TROPYLATED ANILINE: METHODS OF EXTRACTION AND BIOLOGICAL ACTIVITY
TROPYLATED ANILINE: METHODS OF EXTRACTION AND BIOLOGICAL ACTIVITY
Abstract
Anilines, by their nature, have a dual spectrum of activity: antifungal and antibacterial. These substances are of great interest for the development of drugs used for disinfection of agricultural seeds. The aim of the research is to work out methods of obtaining 4-(7-cyclohepta-1,3,5-trienyl)aniline and to establish the possibility of its use on agricultural crops. Research objects – tropylated aniline, spring wheat, sowing peas. The article presents two main methods of tropylated aniline extraction, including different number of synthesis stages. The effect of 4-(7-cyclohepta-1,3,5-trienyl)aniline on spring wheat and pea seedlings was studied in model laboratory experiments.
1. Введение
Тропилированный анилин имеет биогенный цикл тропидена, который содержится в таких природных соединениях, как туевая кислота и туяплицины. Эти вещества проявляют как противогрибковую, так и антибактериальную активность
, , . Чаще всего препараты этой природы используют в медицинских и фармацевтических целях. Последнее время интерес к этой группе веществ проявляют ученые аграрного сектора, так как данные вещества можно использовать для обеззараживания семян сельскохозяйственных культур. Получение тропилированных анилинов осуществляется одностадийным и многостадийным процессами, каждый из которых сопровождается определенными этапами, реагентами и своими особенностями , , . Для определения действия новых веществ в исследованиях используют так называемые тест-культуры, которые обладают разной чувствительностью к окружающей среде , .Цель исследований – отработать способы получения 4-(7-циклогепта-1,3,5-триенил)анилина и установить возможность его использования на сельскохозяйственных культурах.
2. Методы и принципы исследования
2.1. Материалы
Для отработки способа получения тропилированного анилина использовали следующие материалы: тетрафторборат тропилия, этанол, N-бензилиденанилин, тетрагидрофуран, соляная кислота, бензол, гидроксид аммония.
2.2. Синтез 4-(7-циклогепта-1,3,5-триенил)анилина
Отработка способов получения тропилированных анилинов, обладающих антимикробной и биологической активностью, проведена в лаборатории кафедры экологии и химических технологий Института фундаментальных и прикладных агроэкобиотехнологий и лесного хозяйства ФГБОУ ВО ПГАТУ. Известны два способа получения тропилированного анилина:
1. Многостадийный процесс, в ходе которого вначале получают тропилированные азометины, потом проводят их гидролиз
.2. Одностадийный процесс, заключающийся во взаимодействии анилина с перхлоратом тропилия с среде тетрагидрофурана
.2.3. Исследование свойств тропилированного анилина
С целью последующей идентификации в реакциях для контроля химических процессов методом тонкослойной хроматографии провели определение показателя распределения Rf тропилированного анилина. Хроматографические исследования проводили в стеклянной камере прямоугольного сечения по высоте, которую предварительно насыщали парами подвижной фазы в течение 30 мин при постоянной температуре. Элюент смесь гексана и этанола в объёмном соотношении соответственно 3:1 (пластинку проявляли в йодной камере). Хроматографировали восходящим способом на пластинах «Sorbfil». Данный метод хорошо зарекомендовал себя как простой, быстрый и универсальный способ для количественного и качественного анализа
, , фармацевтических препаратов, продуктов питания и объектов окружающей среды.Биологическую активность тропилированого анилина определяли в модельных лабораторных опытах в лаборатории кафедры агрохимии и почвоведения Института фундаментальных и прикладных агроэкобиотехнологий и лесного хозяйства ФГБОУ ВО ПГАТУ по показателям прорастания семян и роста проростков высших растений. В качестве тест-культуры взяты яровая пшеница (Triticum aestivum L.) сорта Иргина и горох посевной (Pisum sativum L.) сорта Воронежский зеленый. Проращивание семян пшеницы и гороха проводили в чашках Петри на фильтровальной бумаге смоченной дистиллированной водой и покрытой вторым слоем бумаги. Схема опыта включала пять вариантов:
1) контроль;
2) 1×10-5 %;
3) 1×10-4 %;
4) 1×10-3 %;
5) 1×10-2 %.
Повторность вариантов в опыте шестикратная. Общая выборка семян каждой культуры составила по 300 шт. Контролем служил вариант с дистиллированной водой. Растворы готовили путем разбавления маточного раствора. Для получения которого кристаллы тропилированого анилина растворяли в 1 мл этилового спирта и доводили объем раствора в колбе до метки дистиллированной водой. Семена проращивали в течение 7 дней в темноте, на третий день рассчитывали энергию прорастания и на седьмой день – всхожесть (ГОСТ 12038-84)
. На третий и седьмой день в каждом повторении определяли длину главного корня и длину ростков. На седьмой день определяли массу ростков и корней, а также количество сухого вещества в них. Математическую обработку полученных результатов исследования проводили методом дисперсионного анализа.3. Результаты и обсуждение
В одностадийном процессе получения тропилированного анилина в нашей методике взрывчатое вещество – перхлорат тропилия был заменен на этиловый раствор тетрафторбората тропилия. Этапы синтеза включали перекристаллизацию и сушку полученного 4-(7-циклогепта-1,3,5-триенил)анилина при комнатной температуре. Нами был исключен этап очистки, что позволило значительно сократить время получения конечного продукта. Готовое вещество представляет собой кристаллы жёлтого цвета, устойчивые, негигроскопичные, не растворимы в воде, растворяющиеся в этаноле, метилене хлористом при комнатной температуре, в гексане при нагревании. Структура соединения представлена на рис. 1.
Рисунок 1 - 4-(7-циклогепта-1,3,5-триенил)анилин (тропилированный анилин)
В модельных лабораторных опытах установлено, что тропилированный анилин отрицательно влияет на энергию прорастания семян яровой пшеницы, но стимулирует рост ростков и первичных корней.
Таблица 1 - Влияние тропилированного анилина на параметры проростков яровой пшеницы и гороха посевного
Признаки | Варианты | НСР05 | |||||
Контроль | 1×10-5 % | 1×10-4 % | 1×10-3 % | 1×10-2 % | |||
Данные по проросткам яровой пшеницы | |||||||
Энергия прорастания, % | 100±0,0* | 90±0,0 | 96±2,4 | 96±2,4 | 90±0,0 | 2,0 | |
Всхожесть, % | 100±0,0 | 90±0,0 | 96±2,4 | 95±2,2 | 96±2,4 | Fф.<Fт. | |
Длинна, мм (3 день) | ростки | 36,0±1,8 | 37,4±0,8 | 40,8±0,7 | 43,6±0,9 | 41,6±1,0 | 1,0 |
корни | 33,7±1,1 | 43,7±1,6 | 44,7±1,3 | 50,7±1,5 | 41,4±1,1 | 1,6 | |
Длинна, мм (7 день) | ростки | 140,2±3,6 | 136,4±3,7 | 136,4±3,9 | 135,6±3,1 | 131,0±3,4 | Fф.<Fт. |
корни | 50,9±2,8 | 46,0±2,0 | 60,3±2,8 | 55,7±1,9 | 69,1±2,9 | Fф.<Fт. | |
Воздушно-сухая масса, мг | ростки | 1053,3±21,9 | 1043,3±23,3 | 1056,7±8,8 | 1073,3±12,0 | 950,0±75,5 | Fф.<Fт. |
корни | 106,7±8,8 | 76,7±3,3 | 90,0±5,8 | 86,7±3,3 | 73,7±3,3 | Fф.<Fт. | |
Содержание сухого вещества, % | ростки | 10,3±0,2 | 7,6±1,7 | 8,7±0,4 | 9,8±0,5 | 10,4±0,5 | Fф.<Fт. |
корни | 8,0±0,7 | 8,1±0,6 | 9,1±0,4 | 7,4±0,6 | 8,6±0,4 | Fф.<Fт. | |
Данные по проросткам гороха посевного | |||||||
Энергия прорастания, % | 90,0±0,0 | 100,0±0,0 | 88,0±0,0 | 100,0±0,0 | 100,0±0,0 | 4,0 | |
Всхожесть, % | 87,5±2,5 | 96,0±2,4 | 92,5±2,5 | 98,0±2,0 | 83,3±3,3 | 4,0 | |
Длинна, мм (3 день) | ростки | 9,2±0,4 | 10,8±0,4 | 7,6±0,5 | 9,8±0,3 | 10,0±0,5 | 0,5 |
корни | 19,4±0,6 | 24,8±0,7 | 20,3±1,2 | 24,5±0,8 | 25,4±0,9 | 1,1 | |
Длинна, мм (7 день) | ростки | 39,2±12 | 38,6±13 | 25,3±13 | 32,3±12 | 30,2±19 | 1,8 |
корни | 44,1±2,0 | 66,1±3,5 | 40,8±1,9 | 44,4±2,6 | 53,5±3,5 | 3,6 | |
Воздушно-сухая масса, мг | ростки | 1186,7±17,6 | 1246,7±26,0 | 1153,3±8,8 | 1216,7±16,7 | 1176,7±53,6 | Fф.<Fт. |
корни | 1150,0±0,0 | 1280,0±41,6 | 1120,0±35,1 | 1200,0±37,9 | 1120,0±32,1 | 44,0 | |
Содержание сухого вещества, % | ростки | 7,9±0,1 | 7,6±0,0 | 6,6±0,1 | 7,1±0,2 | 7,5±0,4 | 0,3 |
корни | 6,7±0,1 | 7,0±0,1 | 6,2±0,2 | 6,7±0,1 | 6,4±0,0 | 0,1 | |
Примечание: 100±0,0* - среднее значение признака ±; курсив - статистически достоверные различия при p<0,05
На вариантах с испытуемым веществом длина ростков пшеницы увеличилась относительно контроля на 3,9-21,1%, главного корня – 22,8-50,4%. Максимальный эффект обеспечила концентрация раствора 1×10-3%. К седьмому дню опыта отмечена четкая тенденция к уменьшению длины ростка относительно варианта с дистиллированной водой. На остальные морфометрические параметры проростков тропилированный аналин оказывал неоднозначное влияние, а полученные изменения математически доказаны не были.
В опытах с горохом посевным испытуемое вещество действует на протяжении всего периода эксперимента. Тропилированный анилин положительно влияет на энергию прорастания и всхожесть семян гороха, прибавка этого показателя относительно контроля составила соответственно на 10,0 и 5,0-10,5%. Установлено, что 4-(7-циклогепта-1,3,5-триенил)анилин стимулирует корневую систему гороха: к третьему дню главный корень удлинился относительно контроля на 5,1-6,0 мм, а к седьмому – 9,4-22,0 мм. Масса корней на вариантах с анилином также была выше, чем на варианте с дистиллированной водой. При размещении семян гороха в растворах с минимальной концентрацией вещества отмечено накопление массы ростков и корней, а также сухого вещества в зародышевом корне на 5,1%, 11,3 и 4,3% соответственно.
4. Заключение
Новый метод получения позволяет исключить взрывоопасное вещество перхлорат тропилия и сократить время получения стабильного конечного продукта 4-(7-циклогепта-1,3,5-триенил)анилина, обладающего противогрибковой и антибактериальной активностью. Результаты модельных лабораторных исследований показали, что тропилированный анилин стимулирует развитие ростков и первичных корней у яровой пшеницы только до 3 дня, дальнейшее прибывание семян в растворах не приводит к достоверному изменению биометрических параметров проростков. В опытах с горохом посевным испытуемое вещество повышает энергию прорастания и всхожесть семян на 11 и 6-12% соответственно. Стимулирующим эффектом обладает концентрация 1×10-5 %. Дальнейшее увеличение концентрации тропилированного анилина оказывает неоднозначное влияние на биометрические параметры проростков гороха.