki zwalczające chwasty
PL243363B1 (pl) Herbicydowe 1-alkilopirydyniowe ciecze jonowe z anionem 4-chlorofenoksyoctanowym, oraz sposób ich otrzymywania i zastosowanie jako środki chwastobójcze
PL243670B1 (pl) Sposób otrzymywania herbicydowej imidazoliowej cieczy jonowej z anionem 4-chlorofenoksyoctanowym
PL243669B1 (pl) Herbicydowe imidazoliowe ciecze jonowe z anionem 4-chlorofenoksyoctanowym, oraz sposób ich otrzymywania i zastosowanie jako środki chwastobójcze
PL243671B1 (pl) Sposób otrzymywania herbicydowej imidazoliowej cieczy jonowej z anionem 4-chlorofenoksyoctanowym
CN121318796A (zh) 一类双环磺草酮除草剂离子液体及其制备方法和应用
PL228020B1 (pl) Nowe herbicydowe bisamoniowe sole z kationem alkilodiylo -bis(etanolodietyloamoniowym) z anionem 4 -chloro -2-metylofenoksyoctowym albo 3,6 -dichloro -2-metoksy benzoesowym, sposób ich otrzymywania oraz zastosowanie jako srodki ochrony roslin
Zhai et al. Design, Synthesis, and Biological Activity Evaluation of Herbicidal Ionic Liquids Based on Quinclorac Anion for Sustainable Rice Protection
PL240672B1 (pl) Bisamoniowe sole z anionem tryptofanianowym i 2-metylo- -4-chlorofenoksyoctanowym, sposób ich otrzymywania oraz zastosowanie jako herbicydów
PL230985B1 (pl) Nowe trzeciorzędowe sole organiczne z kationem trimetylosulfoksoniowym, sposób ich otrzymywania oraz zastosowanie jako herbicydy
PL237983B1 (pl) Sacharyniany alkilo[2-(2-hydroksyetoksy)etylo]dimetyloamoniowe, sposób ich otrzymywania oraz zastosowanie jako deterenty pokarmowe
PL231616B1 (pl) Nowe amoniowe ciecze jonowe z kationem tetraalkiloamoniowym i anionem 2-(2,4-dichlorofenoksy)propionianowym oraz sposób ich otrzymywania i zastosowanie jako herbicydy
PL244250B1 (pl) Nowe ciecze jonowe składające się z kationu 1,4-dialkilo-1,4-diazoniabicyklo[2.2.2]oktanu oraz anionów pochodzących od kwasu 4-chloro-2-metylofenoksyoctowego, sposób ich otrzymywania oraz zastosowanie jako herbicydy
PL247370B1 (pl) Bis-amoniowe ciecze jonowe z kationem buteno-1,4 bis(alkilodimetyloamoniowym), sposób ich otrzymywania i zastosowanie jako środki chwastobójcze