ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ БИОСТИМУЛЯТОРОВ НА ОСНОВЕ АЦЕТИЛЕНОВЫХ АМИНОСПИРТОВ НА РОСТ И РАЗВИТИЕ РАСТЕНИЙ

АННОТАЦИЯ

В работе описан синтез ацетиленовых аминоспиртов на основе аминометилирования вторичного ацетиленового спирта в среде растворителя 1,4-диоксана, формальдегидом гидроксилсодержащими или гетероциклическими аминосоединениями под катализатором солей меди (I). В качестве вторичного ацетиленового спирта использовали гекс-1-ин-3-ола, а в качестве аминирующего агента – такие амины, как моноэтаноламин, диэтанол и морфолин. В результате проведенных исследований синтензированы ацетиленовые аминоспирты с высокими выходами. Представлены результаты, иследований по использованию полученных ацетиленовых аминоспиртов в сельском хозяйстве. Изучено их биостимулирующего действия синтезированных ацетиленовых аминоспиртов. Установлено их положительное влияние на всхожесть семян пшеницы и повышение её урожайности.

ABSTRACT

The work describes the synthesis of acetylene amino alcohols bazed on the aminomethylation of secondary acetylene alcohols in a 1,4-dioxan solvent medium, with formaldehyde and hydroxyl-containing or heterocyclic amino compounds under the catalyst of copper (I) salts. Hex-1-yn-3-ol was used as a secondary acetylene alcogols, and amines such as monoethanolamine, diethanolamine, and morpholine werw used as an aminating agent. As a result of the conucted research, amino alcohols with high yields were synthesized. The result of research on the use of the obtained acetylene amino alcohols in agriculture are presented. Their biostimulating effect of synthesized acetylene amino alcohols has been studied. Their positive effect on the germination of wheat seeds and an increase in its yield has been established.

Ключевые слова: вторичный ацетиленовый спирт, гекс-1-ин-3-ол, ацетиленовый аминоспирт, моноэтаноламин, диэтаноламин, морфолин, формальдегид, гидроксилсодержащий и гетероциклический амины, биостимулятор, прорастание семян, пшеница.

Keywords: secondary acetylene alcohol, hex-1-yn-3-ol, acetylene amino alcohol, Mannich reaction, formaldehyde, hydroxyl-containing and heterocyclic amines, biostimulator, seed germination, wheat growth.

Введение

Известно, что производные ацетилена, в частности соединения, содержащие гидроксильную и аминогруппу, проявляют высокую биологическую активность. Эти соединения находят широкое применение: в фармацевтике и медицине – как фармакологические препараты; в химической и нефтегазохимической промышленности – в качестве реагентов; как ингибиторы коррозии и сорбенты для очистки нефти и газа; в сельском хозяйстве – как пестициды, регуляторы роста и биостимуляторы [1-5]. Биологическая активность данных соединений обусловлена наличием в их молекулах нескольких реакционноспособных центров: ацетиленовой связи, гидроксильной и аминогруппы.

В ряде работ для синтеза ацетиленовых аминоспиртов из ацетиленовых спиртов использовали реакцию Манниха, включающую аминометилирование ацетиленового спирта формальдегидом и вторичным амином. В качестве аминирующих агентов в настоящем исследовании были выбраны гидроксилсодержащие амины (этаноламин, диэтаноламин) и гетероциклический амин (морфолин) с целью получения новых потенциальных биостимуляторов.

Целью данной работы являлся синтез новых ацетиленовых аминоспиртов, оптимизация условий их получения и исследование их биостимулирующей активности на примере озимой пшеницы.

Материалы и методы исследования

В исследовательской работе ацетиленовые аминоспирты синтезировали путем аминометилирования вторичных ацетиленовых спиртов с формальдегидом с использованием гидроксилсодержащих или гетероциклических аминов на основе реакции Манниха. Синтез ацетиленовых аминоспиртов осуществлялся по следующей схеме при температуре 90-100 ^oC, катализируемой солями ацетата меди (I) и в среде растворителя 1,4-диоксана [5-8].

где,

В четырехгорлую колбу объемом 500 мл, снабженную механической мешалкой, обратным холодильником и термометром, помещали 0,1 моль ацетиленового спирта, 0,1 моль параформа, 100 мл диоксана, 0,02 г хлорида меди (I). Реакционную смесь интенсивно перемешивали при температуре 90-100 °С в течение 6-7 часов.

Через 30 минут после начала реакции к смеси прикапывали раствор состоящий из 50 мл 1,4-диоксана с 0,1 моль вторичного амина. По завершении процесса реакционную смесь оставляли на ночь при комнатной температуре. На следующий день реакционную смесь переносили в делительную воронку (1000 мл) и разбавляли дистиллированной водой. Смесь продуктов в делительной воронке экстрагировали с использованием 200 мл хлороформа и выделяли органический слой (основной реакционный продукт). Этот процесс повторяли не менее трёх раз.

Продукты реакции экстрагировали хлороформом (3 × 70 мл). Объединенные хлороформные экстракты сушили с использованием карбоната калия. Растворитель (хлороформ) удаляли отгонкой на роторном испарителе (или: на водяной бане при температуре 60–80 °C и пониженном давлении). Остаток очищали вакуумной перегонкой.

Ацетиленовые спирты, аминоспирты и гидроксикислоты известны своей способностью действовать как биостимуляторы для растений [5-8]. Синтезированные на основе ацетиленовых спиртов аминоспирты применялись в данном исследовании в качестве биостимуляторов, влияющих на прорастание семян, рост и урожайность растений. В ходе испытаний первым этапом проводили предпосевную обработку семян путем их замачивания в водных растворах препаратов. На следующем этапе осуществляли опрыскивание вегетирующих растений (стеблей) водными растворами этих же препаратов.

Полевые испытания проводились совместно с сотрудниками Наманганской научно-опытной станции по зерновым и зернобобовым культурам на опытных полях, засеянных озимой пшеницей сорта «Бабур» (посев осенью) на общей площади 1,2 га. В испытаниях изучали биостимулирующие свойства следующих синтезированных ацетиленовых аминоспиртов:

• 1-((2-гидроксиэтил)амино)гепт-2-ин-4-ола (условное название – ГЭАГ);
• 2,2'-((4-гидроксигепт-2-ин-1-ил)азандиил)бис(этан-1-ола) (условное название – ГГАЭ);
• 1-морфолиногепт-2-ин-4-ола (условное название – МГ).

Всхожесть семян пшеницы зависит от комплекса факторов: почвенно-климатических условий, механических, физических и химических свойств почвы, воздействия стимуляторов, количества и соотношения внесенных удобрений, а также от сорта высеваемых семян и сроков посева [1-5].

Общая норма высева семян составляла 200 кг на гектар. Для опытных делянок использовали норму 0,2 кг семян на каждые 40 м² (что эквивалентно 50 кг/га). Семена для пяти различных вариантов опыта замачивали в течение суток в 0,05%-ных водных растворах препаратов ГЭАГ, ГГАЭ, МГ, а также янтарной кислоты (в качестве эталона).

В лабораторных условиях за оптимальный вариант были приняты биостимулирующие свойства 0,05% растворов этих препаратов. Поэтому в полевых испытаниях были отобраны 0,05% растворы этих препаратов.

Подготовленные к посадке семена пшеницы в 5 различных вариантах замачивали в 0,05% водных растворах препаратах ГЭАГ, ГГАЭ, МГ и янтарной кислоты (в качестве эталона) в течение 4 суток.

Результаты и обсуждение

В результате проведенных экспериментальных исследований были подобраны благоприятные условия синтеза, позволившие получать ацетиленовые аминоспирты с высокими выходами на основе гидроксилсодержащих и гетероциклических аминов. Установлено, что максимальный выход продукта достигается при продолжительности реакции 6 часов и температуре 95 °C. В этих условиях выход аминоспирта, полученного с использованием гетероциклического амина, был выше, чем у аминоспиртов на основе гидроксилсодержащих аминов.

Выходы и некоторые физико-химические константы синтезированных ацетиленовых аминоспиртов приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Выходы и некоторые физико-химические константы синтезированными ацетиленовых аминоспиртов

В ходе полевых опытов определяли количество проросших семян пшеницы через 12 дней после посева. Результаты представлены в Таблице 2. Согласно полученным результатам, эти новые препараты оказывают положительное влияние на всхожесть зародышей пшеницы по сравнению с контрольными и эталонными вариантами. Так, ГЭАГ (1-((2-гидроксиэтил)амино)гепт-2-ин-4-ол) увеличивал всхожесть семян на 6,3 процентных пункта (п.п.), ГГАЭ (2,2'-((4-гидроксигепт-2-ин-1-ил)азандиил)бис(этан-1-ол)) – на 6,9 п.п., МГ (1-морфолиногепт-2-ин-4-ол) – на 6,8 п.п. по сравнению с контролем.

Биостимулирующая активность новых препаратов также положительно сказывалась на росте, развитии и урожайности растений пшеницы. Результаты по урожайности представлены в таблице 3.

Таблица 2.

Влияние препаратов на основе ацетиленовых аминоспиртов на всхожесть семян пшеницы

Таблица 3.

Влияние препаратов на основе ацетиленовых аминоспиртов на рост, развитие и урожайность пшеницы

Из полученных результатов видно, что исследуемые препараты нового типа положительно повлияли на урожайность озимой пшеницы сорта «Бабур», вызвав увеличение урожайности на 5,0–6,0 ц/га по сравнению с контрольным вариантом.

Заключение

На основании результатов проведенных исследований следует отметить, что соединения, имеющие в своей молекуле ненасыщенную связь, амино- и гидроксильную группы, проявляют высокую биологическую активность. Ацетиленовые аминоспирты, содержащие такие реакционноспособные центры, проявили себя как соединения, обладающие биостимулирующими свойствами, которые стимулируют рост и развитие растений. Благодаря этому исследованные ацетиленовые аминоспирты положительно влияют на прорастание семян и развитие всходов, что способствует увеличению урожая возделываемых растений. Кроме того, эти соединения повышают устойчивость растений к стрессам, вызванным внешними воздействиями, и к различным заболеваниям.

Список литературы:

1. Закирова Р.П., Рахимова Ш.Х., Халикова М.Б., Маматкулова Н.М., Калацкая Ж.Н., Ламан Н.А., Мусаев Х.А., Кутлиева У.Г. Влияния регуляторов роста на основе полипренолов на биохимические показатели проростков пшеницы (Triticum aestivum L.) // Universum: химия и биология: электрон. Научн. Журн. -2024. 1(115).
2. Данилов А.В. Влияние стимуляторов роста на урожайность и качество прдукции зерновых культур // Вестник Марийского государственного университета. -2017. Т.3. №1(9). -С. 28-30.
3. Баранова Т.В., Калаев В.Н., Воронин А.А. Экологически безопасные стимуляторы роста для предпосевной обработки семян // Вестник Балтийкого федерального университета им. И.Канта. -2014. №7, –С. 96-102.
4. Ефремова Ю.В., Амелин П.А., Лопачев Н.А. Изучение влияния стимуляторов роста на начальные стадии развития озимой пшеницы // Вестник Орел ГАУ. -2014. -№6, –С. 22-29.
5. Саттаров Ж.С., Атоев Б.Д., Махаммадиев С.К. Взаимодействие сортов озимой пшеницы и удобрений на староорошаемом типичном сероземе // Журнал Плодороде. Москва. -2016. №2.(89). -С. 17-20.
6. Зокиров С.С., Зокиров С., Жўрабоев Ф., Ахмедов Б., Охундадаев А., Хайдаров О. Синтез ацетиленовых спиртов и изучение их влияния на рост, развитие и урожайность хлопчатника // Развитие науки и технологий. НТЖ. -2018. -№5. –С.25-31.
7. Juraboev F.M. Research of the synthesis of new acetylene aminoalcohols. E3S Web of Conferences. AGRITECH-IX 2023 486, 05011. 2024.
8. Zokirov S., Juraboev F.M., Zokirov S.S., Turgunov E. Research of synthesis of acetylene amino alcohols and study of their properties // International Journal of Disaster Recovery and Business Continuity. Australia. -2020. Vol.11, No. 3. -P. 2850-2857.
9. Журабоев Ф.М., Нурмонов С.Э. Синтез ацетиленового аминоспирта на основе этаноламина и 2-метилбут-3-ин-2-ола // Universum: технические науки: электрон. научн. журнал. Россия, Москва. -2021. 6 (87). -С. 26-28.
10. Журабоев Ф.М., Нурмонов С.Э., Зокиров С. Синтез ацетиленового аминоспирта и его производных // Universum: технические науки: электрон. научн. журнал. Россия, Москва. -2021, 10 (88). -C. 44-47.
11. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. Москва. «Агропромиздат». -1985. -С. 352.
12. Эргашев А. Агрохимические свойства орошаемых почв Узбекистана и пути повышения их плодородия. Автореф. дисс. на соиск. учен. степ. канд. с-х. наук. -Т.: -1993. -С. 36.
13. Титов А.Ф., Таланова В.В. Устойчивость растений и фитогормоны. –Петрозаводск, -2009. -С. 206.
14. Зокиров С.С., Журабоев Ф.М., Зокиров С., Арипов Х.Ш. Синтез ацетиленовых моноаминов и изучение их влияния на всхожесть семян хлопчатника // Наманганский инженерно-технологический институт. Научный-технический журнал. -2019. №1. -С. 133-139.