一種植物生長調節劑的製作方法
2023-08-01 07:25:26 2
專利名稱：一種植物生長調節劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及植物生長調節劑。
現在植物生長調節劑已發展為農藥中的一大類。殺蟲劑、殺菌劑和除草劑是作用於作物外敵，改善作物外部環境，而植物生長調節劑則直接作用於作物，調控作物生長使其增產、增收、提高質量，符合農藥發展中以「調控」為主導的趨勢。植物生長調節物質不存在抗藥性問題，而且用量很小，所以環境壓力小，鑑於以上原因，植物生長調節劑的研究引起研究者的重視。
生長素做為最古老的植物生長調節物質，長期以來受到研究者的重視，最顯著的活性是促進生根，被用於生產中，但70餘年的研究迄今未能闡明其生化基礎和作用方式，僅發現吲哚乙酸，吲哚丁酸，苯乙酸，萘乙酸，四氯吲哚乙酸等少數幾種吲哚乙酸的類似物，品種少、作用機制相似且合成較複雜，不能滿足農業生產的要求和環境保護對綠化、人工造林的要求，急需有新類型的具有生長素活性的化合物的發現。
本發明目的是提供一種新型的植物生長調節劑，可以解決生長素類植物生長調節劑種類單一，合成成本較高的問題，同時為生長素的生物合成，生理作用和信息轉導等方面的研究提供新的系統的材料。
經過我們長期大量的合成及篩選工作，首次發現下述通式為(Ⅰ)的化合物，具有極高的植物生長調節活性，促進生根活性超過標準藥吲哚乙酸(ⅠAA) 其中，X=CH、N；Y=-NH-R，R=C1～C18烷基、單取代或多取代芳基(取代基為氫、烷基、烷氧基、滷素、硝基、醯基或羥基)、含N、S元素五員或六員雜環、醯基、磺醯基、硫代醯基或胺基酸殘基(包括天然L-胺基酸、D或DL-胺基酸、β-胺基酸、胺基酸酯)。
現將本發明的具體製備方法描述如下其中X=N時的一類化合物為我們首次合成，未見文獻報導，X=CH時，多數化合物的合成及物化數據未見報導。
當X=N時，苯並吡喃二酮與各種芳香胺的重氮鹽反應，溫度在-15℃至60℃之間，將苯並吡喃二酮的鉀鹽或鈉鹽溶液(由KOH、NaOH，K2CO3，Na2CO3與苯並吡喃二酮水溶液混合製備)與重氮鹽溶液(摩爾比1∶1)相混合，TLC檢測反應完全後，抽濾、水洗，用MeOH，乙醇，氯仿，二氯甲烷，乙酸乙酯，乙醚，或DMF的單一溶劑或混合溶劑重結晶，收率為75％～90％。
當X=CH時，方法A惰性氣體(氮氣、氬氣)保護下(也可以不用保護)，加入合適溶劑，將RNH2與1．1～10倍過量的原甲酸三甲酯(或原甲酸三乙酯)相混合，加入或者不加入酸(如醋酸、苯甲酸、對甲苯磺酸、苯磺酸、三氟乙酸等)，30℃～140℃反應待原料消失後加入苯並吡喃二酮，10℃～130℃反應，最適溫度40～100℃反應待苯並吡喃二酮消失，減壓蒸去液體，剩餘固體經甲醇、乙醇、氯仿、乙酸乙酯、乙醚、DMF、水的單一溶劑或混合溶劑重結晶，所得固體經核磁、元素分析、質譜、紅外譜鑑定為目標化合物。收率85～99％。
方法B惰性氣體(氮氣、氬氣)保護下(也可以不用保護)，加入合適溶劑，將苯並吡喃二酮與1．1～10倍過量的原甲酸三甲酯(或原甲酸三乙酯)相混合，加入或者不加入酸(如醋酸、苯甲酸、對甲苯磺酸、苯磺酸、三氟乙酸等)，10℃～130℃反應待原料消失後加入RNH2，10℃～140℃反應，最適溫度40～100℃反應待RNH2消失，減壓蒸去液體，剩餘固體經甲醇、乙醇、氯仿、乙酸乙酯、乙醚、DMF、水的單一溶劑或混合溶劑重結晶，所得固體經核磁、元素分析、質譜、紅外譜鑑定為目標化合物。收率85～99％。
方法C惰性氣體(氮氣、氬氣)保護下(也可以不用保護)，用「一鍋煮」法將苯並吡喃二酮與1～10倍量的原甲酸三甲酯(或原甲酸三乙酯)相混合，加入甲苯、四氯化碳、二氯甲烷、氯仿、乙醚、THF、乙二醇二甲醚、乙酸乙酯、丙酮、甲醇、乙醇、異丙醇、乙二醇、乙二醇單甲醚、乙二醇乙醚做單一溶劑或混合溶劑(也可以不加溶劑)，加入或者不加入酸(加入反應物0-1倍的酸)(如有機酸醋酸、苯甲酸、對甲苯磺酸、苯磺酸、三氟乙酸等，無機酸鹽酸、硫酸等)，加入各種取代的RNH2(R為各種C1～C18烷基，取代烷基，取代芳基，雜環、醯基、磺醯基，硫代醯基，各種天然或非天然胺基酸殘基等)，10℃～140℃反應，最適溫度40～100℃反應到原料消失，蒸除溶劑，固體重結晶後經核磁、元素分析、質譜、紅外譜鑑定為目標化合物。收率85～99％。
本發明吡喃酮類化合物易於合成，成本低，在自然界中容易降解，而且作為植物生長調節劑，用量極低(ppm級濃度)，環境汙染極小。本發明直接作用於植物，不存在抗藥性和選擇壓力，利於保護生物多樣性，保護環境，本發明從設計、生產到應用都符合環境友好，綠色化學的要求。
以下通過實施例對本發明作具體說明，但僅作說明而不是限制本發明。
實例1化合物1的合成150ml反應瓶中加入5．49ml苯胺，50ml新蒸餾的原甲酸三甲酯，130℃下攪拌反應4小時後，分批加入10．00g苯並吡喃-2，4-二酮，60℃下攪拌反應2小時，TLC檢測反應完全，減壓蒸餾回收過量的反應物原甲酸三甲酯，所得固體經重結晶，得黃色固體16．18克，收率90％。MS(m／z)265(M+，95)，173(100)，144(18)，121(35)，117(36)，77(41)，51(24)；1H NMR(CDCl3200MHz)7．25～8．20(m，9H，Ar)，8．86，9．10(dd，1H，C=CH)，11．90，13．70(dd，1H，NH)。
實例2化合物2的合成
250ml反應瓶中加入10．00g苯並吡喃-2，4-二酮，100ml新蒸餾的原甲酸三甲酯，90℃下攪拌反應4小時後，分批加入9．00克鄰硝基苯胺與0．025mol苯磺酸，110℃下攪拌反應4小時，TLC檢測反應完全，減壓蒸餾回收過量的反應物原甲酸三甲酯0．025mol苯磺酸，所得固體用N，N，-二甲基甲醯胺和乙醇的混合溶劑重結晶得黃色固體16．65克，熔點278℃，收率87％。IRγ3423，2928，2856，2005，1719，1637，1596，1521，1465，1343，855cm-1。1H NMR(DMSO 90MHz)7．38～8．40(m，8H，Ar)，9．10(m，1H，C=CH)。
實例3化合物27的合成氮氣保護下，150ml反應瓶中加入30．00ml新蒸餾的原甲酸三乙酯，3．40克4-Methyl-2-pyrimidineamine，130℃下攪拌反應5小時後，加入0．025mol冰乙酸，25ml丙醇，再分批加入5．00g苯並吡喃-2，4-二酮，回流反應4小時，TLC檢測反應完全，減壓蒸餾回收過量的反應物原甲酸三甲酯，所得固體經EtOH重結晶，得白色固體8．63克，收率94％。
實例4化合物29的合成氮氣保護下，150ml反應瓶中加入20．00ml新蒸餾的原甲酸三乙酯，4．82克4，6-di(methoxy)-2-pyrimidineamine，0．025mol對甲苯磺酸，20ml異丙醇，90℃下攪拌反應6小時後，分批加入5．00g苯並吡喃-2，4-二酮，回流反應4小時，TLC檢測反應完全，減壓蒸餾回收過量的反應物原甲酸三甲酯，所得固體經EtOH重結晶，得黃色固體10．22克，收率98％。
實例5化合物63的合成50ml反應瓶中加入4．2ml新蒸鎦的鄰甲基苯胺，和25．7ml的6N的鹽酸溶液攪拌均勻，加熱至溶解，冷卻至室溫後放入冰溶中。5分鐘後，加入14ml 20％的亞硝酸鈉溶液，保持溫度不超過5℃，近反應終點時用澱粉-KI試紙檢測，取一滴反應液，加入試紙，立即變藍，表明NaNO2過量，數分鐘後再檢測試紙不變色，再加入亞硝酸鈉溶液，直至加入1滴亞硝酸鈉數分鐘後檢測，試紙立即變藍表明反應完全。保持冰溶10分鐘，得反應液A；250mol反應瓶中加入6．00克苯並吡喃-2．4-二酮，和180ml 1M的氫氧化鉀溶液，得反應液B；將A、B混合，得棕紅色濁液，0℃反應半小時後，室溫反應6小時，抽濾，所得固體水洗、乙醇重結晶，得9．33克桔黃色固體，熔點198℃，收率90％。
實例6化合物72的合成100ml反應瓶中加入11．0g對硝基苯胺，和58ml的6N的鹽酸溶液攪拌均勻，加熱至溶解，冷卻至室溫後放入冰溶中。5分鐘後，加入30ml 20％的亞硝酸鈉溶液，保持溫度不超過10℃，近反應終點時間澱粉-KI試紙檢測，取一滴反應液，加入試紙，立即變藍，表明NaNO2過量，數分鐘後再檢測試紙不變色，再加入亞硝酸鈉溶液，直至加入1滴亞硝酸鈉數分鐘後檢測，試紙立即變藍表明反應完全，保持冰溶10分鐘，得反應液A；250mol反應瓶中加入12．2克苯並吡喃-2，4-二酮，和200ml 1M的碳酸鈉溶液，得反應液B；將A、B混合，得棕黃色濁液，室溫反應1小時，40℃反應4小時，抽濾，所得固體水洗、乙醇重結晶，得21．6克黃色固體，熔點＞300℃，收率94％。
實例7化合物90的合成100ml反應瓶中加入5．86克2，3，4-三氟苯胺，和30ml的6N的鹽酸溶液攪拌均勻，加熱至消解，冷卻至室溫後放入冰溶中。10分鐘後，加入15ml 20％的亞硝酸鈉溶液，保持溫度不超過5℃，近反應終點時間澱粉-KI試紙檢測，取一滴反應液，加入試紙，立即變藍，表明NaNO2過量，數分鐘後再檢測試紙不變色，再加入亞硝酸鈉溶液，直至加入1滴亞硝酸鈉數分鐘後檢測，試紙立即變藍表明反應完全。保持冰溶10分鐘，得反應液A；250mol反應瓶中加入6．2克苯並吡喃-2，4-二酮，和100ml 1M的碳酸鉀溶液，得反應液B；將A、B混合，得棕黃色濁液，室溫反應1小時，40℃反應2小時，抽濾，乙醇／氯仿重結晶，得11．0克黃色固體，熔點210℃(dec．)，收率93％。
實例8化合物97的合成氮氣保護下，150ml反應瓶中加入50ml乙二醇單甲醚，10．00g苯並吡喃-2，4-二酮，20ml新蒸餾的原甲酸三甲酯；100℃下攪拌反應4小時後，分批加入4．63克甘氨酸，100℃下攪拌反應2小時，TLC檢測反應完全，減壓蒸餾回收過量的反應物原甲酸三甲酯，所得固體用N，N-二甲基甲醯胺／甲醇混合溶劑重結晶，得白色固體14．48克，收率95％。
實例9化合物98的合成氮氣保護下，50ml反應瓶中加入6．00ml新蒸餾的原甲酸三乙酯，5．00g苯並吡喃-2，4-二酮，3．61克烯丙基硫脲，0．025mol三氟乙酸，50ml丁醇，攪拌回流反應3小時，TLC檢測反應完全，蒸餾回收溶劑，所得固體經DMF／EtOH重結晶，得黃色固體8．70克，收率95％。
實例10化合物99的合成氮氣保護下，150ml反應瓶中加入50ml新蒸餾的原甲酸三甲酯，5．23克Dicyandiamide，130℃下攪拌反應4小時後，分批加入10．00g苯並吡喃-2，4-二酮，0．05mol冰醋酸或對甲苯磺酸，50ml丁醇，60℃下攪拌反應2小時，TLC檢測反應完全，減壓蒸餾回收過量的反應物原甲酸三甲酯，所得固體經DMF／MeOH重結晶，得白色固體15．0克，收率95％。
實例11化合物104的合成氮氣保護下，150ml反應瓶中加入10．00g苯並吡喃-2，4-二酮，100ml新蒸餾的原甲酸三甲酯；100℃下攪拌反應3小時後，分批加入7．33ml(0．675mol)新蒸餾的苯肼，60℃下攪拌反應4小時，TLC檢測反應完全，減壓蒸餾回收過量的反應物原甲酸三甲酯，所得固體用N，N-二甲基甲醯胺／水混合溶劑重結晶，得橘紅色固體15．90克，收率92％。
實例12離體黃化黃瓜子葉生根活性測定用95％的乙醇配成10ppm的供試樣品溶液，取0．3ml均勻滴於6cm直徑的濾紙圓片上，風乾或吹乾使乙醇揮發，在直徑為6cm的培養皿中放入上述含有各種濃度供試樣品的濾紙圓片一張，蒸餾水3ml，即為相當於10ppm的供試樣品處理，以滴加95％乙醇的濾紙圓片為對照。每個培養皿中放入選好的離體黃化黃瓜子葉10片，於暗室(26℃)中培養5天後，測定每10片子葉葉柄基部的生根數，每個處理4次重複。(植物學報1990，32(10)815-818；一種新的生根測定方法)。
標準藥吲哚乙酸ⅠAA的測定值為150％；測定值超過150％的為A級，測定值在100～150％之間的為B級，測定值在50～100％之間的為C級，測定值＜50％的為D級。[測定值=(給藥組平均生根數-對照組平均生根數)／對照組平均生根數]。
表1化合物物化數據；表2化合物的核磁數據；表3化合物的元素分析數據；表4化合物的植物生長調節活性。表1化合物物化數據列於下表(Y=RNH2)
*溫度計未經校正表2化合物的核磁數據
*核磁如果沒有特殊標明為200MHz核磁表3化合物的元素分析數據
表4化合物的植物生長調節活性
權利要求
1．一種植物生長調節劑，其特徵在於它是式(Ⅰ)化合物 其中，X=CH、N；Y=-NH-R，R=C1～C18烷基、苯基、取代的芳基、含N、S元素五員或六員雜環、醯基、磺醯基、硫代醯基或胺基酸殘基。
2．按照權利要求1所說的植物生長調節劑，其特徵在於所說的取代的芳基是帶有烷基、烷氧基、滷素、硝基、醯基或羥基取代的芳基。
3．權利要求1所說的植物生長調節劑的製備方法，其特徵在於它是經過下述步驟當X=N時，令苯並吡喃二酮與芳香胺的重氮鹽反應，溫度在-15℃至60℃之間，將苯並吡喃二酮的鉀或鈉的鹼溶液生成的鹽溶液與重氮鹽溶液相混合反應，摩爾比1∶1，反應完全後，抽濾、水洗，用有機溶劑重結晶，所得固體為目標化合物；當X=CH時(1)惰性氣體保護下，將RNH2與1．1～10倍過量的原甲酸三甲酯或原甲酸三乙酯相混合，加入有機溶劑或不加，加入或者不加入有機酸，30℃～140℃反應，待原料消失後加入苯並吡喃二酮，10℃～130℃反應，待苯並吡喃二酮消失，減壓蒸去液體，剩餘固體經有機溶劑重結晶，得固體目標化合物；(2)惰性氣體保護下，將苯並吡喃二酮與1．1～10倍過量的原甲酸三甲酯或原甲酸三乙酯相混合，加入有機溶劑或不加，加入或者不加入有機酸，10℃～130℃反應待原料消失後加入RNH2，10℃～140℃反應，減壓蒸去液體，重結晶，所得固體為目標化合物；(3)惰性氣體保護下，將苯並吡喃二酮與1～10倍量的原甲酸三甲酯或原甲酸三乙酯相混合，加入有機溶劑或不加，加入反應物0-1倍的酸，加入RNH2，10℃～140℃反應，反應到原料消失，蒸除液體，固體重結晶後為目標化合物。
4．按照權利要求3所說的植物生長調節劑的製備方法，其特徵在於所說的R為R=C1～C18烷基、包括氫、烷基、烷氧基、滷素、硝基、醯基或羥基取代的芳基、含N、S元素五員或六員雜環、醯基、磺醯基、硫代醯基或胺基酸殘基。
5．按照權利要求3所說的植物生長調節劑的製備方法，其特徵在於所說的鹼溶液是KOH、NaOH、K2CO3或Na2CO3。
6．按照權利要求3所說的植物生長調節劑的製備方法，其特徵在於所說的有機溶劑是MeOH、乙醇、氯仿、二氯甲烷、乙酸乙酯、乙醚、或DMF的單一溶劑或混合溶劑。
全文摘要
本發明涉及植物生長調節劑。式(Ⅰ)化合物提供了一類不同於吲哚乙酸類結構的具有生長素活性的新型化合物。從設計、生產到使用都符合環境友好,綠色化學的要求,經濟效益顯著。其中,X=CH、N;Y=－NH－R,R=C
文檔編號C07D311/00GK1292995SQ0013157
公開日2001年5月2日 申請日期2000年10月28日 優先權日2000年10月28日
發明者李正名, 賈強, 黃桂琴 申請人:南開大學