3,10-Диметил-1,8-диоксо-5,6,12,13-тетрагидро-1H,8H-дипиридо[1,2-a:1',2'-e][1,3,5,7]тетразоцин-2,4,9,11-тетракарбонитрил в качестве антидота 2,4-Д на подсолнечнике
3,10-DIMETHYL-1,8-DIOXO-5,6,12,13-TETRAHYDRO-1H,8H-DIPYRIDO[1,2-A:1',2'-E][1,3,5,7 ]TETRAZOCIN-2,4,9,11-TETRACARBONITRILE AS ANTIDOTE 2,4-D ON SUNFLOWER

1:
Изобретение относится к новым синтетическим, химическим биологически активным веществам из ряда гетероциклических соединений формулы
,
защищающим растения подсолнечника от фитотоксического действия гербицида 2,4-дихлорофеноксиуксусной кислоты (антидотам).
Как известно, подсолнечник является чрезвычайно чувствительной культурой к гербицидам группы 2,4-Д, и в случаях непреднамеренного попадания гербицида на его посевы потери могут составлять, в зависимости от дозы, до 100% [Д. И.Чкаников, М С Соколов. Гербицидное действие 2,4-Д и других галоидфеноксикислот, М.:Наука, 1973, С.95].
Несмотря на интенсивные исследования по изысканию новых антидотов защита вегетирующих растений подсолнечника от повреждающего действия 2,4-Д остаётся актуальной и нерешенной [Стрелков В.Д., Дядюченко Л.В., Дмитриев И.Г. Синтез новых гербицидных антидотов для подсолнечника. Краснодар: Просвещение-Юг, 2014. С. 79].
2
Наиболее близким аналогом по структуре и свойствам заявляемого соединения является 3-амино-2-[N-(4-фторфенил)карбамидо]-4,6-диметилтиено[2,3-b]пиридин формулы  [«Способ защиты вегетирующих растений подсолнечника от повреждающего действия 2,4-Д», пат. РФ № 2277333 от 10.06.2006 г, заявка № 2005103585 от 14.02.2005]:
2
2
Cоединение  (прототип) в полевых условиях в дозе 200 г/га на вегетирующих растениях подсолнечника проявляет антидотный эффект по отношению к 2,4-Д около 23 % и может применяться в качестве средства защиты подсолнечника. Однако, активность антидота  является недостаточно высокой, при этом доза 200 г/га достаточно высокая и может вызвать негативные экологические проблемы.
Задачей настоящего изобретения является расширение арсенала биологически активных веществ, полученных синтетическим путём, для применения их в сельском хозяйстве в качестве антидотов.
1
Это достигается применением 3,10-диметил-1,8-диоксо-5,6,12,13-тетрагидро-1H,8H-дипиридо[1,2-a:1',2'-e][1,3,5,7]тетразоцин-2,4,9,11-тетракарбонитрила на повреждённых вегетирующих растениях подсолнечника.
3
При этом заявляемые соединения получают обработкой соединения  избытком водного раствора формальдегида в диметилформамиде при нагревании в соответствии со следующей схемой:
1
Получение аналогов соединений  описано в литературе [V. V. Dotsenko, S. Yu. Suikov, T. M. Pekhtereva, S. G. Krivokolysko. Mannich reaction in the synthesis of N, S-containing heterocycles. 16. Synthesis of derivatives of tetrahydropyrido[1,2-a][1,3,5]triazine and 5,6,12,13-tetrahydro-1H,8H-dipyrido[1,2-a:1',2'-e][1,3,5,7]tetrazocine // Chemistry of Heterocyclic Compounds. – 2013. – V. 49. – №. 7. – P. 1009-1023.]
1
Методика получения 3,10-диметил-1,8-диоксо-5,6,12,13-тетрагидро-1H,8H-дипиридо[1,2-a:1',2'-e][1,3,5,7]тетразоцин-2,4,9,11-тетракарбонитрила : в химический стакан объемом 25 мл помещают 1,72 ммоль 6-амино-4-метил-2-оксо-1,2-дигидропиридин-3,5-дикарбонитрила, добавляют 8 мл ДМФА, 2,58 моль триэтиламина и нагревают до растворения. После растворения к смеси добавляют 1,5 мл формальдегида и кипятят при перемешивании в течение 5 минут. Раствор выдерживают при 25 °С в течение 48 часов, получившийся осадок бледно-жёлтого цвета отфильтровывают, промывают этанолом. Выход составил 87,5 %.
Пример 1. Оценка соединений 1 и 2 на антидотную активность на проростках подсолнечника.
-3
-2
-3
-4
-5
Проросшие семена подсолнечника с длиной зародышевого корешка 2-4 мм помещали на 1 ч в раствор 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты (2,4-Д) в концентрации 10 % в расчёте получения 40-60 % ингибирования роста гипокотиле. После гербицидного воздействия проростки промывали водой и помещали в растворы испытываемых на антидотную активность веществ в концентрациях 10, 10, 10, 10 % (вариант гербицид+антидот). Спустя 1 ч семена промывали водой и раскладывали на полосы фильтровальной бумаги (размер 10×75 см) по 20 штук, которые сворачивали в рулоны и помещали в стаканы с 50 мл воды. Дальнейшее проращивание семян проводили в термостате в течение 3 суток при температуре 28 °С. Температура растворов и промывной воды 28 °С.
–3
Семена варианта «гербицид» (эталон сравнения) выдерживали 1 ч в растворе 2,4-Д в концентрации 10 % и 1 ч в воде.
Семена контрольного варианта 2 часа выдерживали в воде.
Повторность опыта трехкратная. В каждой повторности использовали по 20 штук семян. Защитный (антидотный) эффект определяли по увеличению длины гипокотиле и корня в варианте гербицид+антидот относительно названных величин в варианте «гербицид» (эталон) в процентах.
Статистическая обработка экспериментальных данных проведена с использованием t-критерия Стъюдента при Р = 0,95. Результаты исследований приведены в таблице 1. Как видно из данных таблицы 1, применение на фоне воздействия гербицида предлагаемого в качестве антидота 3,10-диметил-1,8-диоксо-5,6,12,13-тетрагидро-1H,8H-дипиридо[1,2-a:1',2'-e][1,3,5,7]тетразоцин-2,4,9,11-тетракарбонитрила резко ослабляет токсическое действие гербицида.
1
2
Соединение  снижало отрицательное действие 2,4-Д на гипокотили проростков подсолнечника на 20-47 % при использовании в основном в трёх и более концентрациях, в то время как соединение (аналог по структуре) проявил антидотный эффект 3-18 %.
1
2
Соединение  снижало ингибирующее действие 2,4-Д на корни проростков на 39-55 % также при использовании в трех и более концентрациях, соединение  (прототип) проявлял антидотный эффект на уровне 10 %.
Таблица 1
1
2
Антидотная активность соединений  и к 2,4-Д на проростках подсолнечника сорта Мастер.
Препарат
Концентрация, %
Длина гипокотиле
Длина корня
мм
К 2,4-Д,%
мм
К 2,4-Д,%
Контроль
0
72
120
2,4-Д
10<sup>-3</sup>
40
38
2,4-Д+соединение <b>1</b>
10<sup>-2</sup>10<sup>-3</sup>10<sup>-4</sup>10<sup>-5</sup>
59485654
147*120*140*135*
58535959
152*139*155*155*
2,4-Д+соединение <b>2 </b>(прототип)
10<sup>-2</sup>10<sup>-3</sup>10<sup>-4</sup>10<sup>-5</sup>
41423535
103*103*118105
42424141
110*110*108108
*Различия между вариантами достоверны при Р=0,95.
Пример 2. Оценка соединений 1 и 2 на антидотную активность на растениях подсолнечника в условиях полевого опыта.
1
2
Оценку антидотной активности заявляемых соединений  и прототипа (соединение ) осуществляли на экспериментальном поле Федерального научного центра биологической защиты растений. Испытания проводили по следующей методике. В полевых условиях растения подсолнечника сорта Мастер в фазу 10-16 листьев обрабатывали водным раствором 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты в дозе 18 г/га и через 3 суток наносили раствор антидота в дозе 100 г/га с нормой расхода рабочей жидкости 300 л/га.
В опыте предусмотрены следующие варианты:
- контроль – необработанные растения;
- «2,4-Д (гербицид)» (эталон) – растения обработанные гербицидом;
- «2,4 Д + антидот» – растения обработанные гербицидом и антидотом.
2
Опыты проводили на делянках площадью 2,8 м, повторность пятикратная. Уборку урожая подсолнечника проводили в момент полного созревания семян.
Антидотный эффект определяли по абсолютной величине прибавки урожая к гербицидному эталону и в процентах по формуле (1):
х
А =  × 100      (1),
где
х
А – антидотный эффект, %;
А – урожай в варианте антидот + гербицид;
Э – урожай в варианте эталон (гербицид).
Полученные данные статистически обработаны с использованием t-критерия Стьюдента.
Результаты испытаний представлены в таблице 2.
Таблица 2
1
2
Антидотная активность 3,10-диметил-1,8-диоксо-5,6,12,13-тетрагидро-1H,8H-дипиридо[1,2-a:1',2'-e][1,3,5,7]тетразоцин-2,4,9,11-тетракарбонитрила  и прототипа (соединение ) в отношении 2,4-Д на подсолнечнике
Антидот
Доза антидота, г/га
Варианты опыта
2,4-Д(гербицид)
2,4-Д + антидот
Урожайностьц/га
Урожайностьц/га
Антидотная активность
ц/га
%
Соединение <b>1</b>
100
14,6
23,8
9,2
63,0*
Соединение <b>2</b>(прототип)
100
14,6
18,0
3,4
23,0*
Контроль
–
28,0
–
–
–
Различия между вариантами достоверны при Р = 0.90
1
Таким образом, использование заявляемого 3,10-диметил-1,8-диоксо-5,6,12,13-тетрагидро-1H,8H-дипиридо[1,2-a:1',2'-e][1,3,5,7]тетразоцин-2,4,9,11-тетракарбонитрила в качестве антидота позволяет обеспечить антидотный эффект на уровне 60 % против 23 % у прототипа, а также расширить ассортимент известных антидотов.