ИЗУЧЕНИЕ РЕАКЦИИ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ НА ТРОПИЛИРОВАННЫЙ АЗОМЕТИН ПО ИЗМЕНЧИВОСТИ ПАРАМЕТРОВ ПРОРОСТКОВ

Препараты, применяемые в аграрном секторе, обеспечивают: во-первых, защиту от патогенной микрофлоры; во-вторых, регулирование роста и развития растений, в-третьих, улучшение качества продукции

Цель исследований – отработать новый подход к синтезу N-арилметилен-4-(7-циклогепта-1,3,5-триенил)анилинов и установить возможность использования тропилированного азометина на яровой пшенице в качестве регулятора роста.

Отработка новых подходов к синтезу тропилированных азометинов, обладающих антимикробной и биологической активностью, проведена в лаборатории кафедры экологии и химических технологий Института фундаментальных и прикладных агроэкобиотехнологий и лесного хозяйства ФГБОУ ВО ПГАТУ. Тестирование наиболее интересного N-2-гидроксифенилметилен-41-(7-циклогепта-1,3,5-триенил)анилина (рис. 1) проводили на высших растениях в лаборатории кафедры агрохимии и почвоведения Института фундаментальных и прикладных агроэкобиотехнологий и лесного хозяйства ФГБОУ ВО ПГАТУ.

Рисунок 1 - N-2-гидроксифенилметилен-41-(7-циклогепта-1,3,5-триенил)анилина

DOI:10.23649/JAE.2023.40.25.1

Схема модельного лабораторного опыта включала пять вариантов: 1. Контроль (дистиллированная вода); 2. 1×10-5 %; 3. 1×10-4 %; 4. 1×10-3 %; 5. 1×10-2 %. Повторность вариантов в опыте шестикратная. Растворы приготавливали методом разбавления маточного раствора с концентрацией 1×10-1 % (раствор № 1). Для получения раствора № 1 кристаллическую соль вещества растворяли в 1 мл этилового спирта и доводили объем в колбе до метки дистиллированной водой. В качестве тест-культуры взята яровая пшеница (Triticum aestivum L.) сорта Иргина. Растения выращивали в пластиковых сосудах объемом 150 мл3, вмещающих 100 г прокаленного песка. Перед посевом семена пшеницы замачивали на 1 час в испытуемом веществе согласно схеме опыта. В сосуд высаживали по 10 семян. Растения выращивали в сосудах в течение двух недель при температуре 20-22 ○C. В уход за растениями входил полив, который проводили ежедневно, доводя субстрат до влажности 60 % ПВ. Учет урожайности проводили прямым методом. Одновременно с уборкой опыта в каждой повторности анализировали биометрические параметры проростков: высоту ростков, массу ростков и корней. В свежих растительных образцах определяли содержание растворимого белка

[9]

. В фиксированных образцах (высушенных до воздушно-сухого состояния) общее содержание фосфора и калия

[10]

. Математическую обработку результатов исследования проводили методом дисперсионного и корреляционного анализа.

Значительный интерес и практическое значение представляет реакция тропилирования азометинов солями тропилия (перхлоратом или тетрафторборатом). Этот способ можно назвать классическим. При взаимодействии эквимолярных количеств исходных реагентов в среде этанола были выделены N-арилметилен-4-(7-циклогепта-1,3,5-триенил)анилины. Выход целевых продуктов не сильно зависит от соли тропилия или заместителей в альдегидном фрагменте азометинов, а зависит от времени протекания реакций. С помощью тонкослойной хроматографии было определено, что целевые продукты образуются в течение часа, однако препаративно выделить их не удалось. Время реакции составляло 3 часа, по истечении времени выделились целевые продукты с удовлетворительным выходом (рис. 2).

Рисунок 2 - Тропилирование азометинов солями тропилия

DOI:10.23649/JAE.2023.40.25.2

Установлено, что при увеличении времени выход тропилированных азометинов можно увеличить. Неожиданный результат был получен при взаимодействии избытка азометинов 1c,d при соотношении исходных реагентов азометин: тетрафторборат тропилия в мольном соотношении 2: 1. Были выделены тетрафторбораты азометинов, вместо ожидаемых тропилированных азометинов 3c,d. По-видимому, с азометинами, содержащими электронодонорные заместителями тетрафторборат анион образует устойчивые соединения. При использовании перхлората тропилия такого не наблюдалось. Испытание других вариантов соотношений исходных реагентов, время реакции и среды был отработан новый метод получения солей тропилированных азометинов. Таким образом, общая методика получения соединений 3а-е: к азометину 1а-е, добавили 4 мл этанола, затем соль тропилия (тетрафторборат или перхлорат) (азометин: катион тропилия в мольном отношении 1: 1), перемешивали в течение 3 часов, образовавшиеся кристаллы отфильтровывали и перекристаллизовали из гексана. Физические константы и спектры соединений 3а-e (3а. N-4-нитрофенилметилен-41-(7-циклогепта-1,3,5-триенил)анилин; 3b. N-4-бромфенилметилен-41-(7-циклогепта-1,3,5-триенил)анилин; 3с. N-4-метоксифенилметилен-41-(7-циклогепта-1,3,5-триенил)анилин; 3d. N-3,4-диметоксифенилметилен-41-(7-циклогепта-1,3,5-триенил)анилин; 3е. N-2-гидроксифенилметилен-41-(7-циклогепта-1,3,5-триенил)анилин соответствуют литературным данным

[5]

,

[11]

.

Ранее в наших исследованиях установлена микробиологическая эффективность N-2-гидроксифенилметилен-41-(7-циклогепта-1,3,5-триенил)анилина. В настоящей статье рассмотрим возможность использования указанного вещества в качестве регулятора роста на яровой пшенице.

Исследованиями установлено, что испытуемое вещество не оказало влияние на энергию прорастания и всхожесть семян пшеницы, они были на уровне контроля и составили соответственно 87,6-88,0 и 86,6-87,8 %.

Обработка семян раствором тропилированным азометином привела к изменению биометрических и биохимических параметров растений пшеницы (табл.).

Математически доказанно удлинение растений относительно контроля на вариантах с концентрацией раствора 1×10-2 и 1×10-3 %, прибавка составила соответственно 3,3 и 12,3%. Дальнейшее разведение растворов азометина не влияло на высоту растений, изменения находились в пределах ошибки среднего. На накопление массы в ростках пшеницы испытуемые концентрации азометина не оказали положительного влияния. Максимальная убыль в весе по сравнению с контролем отмечена на варианте с концентрацией азометина 1×10-2 % и составила 52,6%. Замачивание семян пшеницы в растворах азометина 1×10-5-1×10-3 % оказало негативное воздействие на развитие зародышевых корней. Убыль в массе на указанных вариантах относительно контроля составила 16,7-47,9%. При использовании азометина в концентрации 1×10-2 % произошло увеличение массы корней на 210 мг. Корреляционный анализ показал высокую взаимосвязь между концентрацией растворов и массой корней, коэффициент корреляции составил 0,970.

Анализ растительных образцов показал, что N-2-гидроксифенилметилен-41-(7-циклогепта-1,3,5-триенил)анилин оказал неоднозначное влияние на биохимические параметры проростков яровой пшеницы (табл.). Замачивание семян в растворах обеспечило положительное изменение содержания растворимого белка как в ростках, так и в корнях проростков. Увеличение относительно контроля составило в ростках на 65,3-98,7%, в зародышевых корнях – 119,5-287,8 %. Максимальный уровень белка как в ростках, так и в корнях наблюдался на варианте с минимальной концентрацией тропилированного азометина. Отмечена математически доказанная обратная корреляционная зависимость между концентрацией испытуемого раствора и содержанием растворимого белка в корнях (r = -0,947). Содержание фосфора в ростках и корнях проростков пшеницы на вариантах с испытуемым раствором уменьшалось относительно контроля на 32,3-58,5 и 19,0-33,3% соответственно. Четкой зависимости между концентрациями тропилированного азометина и уровнем фосфора в проростках не наблюдалось. Обработка семян растворами азометина в концентрациях 1×10-5-1×10-3 % привела к увеличению содержания калия в ростках пшеницы, прибавка относительно контроля составила 1,0-1,4%. Установлена обратная очень тесная корреляционная зависимость между концентрацией азометина и содержанием калия в ростках (r = -0,924). На содержание калия в корнях проростков азометин положительно повлиял только при обработке семян самым разбавленным раствором, увеличение относительно контроля составило на 23,1%. При использовании более концентрированных растворов происходит уменьшение уровня калия в корнях, убыль составила 0,1-0,3%.

Предложенный подход к синтезу дает возможность получить тропилированные азометины с более существенным выходом, чем это было в ранее изученных методах. Замена растворителя тетрагидрофурана, на менее токсичный – этанол, позволяет получать чистые соединения без дополнительных методов очистки. Результаты модельного опыта показали, что обработка семян яровой пшеницы концентрацией N-арилметилен-4-(7-циклогепта-1,3,5-триенил)анилина 1×10-2% оказывает положительное влияние на высоту растений и массу корней. Дальнейшее разбавление раствора оказывает неоднозначное влияние на растения.