N'-МЕТИЛ-1-ФЕНИЛ-1-N,N-ДИЭТИЛАМИНОМЕТАНСУЛЬФОНАМИД В КАЧЕСТВЕ ФУНГИЦИДНОГО И РОСТОРЕГУЛИРУЮЩЕГО СРЕДСТВА ДЛЯ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР Российский патент 2008 года по МПК A01N41/06 A01P3/00 A01P21/00 

Изобретение относится к органической химии и сельскому хозяйству, а именно к N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамиду формулы:

обладающего фунгицидными и росторегулирующими свойствами, и может быть использовано в сельском хозяйстве при протравливании семян зерновых злаковых культур.

Известно антибактериальное действие N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида [RU 2272619 C1, 2006.03.27].

Протравливание семян является обязательным приемом защиты зерновых злаковых культур. Одними из основных болезней, контролируемых в процессе протравливания, являются корневые и прикорневые гнили, ущерб от которых в некоторые годы достигает 25-30% урожая. В качестве протравителей семян выступают как химические (преимущественно триазольные), так и биологические препараты. Однако часто при протравливании семян используются токсичные для человека препараты, создаются опасные условия для работы.

Задача изобретения - расширение арсенала известных средств, обладающих фунгицидными и росторегулирующими свойствами при протравливании семян зерновых злаковых культур, препаратом, относящимся к классу амидов α-аминосульфоновых кислот, проявляющим активность в отношении корневых и прикорневых гнилей, увеличивающим всхожесть семян и сокращающим длину колеоптиля, относящемуся к 3 классу опасности (согласно ГОСТ 12.1.007-76).

Техническим результатом изобретения является фунгицидное действие N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида - сдерживание развития на семенах и проростках гельминтоспориозной (обыкновенной) и фузариозной корневых гнилей при протравливании семян зерновых злаковых культур, а также его росторегулирующие свойства - повышение всхожести семян и эффективность в отношении снижения длины колеоптиля, что предполагает меньшую глубину их посева.

Технический результат достигается применением N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида в качестве фунгицидного и росторегулирующего средства при протравливании семян зерновых злаковых культур.

N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамид получают путем взаимодействия комплекса диэтиламина с SO₂ (1:1) в растворителе, выбранном из ряда низших алифатичсских спиртов (C₁-C₄), или ацетонитриле, с последующим взаимодействием с бензальметиламином и добавлением воды. Препарат представляет собой кристаллический порошок белого цвета, растворимый в воде и органических растворителях.

Пример 1

Получение N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида

5 г (0.036 моль) комплекса диэтиламина с SO₂ растворяют в 50 мл ацетонитрила, при охлаждении и перемешивании прибавляют 4.28 г (0.036 моль) бензальметиламина, затем медленным прикапыванием добавляют 0.65 г (0.036 моль) воды при перемешивании и охлаждении реакционной смеси, контролируя, чтобы температура реакционной смеси не поднималась выше 45°С. Раствор перемешивают в течение 30 минут, затем охлаждают до 15°С. Выпавший осадок отфильтровывают и сушат в вакууме в течение 3-3,5 часов при температуре 50-60°С.

Выход 96% от теоретического.

ИК (KBr) в вазелиновом масле:

3265 см^-1 (N-H) ср.; 1215 см^-1 (_SSO₂) с; 1345 см^-1 (_OSSO₂) с.

Элементный анализ:

Найдено, %: С 55,78; Н 7,59; N 9,97; S 11,92

C₁₂H₂₀N₂O₂S

Вычислено, %: С 56,25; Н 7, 81; N 10,93; S 12,5.

Чистота продукта определена методом ВЭЖХ.

Хроматографическая колонка с обращенной фазой С-18, длина колонки 150 мм, внутренний диаметр 2,4 мм. Размер частиц 5,7 мкм, УФ детектор длина волны 275 нм, элюэнт - этиловый спирт.

Содержание продукта определялось по интеграфу или по соотношению пиков.

Чистота - 99,61%.

Исследования по оценке на фунгицидную активность вещества N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамид проводились в лабораторных условиях на кафедре Защиты растений и селекции Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Казанская государственная сельскохозяйственная академия».

Исследования проводились на семенах яровой пшеницы (сорт Люба), ячменя (сорт Рахат) и озимой ржи (сорт Эстафета Татарстана).

При протравливании семян злаковых культур использовались общепринятые в агрономии методы.

Расход рабочей жидкости - 10 л/т. Обработку проводили на лабораторной протравливающей установке.

Повторность в опыте - четырехкратная.

Пример 2

Опыты по оценке общих фунгицидных свойств

Определение фунгицидной активности против фитопатогенов проводят методом зоны лизиса на чистых культурах патогенов на среде Чапека аналогично (Мелентьев А.И. Бактериальный препарат бациспецин с фунгицидной ростстимулирующей активностью // Актуальные экологические проблемы республики Татарстан. Материалы 4 республиканской научной конференции. - Казань: Издательство «Новое знание», 2000. - С.170-171).

В качестве модельных объектов для оценки фунгицидных свойств N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида используют чистые культуры возбудителей корневых гнилей зерновых культур, грибы Bipolaris sorokiniana (обыкновенная или гельминтоспориозная корневая гниль), Alternaria tenius (альтернариоз), Fusarium culmorum. Оценку проводят с использованием зонального метода (по ширине зоны лизиса колонии патогена).

Диск фильтровальной стерильной бумаги, диаметром 1 см, смачивают раствором N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометан-сульфонамида, помещают в центр колонии гриба, высеянном на агаре Чапека в чашках Петри, инкубируют 7 дней при температуре 21°С. Расчет фунгицидной активности проводят при измерении зоны лизиса (чистая зона вокруг диска) при помощи линейки. Чем больше эта зона, тем выше фунгицидная активность опытного раствора. Результаты представлены в таблице 1. В контроле - семена зерновых культур без обработки.

Данные таблицы 1 показывают, что все концентрации N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида не оказывают фунгицидного действия на альтернариозную инфекцию. Слабое фунгицидное действие N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида проявляется в отношение Bipolaris sorokiniana и Fusarium culmorum. Преимущество по степени проявления фунгицидного действия имеют 0,1 и 0,5% концентрации препарата.

Пример 3

Опыты по оценке эффективности при обработке семян (метод рулонов согласно ГОСТ 12044-93 «Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения зараженности болезнями»)

Отбирают 4 рабочие пробы по 100 семян. Для проращивания используют 2 слоя увлажненной фильтровальной бумаги в виде полос. Семена раскладывают в одну линию с интервалом 1 см и на расстоянии 2-3 см от верхнего и боковых краев бумаги зародышами вниз. Разложенные на бумаге семена накрывают такой же полоской увлажненной фильтровальной бумаги, поверх накладывают полоску полиэтилена или коррекс и сворачивают в рулон. Рулоны ставят вертикально в сосуды и помещают в термостат при температуре 22-25°С, не допуская подсыхания рулонов при проращивании семян, для чего меняют воду в поддоне термостата каждые 3-5 суток.

По каждой из 4 проб подсчитывают количество семян, зараженных каждой болезнью, и общее количество зараженных семян.

Зараженность семян вычисляют как отношение суммарного количества зараженных семян в четырех пробах к общему количеству семян, взятых для анализа, выраженное в процентах.

Результаты экспериментов по обработке семян, полученные при применении метода рулонов, представлены в таблице 2.

На основании результатов таблицы 2 получают значения биологической эффективности (процент подавления болезни), представленные в таблице 3, которые рассчитывают по формуле Аббота:

Т=(П_к-П_о)·100%/П_к,

где Т - биологическая эффективность, выраженная в процентах,

П_к - развитие болезни в контроле, %,

П_о - развитие болезни в опыте, %.

Результаты таблиц 2 и 3 показывают, что подавление внешней и внутренней инфекций под влиянием препарата определяется концентрацией раствора.

Для определения оптимальной концентрации препарата используют показатель частоты положительного действия (количество положительных величин биологической эффективности в сравнении с максимальной - 4 вида фитопатогенов·3 вида сельскохозяйственных культур). Результаты представлены на фиг.1, которые показывают, что максимальное подавление микрофлоры семян наблюдается в варианте с 0,5% концентрацией раствора N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида.

Более точные результаты по зараженности семян патогенами получаются при применении метода высева обработанных семян на питательные среды (таблица 4), в частности на агар Чапека.

Данные по биологической эффективности подавления возбудителей болезней на семенах, рассчитанные по формуле Аббота на основании данных таблицы 4, представлены в таблице 5.

В большинстве случаев обработка семян N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамидом снижает зараженность их возбудителями гельминтоспориозной и фузариозной гнилей.

Для оценки оптимальной концентрации используется показатель частоты положительного действия против возбудителей корневых гнилей {Bipolaris sorokiniana и Fusarium culmorum) (фиг.2).

Как видно из фиг.2, наибольшая частота положительного действия против возбудителей корневых гнилей отмечается при применении 0,01; 0,1 и 0,5% концентраций N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида.

В целом при сравнении результатов таблиц 3 и 5 видно, что максимальная биологическая эффективность против возбудителей корневых гнилей на семенах отмечается при применении 0,5% концентрации N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида.

Пример 4

Пораженность всходов яровой пшеницы корневыми гнилями при выращивании обработанных семян в песке

Исследования зараженности всходов возбудителями корневых гнилей осуществляют путем проращивания обработанных семян в кварцевом песке (Методическое руководство по проведению теплично-полевых испытаний протравителей семян, фунгицидов и бактерицидов», Черкассы, ВНИИХСЗР, 1990. - С.22, 48, 49).

Для моделирования развития инфекций корневых гнилей в фазу всходов обработанные семена помещают в стерильный песок. Результаты учета развития и распространенности корневых гнилей на яровой пшенице представлены в таблице 6. Данные таблицы 6 показывают, что наименьшее распространение и развитие корневых гнилей отмечалось при использовании 0,1 и 0,5% концентраций N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида.

Пример 5

Посевные свойства семян при обработке N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамидом

Биометрические исследования и оценку посевных свойств проводят с применением общепринятых методов исследований (Биометрия в генетике и селекции растений / А.В.Смиряев, С.П.Мартынов, А.В.Кильчевский. - М.: Изд-во МСХА 1992. - 268 с.; Определение всхожести по ГОСТ 12038-84 «Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести».

Среди основных показателей воздействия препаратов на семенные свойства выделяют всхожесть, длину колеоптиля, количество первичных корней.

Всхожесть определяют следующим образом:

ванночку на дне с водой покрывают сверху стеклом, на которое кладут фильтровальную бумагу так, чтобы ее концы свешивались в воду в ванночке. На бумагу помещают семена в количестве 100 шт., обработанные опытным раствором. Расчет проводят по формуле:

Количество взошедших семян/общее количество семян в опыте·100%.

Количество корешков учитывают согласно ГОСТ 12038-84 (определение всхожести семян) по шкале. Хороший результат по шкале, если взошло более 5 корешков.

Влияние предпосевной обработки семян на посевные свойства и некоторые биометрические показатели, полученные для ячменя, приведены в таблице 7.

Данные показывают, что обработка семян N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамидом в 0,5% концентрации повышает всхожесть растений. Все изучаемые концентрации N'-мстил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида несколько сокращали длину колеоптиля, что необходимо учитывать при определении глубины посева.

Таким образом, N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамид обладает слабым прямым фунгицидным действием в отношении патогенов, сохраняющихся на семенах зерновых культур, однако в оптимальных концентрациях проявляет выраженный фунгистатичный эффект, причем наилучшие свойства в отношении подавления семенной инфекции корневых гнилей проявляют 0,1 и 0,5% концентрации препарата.

0,5%-ная концентрация препарата значительно повышает всхожесть семян. Все концентрации проявляют эффект в отношении снижения длины колеоптиля, что предполагает меньшую глубину их посева.

Таким образом, предложено применение расширяющего арсенал известных средств N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида при протравливании семян зерновых культур, обладающего фунгицидными и росторегулирующими свойствами.

Таблица 1Оценка фунгицидных свойств N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида с использованием зонального метода (по ширине зоны лизиса колонии патогена)Концентрация N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамидаШирина зоны лизиса колонии патогенна, ммBipolaris sorokinianaAlternaria teniusFusarium culmorumКонтроль0000.01% раствор0000.05% раствор000,10.1% раствор0,500,80.5% раствор0,700,90.75% раствор0,400,31.0% раствор0,400,65.0% раствор0,100,610.0% раствор0,100,4

Таблица 2Зараженность семян фитопатогенными грибами (метод рулонов), %Концентрация N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамидаBipolaris sorokinianaAlternaria teniusFusarium culmorumПлесневые грибыЯровая пшеницаКонтроль326816200.01% раствор406416220.05% раствор364614220.1% раствор184222200.5% раствор323810140.75% раствор374111191.0% раствор445226205.0% раствор34604610.0% раствор35491527ЯчменьКонтроль7258460.01% раствор3478040.05% раствор5456080.1% раствор46646100.5% раствор62464140.75% раствор7382181.0% раствор42502085.0% раствор50524610% раствор7676210Озимая рожьКонтроль20748280.01% раствор16746340.05% раствор14408200.1% раствор6466360.5% раствор2540100.75% раствор2571081.0% раствор14784125.0% раствор2682103210% раствор257808

Таблица 3Биологическая эффективность препарата против патогена (метод рулонов), %Концентрация N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамидаBipolaris sorokinianaAlternaria teniusFusarium culmorumПлесневые грибыЯровая пшеница0.01% раствор0,05,90,00,00.05% раствор0,032,412,50,00.1% раствор43,838,20,00,00.5% раствор0,044,137,530,00.75% раствор0,039,731,35,01.0% раствор0,023,50,00,05.0% раствор0,011,875,070,010% раствор0,027,96,30,0Ячмень0.01% раствор52,80,0100,033,30.05% раствор25,03,4100,00,00.1% раствор36,10,00,00,00.5% раствор13,920,70,00,00.75% раствор0,00,075,00,01.0% раствор41,713,80,00,05.0% раствор30,610,30,00,010% раствор0,00,050,00,0Озимая рожь0.01% раствор20,00,025,00,00.05% раствор30,045,90,028,60.1% раствор70,037,825,00,00.5% раствор90,027,0100,064,30.75% раствор0,04,1100,071,41.0% раствор30,00,050,057,15.0% раствор0,00,00,00,010% раствор0,00,0100,071,4

Таблица 4Зараженность семян фитопатогенными грибами (метод высева обработанных семян на агар Чапека), %Концентрация N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамидаBipolaris sorokinianaAlternaria teniusFusarium culmorumПлесневые грибыЯровая пшеницаКонтроль52768120.01% раствор4056480.05% раствор28644120.1% раствор36404160.5% раствор36884120.75% раствор44641241.0% раствор40680165.0% раствор206481210% раствор286048ЯчменьКонтроль569644160.01% раствор48884200.05% раствор448024120.1% раствор4896000.5% раствор408620160.75% раствор4884001.0% раствор485212165.0% раствор6072242810% раствор6088120Озимая рожьКонтроль48728160.01% раствор4068040.05% раствор52968200.1% раствор28844160.5% раствор44884120.75% раствор36762001.0% раствор48841205.0% раствор606483210% раствор4060120

Таблица5Биологическая эффективность препарата против патогена (метод высева обработанных семян на агар Чапека), %Концентрация N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамидаBipolaris sorokinianaAlternaria teniusFusarium culmorumПлесневые грибыЯровая пшеница0.01% раствор23,126,350,033,30.05% раствор46,215,850,00,00.1% раствор30,847,450,00,00.5% раствор30,80,050,00,00.75% раствор15,415,80,066,71.0% раствор23,110,5100,00,05.0% раствор61,515,80,00,010% раствор46,221,150,033,3Ячмень0.01% раствор14,38,390,90,00.05% раствор21,416,745,525,00.1% раствор14,30,0100,0100,00.5% раствор28,610,454,50,00.75% раствор14,312,5100,0100,01.0% раствор14,345,872,70,05.0% раствор0,025,045,50,010% раствор0,08,372,7100,0Озимая рожь0.01% раствор16,75,6100,075,00.05% раствор0,00,00,00,00.1% раствор41,70,050,00,00.5% раствор8,30,050,025,00.75% раствор25,00,00,0100,01.0% раствор0,00,00,0100,05.0% раствор0,00,00,00,010% раствор16,716,70,0100,0

Таблица 6Пораженность всходов яровой пшеницы корневыми гнилями при выращивании обработанных семян в пескеКонцентрация N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамилаРаспространенность болезни, %Развитие болезни, %Контроль659,80.01% раствор609,30.05% раствор669,70.1% раствор476,90.5% раствор486,20.75% раствор617,81.0% раствор557,15.0% раствор596,310% раствор607,0

Таблица 7Влияние предпосевной обработки семян на посевные свойства и некоторые биометрические показатели на ячменеКонцентрация N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамидаВсхожесть, %Количество корешков, шт.Длина колеоптиля, смКонтроль805,64,90.01% раствор885,64,40.05% раствор885,34,60.1% раствор745,13,60.5% раствор925,23,70.75% раствор816,04,41.0% раствор845,53,710% раствор835,83,8

Описывается применение N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида (I) при предпосевной обработке семян зерновых культур в качестве фунгицидного и росторегулирующего средства, расширяющего арсенал известных средств, и относящегося к III классу опасности, т.е. являющегося более экологичным, чем большинство фунгицидных препаратов, применяемых при протравливании семян злаковых культур. 7 табл., 2 ил.

Применение N'-метил-1-фенил-1-N,N-диэтиламинометансульфонамида при предпосевной обработке в качестве фунгицидного и росторегулирующего средства для зерновых культур.