Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia nowych pochodnych kwasu asparaginowego i jego isoli oraz zwiazków chelatowych z metalami, odpowiednich zwlaszcza do zwalczania objawów niedoboru metali u roslin, o ogólnym wzorze 1, w którym Ri oznacza atom wodoru, grupe hydro¬ ksylowa, chlorowiec, grupe sulfonowa, kairboksyio^ wa, alkilowa, alkoksylowa, tioalkilowa, chlorowco- alkilowa, dwualkiloaminowa, acylowa lub fenylo- wa, R2 oznacza atom wodoru, grupe hydroksylowa, chlorowiec, grupe alkilowa lub alkoksylowa, a R3 oznaaza atom wodoru lub grupe alkilowa.We wzorze 1 rodniki alkilowe R1? R2 i R3 sa rod¬ nikami o 1—6 atomach wegla usytuowanych w lancuchu prostym lub rozgalezionym, jak rodnik metylowy, etylowy, n-propylowy lub izopropylowy, n-/butylowy, n-pentylowy i n-heksylowy oraz ich izomery. Wymienione rodniki wystepuja tez w czesci alkilowej grupy aikoksylowej, tioalkilowej, chlorowcoailkilowej 'i dWiuailkiloamiinowej. Jako reszty acylowe wymienia isie przede wszystkim rod¬ niki lalkanoilowe, jak acetyl i propionyi. Jako chlo¬ rowiec korzyisltny jest chlor lub brom.Zwiazki chelatotwórcze isa znane od dawna i znaj¬ duja wiele zastosowan. Takim ogólnie znanym zwiazkiem chelatotwórczym, znajdujacym szerokie zastosowanie jest kwas etylenodwuaminoczteroocto- wy. Stosowanie zwiazków kompleksowych z (me¬ talami kwasu etylenodwuaminoczterooctowego jak i innych zwiazków chelatotwórczych do korektury objawów niedoboru metali wystepujacych u roslin znane jest od dawna. Zwiazek chelatowy kwasu etylenodwuaminoczterooctowego z zelazem stosowa¬ ny jest w celach leczniczych do zwalczania cho¬ roby wywolanej brakiem zelaza, wystepujacej u roslin cytrusowych rosnacych na kwasnej glebie.Ohelat ten jest jednak nietrwaly w srodowisku obojetnym jak i slabo alkalicznym, poniewaz ulega on wówczas rozkladowi na wodorotlenek Fe111 i rozpuszczalna sól kwasu etylenodwuaminocztero¬ octowego i dlatego (tez nie moze byc stosowany w przypaJdku roslin hodowanych na .glebach alkalicz¬ nych.Inne znane chelaty np. z brytyjskiego opisu pa¬ tentowego nr 832 989, takie jak chelaty kwasu hyd- roksyetylenodwuaminotrójoctowego i okreslonych kwasów etyleno-bis- (a-imino-o-hydroksyfenyloocto- wych) z zelazem stosowane sa jako srodki odzyw¬ cze roslin. Zwiazki te chociaz charakteryzuja sie nieco wieksza aktywnoscia od chelatów kwasu ety¬ lenodwuaminoczterooctowego, to jednak nie posia¬ daja odpowiedniej stabilnosci w obszarze zadane¬ go szerokiego zakresu wartosci pH.Stwierdzono, ze mozna wytworzyc nowe pochod¬ ne kwasu asparaginowego i ich sole oraz chelaty z metalami, o ogólnym wzorze 1, w którym Ri, R2 i R3 maja wyzej podane znaczenie, jesli podda 83 96883 $ sie reakcji kwas maleinowy, z glicyna i wytworzo¬ ny kwas N-metylenokarfooksyasparaginowy o wzo¬ rze 2 podda reakcji Mannicha, z formaldehydem i fenolem o wzorze 3, w którym Rl5 R2 i R3 imaja wyzej podane znaczenie i jesli jest to pozadane, 5 otrzymany zwiazk o wzorze 1 przeksztalca sie w zwiazek kompleksowy ,z metalem, w obecnosci roz¬ puszczalnika lub rozcienczalnika przez poddanie reakcji z wodorotlenkiem metalu lub z sola me¬ talu w obecnosci wodorotlenku metalu alkaliczne- 10 go albo wodorotlenku .amonu.Reakcje prowadzi sie korzystnie w wodnym roz¬ tworze. Przy wytwarzaniu kwasu N-metylenokar- boksyloasparagimowego zaleca ,sie -dodawac wodo¬ rotlenek metanu .alkalicznego1, taki jak wodorotle- 15 nek sodowy lub potasowy. Jak wiadomo, do reakcji Mannicha stosuje sie wodne roztwory, takze slabo alkaliczne roztwory wodne, mieszaniny wody z roz¬ puszczalnikami organicznymi, jak alkanole, dioksan, benzen, toluen 1 lodowaty kwas octowy. Jeden ze 2o skladników reakcji stosowany w nadmiarze moze równiez spelniac role rozpuszczalnika, jezeli nie ima to wplywu na przebieg reakcji. Korzystnie stosuje sie formaldehyd w roztworze wodnym lub w po¬ staciparaldehydu. 25 Przy stosowaniu lodowatego kwasu octowego, ja¬ ko rozpuszczalnika, do reakcji Mannicha, korzyst¬ nie dodaje sie octan metalu alkalicznego. Zwiazki chelatotwórcze wedlug wynalazku wystepuja prze¬ waznie w postaci soli jednotmetalicznej (metalu al- 30 kalicznego) i mozna je stosowac bezposrednio do wytwarzania zwiazków kompleksowych z metala¬ mi. Przez wymiane kationów i nastepna krystali¬ zacje, otrzymuje sie o ile jest to pozadane, wolne kwasy o-hydroksybenzyloiasparaginowe. 35 Sole jednoimetaliczne nowych zwiazków chelato- twórczych mozna w razie potrzeby przeprowadzic na drodze wymiany jonów w sole amonowe. Przez reakcje z wodorotlenkami 'metali alkalicznych lub z amoniakiem powstaja odpowiednie sole dwu- lub 40 trójimetaliczne wzglednie dwu- lub trójamonowe.Zwiazki chelatotwórcze wedlug wynalazku two¬ rza z zelazem, magnezem, wapniem, manganem, kobaltem, niklem, miedzia, cynkiem, kadmem lub z pokrewnymi metalami kompeksy. W tym celu 45 zwiazki chelatotwórcze w obecnosci wody lub mie¬ szaniny wody z alkanolem takim jak metanol lub etanol, albo z tetrahydrofuranem, poddaje sie re¬ akcji z wodorotlenkiem metalu, najlepiej w obo¬ jetnej atmosferze gazowej, albo z sola metalu z do- 50 datkiem wodorotlenków metali alkalicznych, przy czym reakcje prowadzi sie w temperaturze 0°— 100°C.Nowe zwiazki chelatotwórcze o wzorze 1, mozna takze otrzymac jezeli: a) zamiast" kwasu maleimo- 55 wego zastosuje .sie kwas bromobursztynowy i dal¬ sze ireakcje przeprowadzi wedlug podanego sposo¬ bu; b) .poddaje sie kondensacji kwas asparaginowy z formaldehydem i fenolem wedlug reakcji Man¬ nicha i produkt przejsciowy podda reakcji z kwa- 6o sem chlorooctowym; c) produkt przejsciowy o wzo¬ rze 2 podda sie reakcji z halogenkiem o-hydroksy- benzylu; d) o-hydrdksybenzyloamine podda sie reakcji z kwasem maleiinowym a nastepnie z kwa¬ sem chlorooctowym, albo najpierw z kwasem chlo- 65 4 rooctowym a potem z kwasem bromobursztyno- wym.W przypadku reakcji z kwasem chlorooctowym nalezy zabezpieczyc grupy wodorotlenkowe fenoli, na przyklad przez przeprowadzenie w odpowied¬ nie weglany. Mozna takze do reakcji podanej w punkcie c) wprowadzic halogenek o-hydroksyben- zylu w postaci estru kwasu weglowego." Wytworzone sposobem wedlug wynalazku nowe pochodne kwasu asparaginowego o wzorze 1 sa do¬ skonalymi zwiazkami kompleksotwórczymi. Po¬ wstale z róznymi metalami zwiazki chelatowe sa trwale w szerokim zakresie wartosci pH. W ten sposób nadaja sie do korekty objawów niedoboru metali, które wystepuja u roslin rosnacych nie tyl¬ ko na kwasnej lecz itaJkze na alkalicznej glebie.Specjalna zaleta nowych zwiazków chelatowych jest ich oddzialywanie po zastosowaniu na nad¬ ziemne czesci roslin. Dotad znane zwiazki chelato¬ we przy takim stosowaniu wykazywaly niezado¬ walajace dzialanie i trzeba je bylo wmieszac w podloze wzrostowe. Zwiazki chelatowe wytworzone sposobem wedlug wynalazku sa z tego powodu specjalnie przydatne do stosowania w uprawach winorosli, 'drzew pestkowych i drzew ziarnkowych oraz roslin ozdobnych.Ze wzgledu na doskonale wlasciwosci najlepsze ze zwiazków chelatowych sa pochodne kwasu aspa¬ raginowego O' wzorze 4, w którym R4 oznacza atom wodoru, grupe wodorotlenowa, atom chlorowca, grupe sulfonowa, karboksylowa, alkilowa, alkoksy, tioalkilowa lub fenylowa, a R5 oznacza atom wo¬ doru, chlorowca, grupe alkilowa lub alkoksylowa, a w (którym irodniki alkilowe R4 i R5 zawieraja 1—6 atomów wegla w lancuchu prostym lub roz¬ galezionym jak podano przykladowo przy omawia¬ niu wzoru 1, natomiast czesci alkilowe grup alko- ksylowych i tioalkilowych sa rodnikami alkilowy¬ mi b\l—4 atomach wegla. Chlorowiec oznacza chlor lub brom.Wytworzone sposobem wedlug wynalazku nowe pochodne Ikwasu asparaginowego znajduja ponad¬ to zastosowanie w przemysle metalowym, jako zwiazki hamujace powstawanie rdzy i nalotów tlenkowych, jak tez mozna je stosowac w prze¬ mysle srodków pioracych i bielacych jako dodatki np. do usuwania niepozadanych sladów rdzy.Substancja czynna o wzorze 1 w postaci chelatu z metalem razem z odpowiednim nosnikiem i/lub srodkiem ulatwiajacym osiagniecie stanu rozpro¬ szenia substancji czynnej jest srodkiem odpowied¬ nim do zwalczania chorób roslin 'Spowodowanych niedoiborem metali.Srodki takie wytwarza sie w znany sposób, w ogólnie znanych postaciach stalych lub cieklych albo koncentratów zawierajacych ogólnie stosowa¬ ne srodki pomocnicze jak i srodki 'dodatkowe oraz ewentualnie i inne biologicznie czynne skladniki.Sposób wedlug wynalazku objasniaja nizej poda¬ ne przyklady, w których temperature podano w stopniach C, przy czym przyklad I wyjasnia wy¬ twarzanie zwiazku o wzorze 1, przyklad II i III sposób wytwarzania zwiazków chelatowych z me¬ talami, a przyklad IV ilustruje wyniki badan wlas¬ ciwosci nowych awiazków.83 968 6 Przyklad I. Wytwarzanie pochodnych kwasu asparaginowego. a) 196 g bezwodnika maleinowego w 200 ml wo^ dy miesza sie w temperaturze pokojowej w ciagu 1 godziny. Nastepnie w temperaturze 75—80° do¬ daje sie 172 g 50% lugu sodowego, po czym 150 g glicyny w 120 ml wody i 160 g 50% lugu sodo¬ wego. Roztwór ogrzewa sie pod chlodnica zwrotna w ciagu 48 godzin, po czym odstawia do ochlodze¬ nia w temperaturze pokojowej. Przez dodanie kwa¬ su solnego doprowadza sie wartosc pH do 1 i po¬ witaly osad odsacza sie. Przesacz zageszcza isie do konsystencji papki, odsacza surowy produkt, prze¬ mywa acetonem i suszy. Powstaly kwas N-metyle- nokarboksyloasparaginowy zawiera jeszcze 50—55% chlomku sodowego: i bez dalszego oczyszczania sto¬ suje sie go do kolejnej operacji syntezy.Przez reakcje z lodowatym kwasem octowym i stezonym kwasem solnym imozna otrzymac czysty chlorowodorek kwasu N-karboksymetyloasparagi- nowego o temperaturze topnienia 170° z rozkladem. b) 122 g 47% kwasu N-metyienokarboksyloaspa- ragiinowego zawiesza sie w 150 iml lodowatego kwa¬ su octowego i 40,8 ig octanu sodowego, po czym dodaje sie 26,5 g 36% roztworu formaliny i 48,7 g 4-imetylofenolu. Mieszanine reakcyjna miesza sie w ciagu 20 godzin w temperaturze 60°, po czym ochladza do temperatury pokojowej. Chlorek sodo¬ wy oddziela sie przez odsaczenie i przemywa 100 ml lodowatego kwasu octowego. Do przesaczu dodaje sie 1450 ml acetonu. Bezbarwny losad od¬ dziela sie, przemywa 100 ml mieszaniny lodowa¬ tego kwasu octowego i acetonu 1 :5, a nastepnie kilkakrotnie acetonem i suszy w temperaturze 70° pod cisnieniem 12 torów w ciagu 24 godzin. Powsta¬ la jednosodowa sól kwasu N-(2-hydroksy-5-metylo- benzylo')-N-metylenokariboksyloaspairaginowego za¬ wiera jeszcze 0,3 równowaznika octanu sodowego i równowaznik wody i itopnieje z rozkladem po- czawszy od temperatury 150°. c) 9,5 g (0,05 mola) kwasu N-metylenokariboksy- loasparaginowego rozpuszcza sie w mieszaninie 40 ml wody i 37,5 ml 2 H roztworu NaOH (0,075 mola) i ogrzewa do temperatury 60°. Nastepnie do¬ daje sie kolejno 8,2 g 36,6% wodnego roztworu formaldehydu (0,0625 mola) i 7,65 g (0,0625 mola) 2,4-dwumeitylofenolu i miesza sie w ciagu 40 go¬ dzin w temperaturze 60°. Mieszanine reakcyjna ochladza sie i ekstrahuje 2—3-krotnie mieszanina eteru i toluenu (1:1).Zawartosc kwasu N-(2-hydroksy-3,5-dwiimetylo- benzylo) - N - meltylenokarboksyloasparaginowego w wodnym roztworze, oznaczona w postaci komplek¬ su zelaza wynosila 66%.P r z y k l a d II. Wytwarzanie kompleksów zelaza Fem. a) 16,2 g bezwodnego chlorku zelazowego i 150 ml 2 n lugu sodowego ogrzewa sie do temperatury 90°.Ochlodzona do temperatury pokojowej zawiesine wodorotlenku zelazowego odwirowuje sie, substan¬ cje stala oddziela i przemywa kilkakrotnie woda.Oddzielony w ten sposób wodorotlenek zelazowy zawiesza isie w 400 ml wody, dodaje 36 g jedno¬ sodowej soli kwasu N-(2-hydroksy-5-metylobenzy- lo)-N-metylenoikaiiboksyloasparaginowego iw at- 45 55 mosferze azotu, w temperaturze 90—95° miesza w ciagu 4 godzin. Powstaje fioletowy roztwór. Po od¬ destylowaniu rozpuszczalnika pozostaje jednosodo¬ wa sól kompleksu z zelazem kwasu N-(2-hydrotksy- - 5-tmetylobenzyio)-N^metylenokarboksyloasparagino- wego, topniejaca z rozkladem poczawszy od tempe¬ ratury 260°. b) 36 g jednosodowej soli kwasu N-(2-hydroksy- - 5-metylobenzylo) -N-metylenokarboksyiloasparaglmo- wego zawiesza sie w 200 ml etanolu i mieszajac dodaje sie 16,2 g chlorku zelazowego (bezwodnego) w 100 ml etanolu. Nastepnie dodaje sie 12 g wo¬ dorotlenku .sodowego w 70 iml etanolu i miesza mieszanine reakcyjna przez 2 godziny. Rozpuszczal¬ nik oddestylowuje sie otrzymujac jednosodowa sól kompleksu z zelazem Fe111 kwasu N-(2-hy|droksy- -5-nietyloibenzylo)-N-imetylenoka!rboksyloasparaginO'- wego. Produkt zawiera nadto 5—6% wody i 24—25% chlorku sodowego, a jego wartosci analityczne sa nastepujace: obliczono: C—28,7% N—2,1% Fe—8,4% znaleziono: C—28,5% N—2,0% Fe—8,1%. c) 3,2 g (0,01 mola) kwasu N-(2-hydroksy-3,5- ^dwumetylobenzylo)-N-metylenokarboiksyloasparagi- nowego zawiesza sie w 50 iml H20 i dodaje 0,4 g (0,01 'mola) NaOH i 0,61 g sproszkowanego zelaza (0,011 mola). Mieszanine ogrzewa sie do .tempera¬ tury 40° i w temperaturze tej wprowadza silny strumien powietrza w ciagu 15—20 godzin. W ciagu calej reakcji utrzymuje sie wartosc pH = 3,5. (W ra¬ zie potrzeby dodaje sie kwasu solnego). Zakoncze¬ nia reakcji ustala sie kontrolnym pomiarem spek- trometrycznym. Roztwór odsacza sie i odparowuje do sucha.' Otrzymuje sie jedinoeodowa sól komplek¬ su z zelazem Fe111 kwasu N-(2-hydroksy-3,5-dwU- metylobeinzylo)-N-metyilenokarboksyloasparaginowe- go.Przyklad III. Wytwarzanie kompleksu wap¬ nia. 21,7 g jednosodowej soli kwasu N-(2-hydroksy-3,5- -dwumetylobenzylo)-N^metylenokarboksyloiasparagi- nowego (80%) rozpuszcza / sie w 100 ml wody i w temperaturze pokojowej dodaje 5,55 g chlorku wapniowego w 30 ml wody. Nastepnie dodaje sie 6 g chlorku sodowego w 30 iml wody i mieszanine reakcyjna odparowuje sie do- sucha. Powstaje dwu- sodowa sól koimplelksu z wapniem kwasu N-(2- hydroksy-3,5-dwumetylobeinzylo) - N -metylenokarbo- ksyloaspairaginoweigO', której temperatura rozkladu wynosi okolo 260°.Zawartosc Ca: obliczono: 6,0%; znaleziono: 6,2%.Wedlug wyzej podanych sposobów wytworzono zwiazki kompleksowe kwasu N-(2-hydroksy-3,5- -dwumetylobenzylo) -iN-imetylenokarboksyloasparagi- - nowego z imetalami o charakterystyce podanej w tablicy I.Tablica I Jon metalu Mn+ + Zn+ + Cu+ + Fe+ + + - co+ + • 2 maks (nm) 283, 340 (S) 285 430, 745 503 480,500 (S) PH | 7. 1 7,02.1 7,02 7,0 7,01 | 65 S = ramie.83 968 Wedlug wyzej opisanych sposobów wytworzono sole zwiazku o wzorze 1, z metalami alkalicznymi lub sole amonowe, wymienione w tablicy II, gdzie podano znaczenie symboli R^ Rj i R3 dla wzoru 1 oraz temperature topnienia poszczególnych soli.Nr zwiazku 1 2 3 4 6 7 8 9 11 12 13 14 16 17 18 19 21 22 23 24 | 26 Ta Ri H -CH3 -C1 -OCH3 3-CH3 -OH -III-rz-C5Hn -C2H5 -C6H5 -III-rz-C4H9 4-CH3 -III-irz-C4H9' -SCH3 -Br 3-CH3 3-COOH -SOsNa -COCH3 4-N(CH3)2 4-CF3 4-OH 3-OH 4-OCH3 3-OCH3 3-C1 3-CH3 blica II R2 H H H H -CH3 H H H H H H 3-CH3 H H H H H H H H 6-OH 4-OH 6-OCH3 4-OCH3 -C1 4-CH3 R3 H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H 6-CH3 'o w 'co -o Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na Na 1 N O U 2 0 0) a 3 C ^ r H •* 93° 150° 160° 150° 160° 170°' 170° 115° 175° 160° 150° 160° 170° 77-85° 125° 120° 95° 147° 130° Przyklad IV. Badania wlasciwosci zwiazku 0 wzorze 1. Dzialanie kompleksów z zelazem zwiaz¬ ku o wzorze 1 na chloroze (zanik chlorofilu u ros¬ lin). 1. Sadzonki pomidorów z wyraznymi objawami chlorozy umieszcza sie w roztworze odzywkowym zawierajacym chelatowy zwiazek zelaza w stezeniu 1 i 0,3 mg zelaza w litrze. Za pomoca roztworu buforowego ustala sie wartosc pH na 7,5—8. Po 14 dniaoh ocenia sie wyniki doswiadczenia wedlug skali ocen: 1 = 0°/o dzialanie = liscie calkowite zólte 4 = 100% dzialanie = 'liscie ciemnozielo¬ ne 2 + 3 = okolo 30—65°/o dzialanie, tj. liscie zólto-zielone, jasno-zielone.Uzyskane wyniki podano w tablicy III. 2. Sadzonki soi wykielkowane w piasku kwar¬ cowym zasadzono w zalkalizowanej glebie (pH 7,8 w wodzie). Po stwierdzeniu u górnych lisci silnych objawów chlorozy, wierzchnia iwansitwe ziemi zmie¬ szano z cheliatem zelaza w postaci stalej i rozpro¬ wadzono go woda. Stosowano stezenie 1, 0, 3 i 91 mg 55 60 65 Tablica III Kompleks z zela¬ zem zwiazku ror 1 3 4 6 7 8 12 14 24 Stezenie Fe+ + + 1 mg 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 Litr 0,3 mg 4 4 4 3 3 4 4 4 3 4 zalaza na doniczke zawierajaca trzy sadzonki. Po 14 dniach przeprowadzono ocene zabarwienia lisci wedlug klucza podanego w pierwszym doswiadcze¬ niu. Jako zwiazek porównawczy zasosowano sól sodowa kompleksu zelaza z kwasem dwuetylenotrój- aminopieciooctowym ( = Seauestren 330 FeR), która w porównaniu z chelatem zelaza wedlug wynalaz¬ ku powoduje tylko znikoma zimiane zabarwienia zóltych lisci na zielone. Uzyskane wyniki przedsta¬ wiono w tablicy IV.Ta Kompleks z zelazem zwiazku nr 1 2 3 4 7 8 11 12 14 24 Seauestren 330 FeR blica IV Stezenie Fe+ + +/doniczka 1 mg 3,8 3,8 3,3 3,5 4 4 4 3,2 3,8 4 4 2 0,3 mg | 0,1 mg 3,5 2,5 2 1,5 3,3 3,5 3,3 ?,7 3,5 3,2 3,2 1 1,5 1,3 1 1,3 2,3. i,7 1,5 1,3 2,5 2 1,8 1 3. Rosliny ogórków wykielkowane w piasku kwarcowym umieszczono w iroztworze odzywkowym bez zelaza do wystapienia zóltego (chlorotycznego) zabarwienia lisci. Nastepnie spryskano rosliny che¬ latem zelaza iw stezeniu 300 mig zelaza na litr po¬ zostawiajac je nadal w .roztworze' odzywkowym pozbawionym jonów Fe+ + + . W 14 dni po tym za¬ biegu przeprowadzono ocene zabarwienia lisci we¬ dlug skali ocean podanej w 1 doswiadczeniu. Wy¬ niki podano w tablicy V.Tablica V Kompleks z zelazem zwiazku nr 1 6 14 Seauestren 330 FeR Stezenie Fe/litr 300 mg 2,5 2,7 2,8 2 ¦83 968 9 PL