СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СМЕСИ КОМПЛЕКСОВ ВКЛЮЧЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)
INCLUSION COMPLEXES

Изобретение относится к агрохимии и может быть использовано для получения комплексов включения.
В статье Голубев А.В. и др. «Методы синтеза циклопропена и его производных». Химическая промышленность сегодня, 2006, №12, с.32-35 приведен обзор способов получения циклопропенов.
Из уровня техники известен способ получения соединения
где
R выбран из группы, состоящей из водорода, насыщенного или ненасыщенного С1-С4 алкила, гидроксила, галогена, С1-С4 алкокси, амино и карбокси группы, n - число от 1 до 4, взаимодействием галогенированного карбена с амидом металла; способ минимизации примесей; комплекс, сформированный с молекулярным инкапсулирующим агентом (международная заявка WO 00/10386 А1 (BIOTECHNOLOGIES FOR HORTICULTURE INC) 2000-03-02.
Из уровня техники известны агрохимические смеси, содержащие 1-метилциклопропен и второй активный компонент (международная заявка WO 2008071714 А1 (BASF SE) 2008-06-19.
Настоящее изобретение направлено на получение проявляющей свойства регулятора роста растений и плодов смеси комплексов включения двух циклических соединений
где
для первого из указанных циклических соединений А является двойной связью и R - насыщенным С1-С4 алкилом и для второго из указанных циклических соединений А является одинарной связью и R - ненасыщенным С1-С4 алкилом, причем в указанном ненасыщенном С1-С4 алкиле двойная связь примыкает к атому углерода цикла, в молекулы макроциклического соединения
где
х=6, 7 или 8, или его модифицированного производного, характеризующееся следующими стадиями:
1) одновременное получение указанных циклических соединений;
2) очистка, если это требуется, образующихся на стадии 1 циклических соединений от нежелательных примесей;
3) осуществление взаимодействия полученных циклических соединений с указанным макроциклическим соединением с образованием смеси комплексов включения двух циклических соединений в молекулы макроциклического соединения.
Способ может быть осуществлен взаимодействием циклических соединений с макроциклическим соединением с образованием смеси комплексов включения двух циклических соединений в молекулы макроциклического соединения совмещено с получением указанных циклических соединений.
Способ может быть осуществлен взаимодействием галогенированного карбена с основанием в присутствии кукурбитурила с одновременным получением циклических соединений.
Способ может быть осуществлен взаимодействием галогенированного карбена с основанием в присутствии каликсарена с одновременным получением циклических соединений.
Структура химического соединения
где
3
2
5
3
7
4
9
А является двойной связью и R - насыщенным С1-С4 алкилом, означает, что циклопропеновое кольцо имеет один заместитель R, который выбран из группы, состоящей из -СН, -СН, -СН, -СН, включая их структурные изомеры.
Структура химического соединения
где
А является одинарной связью и R - ненасыщенным С1-С4 алкилом, причем в указанном ненасыщенном С1-С4 алкиле двойная связь примыкает к атому углерода цикла, означает, что циклопропановое кольцо имеет один заместитель R, который выбран из группы, состоящей из =CR', где R' выбран из группы, состоящей из водорода, насыщенного С1-С3 алкила.
Структура химического соединения
где
х=6, 7 или 8, означает, что остатки D-глюкопиранозы объединены D-1,4-гликозидными связями в макроциклы - цикло амилозы - с числом остатков в макроцикле 6, 7 или 8.
Специалисту в данной области понятно, что могут быть использованы как сами цикло амилозы, так и их модифицированные производные (см., например, А.Р.Croft, R.A.Bartsch. «Synthesis of Chemically Modified Cyclodextrins». Tetrahedron, 1983, Vol.39, N.9, p.1417-1474; Christopher J. Easton, Stephen F. Lincoln. «Modified Cyclodextrins: Scaffolds and Templates for Supramolecular Chemistry». Imperial College Press, London, UK, 1999; Dominique Duchene. «New Trends in Cyclodextrins and Derivatives». Editions de Sante, Paris, France, 1991).
Способы применения указанных циклических соединений, которые проявляют свойства регуляторов роста растений и плодов, широко известны в предшествующем уровне техники (см., например, WO 9533377 A1 (NORTH CAROLINA STATE UNIVERSITY) 1996-05-21).
Такие соединения находят применение при обработке растений, овощей, фруктов, ягод с целью увеличения урожая и срока хранения (в фазе вегетации; после сбора урожая). Применяемые составы, содержащие подобные модуляторы (регуляторы) этилена, позволяют оказывать влияние на внутренние процессы, тем самым регулируя опадение листвы, сроки созревания, снижая риск развития различных физиологических заболеваний и т.д. (см., например, US 2007265166 A1 (BARDELLA EDUARDO JOSE et al.) 15-05-2005, US 2007265167 A1 (EDGINGTON TODD et al.) 15-05-2006).
Стадия одновременного получения указанных циклических соединений может быть осуществлена любыми известными специалисту в данной области техники способами, в каждом из которых продуктами одновременно являются как одно, так и другое указанные циклические соединения.
Стадия очистки полученных циклических соединений от примесей может быть осуществлена любыми известными специалисту способами, если примеси присутствуют, они являются нежелательными и/или это необходимо. Выбор способов очистки определяется специалистом в соответствии с характером примесей, которые могут быть идентифицированы, например, методами газожидкостной хроматографии.
Взаимодействие полученных циклических соединений с макроциклическим соединением с образованием смеси комплексов включения двух циклических соединений в молекулы макроциклического соединения может быть осуществлено специалистом, причем указанное взаимодействие может быть осуществлено как в последовательных стадиях, так и in situ (in statu nascendi).
Под осуществлением указанного взаимодействия в последовательных стадиях в рамках настоящего изобретения следует понимать такое взаимодействие полученных циклических соединений с макроциклическим соединением, при котором сначала получают смесь циклических соединений, а затем осуществляют ее взаимодействие с макроциклическим соединением с образованием смеси комплексов включения одновременно двух циклических соединений в молекулы одного макроциклического соединения.
Под осуществлением указанного взаимодействия in situ (in statu nascendi) - в момент выделения - в рамках настоящего изобретения следует понимать такое взаимодействие полученных циклических соединений с макроциклическим соединением, при котором стадия одновременного получения указанных циклических соединений, по существу, совмещена со стадией образования смеси комплексов включения двух циклических соединений в молекулы одного макроциклического соединения.
Помимо вышеотмеченного изобретательский шаг заключается в предоставлении смеси комплексов включения двух циклических соединений в молекулы макроциклического соединения. Смесь проявляет свойства регулятора уровней этилена в растениях и плодах, является однородной и готовой к применению без дополнительной обработки. Циклические соединения получают одновременно, как и комплексы включения.
Под дополнительной обработкой в рамках настоящего изобретения следует понимать модифицирование, известное специалисту в данной области техники и направленное на изменение, например, физических свойств комплексов включения, например, модифицирование с целью изменения скорости высвобождения молекулы гостя из молекулы хозяина. Примером является β-цикло декстрин, замещенный гидроксипропильным радикалом, поверхность которого обработана ПАВом.
Подобные смеси позволяют регулировать уровни гормона (см., например, Кулаева О.Н. Этилен в жизни растений. Соросовский образовательный журнал, 1998, №11, с.78-84) этилена в растениях и плодах, причем эффект от применения одинаковой навески смеси находится в непосредственной зависимости от состава смеси. Другими словами, состав смеси находится в зависимости от условий процесса ее получения и непосредственно влияет на эффект от применения такой смеси.
Пример получения.
В реактор, снабженный рубашкой, мешалкой, дозатором, термометром и манометром под атмосферой инертного газа загружают подходящее органическое соединение, используемое в качестве растворителя. Включают мешалку и при непрерывном перемешивании загружают цикло амилозу с числом остатков в макроцикле 6 (или 7, или 8), основание, если это требуется, катализатор. Затем включают подачу теплоносителя в рубашку реактора и хладагента в рубашку обратного холодильника. После нагревания смеси в реакторе до температуры синтеза в реактор через дозатор начинают подавать галогенированный карбен. Полученную таким образом смесь комплексов включения двух циклических соединений в молекулы макроциклического соединения отделяют от реакционной смеси.
Заявленный способ возможно также осуществлять взаимодействием галогенированного карбена с основанием в присутствии кукурбитурила или каликсарена с увеличенным (контролируемым) выходом соединения
где
А является двойной связью и R - насыщенным С1-С4 алкилом.
В качестве галогенированных карбенов можно использовать типичные реагенты, используемые в данной области техники, например, но не ограничиваясь перечисленными, раскрытые в WO 00/10386, US 6452060 В2 (ROHM AND HAAS COMPANY) 2002-09-17 и US 2002043730 A1 (ROHM AND HAAS COMPANY) 2002-04-18. Примерами таких галогенированных карбенов являются коммерчески доступные 3-хлор-2-метилбут-1-ен, 3-бром-2-метилбут-1-ен, 3-хлор-2-метилпент-1-ен, 3-бром-2-метилпент-1-ен, 3-хлор-2-метилпропен, 3-бром-2-метилпропен и др.
В качестве оснований можно использовать любые приемлемые для специалиста основания, например, но не ограничиваясь, раскрытые в WO 00/10386, US 6452060 и US 2002043730. Примерами таких оснований являются коммерчески доступные амид натрия, амид лития, амид калия, диизопропиламид лития, диизопропиламид натрия, 1,1,1,3,3,3-гексаметилдисилазан и др. Причем в способе могут быть использованы смеси оснований, например амид щелочного металла и 1,1,1,3,3,3-гексаметилдисилазан.
В качестве растворителей можно использовать любые приемлемые для специалиста растворители, в том числе полярные апротонные органические растворители, например, но не ограничиваясь, раскрытые в WO 00/10386, US 6452060 и US 2002043730. Примерами таких растворителей являются коммерчески доступные минеральное масло, диглим, диметилсульфоксид, диметилформамид, диметиловый эфир диэтиленгликоля, 1,4-диоксан, о-ксилол, м-ксилол, п-ксилол, толуол, тетрагидрофуран и др. Причем способ возможно проводить и в смеси растворителей, и без растворителя.
Кукурбитурилы широко известны в уровне техники и представляют собой класс органических макроциклических кавитандов с жесткой молекулярной структурой, построенные из соединенных через метиленовые мостики гликольурильных фрагментов. Для названия кукурбитурилов используют номенклатуру, согласно которой количество гликольурильных фрагментов указывается числом в квадратных скобках в середине. Примерами кукурбитурилов являются кукурбит[5]урил, кукурбит[6]урил, кукурбит[7]урил, кукурбит[8]урил, кукурбит[9]урил, кукурбит[10]урил. Ниже приведена структура кукурбит[6]урила:
Кукурбитурилы являются коммерчески доступными соединениями и могут быть найдены, например, в каталоге Merck.
Присутствие в реакционной среде кукурбитурила снижает выход изомеров вышеуказанных соединений. Причем присутствие кукурбитурила как в малых (проценты), так и в больших (десятки процентов) количествах приводит к подобному эффекту. Экспериментально было определено, что оптимальным является содержание кукурбитурила в количестве 1-10% мас. от количества основания. Потери, связанные с невыходом газообразных продуктов из зоны реакции, также могут быть сокращены.
Условия осуществления такого способа и результаты приведены в Таблице 1.
Каликсарены широко известны в уровне техники и представляют собой класс продуктов циклической олигомеризации фенола и его производных с формальдегидом, построенных из соединенных ароматических ареновых фрагментов. Для названия каликсаренов, как и других объектов супрамолекулярной химии, применяется тривиальная номенклатура, учитывающая особенности строения цикла, в основе которой лежит название простейшего представителя каликсаренов - 25,26,27,28-тетрагидроксикаликс[4]арена, где число n в квадратных скобках указывает на размер цикла (число ареновых фрагментов), а природа и положение заместителей в ароматическом ядре уточняется соответствующими цифрами и дескрипторами. Ниже приведены структуры 25,26,27,28-тетрагидроксикаликс [4]арена и 5,11,17,23-тетра-трет-бутил-25,26,27,28-тетрагидроксикаликс[4]арена:
Каликсарены являются коммерчески доступными соединениями и могут быть найдены, например, в каталоге Sigma-Aldrich.
Присутствие в реакционной среде каликсарена снижает выход изомеров вышеуказанных соединений. Присутствие каликсарена как в малых (проценты), так и в больших (десятки процентов) количествах приводит к подобному эффекту. Экспериментально было определено, что оптимальным является содержание каликсарена в количестве 10-15% мас. от количества галогенированного карбена. Потери, связанные с невыходом газообразных продуктов из зоны реакции, также могут быть сокращены.
Структурные фрагменты молекулы каликсарена формируют внутреннюю полость. Именно наличие такой полости у всех без исключения каликсаренов позволяет использовать их, в т.ч. для промотирования каталитических, селективных и др. свойств. Так, в способе возможно использовать незамещенные и замещенные каликсарены с n, равным, например, 4 или 6, или 8.
Условия осуществления способа и результаты приведены в Таблице 2.
Пример применения смеси (обработка яблонь).
Полученную заявленным способом смесь непосредственно перед обработкой суспендируют в носителе. В качестве носителя используют воду.
2
Смесь добавляют в 6 мл подсолнечного масла, перемешивают, переносят в 0,2% мас. водный раствор CREMOFOR A6 (пр. Sigma-Aldrich), перемешивают. Для обработки используют состав из расчета 1 г смеси на 5 л воды с расходом 0,18-0,20 л/м.
Обрабатывают яблоневые деревья сорта Golden Delicious 1 раз за 30-31 день до сбора урожая, распыляя состав над яблонями. Через месяц собирают плоды и определяют урожайность обработанных.
Условия обработки и результаты приведены в Таблице 3.
Пример применения смеси (обработка томатов).
3
Томаты сорта Фараон (красные) после отбраковки больных плодов помещают в замкнутое пространство (контейнер 10 м).
В то же замкнутое пространство помещают емкость с водой, снабженную перемешивающим устройством.
Непосредственно перед обработкой вносят смесь (расход 1,00-1,10 г смеси на 1 т плодов) в емкость с водой, герметизируют замкнутое пространство, включают перемешивание.
Урожай выдерживают в течение 17-18 ч в атмосфере выделяющихся из смеси действующих веществ, после чего замкнутое пространство проветривают и партии плодов хранят при одинаковых условиях при +6°С в течение 1 месяца. Затем проводят сравнение качества контрольных и обработанных плодов.
Условия обработки и результаты приведены в Таблице 4.
Таблица 1
Условия проведения синтеза и результаты
№ пр
Галогенированный карбен
Основание
Растворитель
Кукурбитурил
Т, °C
Масса конденсата
Выход циклоалкена
2
3-хлор-2-метил-пропен
амид натрия
минеральное масло 110 мл
-
45
38,9 г
29,4% мол.
109,0 г
2,79 моль
202,0 г
2,23 моль
ГМДС
4,2 г
0,026 моль
3
3-хлор-2-метил-пропен
амид натрия
минеральное масло 110 мл
Кукурбит[6]урил 11,3 г
45
44,9 г
35,0% мол.
109,0 г
2,79 моль
202,0 г
2,23 моль
ГМДС
4,2 г
0,026 моль
4
3-бром-2-метилпент-1-ен
ДИПА лития
тетрагидро фуран 170 мл
-
45
49,6 г
29,0% мол.
309,7 г
1,90 моль
217,0 г
2,11 моль
5
3-бром-2-метилпент-1-ен
ДИПА лития
тетрагидро фуран 170 мл
Кукурбит[10]урил 10,8 г
45
60,0 г
36,2% мол.
309,7 г
1,90 моль
217,0 г
2,11 моль
6
3-хлор-2-метилбут-1-ен
гидроксид калия
1,4-диоксан150 мл
-
50
24,4 г
28,15% мол.
65,0 г
1,16 моль
121,0 г
1,16 моль
ДИПА лития
3,2 г
0,031 моль
7
3-хлор-2-метилбут-1-ен
гидроксид калия
1,4-диоксан150 мл
Кукурбит[5]урил 10,5 г
50
31,0 г
36,9% мол.
65,0 г
1,16 моль
121,0 г
1,16 моль
ДИПА лития
3,2 г
0,031 моль
Принятые сокращения: № пр - номер примера; ДИПА лития - диизопропиламид лития; ГМДС - 1,1,1,3,3,3-гексаметилдисилазан.
Таблица 2
Условия проведения синтеза и результаты
№ пр
Галогенированный карбен
Основание
Растворитель
Каликсарен
Т, °С
Масса 1-МЦП
Выход циклоалкена
8
3-хлор-2-метил-пропен
амид натрия
минеральное масло 110 мл
-
45
35,5 г
29,5% мол.
109,0 г
2,79 моль
202,0 г
2,23 моль
ГМДС
4,2 г
0,026 моль
9
3-хлор-2-метил-пропен
амид натрия
минеральное масло 110 мл
25,26,27,28-тетрагидроксика-ликс[4]арен20,0 г
45
39,1 г
32,5% мол.
109,0 г
2,79 моль
202,0 г
2,23 моль
ГДМС
4,2 г
0,026 моль
10
3-бром-2-метил-пропен
ДИПА лития
тетрагидро фуран 100 мл
-
50
15,9 г
29,2% мол.
136,4 г
1,01 моль
124,6 г
1,21 моль
11
3-бром-2-метил-пропен
ДИПА лития
тетрагидро фуран 100 мл
5,11,17,23-тетра-трет-бутил-25,26,27,28-тетрагидроксикаликс[4]арен20,5 г
50
17,2 г
31,5% мол.
136,4 г
1,01 моль
124,6 г
1,21 моль
12
3-хлор-2-метил-пропен
гидроксид калия
о-ксилол100 мл
-
50
29,3 г
28,9% мол.
66,6 г
1,19 моль
170,5 г
1,88 моль
ДИПА лития
80,0 г
0,78 моль
13
3-хлор-2-метил-пропен
гидроксид калия
о-ксилол100 мл
25,26,27,28-тетрагидроксикаликс[4]арен52,0 г
50
31,9 г
31,4% мол.
66,6 г
1,19 моль
170,5 г
1,88 моль
ДИПА лития
80,0 г
0,78 моль
Принятые сокращения: № пр - номер примера; ДИПА лития - диизопропиламид лития; ГМДС - 1,1,1,3,3,3-гексаметилдисилазан.
Таблица 3
Условия обработки и результаты
№' об
Смесь (№ пр)
Дней до сбора урожая, дн.
Расход состава, л/м<sup>2</sup>
Урожайность обработанных, кг/м<sup>2</sup>
Контроль, кг/м<sup>2</sup>
1
Смесь I (2)
30
0,18
3,0
2,6
2
Смесь II (3)
30
0,18
2,9
2,6
3
Смесь III (7)
31
0,20
3,1
2,6
4
Смесь IV (8)
30
0,18
2,9
2,6
5
Смесь V (11)
30
0,18
2,9
2,6
6
Смесь VI (13)
31
0,20
3,0
2,6
Принятые сокращения: №' об - номер обработки; Смесь №'(№ пр) - смесь, полученная в соответствии с примером (см. Таблицы 1, 2); Контроль - контрольный участок без обработки.
Таблица 4
Условия обработки и результаты
№' об
Смесь №' (№ пр)
Расход смеси, г/т
Время выдерживания, ч
Поражение гнилью, % плодов
Обработанные
Контроль
1
Смесь I' (2)
1,05
18
8
30
2
Смесь II' (3)
1,04
18
7
30
3
Смесь III' (5)
1,10
17
8
30
4
Смесь IV' (8)
1,02
17
10
30
5
Смесь V' (9)
1,05
18
7
30
6
Смесь VI' (11)
1,04
18
9
30
Принятые сокращения: №' об - номер обработки; Смесь №' (№ пр) - смесь, полученная в соответствии с примером (см. Таблицы 1, 2); Контроль - контрольная партия без обработки.