СОЕДИНЕНИЯ ДЛЯ СТИМУЛИРОВАНИЯ РОСТА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР Российский патент 2024 года по МПК A01N43/90 A01N41/10 C07D487/02 A01P21/00 

Область техники

Изобретение относится к области сельского хозяйства и касается новых стимуляторов роста растений на основе производных 1,2,4-триазоло[1,5-с]пиримидин-2-сульфонамида, повышающих устойчивость растений к засухе.

Уровень техники

В климатических зонах с сухим климатом и очень низким выпадением дождей в вегетационный период культурных растений (в частности, подсолнечник, горох, рапс) количество влаги в почве влияет на величину урожая. Немаловажными факторами, определяющими урожайность, являются глубокое влагообеспечение почвы в осенне-зимний период, умеренные осадки до начала налива семян и отсутствие осадков в конце налива семян.

Перспективным резервом повышения урожайности сельскохозяйственных культур в условиях дефицита влаги является использование стимуляторов роста, усиливающих энергетические и ростовые процессы в начале вегетации. Предпосевная обработка семян и посадочного материала позволяет ускорить их прорастание и улучшить всхожесть, а также стимулировать развитие корневой системы, что помогает культуре «выживать» в неблагоприятных условиях окружающей среды.

Известно большое количество регуляторов роста растений, зарегистрированных в «Государственном каталоге пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации» (по состоянию на 13 декабря 2023 г., Москва), которые используются для повышения энергии прорастания и полевой всхожести семян, активации ростовых и формообразовательных процессов, повышения урожайности. В частности, в качестве регуляторов роста масличных и/или зернобобовых культур известны такие препараты, как Циркон, Р (с. 735), Бигус, BP (с.744), АгроСтимул, ВЭ (с.749), Иммуноцитофит (с.825).

Наиболее близким аналогом является стимулятор роста 1-(2-хлор-4-пиридин)-3-фенилмочевина (форхлорфенурон), описанный в патенте US 4193788 А1 (кл. A01N 9/22, опубл. 18.03.1980), который применяют для различных сельскохозяйственных культур. Недостатком известного стимулятора роста является недостаточная эффективность на таких культурах, как подсолнечник и горох.

Поэтому существует постоянная потребность в синтезе новых стимуляторов роста сельскохозяйственных культур, которые обладали бы преимуществами по сравнению с известными препаратами.

Целью настоящего изобретения является расширение арсенала стимуляторов роста растений для применения их преимущественно в регионах с засушливым климатом, повышение устойчивости растений к негативным факторам среды (засухе, переувлажнение почвы), повышение урожайности.

Раскрытие сущности изобретения

Технический результат заключается в увеличении конкурентоспособности молодых растений зернобобовых и масличных культур по отношению к сорнякам, в стимуляции роста и развития культур в условиях дефицита влаги.

Объектом настоящего изобретения являются соединения для стимулирования роста сельскохозяйственных культур, представленные общей формулой (I):

где X обозначает -CONH-, n равно нулю или единице, R1 и R2 независимо друг от друга обозначают -Н, -СООН, -СООСН₃, индолил-3.

В частности, если R1 обозначает -СООН, a R2 обозначает индолил-3, n=0, то соединение представляет собой (2S)-2-(8-фтор-5-метокси[1,2,4]триазоло[1,5-с] пиримидин-2-сульфонил)амино-3-(1Н-индол-3-ил)пропановой кислоты:

В частности, если R1 обозначает -СООСН₃, a R2 обозначает индолил-3, n=0, то соединение представляет собой метил (2S)-2-(8-фтор-5-метокси[1,2,4]триазоло[1,5-с]пиримидин-2-сульфонил)амино-3-(1Н-индол-3-ил) пропаноат:

В частности, если R1 обозначает -Н, a R2 обозначает -СООН, n=0, то соединение представляет собой 3-(8-фтор-5-метокси[1,2,4]триазоло[1,5-с]пиримидин-2-сульфонил)аминопропановую кислоту:

В частности, если R1 обозначает-Н, a R2 обозначает -СООСН₃, n=1, то соединение представляет собой метил 3-((8-фтор-5-метокси[1,2,4]триазоло[1,5-с]пиримидин-2-сульфонил)карбамоил)аминопропаноат:

Другим объектом настоящего изобретения является композиция для стимулирования роста сельскохозяйственных культур, содержащая соединение (I) и по меньшей мере одно приемлемое с точки зрения сельского хозяйства вспомогательное вещество для получения препаративных форм.

Еще одним объектом изобретения является способ стимулирования роста сельскохозяйственных культур, заключающийся в обработке семян зернобобовых и масличных культур эффективным количеством соединения (I) или композиции, содержащей соединение (I). Зернобобовые культуры представляют собой горох, сою. Масличные культуры представляют собой подсолнечник, яровой рапс, озимый рапс.

Предлагаемые стимуляторы роста и развития растений могут быть использованы для повышения энергии прорастания и полевой всхожести семян, активации ростовых и формообразовательных процессов, повышения урожайности различных зернобобовых и масличных культур, в том числе таких, как подсолнечник, горох, рапс.

Осуществление изобретения

Далее приведены описание синтеза соединений, согласно настоящему изобретению, а также результаты биологических испытаний.

Пример 1. Синтез 3-(8-фтор-5-метокси[1,2,4]триазоло[1,5-с]пиримидин-2-сульфонил)аминопропановой кислоты.

К раствору 3 г бета-аланина (33,7 ммоль) и 10,21 г триэтиламина (14 мл, 101 ммоль) в 90 мл смеси Н₂О: ТГФ (2:1, по объему), предварительно охлажденному до 0°С в бане со льдом, в течение 20 мин добавляют порционно 4,97 г 8-фтор-5-метокси[1,2,4]триазоло[1,5-с]пиримидин-2-сульфонилхлорида (33,7 ммоль). По окончании добавления баню со льдом убирают и реакционную смесь оставляют перемешиваться в течение 2 ч при комнатной температуре. Реакционную смесь промывают 2 раза по 50 мл диэтилового эфира в делительной воронке. Водную фазу отделяют и подкисляют до значения рН 2 раствором 1N соляной кислоты. Раствор с выпавшим белым осадком перемешивают 1,5 ч. Осадок отфильтровывают, промывают 2 раза по 30 мл воды, затем один раз 30 мл диэтилового эфира. Сушат до постоянной массы на воздухе. Получают 2,83 г белого осадка 3-(8-фтор-5-метокси[1,2,4]триазоло[1,5-с]пиримидин-2-сульфонил)аминопропановой кислоты (соединение 1.3). Выход 35%. Температура плавления 172-173°С.

ЯМР ¹H (DMSO - d⁶) δ: 8.65-8.68 (m, 1Н, NH), 8.30 (d, 1H, Hi), 4.23 (s, 3H, OMe), 3.22-3.27 (m, 2H, H₂), 2.45-2.51 (m, 2H, H₃).

Пример 2. Синтез (2S)-2-(8-фтор-5-метокси[1,2,4]триазоло[1,5-с]пиримидин-2-сульфонил)амино-3-(1Н-индол-3-ил)пропановой кислоты.

Соединение (2S)-2-(8-фтор-5-метокси[1,2,4]триазоло[1,5-с]пиримидин-2-сульфонил)амино-3-(1Н-индол-3-ил)пропановая кислота (соединение I.1) получено из 8-фтор-5-метокси[1,2,4]триазоло[1,5-с]пиримидин-2-сульфонилхлорида и (2S)-2-амино-3-(1H-индол-3-ил)пропановой кислоты аналогичным образом, как описано в примере 1. Выход 70%. Температура плавления 114-116°С

ЯМР ¹H (DMSO-d⁶): 10.51 (1Н, s, NH_2A), 8.90 (1Н, s, NH_1a), 8.13 (1H, d, H₁), 7.33 (1H, d, H₂), 6.99 (2H, d, Ar), 6.80 (2H, m, Ar), 4.18 (3H, s, OMe), 4.15 (1H, m, CH), 3.09 (1H, dd, CH₂), 2.88 (1H, dd, CH₂).

Пример 3. Синтез метил (2S)-2-(8-фтор-5-метокси[1,2,4]триазоло[1,5-с]пиримидин-2-сульфонил)амино-3-(1H-индол-3-ил) пропаноата.

Соединение метил (2S)-2-(8-фтор-5-метокси[1,2,4]триазоло[1,5-с]пиримидин-2-сульфонил)амино-3-(1H-индол-3-ил) пропаноат (соединение 1.2) получено из 8-фтор-5-метокси[1,2,4]триазоло[1,5-с]пиримидин-2-сульфонилхлорида и метил (2S)-2-амино-3-(1H-индол-3-ил)пропаноата аналогичным образом, как описано в примере 1. Выход 15%. Температура плавления 265-267°С.

ЯМР ¹Н (DMSO - d⁶): 10.57 (1H, s, NH_2A), 9.14 (1Н, s, NH_1a), 8.17 (1H, d, H₂), 7.34 (1H, d, Hi), 7.03 (2H, d, Ar), 6.84 (2H, m, Ar), 4.26 (1H, m, CH), 4.18 (3H, s, OMe), 3.60 (3H, s, OMe), 3.09 (1H, dd, CH₂), 2.94 (1H, dd, CH₂).

Пример 4. Синтез метил 3-((8-фтор-5-метокси[1,2,4]триазоло[1,5-с]пиримидин-2-сульфонил)карбамоил)аминопропаноата.

К раствору 1,66 г 8-фтор-5-метокси[1,2,4]триазоло[1,5-с]пиримидин-2-сульфониламида (6,72 ммоль) и 1,5 г метил 3-(N-феноксикарбонил)аминопропаноата (6,72 ммоль) в 20 мл ацетонитрила добавляют 1,07 г диазабициклоундецена (1,05 мл, 7 ммоль). Реакционную массу доводят до кипения и перемешивают в течение 2 ч. Затем охлаждают, подкисляют раствором 1N соляной кислоты. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают 2 раза водой. Сушат до постоянной массы на воздухе. Получают 1,45 г белого осадка метил 3-((8-фтор-5-метокси[1,2,4]триазоло[1,5-с]пиримидин-2-сульфонил)карбамоил)аминопропаноата (соединение I.4). Выход 57%. Температура плавления 192-194°С.

ЯМР ¹Н (DMSO - d⁶) δ: 11.71 (s, 1H, NH_1a), 8.35 (d, 1Н, H₁), 6.81-6.83 (m, 1H, NH_2A), 4.25 (s, 3H, OMe), 3.58 (s, 3H, OMe), 3.21-3.25 (m, 2H, H₂), 2.44-2.47 (m, 2H, H₃).

Пример 5. Подготовка к биологическим испытаниям.

В день начала опыта для каждого варианта готовят маточный раствор с концентрацией 3,0 мг/мл (15 мг растворить в 5 мл растворителя), из которого готовят базовые рабочие растворы путем разбавления в диметилсульфоксиде (ДМСО) до концентрации 0,0075 мг/мл и 0,030 мг/мл (см. таблицу 1).

В качестве контроля используют дистиллированную воду.

В качестве эталона используют стимулятор роста форхлорфенурон.

Испытания полезных качеств новых соединений с применением тестовых растений проводили по методике испытаний, основанной на стандартном методе ГОСТ

12038-84 по оценке влияния соединений на морфологию проращиваемых семян и визуальный рост растений, выращиваемых в рулонах.

В качестве тестовых растений выбраны подсолнечник, сорт Енисей (представитель семейства масличных, Helianthus sp.) и горох, сорт Немчиновский 100 (представитель семейства зернобобовых, Pisum sp.).

В работе используют семена, предназначенные для посева с высокими сортовыми (наследственными) и посевными качествами, не-протравленные.

На магнитную мешалку помещают в стакане навеску семян в количестве 200 шт., наносят 1 мл базового рабочего раствора с концентрацией 7,5 мкг/мл. В течение 10 мин с помощью двух якорей производят перемешивание, что позволяет равномерно нанести препарат на поверхность всех семян. Затем пинцетом раскладывают по 50 семян на один рулон в одну линию на фильтровальной бумаге (рулон) с интервалом 1 см и на расстоянии 2-3 см от верхнего и боковых краев бумаги. Количество повторностей в варианте - 4. Разложенные на бумаге семена накрывают такой же полоской увлажненной бумаги, полоской полиэтилена и сворачивают в рулоны. Рулон вертикально устанавливают в растильню (емкость с дистиллированной водой) и устанавливают в световой шкаф. Аналогично проводят процедуру обработки новой порции семян с рабочим раствором препарата с концентрацией 30,0 мкг/мл.

Проведение рулонным методом оценки влияния препарата на морфологию проращиваемых семян и видимый рост растений, выращиваемых в рулонах в вертикальном положении в растильне, проводили согласно ГОСТ 12038-84.

Контроль постоянной температуры и влажности. Требования: температура 20°С (горох), 25°С (подсолнечник), естественное освещение (день/ночь). Полив водой для поддержания одного уровня влаги, по мере роста растений и расхода воды в растильнях.

Учеты результатов анализа проводят на 3-4 сут. (энергия прорастания), 5-8 сут.(всхожесть), 10-11 сут. (измерение длины осевых органов - корень, лист).

Количественное значение энергии прорастания и всхожести семян определяют по числу нормально проросших семян по отношению к общему их количеству в выборке (50 семян). Далее результат умножают на 100%.

Пример 6. Оценка энергии прорастания и всхожесть семян.

Под энергией прорастания понимают способность семян к дружному прорастанию, определяемому процентом нормально проросших семян за период 3(4) сут. от начала опыта.

В опыте использовали крупные семена подсолнечника и гороха, имеющие высокие посевные качества (первый класс). Результаты приведены в таблицах 2-3.

По параметру энергии прорастания для подсолнечника и гороха показатель равен 100% по вариантам опыта (испытываемые соединения), относительно контроля; подавление процесса прорастания семян не зафиксировано. Энергия прорастания семян тестовых культур в варианте с водой равна 85-86%; в варианте с эталоном (форхлорфенурон, доза 7,5/30 мкг/мл) - 88-89%.

Всхожесть - это отношение числа проросших семян к числу посеянных за период 7 сут.от начала опыта в контролируемых условиях проращивания в растильнях. Результаты приведены в таблицах 2-3.

По параметру всхожести семян подсолнечника и гороха показатель равен 100% по вариантам опыта (испытываемые соединения), относительно контроля; подавление процесса прорастания семян не зафиксировано. Всхожесть семян тестовых культур в варианте с водой равна 87-89%; в варианте с эталоном (форхлорфенурон, доза 7,5/30 мкг/мл) - 92%.

Пример 7. Отклик растений (морфологическая реакция) на испытываемые соединения.

Эффективность синтезированных соединений определяли путем измерения на 10-12 сут. от начала опыта размерных показателей молодых растений. Степень изменения роста корней и надземной части растений по каждой дозе рассчитывали по среднему значению измеряемых параметров. Эти показатели выражены в процентах (%) относительно контроля. По окончанию опыта измеряли вес свежесрезанных растений, а также высушенных до постоянной массы в сушильном шкафу при 105°С с целью оценки функционального состояния растений по содержанию биологической (связанной) воды в растительных тканях. Результаты приведены в таблицах 4-5.

Рост молодых растений в варианте с водой равен: подсолнечник - 7 см и горох - 9 см; в варианте с эталоном (форхлорфенурон, доза 7,5 / 30 мкг/мл): подсолнечник -113/116% и горох - 110/112%.

Рост надземной части подсолнечника в норме 7,5 мкг/мл в вариантах 1-4 составляет 120-127% относительно контроля, а рост надземной части гороха - 123-124%. Рост надземной части подсолнечника в норме 30 мкг/мл в вариантах 1-4 составляет 121-130% относительно контроля, а рост надземной части гороха - 125-127%.

Зафиксирован рост корней подсолнечника в норме 7,5 мкг/мл в вариантах 1-4 в пределах 120-129% относительно контроля, рост корней гороха - в пределах 121-124%). Рост корней подсолнечника в норме 30 мкг/мл в вариантах 1-4 составляет 122-128% относительно контроля, а рост корней гороха - 123-126%.

Увеличение свежей биомассы подсолнечника в норме 7,5/30 мкг/мл в вариантах 1-4 составляет 578-609%/595-614% относительно контроля, а увеличение свежей биомассы гороха - 123-132%/125-133% относительно контроля.

Проведенные биологические испытания показали, что применение синтезированных соединений 1.1-1.4 оказывает положительное влияние на прорастание и всхожесть семян подсолнечника/гороха, усиливает рост и развитие проростков, стимулирует корнеобразование, что способствует запасу влаги в тканях растений в начале вегетации, таким образом повышая их конкурентоспособность и более мощный рост в условиях дефицита влаги, что впоследствии положительно влияет на урожайность.

Предлагаемая группа изобретений реализует указанное назначение: исследованные соединения на основе производных 1,2,4-триазоло[1,5-с]пиримидин-2-сульфонамида, согласно изобретению, проявляют свойства стимуляторов роста масличных и зернобобовых культур.

Группа изобретений относится к области сельского хозяйства и касается новых стимуляторов роста растений. Стимулятор роста растений на основе производных 1,2,4-триазоло[1,5-с]пиримидин-2-сульфонамида представляет собой: (2S)-2-(8-фтор-5-метокси[1,2,4]триазоло[1,5-с]пиримидин-2-сульфонил)амино-3-(1Н-индол-3-ил)пропановой кислоты; метил (2S)-2-(8-фтор-5-метокси[1,2,4]триазоло[1,5-с]пиримидин-2-сульфонил)амино-3-(1Н-индол-3-ил)пропаноат; 3-(8-фтор-5-метокси[1,2,4]триазоло[1,5-с]пиримидин-2-сульфонил)аминопропановой кислоты; метил 3-((8-фтор-5-метокси[1,2,4]триазоло[1,5-с]пиримидин-2-сульфонил)карбамоил)аминопропаноат. Указанные соединения в сочетании с приемлемыми с точки зрения сельского хозяйства вспомогательными веществами образуют композиции для стимулирования роста сельскохозяйственных культур, таких как зернобобовые и масличные. Способ стимулирования роста сельскохозяйственных культур заключается в обработке семян зернобобовых и масличных культур эффективным количеством соединения на основе производных 1,2,4-триазоло[1,5-с]пиримидин-2-сульфонамида или композиции, содержащей соединение на основе производных 1,2,4-триазоло[1,5-с]пиримидин-2-сульфонамида. Предлагаемая группа изобретений позволяет увеличить конкурентоспособность молодых растений зернобобовых и масличных культур по отношению к сорнякам, стимулировать рост и развитие культур в условиях дефицита влаги. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 табл., 7 пр.

1. Соединение для стимулирования роста сельскохозяйственных культур, представленное общей формулой:

,

где X обозначает -CONH-, n равно нулю или единице, R1 и R2 независимо друг от друга обозначают-Н, -СООН, -СООСН₃, индолил-3.

2. Соединение по п. 1, представляющее собой (2S)-2-(8-фтор-5-метокси[1,2,4]триазоло[1,5-с]пиримидин-2-сульфонил)амино-3-(1Н-индол-3-ил)пропановой кислоты.

3. Соединение по п. 1, представляющее собой метил (2S)-2-(8-фтор-5-метокси[1,2,4]триазоло[1,5-с]пиримидин-2-сульфонил)амино-3-(1Н-индол-3-ил)пропаноат.

4. Соединение по п. 1, представляющее собой 3-(8-фтор-5-метокси[1,2,4]триазоло[1,5-с]пиримидин-2-сульфонил)аминопропановой кислоты.

5. Соединение по п. 1, представляющее собой метил 3-((8-фтор-5-метокси[1,2,4]триазоло[1,5-с]пиримидин-2-сульфонил)карбамоил)аминопропаноат.

6. Композиция для стимулирования роста сельскохозяйственных культур, содержащая соединение по любому из пп. 1-5 и по меньшей мере одно приемлемое с точки зрения сельского хозяйства вспомогательное вещество для получения препаративных форм.

7. Способ стимулирования роста сельскохозяйственных культур, заключающийся в обработке семян зернобобовых и масличных культур эффективным количеством соединения по любому из пп. 1-5 или композиции по п. 6.

8. Способ по п. 7, в котором зернобобовая культура представляет собой горох, сою.

9. Способ по п. 7, в котором масличная культура представляет собой подсолнечник, яровой рапс, озимый рапс.