СИНТЕЗ ПРОИЗВОДНЫХ 2,5-ДИМЕРКАПТО-1,3,4-ТИАДИАЗОЛА И ИХ ТЕРМИЦИДНАЯ АКТИВНОСТЬ

АННОТАЦИЯ

Синтезированы новые производные 2,5-димеркапто-1,3,4-тиадиазола, определены их физико-химические константы, строение подтверждено спектральными методами. При исследовании термицидной активности соединений выявлены вещества, обладающие как быстрым, так и пролонгированным эффектом.

ABSTRACT

2,5-dimercapto-1,3,4-thiadiazole were synthesized, their physicochemical constants were determined, and the structure was confirmed by spectral methods. In the study of the termicidal activity of the compounds, substances were identified that have both a rapid and a prolonged effect

Ключевые слова: 2,5-димеркапто-1,3,4-тиадиазол, производные, синтез, термицидная активность.

Keywords: 2,5-dimercapto-1,3,4-thiadiazole, derivatives, synthesis, termicidal activity.

Введение. Термиты (лат. Isoptera, народное название - белые муравьи) - инфраотряд общественных насекомых с неполным превращением, родственных тараканам. Есть два основных типа термитов, паразитирующие в жилищах человека: подземные термиты и древесные термиты. Подземные термиты причиняют жилищам более существенный вред, чем древесные. Среднеазиатские термиты - туркестанский (Anacanthotermes turkestanicus) и большой закаспийский (Anacanthotermes ahngerianus) являются почвенными, а источником корма для них служит древесные детали различных построек. Термиты наносят огромный ущерб жилым помещениям населения, памятникам древней культуры Хивы, Бухары, Самарканда, школам и другим объектам, при строительстве которых используется древесина. Скрытый образ жизни и незаметная разрушительная работа термитов сильно затрудняет борьбу с ними. Уничтожение термитов в зараженных ими постройках представляет наибольшие трудности [1-3].

для борьбы с вредителями используются в основном хлорорганические (дильдрин, гептахлор, имидаклоприд, хлорфенапир, фипронил, хлордан, мирекс) и фосфорорганические (хлорофос, хлорпирифос) соединения, карбаматы (севин, пиримор, пропоксур) и пиретроиды различного строения (перметрин, циперметрин, бифентрин, дельтаметрин и др.) [3]. Применяемые препараты созданы на основе веществ, действие которых затрагивает процессы основного метаболизма, который сходен у большинства живых организмов [3-4].  В настоящее время в качестве противотермитных средств исследуются и экстракты растений  [5-7].

Химические препараты, применяемые против термитов, в настоящее время дают временный эффект. Несмотря на определенные успехи, достигнутые в последние десятилетия в борьбе с термитами [4], экономический ущерб от их разрушительной деятельности неуклонно возрастает. Кроме того, из-за растущих проблем, связанных с экологией и здравоохранением, многие из них полностью запрещены. В связи с этим возникает необходимость разработки новых термицидов, которые не представляют угрозы для здоровья человека  и окружающей среды в сравнении с используемыми препаратами.

Материалы и методы. УФ спектры зарегистрированы на спектрометре EPS-3T Hitachi в этаноле. Контроль за ходом реакции и индивидуальностью синтезированных соединений осуществляли методом ТСХ на пластинках Silufol UV – 254 в системе CHCl₃-EtOH, 24:1, проявитель – пары иода.

Температура плавления синтезированных веществ определена на микростолике Mel-Temp

Синтез производных 2,5-димеркапто-1,3,4-тиадиазола (общая методика). К этанольному раствору 0,1 М 2,5-димеркапто-1,3,4-тиадиазола добавляют 0,2 М гидроксида калия и перемешивают в течение 30 мин. При комнатной температуре к реакционной смеси прикапывают 0,2 М этил- (или другой) хлорацетата и кипятят в течение 4-5 часов. Потом добавляют ледяную воду, отфильтровывают и перекристаллизовывают из абсолютного этанола.

В качестве объекта исследования взяты термиты, относящиеся к виду (Anacanthotermes ahngerianus), которые были собраны в зараженных ими жилых помещениях на территории Хивинского района Хорезмской области Узбекистана. Опыты по определению токсичности устанавливали в зависимости от концентрации соединений на жизнеспособность термитов. Для этого на дно стерилизованных чашек Петри подсаживали по 20 особей рабочих термитов. В качестве пищи для термитов использовали фильтровальную бумагу (размер 3,0 х 3,0 см.), которую смачивали нанесением 0,2% раствора испытуемого вещества (в спирте) в объёме 0,1 мл. После обработки фильтровальную бумагу выдерживали в течение ночи в условиях окружающей среды для выпаривания растворителя. Каждый опыт, сопровождался контролем (вода). Для поддержки влажности в чашках Петри (опытные и контрольные) каждый день фильтровальную бумагу смачивали дистиллированной водой. После нанесения испытуемых веществ (все вещества предварительно очищали перекристаллизацией) чашки с термитами содержали в темном месте. Подсчёт количества погибших особей вели на 3, 8, 12 и 20 дни. Для этого чашки выносили из темного места и подсчитывали количество погибших термитов. Оставшихся живых особей подпаивали дистиллированной водой в объеме 0,2 мл. Эксперименты проводили в 5-ти кратной повторности. Процент смертности подсчитывали по формуле Аббота, с учетом процента смертности в контроле. Полученные результаты подвергали статической обработке.

Обсуждение полученных результатов. С целью исследования термицидной активности синтезированы новые производные 2,5-димеркапто-1,3,4-тиадиазола, так как известно, что производные 1,3,4 тиадиазолов обладают антибактериальными, противогрибковыми, противотуберкулезными, противовирусными, антиоксидантными, противоопухолевыми, противовоспа-лительными,  противосудорожными и др. видами активности [8].

Синтез соединений осуществлен  по нижеследующей схеме:

Реакцию получения конечных продуктов проводили в среде абсолютного этилового спирта. Реакционную смесь кипятили в течение 5 часов, добавили ледяную воду, отфильтровали, перекристаллизовали из этанола.

Определены некоторые физические константы веществ (табл. 1)

Таблица 1.

Некоторые физические константы веществ

В ИК- спектре 2,5-димеркаптоизопропил-1,3,4-тиадиазолдиацетата полоса при 1636,36 см^-1, относится к колебаниям (C=N) - связи 1,3,4-тиадиазольного кольца. Полосы поглощения при 2983,50 и 2935,78 см^-1, относятся к валентным колебаниям (С-Н) связи.

Рисунок 1. ИК-спектр 2,5-димеркаптоизопропил-1,3,4-тиадиазолдиацетата

В УФ-спектре соединений, вследствие π → π* перехода электрона, наблюдается максимум поглощения при 287,15 или 287,46 нм.

В масс-спектре (приведен в приложениях) соединений наблюдаются молекулярные ионы соединений (350 и 378).

Термицидная активность синтезированных соединений, а также 2,5-димеркапто-1,3,4-тиадиазола (висмутон-1) и калиевой соли 5-меркапто-3-фенил-1,3,4-тиадиазолинтиона-2 (висмутон-2) исследована по общепринятой методике. Термицидная активность веществ определяли при сопоставлении с контролем [9].

Полученные данные (табл.2) свидетельствуют о том, что среди исследованных соединений самой высокой термицидной активностью обладает 2,5- диацетилтио-1,3,4-тиадиазол, под действием которого на третий день погибают более 91% термитов, а на седьмой день – 100%.  

Таблица 2.

Термицидная активность синтезированных соединений

Под действием 2,5- дибензоилтио -1,3,4- тиадиазола из 100 термитов на третий день живыми остались только 37 (58% смертности) термитов, а на 7 день учета смертность составила 100% по сравнению к контролю.

2,5-Дибензоилтио-1,3,4-тиадиазол, висмутон-1, 2,5-S,S-диизопропил-ацетил-1,3,4-тиадиазол и висмутон-2 тоже оказались весьма токсичными по отношению к термитам. Под их действием на третий день учета наблюдалась гибель, соответственно,  99, 94, 88 и 87% термитов.

Из числа испытанных соединений, слабой термицидной активностью обладал 5-бензилтио-3-фенил-1,3,4-тиадиазолинтион-2, действовавший на термиты почти на уровне контроля.

Заключение. Таким образом, полученные данные показали, что среди испытанных химических веществ самым быстродействующим токсическим эффектом обладают 2,5-диацетилтио- и 2,5-дибензилтио-1,3,4-тиадиазолы. Пролонгированную термицидную активность проявляли 2,5-S,S–диизо-пропилацетил-1,3,4,-тиадиазол, висмутон-1 и висмутон-2, и это важно для процесса трофоллаксиса, в ходе которого токсичное вещества проникает в глубь колонии.

Список литературы:

1. Хамраев А.Ш. Термиты Центральной Азии: Проблемы и пути их решения // Вестник Каракалпакского отделения АН РУз. Нукус. 2006. №4.С. 20-23.
2. Scheffrahn R.H., Su N.-Y., Chase J.A., Forschler B.T. New termite (Isoptera: Kalotermitidae, Rhinotermitidae) records from Georgia // J.Entomol. Sci. 2001. Vol.36. Р.109-113.
3. Тилябаев З. Хайтбаев Х. Бабаев Б.Н., Тогаев У.Р. Термициды. // Universum: химия и биология: электрон. научн. журн. 2020. Т.71. Вып.5. URL: https://7universum.com/ru/nature/archive/item/9336 (дата обращения: 25.12.2020). DOI: 10.32743/UniChem.2020.71.5
4. Tilyabaev Z., Babaev B.N., Khaitbaev H., Togaev U.  Application of the chemical against termites (Обзор) // Scientical discussion. 2017.V.1. №7. P.6-13.
5. Sankara A., Ouеdraogo J.C.W., Pignolet L., Thеvenon M.F., Bonzi-Coulibaly Y.L. Chemical Profiles and Anti-termite Activity of Hydrodistillation Residues From Three Aromatic Plants Acclimated in Burkina Faso // Journal of Agricultural Science. 2020. – Vol. 12. – No. 8. – Р.245-256.
6. Salem M.Z.M., Ali M.F., Mansour M.M.A., Ali H.M., Abdel Moneim E.M., Abdel-Megeed A. Anti-Termitic Activity of Three Plant Extracts, Chlorpyrifos, and a Bioagent Compound (Protecto) against Termite Microcerotermes eugnathus Silvestri (Blattodea: Termitidae) in Egypt // Insects. – 2020. No. 11. – Р.756;  doi:10.3390/insects11110756.  www.mdpi.com/journal/insects
7. Upadhyay R.K., Jaiswal G., Ahmad S., Khanna L., Jain S.C. Antitermite Activities of C. decidua Extracts and Pure Compounds against IndianWhite Termite Odontotermes obesus (Isoptera: Odontotermitidae) // Hindawi Publ. Corp. Psyche. Vol. 2012. Article ID 820245, 9 pages. doi:10.1155/2012/820245
8. Hu Y., Li C.-Y., Wang X.-M., Yang Y.-H.,  Zhu H.-L. 1,3,4-Thiadiazole: Synthesis, Reactions, and Applications in Medicinal, Agricultural, and Materials Chemistry // Chem. Rev.2014.  Vol.114. No.10. P.5572–5610.
9. Попов С. Я., Дорожкина Л. А., Калинин В. А. Основы химической защиты растений / Под ред. профессора С. Я. Попова. –  М.: Арт-Лион, 2003. –  С.171-172.