СОЛИ N-ЗАМЕЩЕННОЙ 2-АМИНО-4-ПИРИМИДИН-5-КАРБОНОВОЙ КИСЛОТЫ В КАЧЕСТВЕ СТИМУЛЯТОРОВ РОСТА РАСТЕНИЙ Российский патент 2023 года по МПК C07D239/42 C07D401/04 C07D403/04 C07D413/04 A01N43/54 A01N43/84 A01P21/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к новым регуляторам роста растений, и может быть использовано для стимуляции роста и повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Новые регуляторы роста растений представляют собой соли N-замещенной 2-амино-4-метилпиримидин-5-илкарбоновой кислоты.

Культивирование растений сталкивается со множеством проблем, связанных с экстремальным колебанием температур, недостатком влаги, негативными климатическими условиями местности. В связи с этим требуются новые средства стимулирования роста и развития растений, что может быть достигнуто применением синтезированных химических соединений. (Васин А.В. Применение стимуляторов роста при выращивании кукурузы и ячменя / А.В. Васин, А.В. Дармин, В.В. Брежнев // Кормопроизводство. - 2009. - №2. - С. 17-18; Васин В.Г. Эффективность применения стимулятора роста при выращивании кукурузы на зерно / В.Г. Васин, А.В. Дармин, А.В. Васин // Известия самарской государственной сельскохозяйственной академии. - 2008. - №4. - С. 22-24; Острошенко В.В. Влияние предпосевной обработки семян стимуляторами роста на их посевные качества / В.В. Острошенко, Л.Ю. Острошенко // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. - 2011. - №5. - С. 12.-15; Шишов А.Д. Определение ростостимулирующих концентраций новых регуляторов роста и индукторов устойчивости растений / А.Д. Шишов, Г.Л. Матевосян // Фундаментальные исследования. - 2005. - №9. - С. 46-47; 16; Синьков А.А. Влияние регуляторов роста на ограничение абиотических и биотических стрессов при выращивании озимой пшеницы на черноземе выщелоченном юга Нечерноземья: Автореф. Дис .канд. с.-х. наук / А.А. Синьков. - Саратов, 2011 - 21 с.; Влияние синтетического регулятора роста цитодеф и тяжелых металлов на окислительный статус растений огурца / Д.И. Башмаков и [др.] // Физиология растений. - 2012. - Т. 59, №1. - С. 67-73).

В патенте RU 2485083 С1 описаны близкие по структуре к предлагаемым соединениям производные пиримидин-5-илкарбоновых кислот общей формулы (А)

где R₁+R₂=пиперидин, пирролидин, морфолин, N-Alk(Ar)пиперазин, или R₁=Alk, Ar; R₂=Alk, Ar или R₁=H, R₂=H, Alk, Ar, Het; R₃=Alk, в частности метил, Ar и др., R₄=H. В частности описаны соединения, где R₁+R₂=пиперидин или R₁=водород, R₂=фенил, 2-бензил, 2-фенилэтил, 4-метилфенил, бензоксазол-2-ил, бензтиазол-2-ил, 4-метилхиназол-2-ил; R₃- метил R₄- водород. Соединения обладают рострегулирующей активностью по отношению к бархатцам отклоненным (Tagetes patula L). Известные соединения формулы (А) получены согласно схеме

В патенте RU 2788114 С1 описывается применение соединения соответствующего общей формуле (А), где R₁=водород, R₂=бензил, R3- метил, R₄-BOflopofl, в качестве стимуляторов роста сахарной свеклы; в патенте RU 2490893 С1 описывается способ использования соединений соответствующих формуле (А) где R₁= водород, R₂= бензил, 2-фенилэтил, R₃- метил, для стимулирования роста БАРХАТЦА ОТКЛОНЕННОГО; в патенте RU 2663068 С1 описывается способ стимуляции роста видов растений РОДА RHODODENDRON L С, с использованием соединений формулы (А), где R₁= водород, R₂= бензил или R₁ и R₂ вместе с атомом азота означает пиперидин, R3- метил; в патенте RU 2656393 С1 описывается способ применения соединений формулы (А), где R₁=водород, R₂= бензил или R₁ и R₂ вместе с атомом азота означает = пиперидин, морфолин, для стимулирования роста растений РОДА RHODODENDRON; в патенте RU 2659828 С1 описывается способ использования соединений формулы (А), где R₁ и R₂ вместе с атомом азота означает пиперидин, морфолин, R3- метил в качестве регуляторов роста однолетника сальвии блестящей; в патенте RU 2678119 С1 описывается применение соединений формулы (А), где R₁= водород, R₂= бензил или R₁ и R₂ вместе с атомом азота означает пиперидин, морфолин, R₃- метил, для стимулирования роста томата обыкновенного (Solarium lycopersicum L).

Однако у известных производных пиримидин-5-илкарбоновых кислот недостаточно высокие показатели по всхожести семян, урожайности и высоте растений, а также имеется существенный недостаток, связанный с очень плохой растворимостью в воде, что затрудняет дозирование и применение этих препаратов.

В патенте US 3040047 В1 (пример 17, колонки 6,7). описывается способ получения натриевой соли 2-(4,5-диметил-1Н-пиразол-1-ил)-4-метилпиримидинкарбоновой кислоты (1:1). Способ заключается в добавлении раствора гидроксида натрия и этилового спирта к 2-(4,5-диметил-1Н-пиразол-1-ил)-4-метил-5-карбэтоксипиримидину. Смесь кипятят и затем концентрируют для выделения кристаллической натриевой соли. Известную соль используют как промежуточный продукт для получения соответствующей кислоты. Соли настоящего изобретения не содержат группы 4,5-диметил-1Н-пиразол-1-ила в положении 2 пиримидинового кольца и имеют другое назначение - для стимулирования роста растений.

Задачей настоящего изобретения является улучшение физико-химических свойств стимуляторов роста растений, в частности повышение растворимости, и показателей по всхожести семян, высоте растений, увеличению массы и урожайности при обработке стимулятором роста при предпосевной обработке семян и на любой стадии развития растений.

Поставленная задача решается применением новых стимуляторов роста растений - солей N-замещенной 2-амино-4-метилпиримидин-5-илкарбоновой кислоты общей формулы (I):

где Х⁺ выбирается из катионов Na, K, Li, H₃N⁺СН₂СН₂ОН;

R= водород, R₁= фенил, который может быть замещен метилом, этилом; фенил-(С₁-С₄)алкил- или R+R₁ вместе с атомом азота означают пиперидин, морфолин, пиперазин, N-метилпиперазин.

Предлагаемые соли, их получение и их применение для стимулирования роста растений ранее не были известны.

Растениями могут быть томат-обыкновенный (Solarium lycopersicum L), сахарная свекла, однолетник сальвии блестящей, бархатцы отклоненные, виды растений рода Rhododendron L. и др.

Соли N-замещенной 2-амино-4-метилпиримидин-5-илкарбоновой кислот формулы (I) представляют собой хорошо растворимые в воде вещества, растворы которых можно использовать для предпосевной обработки семян и внесения в почву на разных стадиях развития растений.

Соли N-замещенной 2-амино-4-пиримидин-5-карбоновой кислоты формулы (I) удобны и эффективны при использовании в качестве стимуляторов роста растений.

В качестве солей N-замещенной 2-амино-4-пиримидин-5-карбоновой кислоты формулы (I) могут быть использованы например, соли 2-(2-фенилэтил)амино-4-метилпиримидин-5-илкарбоновой кислоты, 4-метил-2-(морфолин-1-ил)пиримидин-5-илкарбоновой кислоты, 4-метил-2-(N-метилпиперазин-1-ил)пиримидин-5-илкарбоновой кислоты. 4-метил-2-(4-метилфенил)пиримидин-5-илкарбоновой кислоты, 2-бензиламино-4-метилпиримидин-5-илкарбоновой кислоты, 4-метил-2-(пиперидин-1-ил)пиримидин-5-илкарбоновой кислоты и др.

Предпочтительные соли N-замещенной 2-амино-4-метилпиримидин-5-илкарбоновой кислоты выбраны из группы: натриевая соль 2-бензиламино-4-метилпиримидин-5-илкарбоновой кислоты, этаноламиновая соль 2-бензиламино-4-метилпиримидин-5-илкарбоновой кислоты, калиевая соль 4-метил-2-(пиперидин-1-ил)пиримидин-5-илкарбоновой кислоты.

При исследовании проводилась сравнительная оценка действия солей N-замещенной 2-амино-4-метилпиримидин-5-илкарбоновой кислоты и соответствующей N-замещенной 2-амино-4-метилпиримидин-5-илкарбоновой кислоты на такие морфометрические показатели, как всхожесть семян, урожайность и высота растений на примере томата обыкновенного.

Для исследований выбран томат обыкновенный сорта «Новичок» (Solarium lycopersicum L). В качестве материала использовали семена фирмы «Аэлита» (г. Москва), качество которых соответствует ГОСТ Р 52171-2003.

Технический результат достигается тем, что при посадке замоченных в водопроводной воде семян томата, производили однократный полив грунта водными суспензиями 2-бензиламино-4-метилпиримидин-5-илкарбоновой кислоты, 4-метил-2-(пиперидин-1-ил)пиримидин-5-илкарбоновой кислоты, водными растворами натриевой соли 2-бензиламино-4-метилпиримидин-5-илкарбоновой кислоты, этаноламиновой соли 2-бензиламино-4-метилпиримидин-5-илкарбоновой кислоты и калиевой соли 4-метил-2-(пиперидин-1-ил)пиримидин-5-илкарбоновой кислоты. Норма расхода препарата составляла 0,002 мг/м². Для контроля использовали семена томата замоченные в водопроводной воде и коммерческом регуляторе роста Эпин-экстра (производство ННПП «НЭСТ М», РФ), в концентрации согласно инструкции к применению - 0,05%). Эксперимент проводили в трех повторениях для каждого исследуемого вещества и контроля, используя по 200 семян.

Проращивание семян производили при температуре 23°С. Посадку проростков производили на 15 день после начала проращивания. Всхожесть рассчитывали в процентах отношения количества проростков к числу использованных семян.

Последующий эксперимент проводили согласно Б.А. Доспехову (Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). 5-е изд. доп. и перераб. - учеб. пособ. для ВУЗа / Б.А. Доспехов. - М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с.) методом расщепленных делянок в трехкратной повторности. Высоту сеянцев измеряли в мм на 50 день от начала эксперимента, пересаживая рассаду в открытый грунт по схеме: 5 растений на 1 м². Урожайность и средний вес плодов определяли при сборе урожая на 130 день эксперимента, подсчитывая массу и количество плодов с 1 м².

Обработку и группировку данных проводили по методу изложенному в работе А.П. Кулаичева (Методы и средства комплексного анализа данных / А.П. Кулаичев. - М.: ФОРУМ: ИНФА-М, 2006. - 512 с.). Статистическую обработку результатов проводили с использованием пакета программ "Stadia".

Сравнение средних значений осуществляли с использованием t-критерия Стьюдента. Всхожесть семян в контрольном и опытных вариантах сравнивали по согласию частот с использованием Z - статистики. Рассчитывали увеличение всхожести и высоты проростков томата обыкновенного в опыте относительно контроля в процентах.

Результаты влияния семенной обработки соединениями ряда пиримидин-карбоновых кислот на всхожесть семян, высоту сеянцев, урожайность и среднюю массу плода томата обыкновенного сорта «Новичок» в сравнении с контролем и коммерческим препаратом представлены в таблице 1.

Всхожесть семян томата под воздействием коммерческого препарата Эпин увеличилась незначительно (2.7%). Всхожесть семян обработанных N-замещенной 2-амино-4-метилпиримидин-5-илкарбоновой кислотой увеличилась на 3.6-4.4%, всхожесть семян после обработки солями N-замещенной 2-амино-4-метилпиримидин-5-илкарбоновой кислоты соответствующих общей формуле (I) повысилась на 5.6-6.9%.

Высота сеянцев томата обыкновенного при посевной обработке N-замещенной 2-амино-4-метилпиримидин-5-илкарбоновой кислотой относительно контроля повысилась на 37.5-44.3%. Прирост этого показателя при применении солей N-замещенной 2-амино-4-метилпиримидин-5-илкарбоновой кислоты составил 56.8-61.4%. Высота сеянцев в случае применения коммерческого препарата Эпин относительно контроля повысилась менее значительно (6.8%).

Максимальное увеличение урожайности наблюдалось в опыте с применением солей N-замещенной 2-амино-4-метилпиримидин-5-илкарбоновой кислоты формулы (I) настоящего изобретения и составило 44-50% прироста относительно контроля. Действие N-замещенной 2-амино-4-метилпиримидин-5-илкарбоновой кислоты и Эпина привело к приросту в 32.1-36.9% и 10.7% соответственно.

Аналогичная зависимость наблюдается и для значений средней массы плодов. Так, под воздействием Эпина средняя масса плода увеличилась на 3.5%, применение N-замещенной 2-амино-4-метилпиримидин-5-илкарбоновой кислоты привело к увеличению этого показателя на 5.1-5.6%, а увеличение средней массы плода при обработки солями N-замещенной 2-амино-4-метилпиримидин-5-илкарбоновой кислоты соответствующих общей формуле (I) составило 9.5-12.2%.

Общая методика получения соединений формулы (I):

Метиловый или этиловый эфир соответствующей N-замещенной 2-амино-4-метилпиримидин-5-илкарбоновой кислоты подвергают взаимодействию с раствором соответствующего гидроксида Na, K, Li, или 2-гидроксиэтиламмония в эквимолярном соотношении в среде метилового или этилового спирта при нагревании, с последующим выделением полученной соли. Ниже приводятся физико-химические характеристики предпочтительных соединений, полученных согласно приведенной методике.

Пример 1. 2-бензиламино-4-метилпиримидин-5-илкарбоновой кислоты натриевая соль.

Т.пл. >300°С. Спектр ЯМР ¹Н, δ, м.д.; J, Гц: 2.58 (3Н, с, СН₃); 4.52 (2Н, д, CH₂N, J=12.0); 7.16-7.28 (1Н, м, СН-фенил.); 7.29-7.32 (4Н, м, 4СН-фенил); 7.63 (1Н, д, NH, J=12.0); 8.65 (1Н, с, СН-пирим.). Спектр ЯМР ¹³С, δ, м.д.: 40.5, 44.4, 120.7, 125.8, 127.5, 128.5, 135.6, 141.2, 155.0, 161.7, 170.1.

Пример 2. 2-бензиламино-4-метилпиримидин-5-илкарбоновой кислоты этаноламиновая соль.

Аморфное вещество. Спектр ЯМР ¹Н, δ, м.д.; J, Гц: 2.49-2.56 (3.9Н, м, СН₃+DMSO); 2.81 (2Н, т, CH₂NH₃, J=6.0); 3.54-3.57 (3.5Н, м, CH₂OH+H₂O); 4.52 (2Н, д, CH₂N, J=12.0); 5.19 (1Н, уш.с, NH₃); 7.18-7.22 (1Н, м, СН-фенил.); 7.25-7.30 (4Н, м, 4СН-фенил); 7.71 (1Н, уш.с, NH); 8.58 (1Н, с, СН-пирим.). Спектр ЯМР ¹³С, δ, м.д.: 40.5, 42.5, 44.3, 59.5, 119.9, 126.9, 127.5, 128.6, 140.9, 158.7, 161.9, 165.5, 170.1.

Пример 3. 4-метил-2-(пиперидин-1-ил)пиримидин-5-илкарбоновой кислоты калиевая соль.

Т.пл. >300°С. Спектр ЯМР ¹Н, δ, м.д.; J, Гц: 1.43-1.51 (4Н, м, 4СН-пипер.); 1.57-1.62 (2Н, м, 2СН-пипер.); 2.56 (3Н, с, СН₃); 3.70-3.73 (4Н, м, 2СН₂-пипер.); 8.60 (1Н, с, СН-пирим.). Спектр ЯМР ¹³С, δ, м.д.: 24.8, 24.9, 25.8, 40.5, 40.6, 121.9, 160.3, 160.5, 167.0, 169.1.

Использование хорошо растворимых в воде солей настоящего изобретения в качестве стимуляторов роста растений, позволяет существенно упростить их применение и повысить эффективность действия производных N-замещенных 2-амино-4-метилпиримидин-5-илкарбоновых кислот в нуждах растениеводства.

Показатели по всхожести семян, высоте сеянцев, урожайности и средней массы плода томата обыкновенного сорта «Новичок» после обработки солями 2-амино-4-метилпиримидин-5-илкарбоновых кислот и сравнительные данные полученные при обработке аналогами приведены в таблице.

Изобретение относится к способу получения солей N-замещенной 2-амино-4-метилпиримидин-5-илкарбоновой кислоты общей формулы (I):

где Х+ выбирается из катионов Na+, K+, Li+, H3N+CH2CH2OH;

R=водород, R1=фенил, который может быть замещен метилом, фенил-(С1-С4)алкил- или R+R1 вместе с атомом азота означают пиперидин, морфолин, пиперазин, N-метилпиперазин, заключающийся в том, что метиловый или этиловый эфир соответствующей N-замещенной 2-амино-4-метилпиримидин-5-илкарбоновой кислоты подвергают взаимодействию с раствором соответствующего гидроксида Na, K, Li или 2-гидроксиэтиламмония с последующим выделением полученной соли. Технический результат: разработан способ получения солей N-замещенной 2-амино-4-метилпиримидин-5-илкарбоновой кислоты общей формулы (I), которые обладают свойствами стимулятора роста растений. 1 з. п-тов ф-лы, 1 табл., 3 пр.

1. Способ получения солей N-замещенной 2-амино-4-метилпиримидин-5-илкарбоновой кислоты общей формулы (I):

где Х⁺ выбирается из катионов Na⁺, K⁺, Li⁺, H₃N⁺CH₂CH₂OH;

R=водород, R₁=фенил, который может быть замещен метилом, фенил-(С₁-С₄)алкил- или R+R₁ вместе с атомом азота означают пиперидин, морфолин, пиперазин, N-метилпиперазин, заключающийся в том, что метиловый или этиловый эфир соответствующей N-замещенной 2-амино-4-метилпиримидин-5-илкарбоновой кислоты подвергают взаимодействию с раствором соответствующего гидроксида Na, K, Li или 2-гидроксиэтиламмония с последующим выделением полученной соли.

2. Способ по пункту 1, согласно которому получают соли, обладающие свойствами стимулятора роста растений.