Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Химия arrow Пестициды и регуляторы роста: прикладная органическая химия

4.3. Пятичленные гетероциклы с двумя гетероатомами

Производные пятичленных гетероциклов, имеющих по два гетероатома в цикле, по числу препаратов и по масштабам применения значительно превосходят группу производных малых циклов с одним гетероатомом.

4.3.1. Производные дитиолана и принцип ксенометаболитов

После попадания пестицида или регуляторного препарата в растительный или животный организм оно сразу же подвергается атаке его ферментными системами, защищающими организм от чужеродных веществ (ксенобиотиков). Пестицид таким образом биодеградируется с образованием различных производных, называемых ксвнометаболитами.

Изучение превращений пестицидов в растениях, животных и микроорганизмах, а также путей их распада в почве, воде и воздухе имеет важное значение, так как в большом ряде случаев образующиеся при этом продукты могут оказаться истинным действующим веществом. В таких случаях применяемое исходное вещество называют пропестицидом. Знание метаболизма каждого пестицида может привести к созданию новых, более эффективных пестицидных лекарственных веществ путем синтеза и биотестирования его ксенометаболитов.

На этой основе возникла идея заведомого синтеза пропестицидов, которые сами по себе не обладают пестицидным действием, но имеют такие структурные группировки, которые позволяют ему легко преодолевать в организме защитные барьеры и точно попадать в биомишень, где пропестицид метаболизи- руется и превращается в истинный пестицид. Говоря «почтовыми» терминами, сам пропестицид упаковывается в химический конверт и адресно доставляется в нужную мишень организма, в которой этот конверт вскрывается и появившийся из него токсин начинает свою работу.

Принцип пропестицидов был успешно реализован на примерах создания инсектицидов и акарицидов, структуры которых видоизменялись в процессе метаболизма в насекомых таким образом, что возникали природные молекулы, обладавшие собственной инсектоакарицидной активностью. Так, после выделения и установления дитиоланового строения нереистоксина - метаболита морского кольчатого червя — было показано, что это природное вещество обладает очень высокой токсичностью в отношении насекомых. Его действие связано с блокадой ацетилхолинэстеразы и нарушением проводимости нервных волокон (например, на паутинных клешах и зеленой рисовой цикад- ке). Однако нереистоксин (I) нельзя было использовать в крупных масштабах в сельском хозяйстве и быту из-за сильной токсичности как его самого, так и его метаболита — Б-оксида (2) в отношении млекопитающих. В связи с этим было синтезировано большое число менее токсичных веществ, содержащих инсектофорную группировку Ме,1МСН(СН,5),. Предполагалось, что подобный структурный фрагмент, участвуя в обменных процессах в организмах насекомых, может превращаться в истинный токсин (1). Как оказалось, целый ряд синтезированных соединений (например, 5, 6, 8, 9) действительно метаболизировались в почве, растениях и насекомых в нереистоксин (1) и его моносульфоксид (2).

Ниже представлена схема синтеза четырех проинсектицидов (5, 6, 8, 9), сконструированных на основе указанного принципа:

Эти препараты оказались умеренно токсичными для позвоночных и используются против колорадского жука, кукурузного мотылька и свекловичного долгоносика. Синтез указанных проинсектицидов основан на (М-диметил)- амино-1,3-дихлорпропане (3), в котором атомы хлора легко нуклеофильно замещаются на производные тиольных группировок. В результате получена представительная группа инсектицидов - производных тиокарбаматов (5) и

  • 1.3- бис(фенилсульфонилтио)пропанов (6). Конденсацией последних с сульфидом натрия или с арилацетонитрилом (как СН-кислотой) эта группа дополнена
  • 1.2.3- тритианом (тиоциклам, 8) и 1.3-дитианами (9). Еще одним поучительным примером плодотворности принципа пропестицидов вкупе с принципом химической модификации является так называемое биоизостерическое преобразование малодоступных природных инсектицидов с дитиолановым фрагментом (например, 10—12) в доступные синтетические инсектициды (13, 14).

Биоизостерами называют вещества, имеющие одинаковые или очень близкие топологические (одно-, двух- и трехмерные) характеристики и обладающие одинаковым или очень близким типом, уровнем и механизмом биологического действия. Например, к биоизостерам можно отнести три гвианезиновых алкалоида (Ю—12), выделенных 15 лет назад из бразильского дерева Саззюроигеа guianensis. Все они обладают сильным инсектицидным действием, и по строению эти 3-пирролидил-1,2-дитиоланы отличаются лишь абсолютной конфигурацией трех асимметрических центров. Моделированием строения алкалоидов (10—12) были синтезированы биоизостеры, обладающие мошной инсектицидной активностью. В данном случае полученные синтетические вещества (13 и 14) по химическому и стереохимическому строению дитиоланового кольца полностью отвечали требованиям биорецепторного распознавания и взаимодействия. Абсолютная конфигурация атома С-3, как оказалось, не играет роли в проявлении инсектицидной активности.

Из производных дитиолана на практике используют фудзион (17), который полезен на рисовых плантациях для борьбы с грибковыми заболеваниями. Этот фунгицид производят на основе конденсации диэфира малоновой кислоты (15) и сероуглерода, которая происходит под действием метилата натрия. При этом образуется ненасыщенныйдитиолат(16). Последний затем подвергаютгетероиикло- конденсации с 1,2-дибромэтаном, приводящей к 2-(диизопропилоксикарбонил) метилен-1,3-дитиолану (17).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы