БРАССИНОСТЕРОИДНЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ И РЕГУЛИРУЮЩЕЕ РОСТ РАСТЕНИЙ СРЕДСТВО Российский патент 1998 года по МПК C07J63/00 C07J73/00 A01N43/22 

Изобретение относится к новым брассиностероидным производным и регулятору роста растений, в котором они используются в качестве активных ингредиентов.

Брассиностероид был обнаружен в пыльце капусты как росторегулирующее вещество M. D. Jrove и другими в 1979 г. (Nature, v. 281, p. 216 - 217, 1979), впоследствии были раскрыты стимулирующие рост растений действия брассинолид и брассиностероид-подобных соединений (Brassinosteroids. Chemistry, Bioactivity & Applications. ACS Symposium Series 474, American Chemical Society, Washington, DC, 1981).

Этому посвящена выложенная заявка Японии N 1-125396.

Однако до сих пор изученные брассинолиды обладают высочайшей физиологической активностью, а брассиностероид-подобные соединения не оказывают устойчивого воздействия при практическом использовании и в настоящее время они фактически не используются.

Цель изобретения состоит в получении новых брассиностероидных производных, прекрасно подходящих для практического использования по эффективности и длительности воздействия ускоряющего рост растений путем решения вышеуказанной проблемы.

Изобретение предлагает брассиностероидное производное выраженное формулой (I)

Изобретение предлагает также брассиностероидное производное формулы (II)

Кроме того, изобретение представляет регулятор роста растений, содержащий один тип или два типа брассиностероидных производных, выраженных формулой (I)

и формулой (II)

в качестве активного ингредиента.

Изобретением представлены новые брассиностероид-подобные, обладающие росторегулирующей активностью по отношению к растениям, выраженные соединением (I) и соединением (II), и регулятор роста растений, содержащий их в качестве активных ингредиентов, полезные ввиду того, что обладают росторегулирующим влиянием на разнообразные растения в сочетании с превосходной длительностью воздействия.

Наилучший вариант изобретения (особенности изобретения описаны ниже).

Соединение формулы (I) изобретения (называемое далее соединением (I)) и соединение формулы (II) (называемое далее соединением (II)) способны образовываться с большим выходом через дигидроксильные образования в 2 α -положении и 3- α -положении, путем регулирования количества реакционного агента, при осуществлении каталитического образования гидроксилсодержащего соединения (22E, 24S) -24-этил-5 α -холеста-2,22-диен-6-она (называемого далее соединением (III) (K. Mori, Agric. Biol. Chem., 44 (5), 1211, 1980) с использованием каталитического количества четырехокиси осмия, в присутствии т-бутилгидропероксида или N-метилморфолин N-оксида в инертном газе, таком как азот или аргон. Полученные таким образом дигидрокси-формы (IV), в положении 2α и 3α -положении, растворяют в пиридине, содержащем 4-диметиламинопиридин для реакции с пропионовым ангидридом или ангидридом масляной кислоты, и таким образом получают (V) в случае пропионового ангидрида, или (VI) в случае ангидрида масляной кислоты. Это соединение (V) или (VI) растворяют в хлорированном органическом растворителе, который устойчив к окислению, и окисляют органической перекисью, например надбензойной кислотой, м-монохлорнадбензойной кислотой, м-монобромнадбензойной кислотой, мононадфталевой кислотой, трифторнадуксусной кислотой и их натриевой солью или кальциевой солью таким образом, что из соединения (V) получается соединение (I), или из соединения (VI) - соединение (II) (см. в конце текста).

Соединение (I) и соединение (II) изобретения оказывают благоприятное воздействие на растения.

Например, обработкой химическими препаратами семян или растений на стадии роста могут быть достигнуты эффект ускорения роста, эффект сопротивляемости заболеваниям, эффект снижения химических повреждений под воздействием бактерицида, гербицида или инсектицида, эффект снижения химических повреждений под воздействием солей, эффект снижения повреждений при воздействии низких температур и высоких температур, эффект снижения воздействия недостаточной влажности и тому подобные эффекты. При обработке химическими препаратами растений в районе периода цветения достигается увеличение урожая и улучшение качества риса, пшеницы, кукурузы и других злаковых культур, соевых бобов, фасоли обыкновенной и других бобовых культур, картофеля, сахарного тростника и других клубневых, капусты и других культур рода brassica (капустных культур). Когда дыня, арбуз, огурцы и другие кукурбит-содержащие культуры рода Cucurbit (тыквенных) или томаты, баклажаны и другие солан-содержащие культуры рода Solanum (пасленовые) обрабатываются химическими препаратами, может быть увеличен урожай и могут быть улучшены вкус, форма и другие характеристики качества. Особенностью этих соединений является также то, что они не наносят вреда растениям.

При использовании этих соединений в качестве регуляторов роста растений сельскохозяйственных культур они могут быть использованы в чистом виде или в смеси.

Когда соединения изобретения используются в качестве рост-регуляторов растений, они могут быть смешаны с другими растительными гормонами или сельскохозяйственными вспомогательными химическими средствами, например способствующее разрастанию средство, эмульгатор, увлажнитель, диспергирующее средство, связывающее вещество, дезинтегратор, и могут применяться в дозированной форме порошка, гранул, таблеток, сухих веществ, смачиваемого порошка, эмульсии или жидкости.

Разнообразные формы, в которые вводятся соединения изобретения, не являются неизмененными и зависят от культуры растения, обрабатываемой площади, способа обработки, времени обработки или сезона и соответственно могут быть определены. Хотя ограничений нет, обычно эффективным способом является способ погружения, такой как предварительная обработка посевного материала перед засевом или посадкой, способ разбрызгивания на листья, стебли, цветы, плоды и землю для выращивания растения при обработке растений в период роста или способ покрытия или впрыскивания.

Применяемые концентрации меняются в зависимости от культуры растения, способа обработки, времени обработки и периода и дозированной формы, но обычно при использовании водного раствора концентрация активных ингредиентов должна быть 1 • 10^-5 ч/млн - 1 ч/млн, предпочтительно от 1 • 10^-3 ч/млн до 1 • 10^-1 ч/млн.

Соединения изобретения могут использоваться либо сами по себе, либо в смеси с инсектицидом, фунгицидом, гербицидом или удобрением.

Изобретение представлено ниже с помощью приведенных вариантов воплощений, при этом следует, однако, отметить, что техническое воплощение не ограничивается только приведенными примерами.

В приведенных далее ПМР-спектрах: s - синглет; t - триплет; m - мультиплет; dd - двойной дублет.

Способ воплощения 1. Синтез 2α,3α- -дипропионилокси-24S-этил-5α-холест-22-ен-6-она (V)
К 20,5 г (49,92 моль) (22E, 24S)-24S-этил- 5α -холеста-2, 22-диен-6-ону (III) (K. Mori, Agric. Biol. Chem./ 44, 1211, 1980) добавляют 7,3 г (54,42 ммоль) N-метилморфолин-N-окиси и 1000 мл ацетона и перемешивают. После очистки реакционного контейнера газообразным азотом к реакционной смеси добавляют в течение ночи при комнатной температуре смешанный раствор 22 мл воды и 32 мл т-бутилового спирта, содержащий 390 мг (1,5 ммоль) четырехокиси осмия. Высадившиеся в реакционном растворе кристаллы (15,6 г) отфильтровывают, фильтрат перемешивают 1 ч, добавляя водный раствор бисульфита натрия, и экстрагируют хлороформом, промывают водой и сушат над безводным сульфатом магния, растворитель отгоняют в вакууме и получают неочищенный продукт. Этот сырой продукт чистят колоночной хроматографией на силикагеле (толуол : этилацетат 30 : 1), и получают 3,77 г 2α,3α- -дигидрокси-24S-этил- 5α -холест-22-ен-6-она (IV). Объединяя с ранее отфильтрованными кристаллами (19, 37 г), добавляют 150 мл пиридина, 76 мл пропионового ангидрида и 500 мг 4-диметиламинопиридина, оставляя реагировать в течение ночи при комнатной температуре. Экстрагируя хлороформом, промывая водой и высушивая над безводным сульфатом магния и перегоняя растворитель в вакууме, получают сырой продукт.

Этот сырой продукт чистят колоночной хроматографией на силикагеле (бензол, этилацетат 30 : 1 - 15 : 1) и получают 21,06 г (75,7%) 2α,3α- -дипропионилокси-24S-этил- 5α -холест-22-ен-6-она (V).

Вид кристаллов: игольчатые. Т. пл.: 128 - 129^oC (ацетон)
Величина Rf : 0,48 ТСХ пластина (Merck 1,5 см х 6,7 см, Kieselgel 60F₂₅₄, 0,25 мм толщина слоя пленки, Art. 5715), гексан-этилацетат, 4 : 1 об/об.

ПМР (CDCl₃) δ (м. д.): 0,72 (3H, s), 1,10 (3H, t), 1,16 (3H, t), 2,58 (1H, m), 4,97 (1H, m), 5,09 (2H, m), 5,40 (1H,m).

Способ воплощения 2. Синтез (22R, 23R, 24S)- 2α,3α -дипропионилокси-22, 23-эпокси-B-гомо-7-окса-5α-стигмастан-6-она (соединение (I)).

Растворяя 2,06 г (3,70 ммоль) 2α,3α- -дипропионилокси-24S-этил- 5α -холест-22-ен-6-она (V), полученного в способе воплощения 1 в 100 мл дихлорметана, добавляют 8,0, (31,08 моль) м-хлорнадбензойной кислоты и смесь перемешивают 15 дней при комнатной температуре. После чего, добавляя 8,0 г порошкообразной гидроокиси кальция, перемешивая 1 ч, фильтруя и удаляя растворитель в вакууме, получают неочищенный продукт. Этот сырой продукт чистят колоночной хроматографией на силикагеле (бензол : этилацетат 30:1- 15:1) и получают 0,85 г (39,0%) (22R, 23R, 24S)- 2α,3α- -дипропионилокси-22,23- эпокси-B-гомо-7-окса- 5α -стигмастан-6-она [соединение (I)].

Вид кристаллов: игольчатые. Т. пл.: 147 - 148^oC (метанол). Rf значение: 0,23 ТСХ пластина (Merck - 1,5 см х 6,7 см, Kieselgel 60F₂₅₄, 0,25 мм толщина пленки, Art. 5715), бензол-этилацетат, 10 : 1 об/об.

FD- MS: m/z 589 (M⁺+1).

ПМР (CDCl₃) δ (м. д.): 0,72 (3H, s), 1,10 (3H, t), 1,18 (3H, t), 2,73 (1H, dd), 3,00 (1H, dd), 4,10 (2H, m), 4,89 (1H, m), 5,38 (1H, m).

Способ воплощения 3. Синтез (22R, 23R, 24S)- 2α,3α -дибутилокси-22, 23-эпокси-B-гомо-7-окса- 5α -стигмастан-6-она (соединение (II)).

Так же, как в способе воплощения 1, к 8,3 г 2 α,3α- -дигидрокси-24S-этил- 5α -холест-22-ен-6-она (IV), полученного обработкой 10,0 г (23,45 ммоль) (22E, 24S)-24S-этил-5α-холеста-2,22-диен-6-она (III) так же, как в способе воплощения 1, добавляют 100 мл пиридина, 40 мл ангидрида масляной кислоты и 300 мг 4-диметиламинопиридина и дают реагировать в течение ночи при комнатной температуре. После экстракции хлороформом, промывания водой, высушивания над бензойной гидроокисью магния и удаления растворителя в вакууме получают сырой продукт. Этот сырой продукт очищают колоночной хроматографией на силикагеле (бензол : этилацетат 30 : 1 - 15 : 1), и получают 10,0 г (72,9%) 2α,3α- -дибутироилокси-24S-этил-5α- -холест-22-ен-6-она (VI).

Т. пл.: 101 - 102^oC (метанол).

ПМР (CDCl₃) δ (м. д.): 0,69 (3H, s), 0,93 (3H, t), 0,97 (3H, t), 2,56 (1H, m), 4,97 (1H, m), 5,09 (2H, m), 5,40 (1H, m).

Вид кристаллов: игольчатые.

Rf значение: 0,51 ТСХ пластинка (Merck - 1,5 см х 6,7 см, Kieselgel 60F₂₅₄, 0,25 мм толщина пленки, Art. 5715), бензол-этилацетат, 4 : 1 об/об.

Обрабатывая 2,0 2α,3α -дибутироилокси-24S-этил-5α-холест-22-ен-6-он (VI) так же, как в способе воплощения 2, получают 640 мг (30,3%) (22R, 23R, 24S)- 2α,3α -дибутироилокси-22,23-эпокси-B-гомо-7-окса- 5α -стигмастан-6-она [соединение (II)].

Вид кристаллов: аморфное вещество.

Rf значение: 0,49 ТСХ пластина (Merck-made, 1,5 см х 6,7 см, Kieselgel 60F₂₅₄, 0,25 мм толщина пленки, Art. 5715), бензол-этилацетат, 5 : 1 об/об.

FD- MS : m/z 617 (M⁺+1).

ПМР (CDCl₃) δ (м.д.): 0,67 (3H, s), 0,99 (3H, s), 2,70 (1H, dd), 3,00 (1H, dd), 4,10 (2H, m), 4,86 (1H, m), 5,36 (1H, m).

Способ воплощения 4. Эффект стимуляции роста редьки.

Готовят раствор концентрации 100 ч/млн, растворяя отдельно соединения (I) и (II) в этаноле. Готовят химические растворы, доводя концентрацию соединений (I) и (II) до 1/100 ч/млн каждого, добавляя 2 мл каждого этанольного раствора к 20 мл воды, содержащей 4 мл коммерческого спредера Guramin (Sankyo). Соединение A (японская выложенная патентная заявка N 1-125396, N 11) и брассинолид готовят аналогичным образом, получая концентрации 1/100 ч/млн.

Редьку выращивают на обычном открытом поле в июне и равномерно наносят 10 л/ар (1 ар = 100 м²), химического раствора в период начального утолщения корней. На 12 и 24-й день после обработки 30 кустов наилучшего развития отбирают с каждого участка, вес растений измеряют, разделяя на лиственную часть и корневую часть, и рассчитывают средний индивидуальный вес. Процент с обработанного участка по отношению к необработанному рассчитан и приведен в табл. 1.

В результате, как показано в табл. 1, на 12-й день после обработки брассинолид был наиболее эффективным. На 24-й день после обработки, однако, превосходными оказались соединения (I) и (II) изобретения и далее за ними соединение A (японская выложенная патентная заявка N 1-125396, N 11) и брассинолид, что говорит о том, что соединения (I) и II) изобретения обладают прекрасным по продолжительности эффектом.

Способ воплощения 5. Эффект прорастания и ускорения роста при имерсионной (путем погружения) обработке рисовых зерен
Из соединений (I) и (II) тем же способом, что описан в способе воплощения 3, готовят химические растворы с концентрацией 1/100 ч/млн. Соединение B (японская выложенная патентная заявка N 1-125396, N 6) и брассинолид аналогичным образом приведены к концентрации 1/100 ч/млн.

100 зерен каждого посевного материала (сорт: Nipponbare) погружают в 20 мл каждого раствора (в 20 мл воды для контрольного участка) на 20 ч и высевают в суходольное поле в июне (почвенный покров - 1 см).

Когда более половины сеянцев вырастает до стадии 4 листа, определяют степень роста (результаты приведены в табл. 2).

В результате соединения (I) и (II) изобретения обладают превосходным воздействием на прорастание и эффектом ускорения роста в отношении риса, лучшим, чем действие соединения B (японская выложенная патентная заявка N 1-125396, N 6).

Способ воплощения 6. Эффект стимуляции завязывания семян на рисе.

В каждой области рисового поля площадью 1 ар проводят следующее испытание, используя для посадки рис (сорт Nipponbare), затем готовят растворы соединений (I), (II), A и брассинолида концентрацией 1/1000 ч/млн. и разбрызгивают по 15 л/ар каждый, используя небольшой ручной опрыскиватель, на стадии трубкования (3 августа, за одну неделю до колошения) и в конце стадии цветения (22 августа). При сборе урожая было снято 70 - 80 новых зерен с одного стебля с обработанных участков и контрольного участка, определен средний вес колоса для каждого стебля и подсчитано отношение к контрольному участку. Результат показан в табл. 3.

Как видно из табл. 3, из веса колоса на исходное зерно следует, что выход (урожай) увеличился, соединение (I) показывает наибольший эффект, соединение (II) находится на втором месте и оба превосходят воздействие соединения A и брассинолида.

Способ воплощения 7. Эффект стимуляции завязывания семян на кукурузе.

Выращивая обычным образом в полевых условиях кукурузу (сорт Honey Bandam), наносят 1/100 ч/млн, растворы соединений (I), (II), A и брассинолида по 20 л/ар за 5 дней до образования тычинок и в период полного цветения. Обычным сбором женских метелок отбирают в среднем 50 метелок с каждого участка, измеряют длину части отвечающей за завязывание семян и рассчитывают среднюю длину. Результаты приведены в табл. 4.

Части, отвечающие за завязывание семян в участках, обработанных соединениями (I) и (II), длиннее, чем соответствующие части в участках, обработанных соединением A и брассинолидом, и отмечается эффект стимуляции завязывания семян.

Способ воплощения 8. Эффект стимуляции утолщения и завязывания плодов винограда.

Используя зрелые кусты винограда выращиваемого на плантации (сорт Delaware), 1/100 ч/млн каждого из соединений, (I), (II), A и брассинолид - распыляют на каждую кисть за 7 дней до цветения. Собирая урожай в период созревания, рассчитывают средний вес грозди с каждого участка. Результат приводится в табл. 5.

Средний вес грозди с участков, обработанных соединениями (I) и (II), больше, чем с участков, обработанных соединением A и брассинолидом, и отмечается прекрасный эффект стимуляции утолщения и завязывания плодов.

Способ воплощения 9. Эффект стимуляции роста и урожайности при обработке семян пшеницы.

Соединения (I), (II), A и брассинолид растворяют в растворе этанола и воды 50 (об) : 50 (об), получая концентрацию 0,01 ч/млн. В каждый раствор погружают на 2 с семена пшеницы (сорт Norin N 61) и сушат на воздухе. Для контрольного участка семена аналогично обрабатывают смесью этанола и воды, 50 (об.) : 50 (об.).

Обработанные семена обычным образом высевают в ноябре и выращивают в поле. Спустя два месяца после засева произвольно отбирают на образцы в среднем 50 проростков с каждого участка и определяют средний вес растения и число отростков/проросток (стебель) и при сборе урожая определяют средний вес колоса/проросток (стебель). Полученные результаты приведены в табл. 6.

Способ воплощения 10. Эффект предупреждения повреждения растений от холода.

Готовят водные растворы 0,01 ч/млн соединений (I), (II), A и брассинолида и наносят на benjamin tree, имеющее от 150 до 200 листьев, выращенное в вегетационном сосуде в теплице, и сосуд выносят на следующий день на открытый воздух в конце ноября.

После 30-дневного испытания подсчитывают количество листьев, опавших из-за холодной погоды, и рассчитывают интенсивность опадания листьев по отношению к числу первоначально подсчитанных листьев. Результаты показаны в табл. 7.

Как ясно из табл. 7, интенсивность опадания листьев, обработанных соединениями (I) и (II), ниже, чем обработанных соединением A и брассинолидом, и наблюдается высокий эффект предупреждения повреждения растений от холода.

Способ воплощения 11. Эффект снижения химического повреждения гербицидом (торможение роста).

За три дня до пересадки сеянца риса (сорт Nipponbare) разбрызгивают 0,01 ч/млн водные растворы соединений (I), (II) и брассинолида в количестве 100 л на 10 ар. Затем пересаживают обработанные сеянцы и необработанные по пять каждых в сосуд площадью 1/5000 ар и выращивают в теплице. На 5-й день после пересадки в сосуд вносят коммерческие гербициды Симетрин и Бутахлор в эквиваленте 5 кг ингредиента/10 ар. На 20-й день после обработки гербицидами пересаженные сеянца выпалывают, сушат и рассчитывают относительно необработанного гербицидом участка (%) и сравнивают степень роста на каждом участке. Результат показан в табл. 8.

Как показано в табл. 8, все соединения снижают химическое повреждение (торможение роста) гербицидами, в частности соединения (I) и (II) проявляют в большей степени эффект снижения химического повреждения по сравнению с брассинолидом.

Способ воплощения 12. Эффект стимуляции завязывания плодов путем снижения самонесовместимости.

В испытании используют сливу (сорт Sordam). На обычном стандартом участке для выращивания за 5 дней до искусственного опыления распыляют 0,01 ч/млн водный раствор соединений (I), (II) и брассинолида эквивалентно 300 л/10 ар.

Искусственное опыление проводили, используя пыльцу, взятую из обычного опылителя и используя самоопыление.

Через 2 мес после опыления на исследуемых ветках каждого испытуемого участка определяют число плодов на пыльцу для опыления и рассчитывают скорость завязывания плодов. Результаты приведены в табл. 9.

По сравнению с числом плодов для обычного способа скорость завязывания плодов на обработанных соединением участках повышена и соединения (I) и (II) более эффективны, чем брассинолид. При использовании соединений (I) и (II) завязывание плодов при самоопылении в равной степени сопоставимо со скоростью завязывания плодов при использовании пыльцы из опылителя и соединения (I) и (II) изобретения обладают эффектом снижения неуспешного завязывания плодов при самонесовместимости и повышения скорости завязывания плодов.

Техническая применимость изобретения состоит в том, что новые брассиностероид-подобные соединения, проявляющие активность по регулированию роста растений, выраженные соединением (I) и соединением (II), представленными изобретением, и регулятор роста растений, содержащий их в качестве активных ингредиентов, обладают прекрасной продолжительностью воздействия на различные растения на сельскохозяйственных и садовых полях и оказывают пострегулирующее воздействие на растения и, следовательно, очень полезны в промышленном отношении.

Брассиностероидные производные, представленные формулой (I) и формулой (II)

и регулятор роста растений, содержащий по меньшей мере один из них в качестве активного ингредиента, тем самым изобретение представляет новые брассиностероидподобные соединения, выраженные формулой (I) и формулой (II) и регулятор роста растений, содержащий эти соединения, проявляющие устойчивое регулирующее воздействие на рост растений. 3 с.п.ф-лы, 8 табл.

1. Брассиностероидное производное формулы (I)

2. Брассиностероидное производное формулы (II)

3. Регулирующее рост растений средство, включающее в качестве активного ингредиента производное брассиностероида в эффективном количестве и целевые добавки, отличающееся тем, что в качестве производного брассиностероида содержит соединение формулы I по п.1 или соединение формулы II по п.2.