Santrauka. Susintetinti 1-oksopropil- ir 1-(2-nitrobenzoil)-1,3,4,5-tetrahidro-2H-1,5-benzdiazepinų dariniai, kurie penktoje heterožiedo padėtyje turi įvairios struktūros pakaitus – acil-, alkil- ir nitrozogrupes, ir policikliai imidazo[1,2-a][1,5]- ir chinazolino[3,2-a][1,5]benzdiazepinai, ištirtas jų poveikis siauralapių lubinų (Lupinus angustifolius L.) vystymuisi. Šie dariniai tirti laboratorinėmis sąlygomis, daiginant siauralapių lubinų VB Derliai sėklas Petri lėkštelėse. Nustatyta, kad didžiausiu poveikiu pasižymėjo nitrobenzoilamidai: 3-metil-5-(2-nitrobenzoil)-4-okso-2,3,4,5-tetrahidro-1H-1,5-benzdiazepin-1-karbaldehidas (4 i) labiausiai skatino lubinų šaknelės augimą (5,52 ± 0,89 cm), ilgiausias stiebelis (3,76 ± 0,64 cm) gautas naudojant 5-benzil-3-metil-1-(2-nitrobenzoil)-1,3,4,5-tetrahidro-2H-1,5-benzdiazepin-2-oną (4 j), o daugiausia svėrė lubino biomasė (0,824 ± 0,074 g) panaudojus 5-acetil-3-metil-1-(2-nitrobenzoil)-1,3,4,5-tetrahidro-2H-1,5-benzdiazepin-2-oną (4 h). Atlikti 2 lauko bandymai, kuriuose siauralapių lubinų veislės VB Derliai augalai buvo purškiami vieną kartą rozetės tarpsniu ir vieną kartą rozetės tarpsniu bei prieš butonizaciją 30 mg/l junginių 4 h–j tirpalais. Panaudojus 4 i tirpalą, augalai užaugo 22 % aukštesni nei kontroliniuose laukeliuose augę augalai. Panaudojus 4 h–j darinių tirpalus, siauralapių lubinų ligotumas Fusarium grybams sumažėjo 31–46 % ir Colletotrichum grybams – 81–91 %, palyginti su kontroliniais variantais.

Pagrindiniai žodžiai: 1,5-pakeistų 1,3,4,5-tetrahidro-2H-1,5-benzdiazepin-2-ono dariniai, siauralapiai lubinai, Lupinus angustifolius L.

Įvadas

Pastaraisiais metais itin daug dėmesio skiriama biologiškai aktyvių junginių sintezei, kuri vykdoma norint surasti efektyvių vaistinių, žemės ūkio kultūrų apsaugos bei augimą skatinančių preparatų. Azotiniai heterociklai – 1,4-ir 1,5-benzdiazepinai ir jų dariniai yra žinomi farmacinėje chemijoje dėl jų poveikio įvairiems biologiniams objektams. Šių heterociklų struktūriniai fragmentai randami įvairių bioaktyvių junginių struktūrose. Cheminis benzdiazepino ciklo modifikavimas, siekiant susintetinti naujas kondensuotąsias daugiacikles heterosistemas, yra viena iš perspektyviausių tyrimų krypčių šioje junginių klasėje. Benzdiazepinų darinių poveikis augalams iki šiol mažai tirtas. Mums žinomas tik vienas patentas, kuriame aprašomas įvairių 1,4-benzdiazepindionų ir pirolo[2,1-c][1,4]benzdiazepinų darinių herbicidinis poveikis Žr. Pat. US 005438035A, 1995. . Šio darbo tikslas – susintetinti potencialius policiklių heterosistemų sintonus – 1,5-dipakeistus 1,3,4,5-tetrahidro-2H-1,5-benzdiazepin-2-onų darinius ir triciklius junginius, ištirti jų poveikį siauralapių lubinų augimui ir produktyvumui.

Šiems tyrimams neatsitiktinai buvo pasirinkti lubinai. Kadangi šiuo metu baltymingų augalų auginimas Europos Sąjungoje smarkiai smuko, būtina ieškoti priemonių, galinčių padidinti ankštinių augalų derlingumą ir atsparumą plintančioms grybinėms ligoms. Baltymingų augalų auginimas padėtų įveikti baltymų deficitą ES. Lietuvoje paplitusios 3 lubinų rūšys: geltonžiedžiai pašariniai lubinai (Lupinus luteus L.), siauralapiai lubinai (Lupinus angustifolius L.) ir daugiamečiai lubinai (Lupinus polyphylus L.). Lubinai – universalūs ankštiniai augalai. Jų grūdų aukšta maistinė bei pašarinė vertė, žalioji masė gali būti šeriama gyvuliams arba naudojama dirvožemio derlingumui didinti. Iki 2003 metų Lietuvoje auginamų lubinų plotai tendencingai mažėjo. Pagrindinė pasėlių mažėjimo priežastis – naujų grybinių ligų paplitimas. Lubinų antraknozė (Colletotrichum spp.), kurią sukelia deguliagrybis, yra viena iš žalingiausių lubinų grybinių ligų, kuri pažeidžia visas be išimties lubinų rūšis Žr. Николай Афанасьевич Дорожкин, Наталия Ивановна Чекалинская, Виктория Иосифовна Нитиевская, Болезни бобовых культур в БССР, 1978; Boguslav Stanislavovich Kurlovich, Lupins: Geography, Classification, Genetic Resources and Breeding, 2002; Дмитрий Олегович Евсиков, М. А. Старостина, Владимир Григорьевич Иванюк, «Вредоносность антракноза на люпине желтом», 1999; Дмитрий Олегович Евсиков, Владимир Григорьевич Иванюк, «Биологические особености возбудителей антракноза люпина», 2000; «Антракноз люпина и меры борьбы с ним», 2001. . Antraknozė pažeidžia sėklas, stiebus, lapkočius, žiedynus, ankštis įvairiais lubinų ontogenezės tarpsniais (išskyrus daigų ir visos brandos tarpsnius). Mažiausiai atsparūs šiai ligai yra geltonžiedžiai pašariniai lubinai Žr. Uta Feiler, Helgard I. Nirenberg, „Anthraknose an lupine“, 2004; Владимир Григорьевич Иванюк, Дмитрий Олегович Евсиков, «Антракноз люпина в Белоруссии», 2001; Н. И. Кисилев, С. И. Степанова, «Фузариозоустойчивые образцы люпина коллекции ВИР», 1984; В. В. Котова, Н. А. Цветкова, А. М. Симон, «Антракноз люпина», 1994. . Dėl šios priežasties Lietuvoje geltonžiedžiai pašariniai lubinai nebeauginami. Šiuo metu Lietuvoje plačiau auginama siauralapių lubinų rūšis, kuri yra gerokai atsparesnė lubinų antraknozei dėl greito augimo visais ontogenezės tarpsniais Žr. Zita Maknickienė, “Genotipe Effect on Seed Yield of Lupine Lupinus luteus L., Lupinus angustifolius L. and Resistance to Fungal Diseases (Colletotrichtum lindemuthianum Br. et. Cav., Fusarium oxysporum Schl.),” 2001. . Lubinų augimui, vystymuisi, derliaus struktūros formavimui didelę įtaką turi augalo rūšis, veislė, agrometeorologinės sąlygos ir naudojamos agrotechninės priemonės.

Šio darbo tikslas – surasti naujus 1,5-benzdiazepinų darinius, galinčius pagerinti lubinų sėklų cheminę sudėtį, padidinti sėklų derlių ir padidinti atsparumą ligoms. Dėl to Vilniaus universiteto Biochemijos instituto Bioorganinių junginių chemijos skyriuje susintetintų heterociklinių junginių, 1,5-benzdiazepino darinių, poveikis lubinų daigų kokybei pirmiausia buvo tirtas taikant laboratorinius tyrimų metodus, kurie padėjo atrinkti junginius tolesniems lauko bandymams. Lauko bandymuose buvo įvertintas junginių poveikis siauralapių lubinų derliaus formavimuisi bei atsparumui grybinėms ligoms.

Tyrimo metodai ir medžiagų gavimo būdai

Medžiagos. Susintetintų junginių ¹H (300MHz) ir ¹³C (75MHz) BMR spektrai užrašyti deuteriochloroforme Varian Unity Inova 300 spektrometru. Cheminiai poslinkiai registruoti tetrametilsilano (TMS) [δ(¹H) = 0] ir deuteriochloroformo [δ(¹³C) = 77,0 m. d.] atžvilgiu. Aprašant spektrus izomerų protonų signalai pateikiami laužtiniuose skliaustuose, kuriuose nurodoma izomero santykinė dalis. IR spektrai (KBr) užregistruoti Perkin Elmer Spectrum GX FT-IR spektrometru. Lydymosi temperatūros nustatytos atviruose kapiliaruose MEL-TEMP 1202D aparatu. Reakcijos eiga ir gautų junginių grynumas tikrinti plonasluoksne chromatografija, naudojant silikagelio plokšteles (Silica gel 60 F254, Merck), judanti fazė – chloroformas, etilacetatas, metanolis (14 : 7 : 1). Plokštelės buvo ryškintos UV spinduliais.

Biologiniams tyrimams naudoti benzdiazepinų dariniai buvo susintetinti pagal schemas, pateiktas 1 ir 2 pav. 5-acil(benzoil, formil, acetil)- ir 5-nitrozo-1,3,4,5-tetrahidro-2H-1,5-benzdiazepin-2-onus 1 a–f veikiant chloracetonu tarpfazinės katalizės sąlygomis susintetinti atitinkami 5-R-4-R1-3-R2-1-(2-oksopropil)-1,3,4,5-tetra-hidro-2H-1,5-benzdiazepin-2-onai 2 a–f (1 pav. ir 1 lent.). 1-okso-propilbenzdiazepinonų 2 ciklizacija vyksta virinant su amonio acetatu ledinėje acto rūgštyje. Taip buvo gautas 5,6-dihidro-4H-imidazo[1,2-a][1,5]benzdiazepinas 3 b. Analogiškai modifikuotų 1,5-benzdiazepino darinių sintezės schema ir metodikos buvo aprašytos darbe Žr. Lidija Kosychova, Lina Plečkaitienė, Zita Staniulytė, Regina Jančienė, Algirdas Palaima, Benedikta Dalė Puodžiūnaitė, “A Convenient Synthesis of Novel[1,2,4]Oxadiazolo[4,3-a][1,5]Benzodiazepine Derivatives,” 2006. , kuriuo remiantis ir buvo susintetinti junginiai 2 a–f ir 3 b. Šiame straipsnyje pateiktos tik jų fizikinės ir cheminės savybės.

Acilinant atitinkamus 5-acil- ir alkilpakeistus benzdiazepinonus 1 a, b, g–l o-nitrobenzoilchloridu dichloretano tirpale, esant trietilamino ir katalizinio kiekio 4-dimetilaminopiridino (DMAP), buvo susintetinti 1-(2-nitrobenzoil)-1,3,4,5-tetrahidro-2H-1,5-benzdiazepin-2-onai 4 a, b, g–l (2 pav. ir 2 lent.). Nitrobenzoilamidų darinių ciklizacija vyksta kataliziškai redukuojant nitrogrupę 10 % Pd/C katalizatoriumi. Taip buvo susintetintas policiklinis darinys 5 l. Šis chinazolino[3,2-a][1,5]benzdiazepino darinių sintezės kelias aprašytas straipsnyje Žr. Регина Янчене, «Новый подход к синтезу 6,7-дигидрохиназолино[3,2-a][1,5]бензодиазепин-13(5Н)-онов», 2011. . Junginių 4 a, b, g–l ir 5 l gavimo metodikos ir fizikinės ir cheminės savybės nurodytos spaudai pateiktame straipsnyje Žr. Regina Jančienė, Gema Mikulskienė, Tomas Javorskis, Aušra Vektarienė, Gytis Vektaris, Lidija Kosychova, “Dihydroquinazolino[3,2-a][1,5]benzodiazepines: Synthesis and Computational Study of Reductive N-Heterocyclization of N-(2-Nitrobenzoyl)-1,5-benzodiazepin-2-ones,” 2015. .

Pradiniai junginiai 1 a, b, g–h susintetinti taikant literatūroje Žr. Бенедикта Д. Пуоджюнайте, Регина А. Янчене, Зита А. Талайките, А. С. Закс, Ю. М. Работников, Е. А. Усачев, «Синтез и биологическая активность N-замещенных 2,3,4,5-тетрагидро-1Н-1,5-бензодиазепинонов-2», 1985. aprašytas metodikas. Formilpakeistų 1 c, i sintezė aprašyta Žr. Бенедикта Д. Пуоджюнайте, Регина А. Янчене, Зита А. Стумбрявичюте, «Синтез и изучение строения 5-формилзамещенных 2,3,4,5-тетрагидро-1Н-1,5-бензодиазепинонов-2», 1988. , junginio 1d – darbe Žr. Бенедикта Д. Пуоджюнайте, Регина А. Янчене, Зита А. Стумбрявичюте, П. Б. Терентьев, Г. А. Булахов, «Синтез и спектральные свойства N-ацил-4-метил-7(8)-нитро-2,3,4,5-тетрагидро-1Н-1,5-бензодиазепинонов-2», 1994. ir 5-benzil-benzdiazepinų 1 j, k – darbe Žr. Benedikta Puodžiūnaitė, Lidija Kosychova, Regina Jančienė, Zita Stumbrevičiūtė, “2,3-Dihydro-1H-1,5-Benzodiazepines: A Conversion of Thiolactams to Amidines,” 1997. .

5-benzoil-3-metil-1-(oksopropil)-1,3,4,5-tetra-hidro-2H-1,5-benzdiazepin-2-onas (2 a).

Lyd. t. 149–151 °C (etilacetatas-eteris), išeiga 55 %.

IR ν (cm^-1): 1736 (CO), 1672 (CO), 1639 (CO).

¹H BMR δ: 1,20 (d, J = 6,4 Hz, 3H, 3-CH₃); 2,35 (s, 3H, CH₃); 2,84–3,01 (m, 1H, CH); 3,79 (1H, dd, J = 6,2, 12,5 Hz, 4-CH₂); 4,17 ir 5,11 (AB-kv, J = 17,4 Hz, 2H, 1-CH₂); 4,28–4,52 (m, 1H, 4-CH₂); 6,65–7,28 (m, 9H, Ar).

¹³C BMR δ: 12,92 (3-CH₃); 27,39 (CH₃); 35,07 (C-3); 56,85 (C-4); 58,39 (1-CH₂); 122,81; 126,78; 127,91 (2C); 128,33 (2C); 128,61; 129,97; 130,23; 135,14; 136,01; 139,48; 170,75 (5-CO); 173,37 (C-2); 202,28 (1-CO).

Rasta, %: C 71,67; H 5,80; N 8,54. C₂₀H₂₀N₂O₃.

Apskaičiuota, %: C 71,41; H 5,99; N 8,33.

5-benzoil-1-(2-oksopropil)-1,3,4,5-tetrahidro-2H-1,5-benzdiazepin-2-onas (2 b).

Lyd. t. 191–193 °C (etilacetatas-eteris), išeiga 52 %.

IR ν (cm^-1): 1732 (CO), 1678 (CO), 1630 (CO).

¹H BMR δ: 2,31 (s, 3H, CH₃); 2,30–3,0 (m, 2H, 3-CH₂); 3,76–3,93 (m, 1H, 4-CH₂); 4,16 (d, J = 17,6 Hz, 1H, 1-CH₂); 4,66–4,88 (m, 1H, 4-CH₂); 5,06 (d, J = 17,6 Hz, 1H, 1-CH₂); 6,65–7,4 (m, 9H, Ar).

¹³C BMR δ: 27,34 (CH₃); 32,9 (C-3); 49,86 (C-4); 58,11 (1-CH₂); 122,64; 126,88; 127,93 (2C); 128,34 (2C); 128,66; 130,26; 130,39; 135,16; 135,35; 139,86; 170,96 (5-CO); 171,08 (C-2); 202,05 (1-CO).

Rasta, %: C 70,50; H 5,44; N 8,92. C₁₉H₁₈N₂O₃.

Apskaičiuota, %: C 70,79; H 5,63; N 8,69.

5-formil-4-metil-1-(2-oksopropil)-1,3,4,5-tetrahidro-2H-1,5-benzdiazepin-2-onas (2 c).

Lyd. t. 133–135 °C (etilacetatas), išeiga 81 %.

IR ν (cm^-1): 1726 (CO), 1681 (CO), 1663 (CO).

¹H BMR δ: 1,19 (d, J = 6,4 Hz, 3H, 4-CH₃); [1,27 (d, J = 6,4 Hz, 3H, 4-CH₃)]; 2,18 (s, 3H, CH₃); 2,15–2,8 (m, 2H, 3-CH₂); 4,39 (d, J = 17,8 Hz, 1H, 1-CH₂); 4,66 (d, J = 17,8 Hz, 1H, 1-CH₂); 5,01–5,18 (m, 1H, CH); 6,9–7,6 (m, 4H, Ar); 8,16 (s, 0,86H, CHO); [8,37 (s, 0,14H, CHO)].

¹³C BMR δ: 18,98 (4-CH₃); [22,10 (4-CH₃)]; [27,05 (CH₃)]; 27,10 (CH₃); 39,92 (C-3); [40,44 (C-3)]; 53,16 (C-4); [56,95 (C-4)]; 57,68 (1-CH₂); [58,23 (1-CH₂)]; 122,94; [123,11]; [127,05]; 127,14; [129,06]; 129,39; 129,59; [130,83]; 131,55; [140,34]; 140,82; 161,71; (5-CO); [169,91 (C-2)]; 170,08 (C-2); 201,86 (1-CO); [201,90 (1-CO)].

Rasta, %: C 64,41; H 6,42; N 10,95. C₁₄H₁₆N₂O₃.

Apskaičiuota, %: C 64,60; H 6,20; N 10,76.

5-acetil-4-metil-7-nitro-1-(2-oksopropil)-1,3,4,5-tetrahidro-2H-1,5-benzdiazepin-2-onas (2 d).

Lyd. t. 179–182 °C (etilacetatas), išeiga 44 %.

IR ν (cm^-1): 1724 (CO), 1679 (CO), 1663 (CO), 1520 (NO₂), 1342 (NO₂).

¹H BMR δ: 1,22 (d, J = 6,3 Hz, 3H, 4-CH₃); 2,25 (s, 3H, CH₃); 2,32 (dd, J = 13,2, 13,2 Hz, 1H, 3-CH₃); 2,57 (dd, J = 5,2, 13,2 Hz, 1H, 3-CH₂); 4,67 (s, 2H, 1-CH₂); 5,28–5,44 (m, 1H, 4-CH); 7,32 (d, J = 8,9 Hz, 1H, 9-H); 8,08 (d, J = 2,6 Hz, 1H, 6H); 8,29 (dd, J = 2,6, 8,9 Hz, 1H, 8-H).

¹³C BMR δ: 18,85 (4-CH₃); 22,99 (5-CH₃); 27,22 (1-CH₃); 40,31 (C-3); 54,48 (C-4); 56,68 (1-CH₂); 123,12; 124,60; 126,27; 133,75; 145,21; 146,94; 169,12 (5-CO); 169,90 (C-2); 200,96 (1-CO).

Rasta, %: C 56,61; H 5,53; N 12,98. C₁₅H₁₇N₃O₅.

Apskaičiuota, %: C 56,42; H 5,37; N 13,16.

3-metil-5-nitrozo-1-(2-oksopropil)-1,3,4,5-tetrahidro-2H-1,5-benzdiazepin-2-onas (2 e).

Lyd. t. 128–130 °C (etilacetatas-eteris), išeiga 36 %.

IR ν (cm^-1): 1726 (CO), 1676 (CO), 1438 (NO).

¹H BMR δ: 1,18 (d, J = 6,6 Hz, 3H, 3-CH₃); 2,20 (s, 3H, CH₃); 2,99–3,12 (m, 1H, 3-CH); 3,58 (dd, J = 14,6, 4,4 Hz, 1H, 4-CH₂); 4,33 (dd, J = 14,6, 13,9 Hz, 1H, 4-CH₂); 4,27 ir 4,77 (AB-kv, J = 17,8 Hz, 2H, 1-CH₂); 7,14–7,52 (m, 4H, Ar).

¹³C BMR δ: 12,99 (3-CH₃); 27,16 (CH₃); 32,92 (C-3); 55,19 (C-4); 58,87 (1-CH₂); 123,35; 126,18; 127,29; 130,18; 134,13; 136,19; 172,06 (C-2); 202,70 (1-CO).

Rasta, %: C 59,95; H 5,89; N 16,27. C₁₃H₁₅N₃O₃.

Apskaičiuota, %: C 59,76; H 5,79; N 16,08.

5-nitrozo-1-(2-oksopropil)-1,3,4,5-tetrahidro-2H-1,5-benzdiazepin-2-onas (2 f).

Lyd. t. 129–131 °C (eteris), išeiga 78 %.

IR ν (cm^-1): 1732 (CO), 1678 (CO), 1431 (NO).

¹H BMR δ: 2,22 (s, 3H, CH₃); 2,76–2,87 (m, 2H, 3-CH₂); 4,11–4,29 (m, 2H, 4-CH₂); 4,50 (s, 2H, 1-CH₂); 7,10–7,70 (m, 4H, Ar).

¹³C BMR δ: 27,14 (CH₃); 30,79 (C-3); 48,78 (C-4); 58,62 (1-CH₂); 123,19; 126,59; 127,37; 130,22; 133,52; 136,52; 169,88 (C-2); 201,84 (1-CO).

Rasta, %: C 58,44; H 5,45; N 17,18. C₁₂H₁₃N₃O₃.

Apskaičiuota, %: C 58,29; H 5,30; N 16,99.

6-benzoil-2-metil-5,6-dihidro-4H-imidazo[1,2-a][1,5]benzdiazepinas (3 b).

Lyd. t. 92–95°C (eteris-heksanas), išeiga 41 %.

IR ν (cm^-1): 1646 (CO ir C=N).

¹H BMR δ: 2,32 (d, J = 1,0 Hz, 3H, CH₃); 2,74–3,07 (m, 1H, 4-CH₂); 3,07–3,38 (m, 1H, 4-CH₂); 3,75–4,05 (m, 1H, 5-CH₂); 4,70–4,99 (m, 1H, 5-CH₂); 6,83–6,94 (m, 1H, 1-CH); 7,01–7,34 (m, 9H, Ar).

¹³C BMR δ: 13,54 (CH₃); 24,80 (C-4); 51,64 (C-5); 114,21 (C-1); 122,67; 127,45; 127,85 (2C); 127,93 (2C); 128,86; 129,97; 131,33; 134,93; 135,03; 135,37; 138,27; 145,74; 171,49 (CO).

Rasta, %: C 75,45; H 5,81; N 14,02. C₁₉H₁₇N₃O.

Apskaičiuota, %: C 75,23; H 5,65; N 13,85.

Siauralapių lubinų auginimas laboratorinėmis sąlygomis. Naujų 1,5-benzdiazepinų darinių biologinio aktyvumo tyrimai atlikti Lietuvos agrarinių ir miškų mokslų centro Vokės filialo biotechnologijos laboratorijoje daiginant siauralapių lubinų (Lupinus angustifolius L.) VB Derliai sėklas. Lubinų VB Derliai sėklos dezinfekuotos mirkant: 3 min – 70 % etanolyje, 5 min – 5 % natrio hipochlorito tirpale; paskui tris kartus perplautos steriliu distiliuotu vandeniu. Siekiant įvertinti 1,5-benzdiazepinų darinių poveikį lubinų organogenezei, buvo taikyti šiuolaikiniai biotechnologijos metodai Žr. Boguslav Stanislavovich Kurlovich, Lupins: Geography, Classification, Genetic Resources and Breeding, 2002. .

Siauralapių lubinų sėklos, sudrėkintos 5 ml 3 mg/l koncentracijos junginių 2 a, c–f, 3 b, 4 a, b, g–k ir 5 l tirpalais dimetilforamide (DMF), daigintos steriliu filtravimo popieriumi išklotose Petri lėkštelėse. Petri lėkštelės su sėklomis 7 paras laikytos termostate 24–26 °C temperatūroje. Bandymas kartotas tris kartus. Pasibaigus ekspozicijos trukmei, įvertinti šie sudygusių lubinų biometriniai rodikliai: šaknelės ilgis (cm), stiebelio aukštis (cm) ir augalo biomasė (g).

Siauralapių lubinų auginimas lauko sąlygomis. Lauko bandymams atlikti buvo pasėta siauralapių lubinų veislė VB Derliai. Bandymai atlikti Lietuvos agrarinių ir miškų mokslų centro Vokės filialo lubinų selekciniame lauke. Dirvožemis – paprastasis išplautžemis (IDp), vidutinio rūgštingumo, mažo humusingumo (2,0–2,1), azoto jame 0,096–0,117 %, fosforo – 113,2–147,3 m/kg, kalio – 126,4–153,3 mg/kg dirvožemio. Dirva lubinams ruošta pagal įprastą technologiją: rudenį giliai suariama, pavasarį 2 kartus kultivuojama. Nuo piktžolių purškiama herbicidu stompu 2,0–2,5 l/ha. VB Derliai veislės siauralapiai lubinai pasėti eilutėmis po 25 sėklų. Bandymas vykdytas trimis pakartojimais, variantai išdėstyti atsitiktine tvarka. Tiriamųjų junginių 4 h–j 30 mg/l koncentracijos tirpalais augalai pirmą kartą purkšti rozetės tarpsniu (BBCH 25–27), antrą kartą – prieš butonizaciją (BBCH 55–57). Kontroliniai lubinų augalai purkšti vandeniu be priedų. Imant lubinų derlių, įvertinti šie lubinų biometriniai rodikliai: augalo aukštis (cm), šoninių ūglių skaičius ant vieno augalo (vnt.), ankščių skaičius ant vieno augalo (vnt.) ir grūdų skaičius ant vieno augalo (vnt.).

Vegetacijos metu nustatomas atsparumas grybinėms ligoms trimis augalų vystymosi tarpsniais: daigų, butonizacijos – žydėjimo ir blizgančių ankštelių tarpsniu, balais: 1 – labai žemas atsparumas, sergančių augalų daugiau kaip 50 %, 3 – žemas, sergančių augalų 26–50 %, 5 – vidutinis, sergančių augalų 11–25 %, 7 – didelis atsparumas, sergančių augalų 2,5–10 %, 9 – labai didelis atsparumas, sergančių augalų mažiau nei 2,5 % Žr. IPGRI, Lupin Descriptors, 1981; Международный классификатор СЭВ рода Lupinus L., 1985. . Tuo tikslu visiškai sudygus suskaičiuojami augalai A ir C pakartojimuose, daigų, butonizacijos – žydėjimo ir blizgančių ankštelių tarpsniais suskaičiuojami antraknoze pažeisti augalai, kurie iš laukelio yra šalinami. Visiškos brandos tarpsniu suskaičiuojami sveiki augalai ir jų derlingumas. Grybinėmis ligomis pažeistų augalų procentas nustatomas pagal formulę:

čia n – pažeistų augalų skaičius; N – tikrintų augalų skaičius Žr. Zenonas Dabkevičius, Irena Brazauskienė, Augalų patologija, 2007. .

Bandymų rezultatai statistiškai įvertinti dispersinės analizės metodu, naudojant kompiuterinę programą ANOVA Žr. Pavelas Tarakanovas, “Data Transformation of Biological Experiments Using a Computer Program ANOVA,” 2002. . Skirtumo tarp atskirų vidurkių patikimumui įvertinti taikytas Welcho t testas.

Tyrimų rezultatai ir jų aptarimas

Daiginimas Petri lėkštelėse. Pirmajame tyrimo etape ištirtas benzdiazepinų 2 a, c–f, 3 b, 4 a, b, g–k ir 5 l poveikis siauralapių lubinų daiginimui (3 lent.). Tiriamieji junginiai 2 a, c–f yra 1,5-benzdiazepin-2-onų dariniai, turintys pirmoje heterožiedo padėtyje 2-okso-propilgrupę. Jie skiriasi pakaitų penktoje heterociklo padėtyje struktūra. Nustatyta, kad junginiai 2 a, c–f daro mažą įtaką augalo biomasės pokyčiams. Šie junginiai, išskyrus 2 e, mažina lubino šaknelės ilgį (2 c, 2 d atitinkamai 47 % ir 32 %). Junginys 2 e 35 % skatino šaknelės augimą. Taip pat šie junginiai neskatino lubino stiebelio augimo, išskyrus darinį 2 a, kurį panaudojus stiebelio aukštis padidėjo 56 %. Benzdiazepinų 2 a ir 2 e molekulės struktūra turi vieną bendrą struktūrinį elementą – metilgrupę trečioje heterociklo padėtyje, nors pakaitai 5-R yra skirtingi (2 a R yra benzoilgrupė, o 2 e R – nitrozogrupė). 6-benzoilimidazobenzdiazepinas 3 b 36 % skatino lubino šaknelės augimą, o neciklinis 5-benzoil-1-oksopropildarinys 2 a šiam rodikliui neturėjo įtakos. Taigi, tęsiant paieškas šioje junginių grupėje, galima daryti prielaidą, kad tricikliai imidazo[1,2-a][1,5]benzodiazepinai būtų perspektyvūs tyrimo objektai. Taip pat reikia pažymėti, kad tiriamieji junginiai veikia tik vieną iš tirtų rodiklių, ir nėra junginių, kurie keistų visus tris požymius.

Antros grupės junginiai 1-nitrobenzoil-benzdiazepinonai 4 a, b, g–k, palyginti su jau minėtais 2 a, c–f, daro didesnę įtaką lubinų daiginimo rodikliams. Beveik visi šie junginiai didina augalų biomasę. Aktyviausias – 5-acetildarinys 4 h (50 %), kurio trečioje heterožiedo padėtyje yra metilgrupė. Junginys 4 h 176 % skatino stiebelio augimą. Reikia pažymėti, kad šį rodiklį veikė visi tirti nitrobenzoilamidai 4 a, b, g–k. Be 4 h, dar išsiskyrė junginiai 4 g ir 4 j (atitinkamai 173 % ir 203 %). Aktyviausias darinys 4 j yra 5-benzil-1-(2-nitro-benzoip)-3-metilbenzdiazepinonas-2, kiti du junginiai 4 g ir 4 h turi penktoje heterociklo padėtyje acil(benzoil- arba acetil-)grupes ir metilgrupes 4-oje ir trečioje padėtyse atitinkamai. Junginiai 4 a, b, g–k taip pat skatino lubino šaknelės augimą. Didžiausi pokyčiai gauti panaudojus 5-formil-3-metil- ir 5-benzil-3-metilbenzdiazepinus 4 i ir 4 j (54 % ir 46 %). Taip šioje benzdiazepino darinių grupėje aktyvumu išsiskyrė keli junginiai 4 g–i, kurių poveikis reiškėsi trims arba dviem tirtiems rodikliams. Iš nitrobenzoilamido 4 l gautas chinazolino[3,2-a][1,5]benzdiazepinas 5 l priešingai nei pirmos junginių grupės triciklis darinys 3 b, nepasižymėjo ypatingu poveikiu į lubinų daiginimo rodiklius, todėl tolesnis analogiškų junginių tyrimas tikriausiai netikslingas.

Remiantis laboratorinių tyrimų rezultatais, tolesniems bandymams buvo atrinkti 1,5-benzdiazepinų dariniai – junginiai 4 h–j.

Siauralapių lubinų auginimas lauko sąlygomis. Atlikus siauralapių lubinų auginimo bandymus lauko sąlygomis, paaiškėjo, kad 4 i junginys labiausiai skatino siauralapių lubinų augimą (4 lent.). Siauralapius lubinus apipurškus 4 i tirpalu du kartus (rozetės tarpsnyje (BBCH 25–27) ir prieš butonizaciją (BBCH 55–57) augalai užaugo 22 % aukštesni, palyginti su kontroliniuose laukeliuose augusiais augalais. Bandymų duomenys parodė, kad visi tirti 1-(2-nitrobenzoil)pakeisti 1,5-benzdiazepinai 4 h–j turėjo neigiamą poveikį šoninių ūglių formavimui, tačiau skatino anksčių formavimosi didėjimo tendenciją siauralapius lubinus apipurškiant tiek vieną kartą rozetės tarpsniu (BBCH 25–27), tiek du kartus rozetės tarpsniu (BBCH 25–27) ir prieš butonizaciją (BBCH 55–57). Taip siauralapiai lubinai užmezgė ir užaugino atitinkamai 15–40 % ankščių ant vieno augalo daugiau, palyginti su kontroliniuose laukeliuose augintais augalais.

Auginant siauralapius lubinus lauke, labiausiai jie nukenčia nuo masiškai plintančios antraknozės (Colletotrichum) Žr. Zita Maknickienė, “Genotipe Effect on Seed Yield of Lupine Lupinus luteus L., Lupinus angustifolius L. and Resistance to Fungal Diseases (Colletotrichtum lindemuthianum Br. et. Cav., Fusarium oxysporum Schl.),” 2001. . Panaudojus junginių 4 h–j 30,0 mg/l tirpalus, gauti teigiami rezultatai (5 lent.). Siauralapių lubinų ligotumas Fusarium grybams sumažėjo 31–46 % ir Colletotrichum grybams – 81–91 %, palyginti su kontroliniuose laukeliuose augusiais augalais.

Eksperimentiniuose laukeliuose atlikus tyrimus paaiškėjo, kad kai kurie junginiai pasižymėjo teigiamu poveikiu siauralapių lubinų augimui ir ligotumui. Todėl tolesnis junginių 4 h–j praktinio pritaikymo tyrimas yra perspektyvus.

Išvados

1.Susintetinti nauji 1-(2-oksopropil)- ir 1-(2-nitrobenzoil)-1,3,4,5-tetrahidro-2H-1,5-benzdiazepin-2-onų dariniai ir policikliai imidazo[1,2-a][1,5] ir chinazolino[3,2-a][1,5]benzdiazepinai. Pirmą kartą tirtas šių junginių poveikis siauralapiams lubinams ir nustatyta: junginiai, turintys pirmoje heterociklo padėtyje o-nitrobenzoilgrupę, yra aktyvesni už 1-oksopropildarinius; imidazo[1,2-a][1,5]benzdiazepinai gali būti perspektyvūs tolesnių tyrimų objektai; didesnį poveikį lubinų daiginimui ir auginimui turi dariniai, kurių benzdiazepino žiede yra CH₃CHCH₂ struktūrinis fragmentas, palyginti su junginiais, turinčiais CH₂CH₂ struktūrinį fragmentą; remiantis pirmųjų tyrimų rezultatais, negalima įvertinti pakaito 5-oje benzdiazepino žiedo padėtyje struktūros įtakos.

2. Nustatyta, kad siauralapių lubinų (Lupinus angustifolius L.) sėklas (veislė VB Derliai) daiginant Petri lėkštelėse su 3,0 mg/l 1,5-benz-diazepinų darinių tirpalais, didžiausias pokytis buvo toks: naudojant 3-metil-5-(2-nitrobenzoil)-4-okso-2,3,4,5-tetrahidro-1H-1,5-benzdiazepin-1-karbaldehidą (4 i) šaknelės ilgis padidėjo 54 %, naudojant 5-benzil-3-metil-1-(2-nitrobenzoil)-1,3,4,5-tetrahidro-2H-1,5-benzdiazepin-2-oną (4 j) stiebelių aukštis padidėjo 203 % ir naudojant 5-acetil-3-metil-1-(2-nitrobenzoil)-1,3,4,5-tetrahidro-2H-1,5-benzdiazepin-2-oną (4 h), augalo biomasė padidėjo 50 % (palyginti su kontrolėje daigintomis sėklomis).

3. Lauko bandymų metu, 2 kartus (rozetės tarpsniu ir prieš butonizaciją) apipurškus siauralapius lubinus VB Derliai 30 mg/l 3-metil-5-(2-nitrobenzoil)-4-okso-2,3,4,5-tetrahidro-1H-1,5-benzdiazepin-1-karbaldehido (4 i) tirpalu, augalai intensyviai augo. Augalai užaugo 22 % aukštesni už augalus, augusius kontroliniuose laukeliuose. Panaudojus 1-(2-nitrobenzoil)-1,3,4,5-tetrahidro-2H-1,5-benz-diazepin-2-onų 4 h–j tirpalus, siauralapių lubinų ligotumas Fusarium grybams sumažėjo 31–46 % ir Colletotricum grybams – 81–91 %, palyginti su kontroliniais variantais.

Literatūra

• Dabkevičius, Zenonas; Irena Brazauskienė, Augalų patologija, Akademija: IDP solutions, 2007.
• Feiler, Uta; Helgard I. Nirenberg, „Anthraknose an lupine“, Nachrichtenbl. Deut. Pflanzenschutzd, 2004, Bd. 56, no. 1, S. 1–8.
• IPGRI, Lupin Descriptors, Rome: IPGRI Secretariat, 1981, pp. 1–29.
• Jančienė, Regina; Gema Mikulskienė, Tomas Javorskis, Aušra Vektarienė, Gytis Vektaris, Lidija Kosychova, “Dihydroquinazolino[3,2-a][1,5]benzodiazepines: Synthesis and Computational Study of Reductive N-Heterocyclization of N-(2-Nitrobenzoyl)-1,5-benzodiazepin-2-ones,” Journal of Heterocyclic Chemistry, 2015, vol. 52, no. 1, pp. 243–250.
• Kosychova, Lidija; Lina Plečkaitienė, Zita Staniulytė, Regina Jančienė, Algirdas Palaima, Benedikta Dalė Puodžiūnaitė, “A Convenient Synthesis of Novel[1,2,4]Oxadiazolo[4,3-a][1,5]Benzodiazepine Derivatives,” ARKIVOC, 2006, vol. XIII, pp. 158–164.
• Kurlovich, Boguslav Stanislavovich, Lupins: Geography, Classification, Genetic Resources and Breeding, St. Petersburg: Intan, 2002.
• Maknickienė, Zita, “Genotipe Effect on Seed Yield of Lupine Lupinus luteus L., Lupinus angustifolius L. and Resistance to Fungal Diseases (Colletotrichtum lindemuthianum Br. et. Cav., Fusarium oxysporum Schl.),” Biologija, 2001, nr. 3, p. 27–29.
• Pat. US 005438035A, 1995.
• Puodžiūnaitė, Benedikta; Lidija Kosychova, Regina Jančienė, Zita Stumbrevičiūtė, “2,3-Dihydro-1H-1,5-Benzodiazepines: A Conversion of Thiolactams to Amidines,” Monatshefte für Chemie, 1997, Bd. 128, no. 12, S. 1275–1281.
• Tarakanovas, Pavelas, “Data Transformation of Biological Experiments Using a Computer Program ANOVA,” Žemdirbystė-Agriculture, 2002, nr. 77, p. 170–180.
• Дорожкин, Николай Афанасьевич; Наталия Ивановна Чекалинская, Виктория Иосифовна Нитиевская, Болезни бобовых культур в БССР, Минск, 1978.
• Евсиков, Дмитрий Олегович; Владимир Григорьевич Иванюк, «Антракноз люпина и меры борьбы с ним», Весцi Акадэмii аграрных навук Рэспублiкi Беларусь, 2001, № 4, с. 57–64.
• Евсиков, Дмитрий Олегович; Владимир Григорьевич Иванюк, «Биологические особености возбудителей антракноза люпина» | Защита растений: сборник научных трудов, bип. XXV, Минск, 2000, c. 139–152.
• Евсиков, Дмитрий Олегович; М. А. Старостина, Владимир Григорьевич Иванюк, «Вредоносность антракноза на люпине желтом», Международный аграрный журнал, 1999, № 12, с. 16–19.
• Иванюк, Владимир Григорьевич; Дмитрий Олегович Евсиков, «Антракноз люпина в Белоруссии», Защита и карантин растений, 2001, № 8, с. 16–18.
• Кисилев, Н. И.; С. И. Степанова, «Фузариозоустойчивые образцы люпина коллекции ВИР», Научно технически бюлетенъ, Ленинград, 1984, № 139, с. 66–68.
• Котова, В. В.; Н. А. Цветкова, А. М. Симон, «Антракноз люпина» | Защита растений от вредителей и болезней, Санкт-Петербург, 1994, c. 64–70.
• Международный классификатор СЭВ рода Lupinus L., Ленинград, 1985, c. 8–38.
• Пуоджюнайте, Бенедикта Д.; Регина А. Янчене, Зита А. Стумбрявичюте, «Синтез и изучение строения 5-формилзамещенных 2,3,4,5-тетрагидро-1Н-1,5-бензодиазепинонов-2», ХГС, 1988, № 7, c. 957–961.
• Пуоджюнайте, Бенедикта Д.; Регина А. Янчене, Зита А. Стумбрявичюте, П. Б. Терентьев, Г. А. Булахов, «Синтез и спектральные свойства N-ацил-4-метил-7(8)-нитро-2,3,4,5-тетрагидро-1Н-1,5-бензодиазепинонов-2», ХГС, 1994, № 1, c. 99–105.
• Пуоджюнайте, Бенедикта Д.; Регина А. Янчене, Зита А. Талайките, А. С. Закс, Ю. М. Работников, Е. А. Усачев, «Синтез и биологическая активность N-замещенных 2,3,4,5-тетрагидро-1Н-1,5-бензодиазепинонов-2», Химико-фармацевтический журнал, 1985, № 10, c. 1195–1198.
• Янчене, Регина, «Новый подход к синтезу 6,7-дигидрохиназолино[3,2-a][1,5]бензодиазепин-13(5Н)-онов», ХГС, 2011, № 3, c. 469–471.

The Influence of 1,5-Substituted 1,3,4,5-Tetrahydro-2h-1,5-Benzodiazepin-2-One Derivatives on the Growth and Productivity of Narrow-Leafed Lupin (Lupinus Angustifolius L.)

Summary. 1-Oxopropyl- and 1-(2-nitrobenzoyl)-1,3,4,5-tetrahydro-2H-1,5-benzodiazepine derivatives bearing various substituents – acyl-, alkyl- and nitroso groups, and polycyclic imidazo[1,2-a][1,5]- and quinazoline[3,2-a][1,5]benzodiazepines were synthesized, and their influence on the development of the narrow-leafed lupin (Lupinus angustifolius L.) was investigated. The tests were performed under laboratory conditions, seeds of narrow-leafed lupin variety VB Derliai were germinated in Petri dishes. It was determined that nitrobenzamides were characterized by the strongest effect: 3-methyl-5-(2-nitrobenzoyl)-4-oxo-2,3,4,5-tetrahydro-1H-1,5-benzodiazepine-1-carbaldehyde (4 i) mostly stimulated the growth of lupin roots (5.52 ± 0.89 cm); the longest stem (3.76 ± 0.64 cm) was obtained using 5-benzyl-3-methyl-1-(2-nitrobenzoyl)-1,3,4,5-tetrahydro-2H-1,5-benzodiazepine-2-one (4 j), and the highest amount of lupin biomass (0.824 ± 0.074 g) was obtained using 5-acetyl-3-methyl-1-(2-nitrobenzoyl)-1,3,4,5-tetrahydro-2H-1,5-benzodiazepine-2-one (4 h). Two field trials were performed; lupin plants of the VB Derliai variety were sprayed once at the rosette stage and once at the rosette stage before bud formation, using 30 mg/l solution of 4 h–j compounds. Upon applying 4 i solution, plants grew by 22 % higher as compared with plants in the control plots. Application of the solution of 4 h–j compounds reduced the infestation of narrow-leafed lupin plants with Fusarium fungi by 31–46 % and with Colletotrichum fungi by 81–91 % as compared with the control.

Keywords: 1-oxopropyl- and 1-(2-nitrobenzoyl)-1,3,4,5-tetrahydro-2H-1,5-benzodiazepine derivatives, narrow-leafed lupin, Lupinus angustifolius L.