Comparison of Conventional and Ultrasound-Assisted Green Synthesis of Quaternary Pyridinium Salts and Their Antifungal Activity

Usporedba konvencionalne i ultrazvučno potpomognute zelene sinteze kvaternih piridinijevih soli i njihove antifungalne aktivnosti

OPIS ISTRAŽIVANJA

Ovo istraživanje bavi se razvojem ekološki prihvatljivih metoda sinteze kvaternih piridinskih soli, s naglaskom na principe zelene kemije, te njihovom antifungalnom aktivnošću. Cilj rada bio je ispitati učinkovitost kvaternizacijskih reakcija između piridin-3- i piridin-4-aldoksima i supstituiranih 2-bromoacetofenona u različitim reakcijskim medijima, uključujući konvencionalna otapala (etanol) i zelene alternative poput niskotemperaturnih eutektičnih otapala (DES), uz primjenu ultrazvučne sinteze.

DES-ovi su pripremljeni kombinacijom kolin-klorida kao akceptora vodikove veze i različitih donora (urea, glicerol te organske kiseline). Njihova prednost leži u biorazgradivosti, niskoj toksičnosti i jednostavnoj pripremi bez stvaranja značajnog otpada. U istraživanju je po prvi put ispitan njihov potencijal u kvaternizacijskim reakcijama, pri čemu su pokazali ograničenja zbog viskoznosti i slabije difuzije reaktanata, što je rezultiralo nižim prinosima u usporedbi s klasičnim otapalima.

Rezultati su pokazali da ultrazvučna sinteza značajno poboljšava učinkovitost reakcije u odnosu na konvencionalne metode, skraćujući vrijeme reakcije s 3 sata na 1 sat te povećavajući ukupne prinose. Najbolji rezultati postignuti su kombinacijom ultrazvuka i DES-a, posebno u sustavu kolin-klorid:urea, koji se pokazao kao najpovoljniji medij za kvaternizaciju.

Sintetizirano je ukupno 18 spojeva, čija je struktura potvrđena spektroskopskim metodama (NMR, IR, MS i elementarna analiza). Svi spojevi su zatim ispitani na antifungalnu aktivnost prema četiri fitopatogena: Botrytis cinerea, Fusarium culmorum, Macrophomina phaseolina i Sclerotinia sclerotiorum. Rezultati su pokazali značajnu inhibiciju rasta micelija, pri čemu je B. cinerea bio najosjetljiviji (do 70,7% inhibicije), dok je F. culmorum pokazao najmanju osjetljivost (≤32%).

Zanimljivo je da niža koncentracija spojeva (10 µg/mL) u nekim slučajevima pokazuje veću učinkovitost od više koncentracije, što se objašnjava fizikalno-kemijskim svojstvima i mogućom agregacijom molekula. Statistička analiza potvrdila je značajne razlike između spojeva i patogena, pri čemu su pojedini derivati pokazali izraženiji antifungalni potencijal. Zaključno, rad pokazuje da kombinacija ultrazvuka i DES-a predstavlja održivu i učinkovitu alternativu klasičnim metodama sinteze, uz istovremeno dobivanje biološki aktivnih spojeva s potencijalnom primjenom u zaštiti bilja.