N-оксид 2-метилпиридинмарганец (ii) хлорид, проявляющий свойства регулятора роста растений

 

Использование: в сельском хозяйстве. Продукт: N-оксид-2-метилпиридинмарганец(2)хлорид неустановленной структуры; выход 591,6 г (99%), разлагается, не плавясь. Реагент 1: N-оксид-2-метилпиридин в этиловом спирте. Реагент 2: четырехводный хлористый марганец. 2 табл.

Изобретение относится к производным алкилпиридинов, в частности к комплексу N-оксид-2-метилпиридинамарганец (II) хлориду формулы неустановленной структуры, обладающей свойствами регулятора роста растений (повышающего продуктивность яровой пшеницы и обладающего цитокининовой активностью).

Указанное свойство предполагает возможность использования его в сельском хозяйстве и биотехнологии.

Предлагаемое соединение в литературе не описано. Известен ряд аналогов, близких по химическому строению и биологической активности.

1. Базовый объект. Аналог по действию на пшеницу, разрешен к применению. Препарат ТУР - 2-хлорэтилтриметиламмонийхлорид [1,2].

Применяется для обработки семян с целью повышения урожая зерна пшеницы. Недостатки: высокая токсичность (670 мг/кг), большие расходные нормы и меньшая активность, чем у предлагаемого вещества.

Расход базового объекта - 4000 г на 1 т семян яровой пшеницы, а предлагаемого вещества всего 2 г/т семян (в 2000 раз меньше).

2. Аналогом по действию (эталон I) является препарат картолин-2, который рекомендован для использования на пшенице [3]. Расходные нормы картолина-2 в 250 раз выше, чем для предлагаемого вещества, а прибавка урожая ниже.

3. Аналогом по строению и действию является препарат ивин-N-оксид 2,6-диметилпиридина (эталон II) [4,3] . Для пшеницы ивин менее активен (меньшая прибавка урожая), чем предлагаемое вещество.

4. Аналогом по действию является кинетин-6-бензиламинопурин (эталон III). Кинетин менее активен и превышает предлагаемое вещество по стоимости и доступности [6] . Большим недостатком известных цитокининов является их очень плохая растворимость в воде. Предлагаемое вещество, напротив, растворимо в воде.

Целью изобретения является синтез нового высокоэффективного и безопасного для окружающей среды регулятора роста растений, а также нового вещества, обладающего высокой цитокининовой активностью, растворимого в воде и способного на практике заменить известные цитокинины.

Указанная цель достигается синтезом вещества акво-N-окись-2-метилпиридинмарганец (II) хлорида формулы Cl₂·H₂O Предлагаемое соединение получают взаимодействием N-оксида 2-метилпиридина и хлористого марганца в эталоне при 20-78^оС.

Соединение имеет кристаллическую структуру, хорошо растворимо в воде, не гигроскопично и не взрывоопасно.

Структура предлагаемого соединения подтверждена элементным анализом и ИК спектрами, снятыми на спектрофотометре S RECORD-M-80.

Наличие полос поглощения в спектре заявляемого соединения при: 1210 см^-1 (ν_NO); 1628 см^-1 (ν_{C = C}); 3360 и 3500 см^-1 (OH); 1030 и 1070 см^-1(C-N-C), свидетельствует в пользу данной структуры.

П р и м ер 1. Способ получения акво-N-оксид 2-метилпиридинмарганец (II) хлорида.

В трехгорлом реакторе, емкостью 2 л, снабженном мешалкой, капельной воронкой и обратным холодильником, растворяют 218 г (2 моль) N-оксид 2-метилпиридина в 200 мл этанола и к ней прикатывают при 20-25^оС раствор 379,68 г (2 моль) четырехводного хлористого марганца в 600 мл этанола. Реакционную массу нагревают до кипения, растворитель упаривают, остаток промывают 60 мл эфиром. Выход акво-N-оксид 2-метилпиридинмарганец (II) хлорида 591,6 г (99% ), соединение, не плавясь, разлагается. Найдено, %: C 28,3; H 3,6; N 5,7; Cl 27,7.

C₆H₉NO₂MnCl₂.

Вычислено, %: C 28,49; H 3,58; N 5,53; Cl 28,0.

П р и м е р 2. Влияние препаратов на продуктивность яровой пшеницы.

Опыт полевой.

Объект исследования - яровая пшеница сорта Жигулевская.

Место проведения опыта - Курганский научно-исследовательский институт зернового хозяйства.

Почва - чернозем выщелоченный, среднемощный, среднегумусный, тяжелосуглинистый.

Методика проведения опыта. Перед посевом семена обрабатывали водными растворами препаратов методом полувлажного протравливания. Раствор раствора, а в контроле воды - 10 л на 1 т семян. Площадь делянки 50 м², повторность четырехкратная.

Схема опыта и результаты испытаний приведены в табл.1. В контрольном варианте использована вода, в качестве базового объекта взят препарат ТУР, в качестве эталона I картолин-2 (аналог по действию, в качестве эталона II - ивин (аналог по строению). Взяты рекомендованные дозы.

Установлено: предлагаемое вещество во всех испытанных дозах увеличивает количество продуктивных стеблей, число зерен в колоске и урожай зерна. Оптимальная доза - 2 г/т семян. С увеличением и уменьшением дозы эффективность снижается. В оптимальной дозе предлагаемое вещество по всем показателям превосходит контроль, базовый объект и эталоны. Прибавки по всем показателям достоверны.

П р и м е р 3. Цитокининовая активность предлагаемого вещества.

Опыт - лабораторный.

Принцип метода. Метод основан на способности веществ, обладающих цитокининовой активностью, стимулировать образование и рост каллуса сердцевины стебля табака [6].

В стерильных условиях из сердцевины стебля табака сорта Трапезунд-62 вырезали цилиндры диаметром 5 мм и высотой 2-3 мм. Перед началом инкубации цилиндры взвешивали. Затем их помещали в пробирки со стерильной питательной средой. В контрольном варианте использована только питательная среда. В варианте с эталоном в среду добавлен кинетин - 6-бензилалинопурин [6]. В варианте с предлагаемым веществом в среду перед началом опыта добавлено предлагаемое соединение.

После добавления веществ и высаживания цилиндров на питательную среду пробирки помещали в термостат на 34 дня. На протяжении опыта в термостате поддерживали температуру 24^оС. Освещенность составляли 5000 Лс при длине дня 16 ч. По окончании опыта цилиндр вынимали из пробирок и взвешивали. По величине прироста массы определяли цитокининовую активность.

Результаты опыта приведены в табл.2.

В контрольном варианте, в отсутствие кинетина масса ткани к концу опыта уменьшилась на 47,3% . Это указывает на то, что без кинетина не только не может быть роста, но и идет деградация ткани.

При наличии кинетина в питательной среде изолированная ткань не только сохранилась, но ее масса заметно увеличилась.

Предлагаемое вещество не только обеспечило сохранность изолированной ткани, но и обеспечило ее существенный прирост. По сравнению с кинетином, прирост ткани возрос в 4,9 раза.

Установлено, что предлагаемое вещество проявляет четко выраженную специфическую цитокининовую активность. Оно более активно, чем кинетин. Оно обладает лучшими физико-химическими свойствами - растворимо в воде. Оно более доступно (меньше стадий при синтезе) и более дешево.

Предлагаемое вещество может заменить кинетин как компонент различных сред и найти применение в практике сельского хозяйства в тех случаях, когда необходимо усилить цитокининовую активность в тех или иных тканях растения.

П р и м е р 4. Острая токсичность соединений определялась на белых мышах - самцах и самках массой 19-21 г, при пероральном способе введения водных растворов. В качестве показательной токсичности взята величина LD₅₀ - среднесмертельная доза, выраженная в мг/кг животного. Учет гибели животных проводится через 24 ч после введения препарата. Результаты опытов статистически обрабатывались по методу Литчфигда и Уилкоксона в модификации Рота [7]. Установлено, что предлагаемое соединение относится к группе среднетоксичных препаратов - LD₅₀ - 950 мг/кг.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого решения состоит в следующем: синтезировано новое вещество, обладающее свойствами регулятора роста растений с большей активностью, чем у эталонов и аналогов; предлагаемое соединение обеспечивает повышение продуктивности яровой пшеницы на 16-21%; новое вещество обладает цитокининовой активностью и превышает эталон-кинетин, оно может заменить кинетин при создании различных питательных сред и найти практическое применение в сельском хозяйстве; экономический эффект от применения предлагаемого соединения составит по повышению продуктивности яровой пшеницы 50-125 руб./га; объем внедрения может составить более 5000000 га; экономический эффект от внедрения предлагаемого решения может превысить 50 млн.руб.; расход препарата 2 г на 1 т семян, 0,5 г на 1 га, 50 кг на предлагаемый объем внедрения.

Формула изобретения

N-ОКСИД 2-МЕТИЛПИРИДИНМАРГАНЕЦ (II) ХЛОРИД, ПРОЯВЛЯЮЩИЙ СВОЙСТВА РЕГУЛЯТОРА РОСТА РАСТЕНИЙ.

N-Оксид 2-метилпиридинмарганец (II) хлорид формулы

получающийся взаимодействием N-оксида 2-метилпиридина с хлоридом марганца при молярном соотношении 1 : 1 в среде алифатического спирта, проявляющий свойства регулятора роста растений.

РИСУНКИ

Рисунок 1