邻酰胺基二苯脲类化合物的合成及其在农作物上的应用研究

彭壮　王明慧

摘要：为了寻找高活性新型植物生长调节剂，以靛红酸酐和3--甲氨基丙胺为起始原料合成中间体2一氨基一N一[3一（二甲基氨基）丙基]苯甲酰胺，再与异氰酸苯酯加成合成目标化合物N一[3一（二甲氨基）丙基]-2-（3-苯基脲基）苯甲酰胺。结构通过元素分析和1H NMR确证，并对小麦、苹果、番茄做了药效试验。结果表明：小麦试验中，目标化合物在低浓度25 ug/mL时，发芽促进率达到了32.6%，高浓度抑制，在12.5 ug/mL时，主根促进率为36.3%，活性优于对照DA-6和清水，田间产量增产17.3%;苹果田间试验中，VC含量增加了35.0%，可溶性糖含量增加了5.87%，单果增产率25.2%，均优于对照化合物二苯脲;番茄田间实验中，在50 ug/mL下，单株坐果数为12，增产率达到了35.3%，优于清水对照。说明目标化合物具有较高的生物活性，为新型植物生长调节剂的合成及活性研究提供了参考。

关键词：靛红酸酐;异氰酸苯酯;植物生长调节剂;合成;生物活性

中图分类号：0622.6

文献标志码：A

论文编号：cjas18060024

0引言

自20世纪50年代以来，植物生长调节剂开始应用于农业，并得到了快速发展[1]。植物生长调节剂作为农药的一种，具有对农作物增产、改善品质、提高抗逆的作用，但是所占比例较低[2-4]，在环境友好、安全无毒型农药中植物生长调节剂具有巨大的发展潜力[5-6]。二苯隆（DPU）是最早发现的具有细胞分裂素活性的苯脲类化合物[7]，Ricc[8]等讨论了二苯脲衍生物具有促生根的细胞分裂素活性，证明了其具有广泛的作用范围。在此基础上又发现了了具有促进植物芽分化的细胞分裂素噻苯隆（TDZ），其生物活性高于腺嘌呤类衍生物[9-10]，Pasa[11]等通过外源施用TDZ，在保证梨品质的前提下，增加了果实的产量和梨农的收益。现在已经商品化的调吡脲（CPPU）保留了苯基脲结构，是一种广谱多用途植物生长调节剂，可经由植物的根、茎、叶、果吸收，然后运输到起作用的部位，具有加速细胞分裂、诱导愈伤组织生长、促进生根发芽和果实膨大的作用[12-13]”。Ainalidouc[14]等阐述了CPPU促进迷糊桃果实的生长，且收货后并没有检测到药物残留。但是因CPPU生产成本高，市场价格昂贵，难以在农业生产中广泛使用[15]。专利CN 103719081A合成了一种山梨酰胺类化合物Q及其盐，报道了其具有促進植物生根、增产提质的效果[16]。

本试验保留了苯基脲结构，采用活性亚结构拼接法设计合成了邻酰胺基二苯脲类化合物（如图1所示）[17-18]，并对农作物做了生物活性试验[19-20]，探讨了增产性能。该合成方法简单、收率高，便于在农业中广泛使用。本产品己申请国家发明专利（CN 106831494 A）。

1材料与方法

1.1仪器和试剂

1.1.1试验仪器旋转蒸发仪（RE-52AA型，上海贤德实验仪器有限公司）;数字熔点仪（X-4型，上海精密科学仪器有限公司），零点未经校正;循环水式真空泵（SHZ-D型，青岛蓝特恩科教仪器设备有限公司）;核磁共振仪（BRUKER Avance 500 MHz型，德国布鲁克公司，DMSO- d6为溶剂，TMS为内标）;元素分析仪（VARIO EL III型）。全智能人工智能气候植物箱（HP1000GS-B，武汉瑞华仪器设备有限责任公司），电子天平（EL104，梅特勒一托利多仪器有限公司），数显游标卡尺（E0541，上海力易得工具有限公司）。

1.1.2试验试剂靛红酸酐，3--甲氨基丙胺，异氰酸苯酯，乙酸乙酯，甲苯，木质素磺酸钠，THIX-108水性硅乳化消泡剂，硅酸镁铝，乙二醇等，以上试剂均为分析纯。

1.2合成路线

目标化合物的合成路线见图2。

1.3合成方法

1.3.1中间体Ⅱ的合成称取0.1 mol （16.31 g）靛红酸酐置于250 mL的反应瓶中，加入100 mL乙酸乙酯做溶剂。室温搅拌下滴加0.12 mol （7.41 g）3一二甲氨基丙胺，反应th，TLC追踪靛红酸酐消失，反应完全，加水，分液，有机相干燥，旋蒸除去乙酸乙酯，得产物II20.9 g，收率96%。

1.3.2目标产物I的合成将中间体11 20.9 g加入到装有100 mL甲苯的250 mL反应瓶中，加热溶解，回流脱水，至无水脱出时，降温冷却，滴加0.13 mol异氰酸苯酯。反应20 min有固体析出，反应th，TLC追踪反应完全。抽滤，洗涤，干燥，得固体产物I 31.2 g。收率92.9%;熔点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结果与分析

2.1制剂的制备

5%目标化合物I悬浮剂的制备：分别称取5g目标化合物I，2g木质素磺酸钠，3g聚羧酸盐分散剂Sokalan CP 5（马来酸一丙烯酸钠盐），lg有机硅乳消泡剂（THIX-108水性硅乳化消泡剂），2g硅酸镁铝和5g乙二醇于250 mL燒杯中，加入82 g水，搅拌均匀，用砂磨机研磨2h，转速为3000 r/min，检测粒度3—5 um，得白色流动性悬浮剂。

2.2活性测定

2.2.1小麦种子的发芽试验将目标化合物I制备的5%悬浮剂与DA-6（河南郑氏化工有限公司出品）水剂和清水做对照。分别将药剂用蒸馏水稀释成浓度为12.5、25、50、125 ug/mL的溶剂。将小麦种子用上述稀释液培养8h，处理100粒种子，将种子分为3份（每份30—40粒）放置在有双层滤纸的培养皿中，25C保温催芽，并保持滤纸湿润，催芽中观察各处理的发芽情况，胚芽长度以种子长的1/2为标准，于24 h后统计各器皿中小麦发芽率，同时以相同浓度的DA-6和清水（CK）作对照，计算发芽促进率，试验结果见表1。结果表明：在相同浓度下，目标化合物发芽率均优于对照DA-6和清水，且在25 ug/mL时发芽促进率最高达到了32.6%，随着浓度增加，对发芽率出现先促进后抑制的效果。说明目标化合物具有促进发芽的效果，且在低浓度使用效果较好。

2.2.2小麦浸种促生根试验将目标化合物制备的悬浮剂和DA-6水剂分别用蒸馏水稀释成浓度为12.5、25、50、125 ug/mL的溶液。挑选子粒大小均匀、饱满的小麦种子，用次氯酸溶液对种子进行杀菌后，将其放入纱布中，于烧杯中用上述稀释液浸泡8h，然后将小麦种子均匀排放在湿润的纸床上，胚部向上并朝向发芽盒的同一侧，种子之间保持一定距离，以保证种子充分吸收水分，每个处理放20粒小麦，摆放好种子之后将其放入全智能气候植物箱中进行发芽处理24 h，期间要定时加入蒸馏水保持纸床湿润。待小麦主根露出2 mm左右，将其种在凝固的固体培养基中，各处理均重复3次，然后放入全智能气候植物箱中进行培养。40 h后用卡尺测量主根、侧根、茎高，并作详细的记录，同时以相同浓度的DA-6和清水（CK）作对照，试验结果见表2。

结果表明：目标化合物随着浓度的增加对小麦的生根和茎高具有抑制作用，在相同浓度下目标化合物对小麦促生根效果和茎高抑制效果优于对照DA-6和清水，目标化合物在12.5 ug/mL时主根促进率达到了36.3%，茎高促进率为16.5%低于相同浓度下DA-6的18.7%。说明试验药剂在低浓度下对小麦具有促进生根，使根系发达的作用，同时又不会出现茎秆过高而倒伏的情况。

2.2.3小麦田间试验试验地点：山东省青岛市平度崔家集镇张家坊村。时间：2016年3-6月。对象：春小麦。试验方法：在同一地块划分3个区，每区0.067hm2，中间区域作为隔离区，目标化合物I、空白（清水）对照各0.067hm2。在小麦分蘖和出穗期人工喷洒各1次，浓度100 ug/mL，用水量为224 kg/hm2，与未施用空白组作对照。结果：施用组外观表现为茎杆粗壮、叶色浓绿、颗粒饱满。空白产量8209 kg/hm2，施用式I化合物产量9627 kg/hm2，增产17.3%。

2.2.4苹果田间试验对苹果试验共设3个处理，每个处理选择新嘎拉苹果树上3个长势相当的大枝进行，试验随机取株，单株小区，3次重复，分别在红富士苹果幼果期和果实膨大期各喷施1次（浓度为100 ug/mL），叶面喷施清水作为对照，收获后，分别测量苹果的品质指标，其中，VC含量采用2，6-二氯酚靛酚法测定，可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定，结果见表3。

结果表明：目标化合物VC含量增加了35.0%，可溶性糖含量增加了5.87%，单果增产率25.2%，均优于对照化合物二苯脲。

2.2.5番茄田间试验试验选取长势均匀的番茄30株，于苗期、花蕾期各喷施1次，3个处理的浓度为20、50、100 ug/mL各喷施10株，间隔时间为10天，选10株叶面喷施清水作为对照。调查单株坐果数、果实总产量和增产率，结果取平均值，试验结果列于表4。

结果表明：目标化合物I在单株坐果数和果实产量均高于清水对照，且随着浓度增加对单株坐果数和果实产量出现先促进后抑制效果，在50 Ug/mL下单株坐果数为12，增产率达到了35.3%。

3结论与讨论

合成的邻酰胺基二苯脲化合物通过元素分析和1H NMR确证了结构，并对小麦、苹果、番茄完成了活性测试。目标化合物在低浓度25 ug/mL时，对小麦的发芽促进率达到了32.6%，在12.5 ug/mL时，对小麦的主根促进率为36.3%，活性优于对照DA-6和清水，小麦的田间产量增产l7.3%;苹果田间试验中，目标化合物VC含量增加了35.0%，可溶性糖含量增加了5.87%，单果增产率25.2%，均优于对照化合物二苯脲;番茄田间试验中，在50 ug/mL下单株坐果数为12，增产率达到了35.3%，优于清水对照。

合成的目标化合物结够稳定、性状稳定，可以做成固体粉剂也可做成悬浮剂，可以单独应用于农业也可以与各种农药或肥料复配来提高其综合功能，因而具有一定的实际应用价值与开发前景。

参考文献

[1] 周欣欣，张宏军，白孟卿，等植物生长调节剂产业发展现状及前景[J]农药科学与管理，2017，38（11）：14-20.

[2] 张昆植物生长调节剂诱导植物抗逆性研究进展[J].农业科技与装备，2014（11）：1-2

[3] 樊彪，赵江哲细胞分裂素研究进展及其在作物生产中的应用[J]浙江农业科学，2017（08）：1411-1414

[4] 侯鹏飞，贾振华，宋水山生长素和细胞分裂素调控植物根和微生物互作的研究进展[J]生物技术通报，2017（07）：1-6.