Хімія та хімічні технології

6. Органічна хімія

Букачук О.М., Баранова Л.Я.

Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича

ДОСЛІДЖЕННЯ ВЗАЄМОЗВ’ЯЗКУ

«БУДОВА – РОСТОРЕГУЛЯТОРНА АКТИВНІСТЬ»

У РЯДУ ТРИФЕНІЛФОСФОНІЄВИХ СОЛЕЙ

Фосфорорганічні сполуки широко застосовуються в сільському госпо-дарстві (тіофос, карбофос, фосфамід та інш.) як інсектицидні препарати. Деякі сполуки фосфора виявляють фунгіцидну та дезинфікуючу дію. Біологічно активні речовини знайдено практично у всіх класах сполук фосфору. Особливо цікавими є фосфонієві солі, що містять ароматичні та гетероароматичні фрагменти.

Мета роботи – синтез трифенілфосфонієвих солей з різними ароматич-ними замісниками, вивчення їх біологічної активності, встановлення законо-мірностей впливу будови фосфонієвих солей на їх росторегуляторну активність та пошук ефективних стимуляторів росту рослин.

Роботами, проведеними раніше на кафедрі органічної та фармацевтичної хімії ЧНУ, встановлено, що трифенілфосфонієва сіль, синтезована на основі хлористого бензилу, виявляє ростостимулюючу активність щодо насіння та рослин пшениці та ячменю [1].

Нами синтезовані бензилтрифенілфосфонієві солі (І-ІV), що містять у бензильному радикалі різні замісники. Для порівняння біологічної активності одержана тетраарилфосфонієва сіль (V) на основі бромобензену. За відомою методикою отримана фосфонієва сіль (VІ) на основі бромацетофенону [2].

Слід відмітити, що фосфонієві солі (І-ІV та VІ) одержуються з виходами 70 – 90 % під час кип’ятіння розчинів еквімолярних кількостей трифенілфосфіну і відповідних галогенопохідних у толуені. Фосфонієва сіль (V) синтезована за методом Хорнера - нагріванням бромобензену з трифенілфосфіном у присутності безводного нікель (ІІ) хлориду [3].

Аналогічно кип’ятінням толуенових розчинів трифенілфосфіну та 1-хло-рометил- і 2-бромометилнафталену синтезовані відповідно фосфонієві солі (VІІ) та (VІІІ). Фосфонієва сіль (Х) одержана на основі 1-хлорацетилнафта-лену, фосфонієва сіль (ХІ) - на основі 2-метил-1-бромацетилнафталену, а тетраарилфосфонієва сіль (ІХ) синтезована за методом Хорнера з 1-бромонафталену:

Крім цього нами одержані фосфонієві солі (XII – XIV) на основі похідних нафталевого ангідриду: солі (ХІІ) та (ХІV) – за методом Хорнера виходячи з 4-хлоронафталевого ангідриду та 4-хлоронафталіміду, а фосфонієва сіль ( ХІІІ) – кип’ятінням розчину еквімолярних кількостей трифенілфосфіну і 4-бром-ацетилнафталевого ангідриду у толуені.

Синтезовані речовини були досліджені на предмет ростостимулюючої активності по відношенню до насіння і молодих рослин кукурудзи. Дослідження проводились методом скринінгу. В обсяг досліджень входило вивчення впливу сполук на морфологічні показники: енергію проростання, схожість, вагу і довжину надземної та підземної частини рослин і біохімічні показники – ферменти каталази та пероксидази.

Аналіз одержаних результатів показав, що росторегулююча активність досліджених фосфонієвих солей залежить від їх будови. Кількісний вплив фосфонієвих солей на морфологічні та біохімічні показники рослин наведено в таблиці.

Фосфонієва сіль (1) виявилась найбільш активним регулятором росту кукурудзи із дослідженої групи речовин. Обробка насіння кукурудзи 0,005 % -ним розчином її призводить до підвищення енергії проростання на 7,5 %, збільшує довжину і масу стебла і кореня і суттєво (на 64 – 17%) підвищує активність ферментів росту – каталази та пероксидази. Введення в п-поло-ження до трифенілфосфонійметиленової групи атома брому, нітрогрупи мало впливає, а введення карбоксильної групи знижує усі ростові показники рослин.

За показниками «енергія проростання» та «схожість» найкращими виявилися нафталеновмісні фосфонієві солі (VІІ) та (VІІІ). Водночас, передпосівна обробка насіння кукурудзи розчинами вказаних солей призводить до покращення всіх показників росту. При цьому переміщення трифенілфосфонійметиленової групи з 1 у 2 положення нафталенового ядра практично не впливає на стимулюючу активність сполуки.

Фосфонієві солі (V) та (ІХ), в яких трифенілфосфонієва група зв’язана безпосередньо з ароматичним ядром, сповільнюють ріст рослин кукурудзи. Введення між трифенілфосфонієвою групою та ароматичним ядром ацетильної групи призводить до значного зменшення активності. Фосфонієві похідні на- фталевого ангідриду та нафталіміду не виявляють ростостимулюючої активності.

Таблиця

ВПЛИВ

фосфонієвих солей на морфологічні та біохімічні показники рослин

кукурудзи (конц. розчинів 0,005%)

	± до контролю ,%
№ спо-луки	Енергія пророст.	Схо- жість	Сира маса		Довжина		Активність ферментів
			Стебло	Корінь	Стебло	Корінь	Кат.	Пер.
І	+7	+2,3	+41,5	+37,1	+51,4	+42,5	+64,4	+17,5
ІІ	+4	+4	+55	+26,1	+38,2	+30,8	+42,8	+31,5
ІІІ	0	+1	+34,3	+10,2	+15,6	+29,5	+17,5	+13,5
IV	+5,8	+5,3	+14,7	+15,9	+30,4	+13,2	+44,2	+27,9
V	-4,7	-2	-13,4	- 8,1	-6,3	-9,4	+6,2	+10,5
VI	+2,6	+1,8	+16,7	+21,2	+9,4	+2,3	+2,4	+1,3
VII	+9,4	+11,4	+19,8	+15,1	+28,9	+30,3	+43,6	+33,6
VIІІ	+10	+6,6	+17,9	+11,5	+22,9	+29,5	+40.3	+27,7
IХ	-4	-9,3	-11.2	-7,3	-5,6	-10,4	-8,0	-12,3
Х	-14,6	-13	-8,1	-27,8	-8,8	-40,3	-22,9	-10
XI	+3,3	+1,3	-10	-20,2	-4,4	-14,8	+10,2	+3,7
XII	-3	-2,3	-4,8	-9,6	-7,2	-7,3	-28,3	-13,8
ХІІІ	+7,3	+6,6	+19,3	+3,8	+12,3	+9,2	+23,6	+13,5
Х IV	+1	+4.6	-8,4	-1,7	-8,2	- 2	-60,7	-12

Встановлені такі закономірності між будовою та росторегулюючою активністю трифенілфосфонієвих сполук:

Ø відповідальною за росторегулюючу активність є трифенілфосфонієва група, що зв’язана з ароматичним ядром через метиленову;

Ø положення метилфосфонієвої групи у нафталеновому ядрі суттєво не впливає на біологічну активність сполуки;

Ø введення карбонільної групи між нафталеновим ядром та метилтрифенілфосфонієвою групою у молекулу фосфонієвої солі призводить до значного зниження біологічної активності останньої;

Ø трифенілфосфонієві солі, що містять трифенілфосфонієву групу, зв’язану безпосередньо з ароматичним ядром, являються інгібіторами росту рослин;

Ø трифенілфосфонієві солі, одержані на основі галогенопохідних нафталевого ангідриду та нафталіміду, не виявлять ростостимулюючої активності.

Список літератури

1. Букачук О.М., Баранова Л.Я., Ягодинець П.І., Кушнір В.М. Застосування солей фосфонію для регулювання росту рослин. Науковий вісник Чернівецького університету.-Вип.453.:Хімія.- Чернівці, Чернівецький національний університет.2009.-С.52-55.

2. Шевчук М.И. Синтез, изучение и синтетическое использование карбонил-содержащих трифенилфосфинов: Дис...докт. хим. наук. – Ч., 1971. – 562 с.

3. Horner L., Hoffman A. Quartare arylphosphonium saize nack der Codaltsais methode // Chem. Ber.- 1958.- P.50-52.