vguitВестник Воронежского государственного университета инженерных технологийProceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies2226-910X2310-1202VSUET10.20914/2310-1202-2017-4-165-174vguit-1612Research ArticleХимическая технологияFundamental and Applied chemistry, chemical technologyСинтез борсодержащих производных трис (2-гидроксиэтил) аммония и их влияние на рост и развитие растенийSynthesis and plant growth modulation of tris (2-hydroxyethyl)ammonium boron-containing compoundsДаинИ. А.DainI. A.

мл. научный сотрудник, лаборатория 14/2, шоссе Энтузиастов, 38, г. Москва, 105118, Россия

Junior Researcher, laboratory 14/2, shosse Entuziastov 38, Moscow 111123, Russia

angrenost@inbox.ruЛогиновС. В.LoginovS. V.

д.х.н., ведущий научный сотрудник, лаборатория 14/2, шоссе Энтузиастов, 38, г. Москва, 105118, Россия

Dr. Sci. (Chem.), Leading Researcher, Laboratory 14/2, shosse Entuziastov 38, Moscow 111123, Russia

florasilik@yandex.ruЛебедевА. В.LebedevA. V.

д.х.н., ведущий научный сотрудник, начальник лаборатории, лаборатория 14/2, шоссе Энтузиастов, 38, г. Москва, 105118, Россия

Dr. Sci. (Chem.), Leading Researcher, Laboratory 14/2, shosse Entuziastov 38, Moscow 111123, Russia

leanvik@yandex.ruСтороженкоП. А.StorozhenkoP. A.

д.х.н., член-корреспондент РАН, временный генеральный директор, шоссе Энтузиастов, 38, г. Москва, 105118, Россия

Dr. Sci. (Chem.), Corresponding Member of Russian Academy of Sciences, interim general manager, shosse Entuziastov 38, Moscow 111123, Russia

bigpastor@mail.ruАкционерное Общество «ГНИИХТЭОС»РоссияJoint Stock Company GNIIChTEOSRussian Federation201706122017794165174Copyright © Даин И.А., Логинов С.В., Лебедев А.В., Стороженко П.А., 20182018Даин И.А., Логинов С.В., Лебедев А.В., Стороженко П.А.Dain I.A., Loginov S.V., Lebedev A.V., Storozhenko P.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnik-vsuet.ru/vguit/article/view/1612

Для создания композиционных препаратов по предотвращению дефицита бора для важнейших сельскохозяйственных культур были синтезированы и охарактеризованы спектрографическими методами трис (2-гидроксиэтил) аммониевые комплексы с анионами бора и низших дикарбоновых кислот (С2-С4). Показано, что формирование и стабилизация комплексов, содержащих дикарбоновые кислоты с большим числом углеродных атомов или имеющих внутримолекулярное ?-сопряжение (малеиновая кислота), связана с большими стерическими или электростатическими затруднениями, соответственно. В случае винной кислоты наблюдалось связывание по вицинальным гидроксильным группам кислоты, согласно данным ЯМР спектроскопии и элементного анализа. Проведено усовершенствование существовавшего прежде способа получения боратрана методом азеотропной отгонки воды: а именно, осуществлён выбор оптимального соотношения исходных компонентов в реакционной смеси и выбор оптимальной реакционной смеси. Были испробованы различные среды для взаимодействия борной кислоты и ТЭА: неполярные (толуол) и полярные апротонные (ДМСО) растворители, спирты (изопропанол, 2-бутанол) и их смеси. В результате был выработан оптимальный метод синтеза с применением смеси изопропанол/2-бутанол в соотношении 3:1, в котором выход был увеличен на 12.08%, по сравнению со стандартной отгонкой азеотропной смеси изопропанола и воды (с 82.70% до 94.78%) и при этом было показано низкое содержание примесей в продукте. Также разработан лабораторный альтернативный метод синтеза боратрана без применения растворителей на стадии химического взаимодействия, проведён выбор оптимального состава промывных жидкостей. В ходе сельскохозяйственных экспериментов исследовано влияние отобранных композиций на всхожесть и энергию прорастания свеклы столовой и урожайность свеклы сахарной. Установлено, что боратран оказывает незначительный положительный эффект по стимуляции всхожести семян. В ходе полевых испытаний композиция, содержащая боратран, о-крезоксиацетат трис (2-гидроксиэтил) аммония и 1-хлорметилсилатран, продемонстрировала наилучший результат по длине корневой апикальной части растения, среднему весу растения и корнеплода по сравнению с контролем.

To develop boron deficiency treatment composite preparations for significant agricultural crops tris(2-hydroxyethyl)ammonium complexes containing boron and lower dicarboxylic acid (C2-C4) anions were synthesized and characterized. It was shown, that formation and stabilization of complexes containing a greater number of carbon atoms or intermolecular ?- conjugation (e.g. maleic acid) is related to space and electrostatical hurdles, respectively. According to NMR spectroscopy, in case of tartaric acid complex vicinal hydroxyl bounding with boron was found. The preexisted boratrane azeotropic water distillation synthetic method was modernized (videlicet optimal solvent mixture and raw materials ratio were chosen). Various triethanolamine and boric acid reaction mediums, i.e. nonpolar (toluene), polar aprotic (dimethylsulphoxide), protic (isopropanol, 2-butanol) solvents and their mixtures, were tested. In the issue optimal synthetic method, utilizing isopropanol/2-butanol mixture in ratio 3 to 1, was elaborated. In comparison to standard azeotropic water-isopropanol distillation the yield of the process was exceeded to 12.08% (from 82.70% to 94.78%) and low impurity concentrations in product was committed. Besides alternative laboratory solvent-free boratrane synthetic method was developed and optimal rinsing fluid composition was found. During agricultural experiments substance effectiveness in germination power and germinability of beet seeds and productivity of sugar beet was studied. Boratrane was found to be slightly effective for seed germinability stimulation. Boratrane-containing composition (i.e. boratrane + tris(2-hydroxyethyl)ammonium o-cresoxyacetate + 1-chloromethylsilatrane) was shown to have the best results in apical root length, average root-crop and average plant weigth increasing in comparison with the control.

атраныборатрантриэтаноламиндефицит борасахарная свеклаatranesboratrantriethanolamineboron deficiencysugar beetГНЦ РФ АО "ГНИИХТЭОС"ReferencesChen M., Mishra S., Heckathorn S.A., Frantz J.M. et al. Proteomic analysis of Arabidopsis thaliana leaves in response to acute boron deficiency and toxicity reveals effects on photosynthesis, carbohydrate metabolism, and protein synthesis // Journal of Plant Physiology. 2014. V. 171. № 3. P. 235–242.Chen M., Mishra S., Heckathorn S.A., Frantz J.M. et al. Proteomic analysis of Arabidopsis thaliana leaves in response to acute boron deficiency and toxicity reveals effects on photosynthesis, carbohydrate metabolism, and protein synthesis. Journal of Plant Physiology. 2014. vol. 171. no. 3. pp. 235–242.Brown P.H., Bellaloui N., Wimmer M.A., Bassil E.S. et al. Boron in Plant Biology // Plant Biology. 2002. V. 4. P. 205–223.Brown P.H., Bellaloui N., Wimmer M.A., Bassil E.S. et al. Boron in Plant Biology. Plant Biology. 2002. vol. 4. pp. 205–223.Abreu I., Poza L., Bonilla I., Bola?os L. Boron deficiency results in early repression of a cytokinin receptor gene and abnormal cell differentiation in the apical root meristem of Arabidopsis thaliana // Plant Physiology and Biochemistry. 2014. V. 77. P. 117–121.Abreu I., Poza L., Bonilla I., Bola?os L. Boron deficiency results in early repression of a cytokinin receptor gene and abnormal cell differentiation in the apical root meristem of Arabidopsis thaliana // Plant Physiology and Biochemistry. 2014. vol. 77. pp. 117–121.Koshiba T., Kobayashi M., Ishihara A., Matoh T. Boron nutrition of cultured tobacco BY2 cells. VI. Calcium is involved in early responses to boron deprivation // Plant and Cell Physiology. 2010. V. 51. № 2. P. 323–327.Koshiba T., Kobayashi M., Ishihara A., Matoh T. Boron nutrition of cultured tobacco BY2 cells. VI. Calcium is involved in early responses to boron deprivation // Plant and Cell Physiology. 2010. vol. 51. no. 2. pp. 323–327.Goldbach H.E., Wimmer M.A. Boron in plants and animals: Is there a role beyond cell-wall structure? // Zeitschrift f?r Pflanzenern?hrung und Bodenkunde. 2007. V. 170. P. 39–48.Goldbach H.E., Wimmer M.A. Boron in plants and animals: Is there a role beyond cell-wall structure? // Zeitschrift f?r Pflanzenern?hrung und Bodenkunde. 2007. vol. 170. pp. 39–48.Cong X., Jiang X., Huang M. – J., Zhong M. et al. Mechanism of cell wall loosening of cherry radish by the method of immunochemistry // Journal of South China Agricultural University. 2015. V. 46. № 3. P. 397–400.Cong X., Jiang X., Huang M. – J., Zhong M. et al. Mechanism of cell wall loosening of cherry radish by the method of immunochemistry // Journal of South China Agricultural University. 2015. vol. 46. no. 3. pp. 397–400.Pernak J., Syguda A., Janiszewska D., Materna K. et al. Ionic liquids with herbicidal anions // Tetrahedron. 2011. V. 67. P. 4838–4844.Pernak J., Syguda A., Janiszewska D., Materna K. et al. Ionic liquids with herbicidal anions // Tetrahedron. 2011. vol. 67. pp. 4838–4844.Herrera-Rodr?guez M.B., Gonz?lez-Fontes A., Rexach J., Camacho-Crist?bal J.J. et al. Role of Boron in Vascular Plants and Response Mechanisms to Boron Stresses // Plant Stress. 2010. V. 4 (2). P. 115–122.Herrera-Rodr?guez M.B., Gonz?lez-Fontes A., Rexach J., Camacho-Crist?bal J.J. et al. Role of Boron in Vascular Plants and Response Mechanisms to Boron Stresses // Plant Stress. 2010. vol. 4 (2). pp. 115–122.D?az-?lvarez A.E., Francos J., Lastra-Barreira B., Crochet P. et al. Glycerol and derived solvents: new sustainable reaction media for organic synthesis // Chemical Communications. 2011. V. 47. P. 6208–6227.D?az-?lvarez A.E., Francos J., Lastra-Barreira B., Crochet P. et al. Glycerol and derived solvents: new sustainable reaction media for organic synthesis // Chemical Communications. 2011. vol. 47. pp. 6208–6227.Xiang H., Shi P., Bhattacharya P., Chen X. et al. Enhanced charging capability of lithium metal batteries based on lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide-lithium bis(oxalato)borate dual-salt electrolytes // Journal of Power Sources. 2016. V. 318. P. 170–177.Xiang H., Shi P., Bhattacharya P., Chen X. et al. Enhanced charging capability of lithium metal batteries based on lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide-lithium bis(oxalato)borate dual-salt electrolytes // Journal of Power Sources. 2016. vol. 318. pp. 170–177.Wang Ch., Liang T., Wei Ch. Synthesis and characterization of triethanolamine borate // Advanced Materials Research. 2013. V. 709. P. 28–31.Wang Ch., Liang T., Wei Ch. Synthesis and characterization of triethanolamine borate // Advanced Materials Research. 2013. vol. 709. pp. 28–31.Karlov S.S., Selina A.A., Chernyshova E.S., Oprunenko Y.F. et al. Synthesis and characterization of metallatranes with phenyl substituents in atrane cage // Inorganica Chimica Acta. 2007. V. 360. P. 563–578.Karlov S.S., Selina A.A., Chernyshova E.S., Oprunenko Y.F. et al. Synthesis and characterization of metallatranes with phenyl substituents in atrane cage // Inorganica Chimica Acta. 2007. vol. 360. pp. 563–578.Bolgova Y.I., Kuznetsova G.A., Trofimova O.M., Voronkov M.G. Convenient and Fast Synthesis of Boratrane in Water Medium // Chemistry of Heterocyclic Compounds. 2013. V. 49 (8). P. 1246–1248.Bolgova Y.I., Kuznetsova G.A., Trofimova O.M., Voronkov M.G. Convenient and Fast Synthesis of Boratrane in Water Medium // Chemistry of Heterocyclic Compounds. 2013. vol. 49 (8). pp. 1246–1248.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.