鄰酰胺基二苯脲類化合物的合成及其在農(nóng)作物上的應(yīng)用研究

彭壯　王明慧

摘要：為了尋找高活性新型植物生長調(diào)節(jié)劑，以靛紅酸酐和3--甲氨基丙胺為起始原料合成中間體2一氨基一N一[3一（二甲基氨基）丙基]苯甲酰胺，再與異氰酸苯酯加成合成目標(biāo)化合物N一[3一（二甲氨基）丙基]-2-（3-苯基脲基）苯甲酰胺。結(jié)構(gòu)通過元素分析和1H NMR確證，并對(duì)小麥、蘋果、番茄做了藥效試驗(yàn)。結(jié)果表明：小麥試驗(yàn)中，目標(biāo)化合物在低濃度25 ug/mL時(shí)，發(fā)芽促進(jìn)率達(dá)到了32.6%，高濃度抑制，在12.5 ug/mL時(shí)，主根促進(jìn)率為36.3%，活性優(yōu)于對(duì)照DA-6和清水，田間產(chǎn)量增產(chǎn)17.3%;蘋果田間試驗(yàn)中，VC含量增加了35.0%，可溶性糖含量增加了5.87%，單果增產(chǎn)率25.2%，均優(yōu)于對(duì)照化合物二苯脲;番茄田間實(shí)驗(yàn)中，在50 ug/mL下，單株坐果數(shù)為12，增產(chǎn)率達(dá)到了35.3%，優(yōu)于清水對(duì)照。說明目標(biāo)化合物具有較高的生物活性，為新型植物生長調(diào)節(jié)劑的合成及活性研究提供了參考。

關(guān)鍵詞：靛紅酸酐;異氰酸苯酯;植物生長調(diào)節(jié)劑;合成;生物活性

中圖分類號(hào)：0622.6

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

論文編號(hào)：cjas18060024

0引言

自20世紀(jì)50年代以來，植物生長調(diào)節(jié)劑開始應(yīng)用于農(nóng)業(yè)，并得到了快速發(fā)展[1]。植物生長調(diào)節(jié)劑作為農(nóng)藥的一種，具有對(duì)農(nóng)作物增產(chǎn)、改善品質(zhì)、提高抗逆的作用，但是所占比例較低[2-4]，在環(huán)境友好、安全無毒型農(nóng)藥中植物生長調(diào)節(jié)劑具有巨大的發(fā)展?jié)摿5-6]。二苯?。―PU）是最早發(fā)現(xiàn)的具有細(xì)胞分裂素活性的苯脲類化合物[7]，Ricc[8]等討論了二苯脲衍生物具有促生根的細(xì)胞分裂素活性，證明了其具有廣泛的作用范圍。在此基礎(chǔ)上又發(fā)現(xiàn)了了具有促進(jìn)植物芽分化的細(xì)胞分裂素噻苯?。═DZ），其生物活性高于腺嘌呤類衍生物[9-10]，Pasa[11]等通過外源施用TDZ，在保證梨品質(zhì)的前提下，增加了果實(shí)的產(chǎn)量和梨農(nóng)的收益?，F(xiàn)在已經(jīng)商品化的調(diào)吡脲（CPPU）保留了苯基脲結(jié)構(gòu)，是一種廣譜多用途植物生長調(diào)節(jié)劑，可經(jīng)由植物的根、莖、葉、果吸收，然后運(yùn)輸?shù)狡鹱饔玫牟课?，具有加速?xì)胞分裂、誘導(dǎo)愈傷組織生長、促進(jìn)生根發(fā)芽和果實(shí)膨大的作用[12-13]”。Ainalidouc[14]等闡述了CPPU促進(jìn)迷糊桃果實(shí)的生長，且收貨后并沒有檢測到藥物殘留。但是因CPPU生產(chǎn)成本高，市場價(jià)格昂貴，難以在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用[15]。專利CN 103719081A合成了一種山梨酰胺類化合物Q及其鹽，報(bào)道了其具有促進(jìn)植物生根、增產(chǎn)提質(zhì)的效果[16]。

本試驗(yàn)保留了苯基脲結(jié)構(gòu)，采用活性亞結(jié)構(gòu)拼接法設(shè)計(jì)合成了鄰酰胺基二苯脲類化合物（如圖1所示）[17-18]，并對(duì)農(nóng)作物做了生物活性試驗(yàn)[19-20]，探討了增產(chǎn)性能。該合成方法簡單、收率高，便于在農(nóng)業(yè)中廣泛使用。本產(chǎn)品己申請(qǐng)國家發(fā)明專利（CN 106831494 A）。

1材料與方法

1.1儀器和試劑

1.1.1試驗(yàn)儀器旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（RE-52AA型，上海賢德實(shí)驗(yàn)儀器有限公司）;數(shù)字熔點(diǎn)儀（X-4型，上海精密科學(xué)儀器有限公司），零點(diǎn)未經(jīng)校正;循環(huán)水式真空泵（SHZ-D型，青島藍(lán)特恩科教儀器設(shè)備有限公司）;核磁共振儀（BRUKER Avance 500 MHz型，德國布魯克公司，DMSO- d6為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo)）;元素分析儀（VARIO EL III型）。全智能人工智能氣候植物箱（HP1000GS-B，武漢瑞華儀器設(shè)備有限責(zé)任公司），電子天平（EL104，梅特勒一托利多儀器有限公司），數(shù)顯游標(biāo)卡尺（E0541，上海力易得工具有限公司）。

1.1.2試驗(yàn)試劑靛紅酸酐，3--甲氨基丙胺，異氰酸苯酯，乙酸乙酯，甲苯，木質(zhì)素磺酸鈉，THIX-108水性硅乳化消泡劑，硅酸鎂鋁，乙二醇等，以上試劑均為分析純。

1.2合成路線

目標(biāo)化合物的合成路線見圖2。

1.3合成方法

1.3.1中間體Ⅱ的合成稱取0.1 mol （16.31 g）靛紅酸酐置于250 mL的反應(yīng)瓶中，加入100 mL乙酸乙酯做溶劑。室溫?cái)嚢柘碌渭?.12 mol （7.41 g）3一二甲氨基丙胺，反應(yīng)th，TLC追蹤靛紅酸酐消失，反應(yīng)完全，加水，分液，有機(jī)相干燥，旋蒸除去乙酸乙酯，得產(chǎn)物II20.9 g，收率96%。

1.3.2目標(biāo)產(chǎn)物I的合成將中間體11 20.9 g加入到裝有100 mL甲苯的250 mL反應(yīng)瓶中，加熱溶解，回流脫水，至無水脫出時(shí)，降溫冷卻，滴加0.13 mol異氰酸苯酯。反應(yīng)20 min有固體析出，反應(yīng)th，TLC追蹤反應(yīng)完全。抽濾，洗滌，干燥，得固體產(chǎn)物I 31.2 g。收率92.9%;熔點(diǎn)138.9—142.60C;1H NMR （500 MHz，DMSO- d6） 6：1.653—1.709 （m， 2H， CH2）， 2.135（s，6H，CH3）， 2.261—2.296 （m， 2H， CH2）， 3.282—3.308（t，J=6.5Hz， 2H， CH2）， 6.938—6.967 （t， J=7.2 Hz， 1H， ArH），7.020—7.050 （t， J=7.8 Hz， 2H， ArH）， 7.243—7.275 （t，J=7.9 Hz， 2H， ArH）， 7.410～7.441（t，J=7.7 Hz， 1H， ArH），7.498—7.5 14 （d， J=7.8 Hz， 1H， ArH）， 7.608—7.624 （d，J=7.8 Hz， 1H， ArH）， 8.202—8.219 （d， J=8.5 Hz， 1H， ArH），8.716—8.737（t，J=5.1 Hz， 1H， NH）， 9.679 （s， 1H， NH），10.285 （s， 1H， NH）; Anal. Calcd for C19H24N402：C67.04，H 7.11，N 16.46; Found：C 67.21，H 7.20，N16.59。

2結(jié)果與分析

2.1制劑的制備

5%目標(biāo)化合物I懸浮劑的制備：分別稱取5g目標(biāo)化合物I，2g木質(zhì)素磺酸鈉，3g聚羧酸鹽分散劑Sokalan CP 5（馬來酸一丙烯酸鈉鹽），lg有機(jī)硅乳消泡劑（THIX-108水性硅乳化消泡劑），2g硅酸鎂鋁和5g乙二醇于250 mL燒杯中，加入82 g水，攪拌均勻，用砂磨機(jī)研磨2h，轉(zhuǎn)速為3000 r/min，檢測粒度3—5 um，得白色流動(dòng)性懸浮劑。

2.2活性測定

2.2.1小麥種子的發(fā)芽試驗(yàn)將目標(biāo)化合物I制備的5%懸浮劑與DA-6（河南鄭氏化工有限公司出品）水劑和清水做對(duì)照。分別將藥劑用蒸餾水稀釋成濃度為12.5、25、50、125 ug/mL的溶劑。將小麥種子用上述稀釋液培養(yǎng)8h，處理100粒種子，將種子分為3份（每份30—40粒）放置在有雙層濾紙的培養(yǎng)皿中，25C保溫催芽，并保持濾紙濕潤，催芽中觀察各處理的發(fā)芽情況，胚芽長度以種子長的1/2為標(biāo)準(zhǔn)，于24 h后統(tǒng)計(jì)各器皿中小麥發(fā)芽率，同時(shí)以相同濃度的DA-6和清水（CK）作對(duì)照，計(jì)算發(fā)芽促進(jìn)率，試驗(yàn)結(jié)果見表1。結(jié)果表明：在相同濃度下，目標(biāo)化合物發(fā)芽率均優(yōu)于對(duì)照DA-6和清水，且在25 ug/mL時(shí)發(fā)芽促進(jìn)率最高達(dá)到了32.6%，隨著濃度增加，對(duì)發(fā)芽率出現(xiàn)先促進(jìn)后抑制的效果。說明目標(biāo)化合物具有促進(jìn)發(fā)芽的效果，且在低濃度使用效果較好。

2.2.2小麥浸種促生根試驗(yàn)將目標(biāo)化合物制備的懸浮劑和DA-6水劑分別用蒸餾水稀釋成濃度為12.5、25、50、125 ug/mL的溶液。挑選子粒大小均勻、飽滿的小麥種子，用次氯酸溶液對(duì)種子進(jìn)行殺菌后，將其放入紗布中，于燒杯中用上述稀釋液浸泡8h，然后將小麥種子均勻排放在濕潤的紙床上，胚部向上并朝向發(fā)芽盒的同一側(cè)，種子之間保持一定距離，以保證種子充分吸收水分，每個(gè)處理放20粒小麥，擺放好種子之后將其放入全智能氣候植物箱中進(jìn)行發(fā)芽處理24 h，期間要定時(shí)加入蒸餾水保持紙床濕潤。待小麥主根露出2 mm左右，將其種在凝固的固體培養(yǎng)基中，各處理均重復(fù)3次，然后放入全智能氣候植物箱中進(jìn)行培養(yǎng)。40 h后用卡尺測量主根、側(cè)根、莖高，并作詳細(xì)的記錄，同時(shí)以相同濃度的DA-6和清水（CK）作對(duì)照，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

結(jié)果表明：目標(biāo)化合物隨著濃度的增加對(duì)小麥的生根和莖高具有抑制作用，在相同濃度下目標(biāo)化合物對(duì)小麥促生根效果和莖高抑制效果優(yōu)于對(duì)照DA-6和清水，目標(biāo)化合物在12.5 ug/mL時(shí)主根促進(jìn)率達(dá)到了36.3%，莖高促進(jìn)率為16.5%低于相同濃度下DA-6的18.7%。說明試驗(yàn)藥劑在低濃度下對(duì)小麥具有促進(jìn)生根，使根系發(fā)達(dá)的作用，同時(shí)又不會(huì)出現(xiàn)莖稈過高而倒伏的情況。

2.2.3小麥田間試驗(yàn)試驗(yàn)地點(diǎn)：山東省青島市平度崔家集鎮(zhèn)張家坊村。時(shí)間：2016年3-6月。對(duì)象：春小麥。試驗(yàn)方法：在同一地塊劃分3個(gè)區(qū)，每區(qū)0.067hm2，中間區(qū)域作為隔離區(qū)，目標(biāo)化合物I、空白（清水）對(duì)照各0.067hm2。在小麥分蘗和出穗期人工噴灑各1次，濃度100 ug/mL，用水量為224 kg/hm2，與未施用空白組作對(duì)照。結(jié)果：施用組外觀表現(xiàn)為莖桿粗壯、葉色濃綠、顆粒飽滿?？瞻桩a(chǎn)量8209 kg/hm2，施用式I化合物產(chǎn)量9627 kg/hm2，增產(chǎn)17.3%。

2.2.4蘋果田間試驗(yàn)對(duì)蘋果試驗(yàn)共設(shè)3個(gè)處理，每個(gè)處理選擇新嘎拉蘋果樹上3個(gè)長勢相當(dāng)?shù)拇笾M(jìn)行，試驗(yàn)隨機(jī)取株，單株小區(qū)，3次重復(fù)，分別在紅富士蘋果幼果期和果實(shí)膨大期各噴施1次（濃度為100 ug/mL），葉面噴施清水作為對(duì)照，收獲后，分別測量蘋果的品質(zhì)指標(biāo)，其中，VC含量采用2，6-二氯酚靛酚法測定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定，結(jié)果見表3。

結(jié)果表明：目標(biāo)化合物VC含量增加了35.0%，可溶性糖含量增加了5.87%，單果增產(chǎn)率25.2%，均優(yōu)于對(duì)照化合物二苯脲。

2.2.5番茄田間試驗(yàn)試驗(yàn)選取長勢均勻的番茄30株，于苗期、花蕾期各噴施1次，3個(gè)處理的濃度為20、50、100 ug/mL各噴施10株，間隔時(shí)間為10天，選10株葉面噴施清水作為對(duì)照。調(diào)查單株坐果數(shù)、果實(shí)總產(chǎn)量和增產(chǎn)率，結(jié)果取平均值，試驗(yàn)結(jié)果列于表4。

結(jié)果表明：目標(biāo)化合物I在單株坐果數(shù)和果實(shí)產(chǎn)量均高于清水對(duì)照，且隨著濃度增加對(duì)單株坐果數(shù)和果實(shí)產(chǎn)量出現(xiàn)先促進(jìn)后抑制效果，在50 Ug/mL下單株坐果數(shù)為12，增產(chǎn)率達(dá)到了35.3%。

3結(jié)論與討論

合成的鄰酰胺基二苯脲化合物通過元素分析和1H NMR確證了結(jié)構(gòu)，并對(duì)小麥、蘋果、番茄完成了活性測試。目標(biāo)化合物在低濃度25 ug/mL時(shí)，對(duì)小麥的發(fā)芽促進(jìn)率達(dá)到了32.6%，在12.5 ug/mL時(shí)，對(duì)小麥的主根促進(jìn)率為36.3%，活性優(yōu)于對(duì)照DA-6和清水，小麥的田間產(chǎn)量增產(chǎn)l7.3%;蘋果田間試驗(yàn)中，目標(biāo)化合物VC含量增加了35.0%，可溶性糖含量增加了5.87%，單果增產(chǎn)率25.2%，均優(yōu)于對(duì)照化合物二苯脲;番茄田間試驗(yàn)中，在50 ug/mL下單株坐果數(shù)為12，增產(chǎn)率達(dá)到了35.3%，優(yōu)于清水對(duì)照。

合成的目標(biāo)化合物結(jié)夠穩(wěn)定、性狀穩(wěn)定，可以做成固體粉劑也可做成懸浮劑，可以單獨(dú)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)也可以與各種農(nóng)藥或肥料復(fù)配來提高其綜合功能，因而具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值與開發(fā)前景。

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