СОЛЬ ДИ (N-ОКИСИ 2,6-ДИМЕТИЛПИРИДИНА) И ЯНТАРНОЙ КИСЛОТЫ, ПОВЫШАЮЩАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ ГОРОХА И КУКУРУЗЫ Российский патент 1998 года по МПК C07D213/89 A01N43/40 

Изобретение относится к производным алкилпиридинов, в частности, к соли ди-(N-окиси 2,6-диметилпиридина) и янтарной кислоты формулы 1

повышающей продуктивность кукурузы и эффективность симбиотической азотфиксации при выращивании гороха.

Указанное свойство предполагает возможность использования его в сельском хозяйстве.

Ближайшими аналогами по химическому строению и биологической активности являются:
1. N-окись 2,6-диметилпиридина, аналог 1, обладающая свойствами регулятора роста растений и используется для повышения урожайности овощных культур [1].

N-окись 2,6-диметилпиридина представляет собой жидкость, легко поглощающую из воздуха влагу и углекислый газ, в результате чего образуется кристаллогидраты и карбонаты. Это является существенным недостатком препарата, так как затрудняет хранение, транспортировку и приготовление исходных рабочих растворов, сокращает сроки его хранения. Соединение I менее токсично, чем аналог 1. ЛД₅₀ аналога I - 1 -11700 мг/кг, а соединения формулы I - 2800 мг/кг.

Аналог I менее эффективен и уступает по своей биологической активности соединению I.

Азотфиксирующая активность гороха при обработке семян заявляемым веществом повышается сравнительно с аналогом I в 2,4 раза.

Аналог I повышает продуктивность растений гороха в сравнении с контролем на 1,5 ц/га, тогда как вещество I - на 10 ц/га.

Вещество I по биологическому действию на растения кукурузы превосходит аналог I, повышая полевую всхожесть на 2,9%, а урожайность - на 5,9 ц/га.

2. Соль N-окиси 2,6-диметилпиридина и янтарной кислоты (аналог П) рекомендована для повышения продуктивности картофеля [2], но по данным табл. 1 не является стимулятором симбиотической азотфиксации, не оказывает положительного влияния на рост, развитие и продуктивность гороха.

Соединение I по своей биологической активности превосходит аналог П. Так урожай гороха и кукурузы, при обработке семян этих культур соединением I, в сравнении с аналогом II, на 8,2 и 6,8 ц/га соответственно больше.

3. Соль N-окиси 2,6-диметилпиридина и пиколиновой кислоты (аналог III), обладающая свойствами регулятора роста растений и рекомендована для применения на огурцах [3].

Соединение I по сравнению с аналогом III имеет ряд преимуществ в токсичности: ЛД₅₀ - 340 мг/кг и 2500 мг/кг соединения соответственно.

Аналог III по своей биологической активности уступает соединению I. В концентрации 2,5 мг/л он незначительно активизирует процесс симбиотической азотфиксации (в 1,3 раза по сравнению с контролем), тогда как вещество I способно в 2,6 раза усилить азотфиксацию. Если обработка семян аналогом III практически не влияет на структуру урожая, то применение для этой цели соединения I позволит за счет улучшения условий азотного питания растений увеличить количество бобов и массу зерна в структуре урожая гороха, повысить его продуктивность на 9,3 ц/га в сравнении с аналогом III и на 10 ц/га по отношению к контролю.

4. Гумат натрия (эталон 1 для кукурузы) используется для повышения продуктивности различных культур [4]. Данное соединение находит широкое применение в сельском хозяйстве. Гумат натрия в концентрации 2% оказывает стимулирующее действие на полевую всхожесть, рост и развитие растений кукурузы, но менее эффективен и уступает соединению I по активности биологического влияния, как на процент полевой всхожести, так и на прирост листовой поверхности в фазе молочной спелости зерна початков.

По содержанию основного и вспомогательного пигментов фотосинтеза растений кукурузы, обработанных препаратом вещества I на 7,0 - 11,5% превосходят эталон I; а по урожайности на 45,2%.

Соединение I относится к группе малотоксичных соединений.

Задача данного изобретения - синтез нового высокоэффективного и экологически безвредного регулятора роста растений, обладающего высокой биологической активностью и малой токсичностью для теплокровных.

Поставленная задача достигается синтезом соли ди(N-окиси 2,6-диметилпиридина) и янтарной кислоты формулы I:

Соединение I получают взаимодействием N-окиси 2,6-диметилпиридина и янтарной кислоты при 25-78^oC в этаноле.

Соединение имеет кристаллическую структуру, хорошо растворимо в воде, не гигроскопично и не взрывоопасно.

Структура соединения I подвержена элементным анализом и ИК-спектрами, снятыми на спектрофотометре SPECORD М-80.

Наличие полос поглощения в спектрах соединения I при 1720 см^-1 (ν•C = O); 1515 см^-1: (ν⊂ = c) ; 1190 см^-1 (νNOH) свидетельствует в пользу данной структуры.

Пример 1. Способ получения соли ди(N-окиси 2,6-диметилпиридина) и янтарной кислоты. В реактор емкостью 1 л, снабженный капельной воронкой и обратным холодильником, к раствору 35,4 г (0,3 мол.) янтарной кислоты в 300 мл этанола прибавляют при 25 - 30 ^oC раствор 73,8 (0,6 мол.) N-окиси 2,6-диметилпиридина в 100 мл этанола. Реакционную массу кипятят 2 ч, растворитель упаривают, остаток промывают 2 х 15 эфиром. Выход соли ди(N-окиси 2,6-диметилпиридина) и янтарной кислоты 107,0 г (98%), температура плавления 85-86^oC (из ацетона). Найдено,%: C 59,5; H 6,7; N 7,6; C₁₈H₂₄N₂O₆. Вычислено,%: C 59,32%; H 6,63; N 7,68.

Пример 2. Влияние препаратов на эффективность симбиотической азотфиксации и продуктивность растений гороха. Место проведения опыта - опытное поле Института физиологии растений и генетики АН Украины. Объект исследований - горох сорта Уладовский юбилейный.

Методика проведения опыта. Семена гороха перед посевом смачивали раствором изучаемых препаратов и инокулировали клубеньковыми бактериями (ризоторфином). Концентрации каждого препарата составили 10,25 и 50 мг/л. В качестве контроля для замачивания ризоторфина использовали воду. Расход суспензии 10 л на 1 т семян гороха. Площадь делянки 3 м², повторность - четырехкратная. Схема опыта и результаты исследований приведены в табл. 1.

Из всех изучаемых аналогов заявляемого вещества лишь аналог II в концентрации 25 мг/л оказал существенное влияние на азотфиксирующую активность гороха.

Соединение I оказывает ярко выраженное положительное действие на симбиотический аппарат гороха, стимулирует деятельность клубеньковых бактерий. По ацетиленвосстанавливающей активности данное вещество в 2,5 раза превосходит контроль и на 60% -аналог II. В результате повышения эффективности симбиотической азотфиксации существенно улучшается структура урожая гороха. Урожай гороха при обработке заявляемым соединением на 8,5; 8,2 и 9,3 ц/га больше в сравнении с аналогами I, II и III соответственно.

Пример 3. Влияние препаратов на продуктивность кукурузы.

Место проведения опыта - опытное хозяйство ВНИИ кукурузы (Днепропетровский район Днепропетровской области). Опыты - полевой, лабораторный. Объект исследования - кукуруза, линия ДК-501 Почва - обыкновенный малогумусный, среднесуглистый чернозем, pH 6,8.

Методика проведения опыта. Предпосевную обработку семян кукурузы осуществляли водным раствором препарата в концентрациях 5, 10, 50 мг/л при комнатной температуре путем их смачивания. Площадь делянки 12 м², повторность - четырехкратная. В контрольном варианте семена и посев обрабатывались водой.

Схема опыта и результаты исследований приведены в таблицах 2-4.

Соединение I при использовании его на кукурузе оказывает положительное влияние на полевую всхожесть семян, рост и развитие растений. Полевая всхожесть на 4,2-1,4% превышает контроль и на 3,2-0,4% превосходит использование эталона. При использовании заявляемого соединения в концентрации 5 мг/л превышение полевой всхожести по отношению к аналогу I и аналогу II составляет 2,00-2,19%. Отмечалась меньшая повреждаемость всходов вредителями сельскохозяйственных культур.

Растения, семена которых обработаны предлагаемым веществом (концентрация 5 мг/л), имели большую высоту и площадь листовой поверхности как в начальный период вегетации, так и в репродуктивный период. Это является важным показателем в формировании урожая.

Вещество I оказывает ярко выраженное положительное действие на фотосинтетический аппарат кукурузы, значительно повышая содержание основного и вспомогательного пигментов фотосинтеза. По содержанию хлорофилла растения, обработанные данным веществом в концентрации 5 мг/л, на 33,4% превосходят контроль и на 7,0% - эталон, а по содержанию вспомогательных пигментов - на 29,0 - 36,3% контроль и на 11,1-11,5% эталон. Превышение площади листовой поверхности на 1 растение составляло 8,2 и 7,8 -4,6 дм² по сравнению с контролем и эталоном соответственно.

Применение соединения I для предпосевной обработки семян кукурузы повышает ее продуктивность. Так, урожай зерна при использовании заявляемого препарата превышает эталон 1 на 45,2%, а аналог I и аналог II - на 29,8% и 36,0% соответственно.

Пример 4. Острая токсичность соединений определялась на белых мышах - самцах и самках массой 19-21 г при пероральном способе введения водных растворов. В качестве показателей токсичности взята величина ЛД₅₀ - среднесмертельная доза, выраженная в мг/кг массы животного. Учет гибели животных проводился через 24 ч после введения препарата. Результаты опытов статистически обрабатывали по методу Литчфилда и Уилкоксона в модификации Рота [5]. Установлено, что предлагаемое соединение относится к группе малотоксичных соединений, величина ЛД₅₀ его составила 2800 мг/кг.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого решения состоит в следующем:
синтезировано новое вещество, обладающее свойствами регулятора роста растений, с более высокой стимулирующей активностью, чем у аналогов;
соединение I обеспечивает увеличение эффективности симбиотической азотфиксации при выращивании гороха на 69%;
повысить урожайность гороха на 55% в сравнении с лучшими данными аналога II;
предполагаемый объем внедрения может составить 1,0 млн.га.

Использование изобретения: в качестве средства, повышающего продуктивность гороха и кукурузы. Сущность изобретения: продукт: соль ди (N-окиси 2,6-диметилпиридина) и янтарной кислоты, БФ C_1 8H_2 4N₂O₆, Тпл. 85 - 86^oС, выход 98 %. Реагент 1: N-окись 2,6-диметилпиридина. Реагент 2: янтарная кислота. Условия реакции: в этаноле при кипячении в течение 2 - 3 ч. 4 табл.

Соль ди (N-окиси 2,6-диметилпиридина) и янтарной кислоты формулы

повышающая продуктивность гороха и кукурузы.