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增产胺的制备及应用

发布日期:2019/1/23 9:42:34

背景及概述[1][2]

2-( 3,4-二氯苯氧基) 乙基二乙胺俗名增产胺 (DCPTA),1977 年由美国化学研究员首先发现,它是一种性能优异的植物生长调节剂,在许多农业作物上表现出明显的增产作用并且可以提高化肥利用率,增加作物抗逆性,70 年代开始便有大量文献对其生物活性做了报道。增产胺纯品为白色固体,易溶于水及有机溶剂,对酸稳定,对作物的叶片和生长均无危害,对人畜低毒。增产胺的早期研究表明,可以刺激银菊胶增加胶乳,使橡胶增产 2 ~ 6 倍,进一步研究表明,增产胺不仅可以促进生长,也可增加果品的香味和色泽,还可增强作为物的抗病能力。

制备[1]

1.  烷基化-胺化法

该方法缺点是第二步反应时间较长( 66h),并且为封管操作,危险性较大;对该工艺进行改进,在反应体系中加入相转移催化剂,取得了很好的催化效果,可以使收率达到 94%;在两步反应中加入四丁基溴化铵作为相转移催化剂,每步收率均达到 92%

2. 酰胺还原法

该路线以 3,4-二氯苯酚和氯乙酸为原料,经氯乙酸取代、氯化亚砜酰氯化、二乙胺酰胺化和四氢铝锂还原四步反应,得到增产胺。虽然该路线每一步的单步收率较高,但是由于步骤较长,收率只有 65%,由于路线较长导致人工成本和能耗成本较高,生产周期较长,并且最后一步反应中用到的 LiAlH4 价格昂贵,反应条件苛刻,反应过程要求无水,另外后处理加水淬灭时易生成胶状物,难以处理,不利于工业化,所以这条路线工业生产价值不大。

3、磺酰基取代改进法

在环氧乙烷开环法基础上改进,第一步以 2-氯乙醇为原料合成 2-( 3,4-二氯苯氧基) 乙醇,收率只有 83%,较环氧乙烷法低约 14%;第二步用氢氧化钾代替吡 啶作为缚酸剂,收率可达到 95%,产品总收率为 67%。

该路线的优点是避免使用毒性较大且难以处理的吡啶和沸点较低的环氧乙烷,降低对环境污染和生产操作的危险性,但是整条路线总收率较环氧乙烷开环-磺酰基取代法降低约 13%,物料成本上较高,如果通过优化反应条件,将第一步收率继续提高,该路线不失为一条适宜工业化生产的路 线。

应用[3]

增产胺在众多农作物,比如豆类、马铃薯、玉米、甜菜、小 麦和棉花等中均有应用。

1. 在大豆上的应用

1)增产胺对大豆植株农艺性状的影响:从实验数据表明,60ppm 增产胺在初花期喷施 效果最好,植高最大 94.21cm,比对照高 13.8cm,增产胺对结荚高度影响不大,对茎粗及分枝数两者影响趋势基本一致,三叶期最好,比对照增加 1.1mm,分枝数增加 0.8 个,多出 50 %。

2)增产胺对大豆产量及其产量结构的影响:初花期施用效果最为明显,中高浓度处理较对照增产达显著水平,亩产分别比对照增长 17.1 %和 20.1 %,较对照增加。

3)增产胺对大豆籽蛋白质,脂肪含量的影响:试验表明经增产胺处理后,大豆的蛋白质,脂肪的含量都有所增高,粗蛋白含量从 47.80 %(空白对照平均值)提高到53.37 %(处理平均值),经方差分析达极显著水平,粗脂肪含量从 16.40 %(空白平均值)提高到7.64 %(处理平均值)。大豆上施用增产胺将会促进大豆的生长,提高产量。初花期喷施增产胺,由于增加了光合积累,减少了花荚的脱落,为籽粒的生长提供了更多的营养物质。增荚增粒厚,增产效果十分明显。因此初花期施用增产胺,对增加产量改善品质十分有益。随增产胺的使用浓度的升高增产有上升趋势,但高浓度的增产胺对大豆叶片有时会出现药害。

2. 在甜菜上的应用

甜菜含糖是甜菜生产的重要指标,直接影响糖 厂的经济效益甚至生存,通过技术措施来提高含糖 量对甜菜生产具有重要意义。据美国专利报道,用 100ppm DC PTA 盐酸盐喷洒六星期的甜菜植株,可使甜菜产量增加 50 %,产 糖量提高 83.4 %。据黑龙江省化工研究院在大田试验结果表明,花苗期和繁茂期用 100ppm 喷施,增糖1.21 度,增产 10.51 %,增加产糖量 19.67 %;在苗期和繁茂期用 150ppm 喷施,增糖 1.57 度,增产 9.95 %,增加产糖量 20.46 %。 100ppm 投入产出比 为1∶54,150ppm 投入产出比为 1∶38,喷施增糖剂经济效应十分显著。

3. 在棉花上的应用

用 125ppm DCPTA 处理棉花能够大大增加棉花叶片中的光合作用。用 125ppm DCPTA 处理可使棉花植株对 CO2 的吸收增 加21 %。使用 21.5ppm DCPTA 时,则可使叶和茎干重增加69 %,植株高度增加 36 %,茎直径增加27 %,植株节结增加 36 %,用该药处理的植株比对照组提前开花,且棉蕾和铃数增多。

4. 在玉米上的应用

用 1500ppm(约 5mmol)的 DCPTA 处理玉米幼苗,能够抑制玉米叶中的叶绿素及类胡萝卜素的合成。用80ppm DCPTA 喷 洒玉米,发现其营养成份提高了。(即增加蛋白质,脂肪,游离糖,降低亚油酸和亚麻油酸的比例),同时植株的抗虫害和抗害性也增强了。

5. 在小麦上的应用

研究表明:DCPTA 对小麦的生长有影响,1.5ppm(约 5μmol)的 DCPTA 能刺激小麦根的生长,使其增长 15 %,更高的浓度则抑制其生长。

6. 用于蔬菜和水果

用 DCPTA 调节植物的生长合成过程,不仅使果实中某些组成含量增加,而且可抑制部分物质进一 步转化,使疏菜和水果的色泽和品味更佳。 综上所述,新型植物生长调节剂 DCPTA不但能提高作物的产量,而且还能提高产品 的质量。因此,国内外植物生理工作者正试用于组织培养,以便提高药物的有效成份。并致力于研究各种作物使用的最佳浓度,喷洒时间及次数,使 DCPTA 发挥更好的作用。

主要参考资料

[1] 增产胺的合成与应用研究进展

[2] 增产胺的合成与应用

[3] 新型植物生长调节剂 -增产胺的应用