CC BY
82
УДК 632.952;632.95.027
Р. Д. Давлетов (н.с.), Г. Е. Чикишева (к.х.н.), Р. Н. Галиахметов (д.т.н., нач. отдела)
Поиск экологически менее вредных фунгицидов в ряду производных бензимидазола
Научно-исследовательский технологический институт гербицидов и регуляторов роста растений
Академии наук Республики Башкортостан 450029, г. Уфа, ул. Ульяновых 65; тел./факс:(347)2428352
R. D. Davletov, G. E. Chikisheva, R. N. Galiakhmetov
Search ecologically less harmful fungicide in a number of benzimidazole derivatives
Scientific-Research Technological Institute of Herbicides and Plants Growth Regulators 65, Uljanovykh Str., 450029, Ufa, Russia; ph./fax (347)2428352
Проведены экспериментальные исследования производных бензимидазола в качестве протравителей семян. Установлено, что эффективность некоторых соединений почти в два раза превышает фунгицидные свойства известных препаратов на основе карбендазима.
Ключевые слова: бензимидазолы; протравители семян; фунгицидная активность; экология.
Experimental researches of benzimidazole derivatives as a seeds poison are carried out. It is established, that efficiency of some compounds almost twice exceeds fungicide properties of well-known preparations on the basis of cartben-dazime.
Key words: benzimidazole; ecology; fungicide activity; seeds poison.
Свойства почвы во многом определяются составом и численностью населяющей ее микрофлоры и микрофауны, устойчивостью почвенных микроорганизмов к внешним воздействиям, в том числе и к воздействию пестицидов. Бесконтрольное применение пестицидов может уже при жизни нашего поколения вызвать необратимые качественные сдвиги в среде обитания человека. Необходимо располагать системой мероприятий, позволяющей свести к минимуму или совершенно исключить одно из нежелательных последствий применения пестицидов — загрязнение почвенного покрова. Опасность применения пестицидов может быть связана с наличием остатков в пищевых продуктах, с загрязнением водоемов, почвы и других объектов 1.
Для уменьшения возможной опасности разработаны следующие требования к современным пестицидам:
- низкая острая токсичность для человека, полезных животных и других объектов окружающей среды;
- отсутствие отрицательных эффектов при длительном воздействии малых доз, в том числе мутагенного, канцерогенного и тератогенного действия;
- низкая персистентность (низкая устойчивость в окружающей среде, со временем разложения не более одного вегетационного периода).
Кроме того, рекомендуемые препараты должны обладать следующими свойствами:
- высокая эффективность в борьбе с вредными организмами;
- экономическая целесообразность использования;
- доступность сырья и производства.
Российский рынок предлагает множество
протравителей семян для зерновых культур. Основную группу зарегистрированных в настоящее время в России химических фун-гицидных протравителей составляют азолы, бензимидазолы, гуанидины, диметилдитио-карбоматы, цианопирролы 2.
Среди производных 2-аминобензимидазо-ла наиболее известен метиловый эфир 2-бензи-мидазолилкарбаминовой кислоты (БМК, баве-стин, карбендазим), который получил достаточно широкое применение в качестве фунгицида для зерновых культур.
Низкая экологическая опасность карбен-дазима объясняется достаточно легко протека-
Дата поступления 22.12.09 28 Башкирский химический журнал. 2010. Том 17. Жо 2
ющим процессом гидролиза на 2-аминобензи-мидазол, углекислый газ и метанол 3' 4:
N O
^ II H2O
C-NH-C-O-CH^^—J
N
H2O
c-nh2 + co2 + ch3oh
При гидролизе бензоил-аминобензимида-золов образуется 2-аминобензимидазол и бензойная кислота или ее производные 5 6:
n o /=
\\ II / ^c-nh-c-/
h2o
/r
h2o
n
\\
c-nh2
o
HO-C
r
где R - OH-, CI-, Br-, NO2
Бензойная кислота и ее производные, как продукты гидролиза бензоиламинобензимида-золов в применяемых дозах не представляют опасность для окружающей среды, поскольку они применяются в медицине как противомик-робное и противогрибковое средства. Бензойную кислоту и ее соли также используют при консервировании пищевых продуктов 7. Поэтому производные бензоиламинобензимида-золов должны обладать меньшим негативным экологическим воздействием по сравнению с производными 2-бензимидазолилкарбамино-вой кислоты. В связи с чем, поиск новых фун-гицидных соединений среди производных бензимидазола представляет определенный интерес.
При исследовании фунгицидной активности только методами in vivo, как правило, удается установить взаимозависимость между патогеном и испытуемым веществом с учетом экологических особенностей окружающей среды и выявить активность вещества. Поэтому
исследования фунгицидной активности в ряду производных 2-аминобензимидазолов и выявление зависимости биологической активности от структуры соединений проводили таким образом.
В табл. 1 представлены данные, характеризующие фунгицидную активность производных бензимидазола. Как видно, из 60 апробированных веществ 10 обладают наибольшей токсичностью по отношению к фитопатоген-ным грибам.
Как показали результаты микологических исследований, более сильными фунгицидными соединениями оказались замещенные бензими-дазолы: Ы-(Ш-бензимидазол-2-ил)-3-бромбен-замид, Ы-(1Н-5(6)хлорбензимидазол-2-ил)-ме-тиловый эфир карбаминовой кислоты, Ы-(1Н-бензимидазол-2-ил)бензамид.
Сульфоны, соли, тиозамещенные бензи-мидазолы и эфиры не обладают достаточной активностью. Остается непонятным тот факт, что соли бензимидазолов в отличие от нерастворимых в воде замещенных бензимидазо-лов являются менее активными фунгицидами против испытываемых грибов. По нашим предположениям, водорастворимые соли бензими-дазолов более удобные при применении, должны были, как минимум, не уступать по биологической активности нерастворимым в воде замещенным бензимидазолам. Однако исследования показали, совершенно противоположенные результаты.
Как правило, серосодержащие соединения обладают фунгицидной активностью, и слабая активность тиозамещенных бензими-дазолов, по сравнению с другими замещенными бензимидазолами, остается также не совсем понятной.
Соединения, проявившие высокую биологическую активность, представляют интерес для исследований токсичности к другим видам грибов, а также как компонент фунгицидных составов бинарного действия.
Экспериментальная часть
Первичные испытания химических соединений на фунгицидную активность проводились методом инокуляции плотной питательной среды фитопатогенными грибами в присутствии исследуемого вещества. Для более равномерного распределения в субстрате, они предварительно растворялись в ацетоне (1 : 150) или тщательно размалывались. В качестве субстрата использовался картофельно-глюкозный агар. Фунгицидную активность
+
Фунгицидная активность производных бензимидазола
Таблица 1
Химическое название Класс соединения Фунгицидная активность %
Ривапит ои!тогит Не!тш1озрог1ит вайуит
1 3 4 5
^(1Н-бензимидазол-2ил)-2метокси-3,5-дихлор-бензамид Замещенные бензимидазолы 37.0 17.6
^{1-(2-метокси-3,5,6-трихлорбензоил)}-2-аминобензимидазол - 47.5 0
^(1Н-бензимидазол-2-ил)-4-нитро-бензамид - 28.3 10.9
^(1Н-бензимидазол-2-ил)-2-гидрокси-3,5-дихлор-бензамид - 68.5 30.5
^{1-(2-метокси-3,5дихлор-бензоил))-2-аминобензимидазол - 84.6 38.2
^(1Н-бензимидазол-2-ил)-2-гидрокси-3,5дибром-бензамид - 34.0 17.6
N-(1 Н-бензимидазол-2-ил)-2,4-динитробензамид - 86.1 22.9
N-(1 Н-бензимидазол-2-ил)-2,4-дихлорбензамид - 2.8 24.1
^(1Н-бензимидазол-2-ил)-2-хлор-4-нитро-бензамид - 40.4 20.6
N-(1Н-бензимидазол-2-ил)-3бром-бензамид - 100.0 60.0
N-(1Н-бензимидазол-2-ил)-3-йод-бензамид - 79.0 34.0
^(1Н-бензимидазол-2-ил)-2-гидрокси-3,5-дийод-бензамид - 25.4 0
^(1Н-бензимидазол-2-ил)-2-бром-бензамид - 41.9 0
^(1Н-бензимидазол-2-ил)-гидрокси-5хлор-бензамид - 81.1 39.0
^1Н-бензимидазол-2-ил)-2-гидрокси-5-нитро-бензамид - 79.4 39.5
^(1Н-бензимидазол-2-ил)-2метокси-бензамид - 73.3 68.0
N-(1 Н-бензимидазол-2-ил)- 2-гидрокси-бензамид - 15.9 -
^(1Н-бензимидазол-2-ил)-2-метокси-3,5-дийод-бензамид - 12.1 -
^(1Н-бензимидазол-2-ил)-2-метокси-3,6-дихлор-бензамид - 7.0 15.0
2-гуанидинобензимидазол - 32.0 27.0
N-(1Н-бензимидазол-2-ил)-4-аминобензамид - 29.0 1.0
^(1Н-бензимидазол-2-ил)-2,3,4,5,6-пентафтор-бензамид - 10.0 7.0
^(1Н-бензимидазол-2-ил)-2-метокси-5-бром-бензамид - 11.2 25.0
^(1Н-бензимидазол-2-ил)-2-метокси-5-хлор-бензамид - 37.0 55.0
^(1Н-бензимидазол-2-ил)-2гидрокси-4-нитробензамид - 0 0
^(1Н-бензимидазол-2-ил)-2-хлор-бензамид - 58.0 13.0
N-(1 Н-бензимидазол-2-ил) бензамид - 100 66.0
N-(1Н-бензоил-)-2-аминобензимидазол - 35.3 22.8
N-(1 Н-5(6) хлорбензимидазол-2-ил)-метиловый эфир карбаминовой кислоты - 91.0 52.0
^(1Н-4,6-дихлор-бензимидазол-2-ил)-метиловый эфир карбаминовой кислоты - 65.3 14.7
^(1Н-бензимидазол-2-пламено)-3-хлор-2-пропанол - 36.1 0
^(1Н-бензимидазол-2-ил)-2-гидрокси-5-бром-бензамид - 8.7 0
^{1-(2-гидрокси-5-бром-бензоил)}-2-аминобензимидазол - 28.3 0
(2-амино-1Н-бензимидозол-2-ил) -метилметанон - 34.1 -
Окончание таблицы 1
1 3 4 5
Бис[(2-метокси-5-хлорбензоил)-амино-1Н-бензимидазол-5-иловый1 сульфон Сульфоны 18.6 30.3
Бис[(2-хлор-4-нитробензоил)-амино-1Н-бензимидазол-5-иловый] сульфон - 9.3 24.1
Бис[(4-нитробензоил)-амино-1 Н-бензимидазол-5-иловый]сульфон - 6.8 28.1
Бис[(2-окси-5-хлорбензоил)-амино-1Н-бензимидазол-5-иловый] сульфон - 8.6 41.6
Бис[(4-хлорбензоил)-амино-1Н-бензимидазол-5-иловый] сульфон - 7.6 38.4
Бис[(3-иодбензоил)-амино-1Н-бензимидазол-5-иловый] сульфон - 6.0 25.0
Бис-(бензоиламино-1Н-бензимидазол-5-иловый) сульфон - 19.4 32.2
Соль 2-аминобензимидазола с 2-метоксибензойной кислотой Соли 15.0 0
Соль 2-аминобензимидазола с 2-метокси-3,5дийодбензойной кислотой - 31.7 0
Соль 2-аминобензимидазола с 2-оксибензойной кислотой - 30.2 0
1\1-[4-(2-бензосульфониламино-1 Н-бензимидазол-5-ил-сульфонил)-фенил] амин Тиозамещенные бензимидазолы 0 0
1\1-[4-(2-амино-1-бензосульфонил- бензимидазол-5-ил-сульфонил)-фенил] бензосульфонамид - 0 0
Бис[(3-йодбензоил) амино-1 Н-бензимидазол-5-иловый] эфир Эфиры 2.5 34.8
Бис[(2-метокси-3,5-дихлорбензоил)-амино-1Н-бензимидазол-5-иловый] эфир - 22.0 22.8
Бис[(2-метокси-3,5,6трихлорбензоил)-амино-1Н-бензимидазол-5-иловый] эфир - 2.5 25.1
Бис[(2-метокси-5-бромбензоил)-амино-1Н-бензимидазол-5-иловый] эфир - 0 27.4
Бис[(3-хлорбензоил)-амино-1Н-бензимидазол-5-иловый] эфир - 0 21.8
Бис[(3-бромбензоил)-амино-1Н-бензимидазол-5-иловый] эфир - 7.6 24.1
Бис [(нитробензоил)-амино-1 Н-бензимидазол-5-иловый] эфир - 6.5 12.5
Бис[(2,4-дихлорбензоил)-амино-1Н-бензимидазол-5-иловый] эфир - 0 25.1
Бис[(2-метокси-5-хлорбензоил)-амино-1Н-бензимидазол-5-иловый] эфир - 4.3 22.8
Бис[(2-хлор-4-нитробензоил)-амино-1Н-бензимидазол-5-иловый] эфир - 7.6 24.1
Бис[(бензоиламино-1Н-бензимидазол-5-иловый] эфир - 8.6 19.5
Бис[(2-метокси-3,5-дихлорбензоил)-амино-1Н-бензимидазол-5-иловый] эфир - 8.9 13.4
Бис[(2-бромбензоил)-амино-1Н-бензимидазол-5-иловый] эфир - 2.5 29.3
синтезированных соединений определяли при концентрации 0.003%. Испытуемое соединение вводилось в питательную среду до ее застывания (при температуре 45—50 оС); затем среда разливалась в чашки Петри в объеме 15 см3. В каждую чашку Петри высевались одновременно в трех точках мицелии гриба. Тест-объекты — Fusarium culmorum, Helminthosporium sativum. В контроле грибы высевались на такую же питательную среду, но без фунгицида. Посевы инкубировались в термостате в течение 72 ч при температуре 25—26 оС, после чего определялся средний диаметр колоний. Токсическое действие химических соединений на рост грибов определялось по формуле Эббота. Для сравнительной оценки фунгицидной активности апробированных соединений одновременно испытывался эталон - БМК-30% К.С.
Литература
1. Мельников Н. Н., Волков А. И., Короткова О. А. Пестициды и окружающая среда.— М.: Химия, 1977.
2. Тютерев С. Л. Протравливание семян зерновых колосовых культур / / Защита и карантин растений.— 2005.— №3.
3. Рябова В. А., Лаптева Л. А. Эмбриотоксическое и тератогенное действие БМК на зародышей крыс // Бюлл. ВИГИС.- 1981.- Вып.28.
4. Minta M. Bilrnacki B.// Bull. Vet.Inst. Pulawy.- 1982.- V. 25.- № 1-4.
5. Пилюгин В. С. Синтез и биологическая активность производных 2-аминобензимидазола.-М.: Химия, 2003.
6. Пилюгин В. С., Сапожников Ю. Е., Давыдов А. М., Чикишева Г. Е., Воробьева Т. П., Климакова Е. В., Киселева Г. В., Кузнецова С. Л., Давлетов Р. Д., Сапожникова Н. А., Юмадилов Р. Х. // ЖОрХ.- 2006.- Т. 76.- Вып. 10.
7. Гауптман 3., Грефе Ю., Ремане X., Органическая химия, пер. с нем.- М., 1979; Kirk-Othmer encyclopedia.- N.Y., 1978.- Р. 778.
