Карбамоильные производные алканоламинов, в качестве регуляторов роста растений Советский патент 1992 года по МПК C07C271/48 A01N47/12 

где R - ОН или Н,

обладающие свойствами регуляторов роста

растений (кертолин и кинетин).

Однако известные соединения, в том числе картолин, обладают рядом недостатков, ограничивающих их применение: их активность как регуляторов роста растений недостаточно высока, для получения этих соединений используют сравнительно дефицитные и дорогие исходные продукты, такие, как м-нитротолуол и м-аминофенол; (в процессе получения образуются малоустойчивые при хранении полупродукты - эрилгидроксиламины, 0-(м-алкоксикарбо- ниламинофенил)-хлоркарбоматы, что затрудняет организацию производства препаратов типа картолина,

Цель изобретения - изыскание новых регуляторов роста растений, которые бы получали из менее дефицитного и дорогого сырья и превосходили по активности (в качестве регуляторов) известные регулятора роста растений.

Предлагаются соединения формулы (I) о качестве регуляторов роста растений..

Соединения формулы (I) синтезируют из доступного сырья - алканоламинов, спир- тоо, аминов и фосгена - двумя способами, исходя из получаемых известными методами соединений формулы

ROCONH(CH2)nOH. (II) воздействием на соединение формулы (II) изоцианата в среде апротонного растворителя или оззимодействием соединения фор- мулы (II) с фосгеном и последующей обработкой образующегося хлоругольного эфира соответствующим амином.

Полученные этими способами соединения приведены в табл. 1. Они новые и в литературе не описаны. Соединения формулы (I) при R - Н представляют собой устойчивые кристаллические вещества, а при R - элкил - вязкие масла. Все соединения формулы (I) плохо растворимы в воде и в обычных растворителях, могут быть использованы с добавкой поверхностно-ак- тивных веществ в виде водных дисперсий или п виде смачивающихся порошков для опудривания семян перед посевом.

Как показали результаты первичных токсикологических исследований, проведенных на примере соединения (I) (условное наименование картолин-2), данная группа веществ малотоксична для теплокровных живятных (острая токсичность LDso для белых крыс,-1000 мг/кг).

Пример1,В раствор 0,005 моль Ы-алкокси(эрилокси)карбонилалканолами- на формулы (П) в 15 мл сухого эфира при 20°С медленно пропускают ток фосгена. По

окончании реакции (контроль ТСХ, 3 ч) избыток фосгена и хлористый водород удаляют отдувкой азотом. Приливают 10 мл эфира и постепенно при энергичном перемешивании добавляют 0,01 моль соответствующего амина в 10 мл эфира. Выдерживают б ч, фильтруют, растворитель упаривают, остаток промывают гексаном и получают соединение формулы (I), Этим спо0 собом получены соединения 1,2 и 13 (табл. 1).

Пример 2. К раствору 0,04 моль соединрния формулы (II) в 60 мл сухого эфира добавляют 0,1 мл триэтиламина и при

5 энергичном перемешивании приливают раствор 0,04 моль изоцианата в 40 мл эфира. Смесь перемешивают 2 ч при комнатной температуре. Выпавший продукт фильтруют и промывают смесью эфир - гексан. Получа0 ют соединения формулы (I) (R1 - Н). Этим методом получены соединения 3-12 и 14- 21.

Выход соединений формулы (I), полученных в примерах 1 и 2, составляет 605 70%,

Строение соединений формулы (I) доказано на основании да иных элементного анализа, ИК- и ПМР-спектроскопии,

В ИК-спектрах этих соединений наблю0 даются полосы поглощения групп, CM V КВт): С 0 при 1730-1660: NHCO при 1550- 1500: СОО при 1240-1190: (в CCU): NH при 3480-3420.

П р и м е р 3. В отборочных,испытаниях

5 используют культуру клеток паренхимной ткани табака, выращиваемую в строго кондиционированных условиях на модифицированной среде по Шонку и Хильде-Брандту. Испытания проводят при

0 концентрации веществ М. Активность веществ оценивают по степени их влияния на рост клеточной массы и количеству выделяемого клетками в процессе дыхания углекислого газа. Критерии отбора получают при

5 изучении характера действия на клетки эталонных веществ. Продолжительность опыта 120 ч. В качестве основного эталона берут картолин в концентрации М, дополнительного - кииетин в концентрации М,

0 Результаты испытаний приведены в табл. 2 в процентах к контролю (объект без воздействия препаратов),

Ряд соединений формулы (I) проявляют активность, характерную для цитокининов

5 пуринового рядо взятых в высоких концентрациях, когда уг нетение выделения клетка- ми углекислого газа ингибируется значительно активнее, чем их рост. Поэтому для оценки степени активности предлагаемых соединений удобно использовать разность критериев, характеризующих рост и дыхание клеток.

Чем разность больше, тем активность выше. Все предлагаемые соединения, кроме соединений 4, 8, 10, 18 и 19, имеют значительную величину этого показателя, причем соединения 1, 3, 5, 7, 13, 16 и 21 имеют активность, сравнимую или превышающую активность эталона - картолина. Соединения 4, 8. 10, 18 и 19 оказывают значительное стимулирующее действие на оба регистрируемых параметра, что характерно для цитокининов в более низких дозах.

Так как все исследованные соединения проявляют в той или иной мере цитокинино- вую активность, в дальнейшем они будут в специальных тестах, оценивающих степень этой активности, а также их защитные свойства.

П р и м е р 4. Оценивают цитокининовую активность соединения 1, определяя его действие на прорастание семян сальтэ, которые находились в состоянии термоинду- цированного покоя (выдерживание в течение 1 сут при 30°С). Результаты приведены в табл. 3.

Как вид но из табл. 3 соединение 1 в этом тесте показывает сравнимое с кинетином действие при концентрации на три порядка ниже, тогда как кэртолин в этом случае неактивен.

П р и м е р 5. Оценивают цитокининовую активность соединения 1 о опытах по изучению его слияния на интенсивностьтранспи- рации десяти листьев, срезанных с трехнедельных растений пшеницы. Оценку проводят путем учета количества воды, испаренной за 24 ч листьями, погруженными в раствор испытуемого препарата. В этом тесте соединение 1, как и картолин, не обладает цитокининовой активностью.

Этот опыт показывает, что в отличие от цитокининов, изучаемые соединения не интенсифицируют транспирацию у листьев, что должно способствовать проявлению защитного действия на растения в условиях засухи. Результаты приведены в табл. 4.

П р и м е р 6. Дальнейшие испытания на цитокининовую активность проводят с семядолями огурца. Проростки огурца выращивают в термостате при 27°С в течение 7 дн. Семядоли отделяют и раскладывают в чашки Петри на фильтры, смоченные раствором исследуемого соединения в воде. В контроле фильтры смачивают водой, в эталонном опыте - раствором кинетина. Семядоли инкубируют 24 ч при 27°С в темноте, затем выставляют на 3 ч на свет, после чего извлекают ацетоном хлорофилл и определяют его содержание на спектрофотометре при длине волны 665 им.

В табл. 5 приведены данные по стимуляции образования хлорофилла препарата- 5 ми в процентах к контролю (вода, не содержащая препаратов).

Соединения 1 и 16 не уступают по силе действия кинетину, взятому в концентрации в десять раз более-высокой.

0 П р и м е р 7. Высокую цитокининовую активность соединение 1 показывает в различных биохимических реакциях, характерных для веществ цитокининового действия, описанных в примерах 7 и 8.

5 При изучении влияния соединения 1 на активность нитратредуктазы работа выполнена на изолированных зародышах куколя (Agrostemma githago, Z).

Семена замачивают на 12 ч в чашках

0 Петри на дистиллированной воде при 30°С в темноте. Затем из семян изолируют зародыши и инкубируют их на воде, на растворах разных концентраций аналога природного цитокинина - 6-бензиламинопурина и сое5 динения 1. Зародыши инкубируют в темноте при 30°С в течение 18 ч. По окончании инкубации их фиксируют при -70°С.

Активность нитратредуктазы определяют в системе in vitro по методу Ивенса и

0 Нейсона с некоторыми модификациями. Соединение 1 стимулировало нитратредуктазы 250% (для картолина 110%).

Установлена цитокининовая активность соединения 1 по индукции синтеза нитрат5 редуктазы в изолированных зародышах куколя. В этом проявляется участие соединения 1 в регуляции активности генетического апарата растительных клеток по цитокининовому типу. Картолин в этом опы0 те не показывает цитокининового действия. Примере. Защитное действие соединения 1 на аппарат белкового синтеза изучают на растениях ячменя. Для опытов берут листья ячменя от растений, подверг5 шихся засухе без обработки и с предварительной обработкой их синтетическими цитокининами в условиях примера 12. В качестве контроля листья ячменя берут у рас- тений, выращенных при условии

0 нормальной влажности почвы. Эталоном служит картолин.

Листья ячменя растирают в жидком азоте и гомогенизируют в буфере с высокой ионной силой (200 ммоль трис-ацетата, рН 8,5; 60 ммоль KCI; 30 ммоль MgCla: 250

5 мг/оль сьхарозы; 4 ммоль / -меркаптоэта- нола).

Гомогенат центрифугируют последовательно при 15000 g в течение 10 мин и при 18000 g 20 мин. К постмитохондриальному

г.упернатанту добавляют тритон Х-100 до конечной концентрации 1 %, наслаивают на подушку из 1,75 М сахарозы в буфере. содержащем, ммоль: грис-ацетат 40. рН 8,5: KCI 20; MgCl2 Ю; / -меркаптоэтанол 4. и центрифугируют при 42 тыс. об/мин D тече- ние-90 мин. Осадок рибосом суспендируют в буфере, содержащем, ммоль: трис-ацетат 10, рН 7.9; KCI25; MgCl25, /J-меркаптоэта- нол 4, и фракционируют в градиенте концентрации сахарозы (10-35%) в роторе SW-40 центрифуги в течение 70 мин. После этого пробирки прокалывают, фракции собирают в дистиллированную воду и измеряют оптическую плотность при 260 нм.

Результаты:

ВариантПроцент полисом

Контроль45

Засуха18

Засуха соединение 169

Засуха + кэртолин63

Обработка ячменя соединением 1 приводит к повышению доли полисом в препаратах рибосом. выделенных из листьев слитных растений Доля полисом под действием засухи снижается в листьях с 45 до 18% и повышается под действием соединения 2 до 69%,

Полученные данные свидетельствуют о .j,ui-oM дейгдБпи соединения 1 на аппарат С.С ..косого синтеза в листьях. Высокая до-.1 полисом указывает на Функциональную активность аппарата белкового синтеза fj д. стьях. что определяет интенсивность синтез о них белка и отражает общую фун- кциснэльную активность листьев, которая играет сажную роль в продуктивности растений.

П р и м е р 9, В лабораторных условиях действие соединений формулы (1) на фактор устойчивости растений к засухе определяют по способности семян пшеницы сорта Безостая I прорастать на растворах с повышенным осмотическим давлением. Этот тест рыявляет способность соединений формулы (I) повышать осмотическое давление (ОД) в клетках и стимулировать синтетические процессы в растениях в условиях недостатка влаги, что определяет устойчивость растений к засухе также, как это обусловливает развитие мощней первичной корневой системы.

Позы шеи сое осмотическое давление 16 атм создают раствореньем сахарозы. Результаты действия соединений формулы (I), вводимых в растворсазарозы, приведены в табл. б в процентах к контролю - количеству

семян, проросших на растворе сахарозы с таким же осмотическим давлением но без добавки соединений формулы (I).

Вэтихопытахсоединения 1 и 16по силе

защитного действия превосходят картолин. Результаты приведены в табл. 6.

П р и м е р 10. Оценивают действие предлагаемых соединений на устойчивость листьев пшеницы к недостатку влаги и пони0 женным температурам. Степень повреждения листьев оценивают по скорости потери ими электролитов вследствие нарушения клеточных мембран. Чем ниже выход электролитов, тем меньше степень нарушения,

5 т.е. выше эффективность препарата, Семена пшеницы сорта Ильичевка выращивают в течение 8 дн на испытуемых препаратах, затем срезанные листья выдерживают в течение 24 ч над безродным хлористым каль0 цием или в течение 1 сут при температуре

-4 С, Дс-ice их погружают в дистиллированную воду и определяют по ее конечной электропроводности количество вышедших электролитов.

5Контролем, в процентах к которому относят полученные данные, являются погибшие листья.

Результаты приведены в табл. 7. Концентрация веществ 10 мг/л.

0Как видно из приведенных результатов, все исследованные соединения по силе защитного действия сравнимы или превосходят картолин.

П р и м е р 11. Оценивают способность

5 соединения 1 предохранять проростки пшеницы от пониженных температур. Для этого семена пшеницы сорта Ильичевка в течение 4 ч замачивают и проращивают 5 дн на растворе, содержащем препарат (контроль 0 вода). Затем проростки закаливают 5 дн при 9°Г. и поомооаживают 5 дн при температуре

-10°С. Показателем устойчивости является доля проростков, способных дать новые корни и зеленый лист после проморажива5 ния. выражения в процентах к контролю. Результаты приведены в табл. 8. Как видно из табл. 8, соединение 1 в дозе 0,1 мг/л оказывает защитное действие, превышающее действие картолина. ВЗРТОГО

0 в дозе 1,0 мг/л.

Пример 12. Далее оценивают действие соединений на засухоустойчивость о ус- ловиях фитотрона с максимальным приближением к реальной ситуации, нзблю5 дземом в поле. Опыты проводят на ячмене сорта Фаворит, сравнительно мало отзывчивого к воздействию картолина. Растения ячменя выращивают в фитотрэнно-теплич- ном комплексе. Условия засухи создают на IV и VI этапах органогенеза в течение 2 нед.

Перед переводом на режим засухи первую часть растений обрабатывают соединением 1 в дозе 1 кг/га, а вторую - картолином в той же дозе и третью - водой. Контролем служат растения, выращенные при влажности почвы 70% от полной влэгоемкости.

Результаты испытаний приведены в табл.9.

Обработка растений соединением 1 способствует сохранению урожая ячменя на более высоком уровне в сравнении с вариантом засухи без обработки и с обработкой картолином.

Полученные данные свидетельствуют о более эффективном защитном действии в период засухи соединения 1 в сравнении с препаратом картолин.

П р и м е р 13. Изучают действие предлагаемых веществ на устойчивость к морозу озимой пшеницы сорта Мироновская 808. Морозостойкость пшеницы оценивают путем промораживания растений в холодильных шкафах на фитотроне. Перед посевом в почву семена дражируют смачивающимся порошком, содержащим смачиватели, при- липатель. наполнитель и 20% действующего вещества. Растения перед промораживанием проходят две фазы закаливания: I фаза - 10 дн при 2°С, II фаза - 3 дн при -5°С. Затем их ступенчато промора0

5

живгют в шкафах при температурах -13, -16. -18 и -21°С. После оттаивания расте- ния высаживают в почву и через 5 нед оце- ни па ют морозостойкость, которую выражают в процентах выживших растений or числа исходных, взятых для проморзжи- оания.

Результаты приведены в табл. 10.

Для сравнения в табл. 11 приведены аналогичные данные для препарата картолин.

Из табл. 10 и 11 видно, что соединение 1 более эффективно в повышении морозостойкости озимой пшеницы, чем картолин.

Формула изобретения

Кэрбамоильные производные алканола- минов общей формулы

восгащоупосо/

R

4R

II.

где R - С1 С4-алкил. фенил;

R1 - водород, метил;

R - хлоргексил, нафтил, хлорфенил- сульфонил, фенил, фенил, содержащий в качестве заместителей 1 или 2 атома хлора, метил, трифторметил, нитро- или метоксиг- руппу;

п 2 или 3, в качестве регуляторов роста растений.

Таблица 2

Изобретение касается карбамоильных производных, в частности алканоламинов общей ф-лы RO-C(0)-NH-(CH2)n-0-C-{0)NRiRa, где R Ст-С -алкил, фенил; RI Н или СНз: R2 хлоргексил, нафтил, хлорфенил- сульфонил, фенил, моно- или дихлорфенил, моно- или диметил-, трифторметил-, нитро-, метоксифенил; п 2 или 3, - в качестве регуляторов роста растений, что может быть использовано в сельском хозяйстве. Цель изобретения - создание новых, более активных веществ указанного класса из доступного сырья. Синтез ведут реакцией соединения ф-лы RO-C(0)-NH-(CH2)n-OH, с изоцизнатом в среде апротонного растворителя или с фосгеном с последующей обработкой соответствующим амином. Новые соединения более эффективны, чем карто- лин, в отношении повышения морозостойкости озимой пшеницы, а также засухоустойчивости ячменя и семян пшеницы за счет повышения осмотического давле- ния в клетках и стимулирования синтетических процессов в растениях е условиях недостатка влаги. 11 табл. п 2 или 3, которые могут применяться в качестве регуляторов роста растений. Наиболее близкими к предлагаемым соединениям по структуре являются их ароматические аналоги - производные О. N - диаоилкарбаматов общей формулы (Qr-N-COO-0- HCOOC R и с с N. с с 3 изо

Таблица 3

Таблица 4

Таблица 5

Таблица 6

- хлорхолинхлорид,

Таблица 7

Таблица 8

Таблица 9

Таблица 10

Таблица 11