CN103687490A - 改进植物中的海藻糖-6-磷酸盐水平 - Google Patents
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Abstract
提供了化合物,其是式(I)的海藻糖-6-磷酸盐或海藻糖-6-膦酸酯前体或其农业上可接受的盐:
Description
技术领域
本发明涉及是海藻糖-6-磷酸盐和海藻糖-6-膦酸酯的光不稳定前体及其盐的化合物,以及含有所述化合物的组合物、用所述化合物处理植物的方法和所述化合物对于增加植物中的淀粉生产的用途。
背景技术
海藻糖-6-磷酸盐是植物中的糖信号分子并且对于代谢、生长和发育具有显著影响。在大多数植物中,与以毫摩尔的量存在的蔗糖相比,发现了微摩尔量的海藻糖。这已导致在植物的信号传导机制中牵涉海藻糖途径的暗示。这种暗示已经在一系列突变体和转基因植物中被进一步确认。
海藻糖-6-磷酸盐的信号传递配偶体(signalling partner)已知为蛋白激酶的AMPK/SNF1组的SnRK1。海藻糖-6-磷酸盐的功能的模型是海藻糖-6-磷酸盐响应于蔗糖供应,并且通过抑制SnRK1上调与生长相关联的过程,从而将蔗糖与使用碳的下游过程连接。因此,海藻糖-6-磷酸盐对于植物过程特别是糖利用和淀粉代谢的调节具有有力且有益的影响。海藻糖-6-磷酸盐在调节植物代谢和发育中的重要性使其成为用于改进作物产量的重要目标。
基因方法先前已用于改进海藻糖途径。例如,已经暗示了转基因植物,其过表达海藻糖磷酸酯合酶(TPS),导致在植物中形成更多的海藻糖-6-磷酸盐。然而,这种基因技术具有显著的缺点并且在全球不被接受。
发明内容
相比之下,本发明人已经提供了用于增加植物中的海藻糖-6-磷酸盐或海藻糖-6-膦酸酯的浓度的化学介入方法。本发明人已使用前体药物型概念提供化合物,所述化合物本身通常是生物惰性的,但其在植物中转化为活性的海藻糖-6-磷酸盐或海藻糖-6-膦酸酯。在植物中转化为海藻糖-6-磷酸盐或海藻糖-6-膦酸酯使用施加的辐射或阳光通过光致分裂实现。已经显示用本发明的化合物处理植物引起植物中海藻糖-6-磷酸盐或海藻糖-6-膦酸酯的释放并且引起增加的淀粉生产。
因此,本发明提供了化合物在增加植物中的淀粉生产中的用途,所述化合物是式(I)的海藻糖-6-磷酸盐或海藻糖-6-膦酸酯前体或其农业上可接受的盐:
其中:
p是0或1;
R1至R7独立地代表F、N3、NR’R”、C1-4烷基、-(C1-4烷基)OH或OH,其中R’和R”独立地代表氢或C1-4烷基;并且
R8和R9是相同的或不同的,并且代表H或光不稳定的保护基团,其中R8和R9的至少一个代表光不稳定的保护基团。
本发明还提供了化合物,其是如本文限定的式(I)的海藻糖-6-磷酸盐或海藻糖-6-膦酸酯前体或其农业上可接受的盐。
还提供了组合物,其包括这种化合物连同农业上可接受的载体或稀释剂,以及这种化合物或组合物在增加作物产量中的用途。本发明的化合物和组合物也可用于降低作物的收获前穗发芽(pre-harvestsprouting)的发病率。
本发明还提供了增加植物中的淀粉生产的方法,所述方法包括用有效量的本发明的化合物或组合物处理植物或植物的区域(locus)。还提供了增加作物产量的方法,所述方法包括用有效量的根据本发明的化合物或组合物处理作物或作物的区域。还提供了降低作物的收获前穗发芽的发病率的方法,所述方法包括用有效量的根据本发明的化合物或组合物处理作物,一般是作物的可收获部分,或者作物的区域。
附图简述
图0提供了使用实施例1至4以及海藻糖-6-磷酸盐用于比较进行的SnRK1试验的结果。
图2显示在脱保护以便去除光不稳定的基团的过程期间的实施例1的P NMR光谱。
图3显示与商品海藻糖-6-磷酸盐相比,通过本发明的化合物的脱保护生成的海藻糖-6-磷酸盐的SnRK1抑制活性。
图4提供了使用2DG6P作为内标的海藻糖-6-磷酸盐的校正曲线。
图5显示依照下面的实施例9生成的色谱图。峰区域的积分用于测定植物中T6P的浓度。
图6显示本发明的化合物对于植物中淀粉水平的影响。
发明详述
如本文所用的,C1-4烷基基团或部分是含有1至4个碳原子、优选地1至2个碳原子的直链或支链烷基基团或部分。这些基团的实例包括甲基、乙基、正丙基以及异丙基基团和部分。烷基基团或部分是未被取代的或被一个或多个取代基、一般地1、2或3个取代基、优选地1或2个取代基取代。合适的取代基是卤素原子。一般地,烷基基团和部分是未被取代的。
如本文所用的,卤素包括氟、氯和溴。
如本文所用的,芳基基团包括苯基和萘基。
如本文所用的,杂环基团是饱和的、部分不饱和的或不饱和的、单环的或稠合的5至14元环体系,其中所述环含有至少1个杂原子。一般地,杂环基团是不饱和的或部分不饱和的,例如其可以是不饱和的。一般地,所述环含有选自O、S和N的至多3或4个杂原子,例如1或2个杂原子。合适的杂环基团的实例包括吡啶基、呋喃基、吡咯基、苯硫基、唑基、异唑基、噻唑基、吡唑基、咪唑基、嘧啶基、吡嗪基、哒嗪基、吲哚基、二氢吲哚基、苯并呋喃基、苯并苯硫基(benzothiophenyl)、苯并咪唑基、苯并唑基、苯并吡唑基、苯并噻唑基、苯并三唑基、喹啉基、喹唑啉基、喹喔啉基、咔唑基、二苯并呋喃基和9H-噻吨。优选的实例包括二苯并呋喃基、喹啉基、二氢吲哚基和9H-噻吨。在一个方面中,杂环基团可以是5或6元饱和的或部分不饱和的环体系。合适的5或6元饱和的或部分不饱和的杂环基团的实例包括四氢呋喃基、1,3-二氧戊环基、吡咯烷基、1,3-二氧杂环戊烯基(1,3-dioxolyl)、二氢呋喃基、咪唑基、二氢吡咯基、二氢吡喃基和四氢哌啶基。四氢呋喃基、1,3-二氧戊环基、二氢呋喃基和1,3-二氧杂环戊烯基是优选的。
本文所用的芳基或杂环基团可以是具有1或2个环碳原子被基团>C(=O)代替的芳基或5至14元杂环基团。这些芳基和杂环基团的实例包括香豆素基(coumarinyl)和蒽-9,10-醌基(anthracene-9,10-dionyl)。
芳基基团或杂环基团可以是未被取代的或取代的。在杂环基团的情况中,取代基可以承载在环中的碳原子上或环中的杂原子上。一般地,杂环或芳基基团承载至多3个取代基,例如1或2个取代基。杂环可通过至其可用的环位置中的任一个的键被连接至分子的剩余部分。
芳基或杂环基团上合适的取代基包括C1-4烷基、-OR’、卤素、CN、-NR’R”、-COOR’、-(C1-4烷基)COOR’和-O(C1-4烷基)COOR’,其中R’和R”独立地选自氢和C1-4烷基。可选地,芳基或杂环基团上两个相邻的取代基可共同形成含有选自N、O或S的一个或多个杂原子的5或6元杂环体系(即,稠合至芳基或杂环基团的进一步的环)。例如,两个相邻的取代基可形成-CH2-O-CH2-或-O-CH2-O-部分。一般地,在任何芳基或杂环环上存在不超过两个、优选地不超过一个CN取代基。
如本文所用的并且除非另有规定,缩写T6P是指海藻糖-6-磷酸盐和海藻糖-6-膦酸酯。
本发明的化合物可以是海藻糖-6-磷酸盐前体。在该情况中,式(I)中的p代表1。可选地,化合物可以是海藻糖-6-膦酸酯前体。在该情况中,式(I)中的p代表0。
在本发明的一个实施方式中,R1至R7每一个代表羟基。在该实施方式中,在光不稳定的保护基团的分裂后将提供海藻糖-6-磷酸盐或海藻糖-6-膦酸酯。
在可选的实施方式中,R1至R7中的一个或多个、优选地一个代表F、N3、NR’R”、C1-4烷基或-(C1-4烷基)OH,其中R’和R”独立地代表氢或C1-4烷基。R1至R7的剩余部分一般代表OH。在该实施方式中,在光不稳定的保护基团的分裂后将产生改性的海藻糖-6-磷酸盐或海藻糖-6-膦酸酯化合物。该实施方式提供了进行成像研究的可能性,例如使用标记的海藻糖-6-磷酸盐或膦酸酯前体,其中R1至R7中的一个或多个、优选地一个代表F。这种前体将在植物中释放标记的海藻糖-6-磷酸盐或膦酸酯。
一般地,R1至R7独立地代表F、N3、NH2、甲基、乙基、羟甲基、羟乙基或OH,例如R1至R7可独立地代表F、N3、NH2、甲基或OH。优选地是,R1至R7中的至少6个相同并且代表OH。最优选地,R1至R7中的所有的都相同并且代表OH。
本发明的化合物可包含一个或两个在位置R8和/或R9处的光不稳定的保护基团。在一个实施方式中,在位置R8和R9处存在两个光不稳定的保护基团。这两个光不稳定的保护基团可任选地彼此结合以形成二价的光不稳定的保护基团,例如经由下式(II)中的位置R10。当存在两个光不稳定的保护基团时,这些可以相同或不同。例如,R8和R9中的一个可代表容易分裂的光不稳定的基团,而R8和R9中的另一个可代表更缓慢分裂的光不稳定的基团。一般地,所述两个光不稳定的保护基团相同。
如本文所用的,光不稳定的保护基团是当暴露于光、一般地当暴露于阳光时从分子的主要部分分裂的基团。优选地,当暴露于具有从100nm至800nm范围内、一般地从200至400nm范围内的波长的紫外可见辐射时,光不稳定的基团从分子的主要部分分裂。
光不稳定的基团由于其当暴露于光时的活性而是容易识别的。例如通过Mayer等(Andew.Chem.Int.Ed.2006,45,4900-4921)和Yu等(Chem.Soc.Rev.,2010,39,464-473)识别合适的基团。可进行简单的测试以便确认基团是否是依照本发明的光不稳定的保护基团。这种测试包括提供本发明的化合物的水溶液,其含有可能的在位置R8和/或R9处的光不稳定的保护基团。所述溶液随后暴露于阳光至少5小时、优选地8小时的时间段(或者暴露于紫外光(200-400nm)至少15分钟、优选地至少30分钟的时间段),并且监测T6P的出现,例如通过使用PNMR或质谱法。在阳光暴露之前,很少或没有相应于T6P的峰存在于P NMR或质谱中。然而,在暴露后,如果讨论中的基团是依照本发明的光不稳定的保护基团,由于在暴露于阳光期间去除了光不稳定的基团,所以将见到相应于T6P的峰。该步骤在下面的实施例6中参考许多本发明的具体化合物详细地进行描述。
用于测定基团是否是依照本发明的光不稳定的基团的可选测试是制备潜在光不稳定的保护基团的简单羧酸衍生物并且观察原始羧酸化合物在光解之后的释放。具体而言,通过使在分裂点(例如下式(II)中的X)具有羟基的潜在光不稳定的保护基团与2-氯苯甲酸和无水二氯甲烷中的DMAP反应可将潜在光不稳定的保护基团与邻氯苯甲酸结合(参见Sing等,Tetrahedron61(2005)10007-10012)。所得的受保护的羧酸可经历光解(暴露于阳光至少5小时、优选地至少8小时,或者暴露于波长200-400nm的UV至少15分钟、优选地至少30分钟)并且可观察到2-氯苯甲酸化合物的再现,例如通过HPLC分析。当其经历这种测试时,依照本发明的光不稳定的保护基团将在光解之后释放原始的2-氯苯甲酸化合物。
在本发明的一个实施方式中,光不稳定的保护基团是式(II)的基团,其中X代表附接至海藻糖-6-磷酸盐或海藻糖-6-膦酸酯(T6P)基团的位置:
其中
环A代表芳基或杂环基团;
(i)R10和R11是相同或不同的,并且选自氢、未被取代的或被一个或多个卤素原子取代的C1-4烷基、-OR’、卤素、-NR’R”或-CO2R’,其中R’和R”独立地选自氢和C1-4烷基,或(ii)相邻的光不稳定的保护基团上的两个R10基团共同形成键,并且R11代表氢、未被取代的或被一个或多个卤素原子取代的C1-4烷基、-OR’、卤素、-NR’R”或-CO2R’,其中R’和R”独立地选自氢和C1-4烷基;
n是0或1;并且
R12和R13是相同或不同的,并且选自氢、未被取代的或被一个或多个卤素原子取代的C1-4烷基、-OR’、卤素、-NR’R”或-CO2R’,其中R’和R”独立地选自氢和C1-4烷基;
其中X代表连接至式(I)的化合物的剩余部分。
一般地,环A代表C6-10芳基基团或含有选自N、O和S的一个或多个原子的5至14元杂环基团。一般地,杂环基团含有选自N、O和S的至多4个杂原子,例如1或2个杂原子。一般地,杂环基团是不饱和的或部分不饱和的,例如其可以是不饱和的。当环A代表杂环基团时,硝基和-CR10R11基团一般每一个被连接至环上的碳原子。环A可以是单环或稠环体系。
优选的芳基基团是苯基和萘基。优选的杂环基团是二苯并呋喃基。环A优选地是苯基、萘基或二苯并呋喃基基团,特别是苯基基团。
环A可以是未被取代的,或者其可承载一个或多个取代基,例如1、2或3个取代基。杂环基团上的取代基一般承载在碳原子上。合适的取代基包括C1-4烷基、-OR’、卤素、CN、-NR’R”、-COOR’、-(C1-4烷基)COOR’和-O(C1-4烷基)COOR’,其中R’和R”独立地选自氢和C1-4烷基。可选地,芳基或杂环基团上的两个相邻取代基可共同形成含有选自N、O或S的一个或多个杂原子的5或6元杂环环(即,进一步稠合的环)。例如,两个相邻的取代基可形成-CH2-O-CH2-或-O-CH2-O-部分。
优选地,环A是未被取代的或承载选自-OR’、Br、-NR’R”、-COOR’、-(C1-2烷基)COOR’和-O(C1-2烷基)COOR’的一个或两个取代基,其中R’和R”独立地选自氢和C1-2烷基,或者两个相邻的环位置被-CH2-O-CH2-或-O-CH2-O-部分取代。更优选地,环A是未被取代的或承载一个或两个甲氧基基团,或者两个相邻的环位置被-CH2-O-CH2-部分取代。取代基本身一般是未被取代的基团或部分。
在一个方面中,R10和R11是相同或不同的,并且选自氢;未被取代的或被一个或多个卤素原子取代的C1-4烷基;-OR’;卤素;-NR’R”;或-CO2R’;其中R’和R”独立地选自氢和C1-4烷基。
优选地,R10代表氢、甲基、乙基、CF3或-CO2H。优选地,R11代表氢。
在可选的方面中,相邻的光不稳定的保护基团上的两个R10基团共同形成键。在该方面,R11优选地代表氢。
n优选地是0。
当存在时,R12和R13一般代表氢。
优选的式(II)的光不稳定的保护基团是式(IIa)的基团:
其中
环A代表选自苯基、萘基或二苯并呋喃基的未被取代的或取代的基团,其中取代的苯基、萘基或二苯并呋喃基基团是具有一个或两个甲氧基取代基的苯基、萘基或二苯并呋喃基基团,或者是其中两个相邻的环位置被-CH2-O-CH2-部分取代的苯基、萘基或二苯并呋喃基基团;并且
R10代表氢、甲基、-CF3或-COOH;
其中X代表连接至式(I)的化合物的剩余部分。
式(II)的光不稳定的保护基团的具体实例是:
其中X代表至式(I)的化合物的位置R8和/或R9的键。
在可选的实施方式中,光不稳定的保护基团具有式(III):
其中
Z代表N,Y代表CR36,并且Z和Y通过双键连接;或者Z代表O,Y代表C=O,并且Z和Y通过单键连接;
R36代表-CR37R38X;
当Y代表CR36时,R35代表氢,并且当Y代表C=O时,R35代表-CR37R38X;
(i)R37和R38是相同或不同的,并且选自氢、未被取代的或被一个或多个卤素原子取代的C1-4烷基、-OR’、卤素、-NR’R”或-CO2R’,其中R’和R”独立地选自氢和C1-4烷基,或(ii)相邻的光不稳定的保护基团上的两个R37基团共同形成键,并且R38代表氢、未被取代的或被一个或多个卤素原子取代的C1-4烷基、-OR’、卤素、-NR’R”或-CO2R’,其中R’和R”独立地选自氢和C1-4烷基;
R32代表-OR’、-NR’R”、-O(C1-4烷基)-COOR’、-O(C1-4烷基)-OR’或-O(C1-4烷基)-NR’R”,其中R’和R”独立地代表氢或C1-4烷基;并且
R31、R33和R34独立地选自氢、卤素、-OR’、-NR’R”、-O(C1-4烷基)-COOR’、-O(C1-4烷基)-OR’或-O(C1-4烷基)-NR’R”,其中R’和R”独立地代表氢或C1-4烷基;
其中X代表连接至式(I)的化合物的剩余部分。
在式(III)的光不稳定的保护基团中,在一个方面,Z代表O,Y代表C=O,并且Z和Y通过单键连接,使得环结构是香豆素环。在该方面中,R35代表-CR37R38X,其中X是与式(I)的剩余部分的键。
在可选的方面中,Z代表N,Y代表C-CR37R38X,并且Z和Y通过双键连接,使得环结构形成喹啉环。在该方面中,R35代表氢。
一般地,R37和R38是相同或不同的,并且选自氢、未被取代的或被一个或多个卤素原子取代的C1-4烷基、-OR’、卤素、-NR’R”或-CO2R’,其中R’和R”独立地选自氢和C1-4烷基;或者R38是氢并且相邻的光不稳定的保护基团上的两个R37基团共同形成键。
优选地,R37代表氢、甲基、乙基、CF3或-CO2H。更优选地,R37代表氢。优选地,R38代表氢、甲基、乙基、CF3或-CO2H。更优选地,R38代表氢。
一般地,R32代表-OR’、-NR’R”或-O(C1-2烷基)-COOR’,其中R’和R”独立地代表氢或C1-2烷基。优选地,R32代表-OR’、-NR’R”或-O(CH2)-COOH,其中R’和R”独立地代表氢或C1-2烷基。
一般地,R31、R33和R34独立地选自氢、Br、-OR’、-NR’R”或-O(C1-2烷基)-COOR’,其中R’和R”独立地代表氢或C1-2烷基。优选地,R31是氢或Br。优选地,R33是氢、Br或-OCH2CO2H。优选地,R34是氢。
优选地,式(III)的光不稳定的基团是式(IIIa)的基团:
其中
R32代表-OR’、-NR’R”、-O(C1-4烷基)-COOR’、-O(C1-4烷基)-OR’或-O(C1-4烷基)-NR’R”,其中R’和R”独立地代表氢或C1-4烷基;并且
R33代表氢、卤素、-OR’、-NR’R”、-O(C1-4烷基)-COOR’、-O(C1-4烷基)-OR’或-O(C1-4烷基)-NR’R”,其中R’和R”独立地代表氢或C1-4烷基;
其中X代表连接至式(I)的化合物的剩余部分。
在式(IIIa)的基团中,优选地
R32代表-OR’、-NR’R”或-O(C1-4烷基)-COOR’,其中R’和R”独立地代表氢或C1-2烷基;并且
R33代表氢、Br、-OR’、-NR’R”或-O(C1-4烷基)-COOR’,其中R’和R”独立地代表氢或C1-2烷基。
式(IIIa)的光不稳定的保护基团的具体实例是其中:
a)R33代表H,并且R32代表OMe、NMe2、NEt2或-OCH2COOH;
b)R33代表Br,并且R32代表OH;并且
c)R33和R32都代表-OCH2COOH的那些。
可选地,式(III)的光不稳定的保护基团可以是式(IIIb)的基团:
其中R31和R32是如上面对式(III)描述的。
在式(IIIb)的基团中,优选地
R32代表-OR’、-NR’R”或-O(C1-4烷基)-COOR’,其中R’和R”独立地代表氢或C1-2烷基;并且
R31代表氢、Br、-OR’、-NR’R”或-O(C1-4烷基)-COOR’,其中R’和R”独立地代表氢或C1-2烷基。
式(IIIb)的光不稳定的保护基团的具体实例是其中R31代表Br并且R32代表OH的基团。
可用在本发明化合物中的位置R8和/或R9处的进一步可选的光不稳定的保护基团包括:
其中R10和R11是如上面对式(II)限定的。在式(IVa)、(IVb)和(IVc)的化合物中,R10和R11优选地是氢。具体实例包括:
可选的光不稳定的保护基团是Mayer等(Andew.Chem.Int.Ed.2006,45,4900-4921)和Yu等(Chem.Soc.Rev.,2010,39,464-473)中描述的那些。具体实例包括
本发明中所用的化合物是D-海藻糖的衍生物(α-D-吡喃葡萄糖基-[1,1]-α-D-吡喃葡萄糖苷,ieα,α-1,1连接)并且优选地以对映体纯形式使用。然而,它们可作为异构体的混合物存在,例如含有α-D-吡喃葡萄糖基-[1,1]-β-D-吡喃葡萄糖苷,β-D-吡喃葡萄糖基-[1,1]-α-D-吡喃葡萄糖苷和β-D-吡喃葡萄糖基-[1,1]-β-D-吡喃葡萄糖苷的一个或多个衍生物的混合物。一般地,在存在异构体的混合物的情况下,α,α形式以至少60wt%、优选地至少70wt%的量存在。为了避免疑问,本发明中所用的化合物可以以任何互变异构形式使用。此外,为了避免疑问,本发明的化合物可以以溶剂化物或水合物的形式使用。
本发明化合物的合适的农业上可接受的盐包括具有农业上可接受的碱比如碱金属(例如钠或钾)和碱土金属(例如钙或镁)氢氧化物,以及有机碱比如烷基胺、芳烷基胺或杂环胺的盐。在适当的情况下,盐也可通过农业上可接受的酸形成,二者有无机酸比如盐酸、硫酸、磷酸、焦磷酸、氢溴酸或硝酸和有机酸比如柠檬酸、富马酸、马来酸、苹果酸、抗坏血酸、琥珀酸、酒石酸、苯甲酸、乙酸、甲磺酸、乙磺酸、苯磺酸或对甲苯磺酸。
可依照下列方案1和2合成本发明的化合物,其中R1至R7是OH,p=1并且R8和R9是相同的:
方案1
通过在-20℃至室温下使用三乙胺作为碱在干燥的THF中用2.0当量的化合物2处理1.0当量的二异丙基亚磷酰胺氯(diisopropylphosphoramidous chloride)1,可由二异丙基亚磷酰胺氯1生产亚磷酰胺化合物3。
可依照方案2将生产的亚磷酰胺化合物3转化为式(I)的化合物:
方案2
可以在酸性条件下通过全硅烷化的D-海藻糖6的区域选择性脱保护制备2,3,4,2/,3/,4/,6/-七-O-(三甲基甲硅烷基)-D-海藻糖4(Ronnow等,Carbohydr.Res.260,323-328(1994))。部分脱保护的海藻糖4可随后如方案2中陈述的与化合物3反应,产生本发明的化合物。
在可选的方法中,方案2的步骤B可如下进行:通过在吡啶中用1.0当量的POCl3处理4十分钟,然后添加2.0当量的化合物2并且搅拌1小时。该可选的方法产生如方案3中所示的单取代和双取代的磷酸盐的混合物:
方案3
起始原料1、2和6是商业可得的或者可通过标准技术制备。
可以通过遵循上面的方案3以及进一步使单取代的化合物与进一步的光不稳定的反应基团R8OH反应制备本发明的化合物——其中R8和R9是不同的光不稳定的保护基团,以便提供具有不同的光不稳定的保护基团R8和R9的本发明的化合物。
可通过在底物7上采用米凯利斯-阿尔布佐夫反应制备本发明的化合物,其中p=0,即,具有膦酸酯基团的化合物(见下面的方案4)。按照文献步骤可容易地由卤化的海藻糖制备底物7(Nat.Chem.Biol.2011,7,228以及其中引用的参考文件)。可在热或微波条件下用底物7处理适当的三-O烷基磷酸盐化合物类型9,其使得形成C-P键。这之后通过去除OTMS基团以便给出化合物(I)。在可选的方法中,还可通过使适当的二-O-烷基亚磷酸酯试剂类型8在Pd催化剂也就是Pd(PPh3)4或Pd(OAc)2的存在下反应由底物7开始制备本发明的化合物(Org.Lett.2008,10,4637和Synlett.2009,225)。
在其中R8或R9是H的情况中,通过用合适的保护基团在反应前替换R8和R9处的氢原子将化合物8和9改性。可随后去除保护基团以产生式(I)的化合物。
在位置R1至R7的一个或多个处具有除OH之外的基团的本发明的化合物可通过类似于上面方案1至4中陈述的那些方法进行制备,但使用适当改性的海藻糖作为起始原料。在位置R1至R7处改性的海藻糖是商业可得的或者可以使用本领域中常规的技术生产。
在使用中,将本发明的化合物施加到植物或作物或者施加到植物或作物的区域。这可例如通过以下完成:在播种前施加到植物或作物的种子、施加到其中生长植物或作物的培养基(例如土壤或水)、施加到植物或作物的叶、或者施加到植物或作物将被收获的部分例如种子、果实、块茎。施加到植物或作物的可收获的部分可用于通过防止在收获前穗发芽期间发生的淀粉分解而防止或降低种子的收获前穗发芽的发病率(收获期内潮湿天气中谷物常见的问题)。
本发明的化合物一般以水溶液的形式提供至植物。然而,也设想了颗粒、粉末或粉尘制剂。因此,该化合物可以以固体形式提供,例如作为颗粒、粉末或粉尘,用于直接施用或者连同用于在使用时配制合适溶液的说明书。可选地,本发明的化合物可提供为水溶液——即可使用的溶液或者在使用之前可被稀释的浓缩液。即可使用的溶液一般将具有0.1至10mM范围内的本发明化合物的浓度。浓缩液可具有本发明化合物的更高浓度,例如至少100mM和至多10M。
本发明包括组合物,其包含本发明的化合物,或其农业上可接受的盐,以及惰性的、农业上可接受的载体或稀释剂。当使用稀释剂时,水是优选的。
在化合物被提供为粉末的情况下,这可单独包含本发明的化合物,或者化合物可以以本发明化合物、惰性固体载体以及若期望的表面活性剂的紧密的、细碎的混合物被提供。惰性固体载体通常从凹凸棒土粘土、高岭土、蒙脱粘土、硅藻土、细碎的二氧化硅和纯净的硅酸盐中选取。具有润湿、渗透和分散能力的有效的表面活性剂通常以按重量计0.5至10百分比的比例存在。在表面活性剂中,常用于该目的的是磺化的木质素、萘磺酸盐和浓缩的萘磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基硫酸盐和非离子表面活性剂比如缩合环氧乙烷与烷基酚的产物。
含有本发明化合物的固体组合物如粉末期望地含有按重量计至少0.1百分比例如从0.1至95百分比的本发明化合物以及从0.1至75百分比的惰性载体或表面活性剂。
当将本发明的化合物施加至土壤时,颗粒制剂或粉尘有时比喷雾剂更方便。典型的颗粒制剂包含本发明的化合物,其分散在惰性载体上,比如粗磨的粘土或者已经通过粉末状材料在造粒鼓(granulating drum)中用少量液体(例如水)的滚动床(rolling bed)的处理而转化为颗粒的粘土。在制备颗粒制剂的常见方法中,活性化合物的溶液被喷射到颗粒上,同时将它们在合适的混合装置中搅拌,其后在连续的搅拌期间用空气流干燥颗粒。
本发明的化合物可以与其它用于处理植物的活性成分组合,例如其可被并入其它农用化学产品中。例如,本发明的化合物可以与化肥、抗真菌剂和杀虫剂组合使用。例如,本发明的化合物可被并入化肥组合物中或者植物饲料组合物中。
本发明的化合物适合用于任何植物。本发明的化合物可施加的合适的植物包括作物植物单子叶植物和双子叶植物比如玉米、芸苔属植物、苜蓿、水稻、向日葵、棉花、红花、高粱、小麦、烟草、粟、大豆、马铃薯、甜菜、甘蔗、燕麦和大麦,以及蔬菜、观赏性植物、草和树木,包括针叶树。与未处理的植物相比,用本发明化合物处理的植物可具有增加的T6P水平并且还将具有提高的分裂的光不稳定的保护基团的水平。用本发明化合物处理的植物因而产生比未处理的植物更大量的淀粉。这可引起增加的植物生长以及由此提高的作物产量。
本发明的化合物特别适用于施加到种子和茎作物,包括马铃薯作物。因此,可施加本发明化合物的优选的植物包括玉米、芸苔属植物、苜蓿、水稻、向日葵、红花、高粱、小麦、粟、大豆、马铃薯、甜菜、甘蔗、燕麦和大麦,以及种子和茎作物蔬菜。
实施例
现将参考一些具体实施例描述本发明,但本发明并非意欲限于这些实施例。在实施例1至10和图1至6中,缩写T6P指的是海藻糖-6-磷酸盐。
参照实施例1:双-(2-硝基苄基)-N,N-二异丙基亚磷酰胺
将二异丙基亚磷酰胺二氯(2.0g,9.90mmol)溶解在15ml的THF中,并且将所得溶液在0℃下缓慢加入10mL的THF中的含有4.2mL(29.7mmol)的三乙胺和3.03g(19.8mmol)的2-硝基苄醇的溶液。将反应混合物在0℃下搅拌30分钟并且之后在25℃下另搅拌2小时。通过过滤将无色沉淀物分离并且用100mL的乙酸乙酯洗涤固体。有机相用15mL的饱和NaHCO3和饱和NaCl分部分逐次进行洗涤,并且然后干燥(MgSO4)以及在降低的压力下在25℃进行浓缩。从乙酸乙酯/己烷沉淀残留物,提供双(2-硝基苄基)N,N-二异丙基亚磷酰胺(3.0g,70%)为无色固体。
参照实施例2:双-(4,5-二甲氧基-2-硝基苄基)-N,N-二异丙基亚磷酰胺
向干燥的THF(10mL)中的4,5-二甲氧基-2-硝基苄醇(2.1g,9.90mmol)和三乙胺(1.5mL,10.8mmol)的-20℃冷却的悬浮液逐滴添加在干燥的THF(2mL)中的二异丙基亚磷酰胺二氯(1.0g,4.95mmol)的溶液。允许混合物加温至20℃,搅拌18小时并且添加饱和的NaHCO3水溶液(15mL)。将固体过滤、用水(20mL)洗涤并且干燥以给出2.0g(74%)的双-(4,5-二甲氧基-2-硝基苄基)-N,N-二异丙基亚磷酰胺。
参照实施例3:双-[1-(2-硝基苯基)-乙基]-N,N-二异丙基亚磷酰胺
将二异丙基亚磷酰胺二氯(1.0g,4.95mmol)溶解在5ml的干燥的THF中,并且将所得溶液在0℃下缓慢加至在10mL的THF中的含有1.5mL(10.89mmol)的三乙胺和1.65g(9.90mmol)的1-甲基-2-硝基苄醇的溶液。将反应混合物在0℃下搅拌1分钟并且之后在25℃下另搅拌18小时。用EtOAc稀释反应混合物。有机相用15mL的饱和NaHCO3和饱和NaCl分部分逐次进行洗涤,并且然后干燥(MgSO4)以及在降低的压力下在25℃进行浓缩以得到粗产品。使用乙酸乙酯/石油醚(5∶95v/v)通过快速柱色谱法纯化残留物,提供双-[1-(2-硝基苯基)-乙基]-N,N-二异丙基亚磷酰胺(1.6g,72%)为无色固体。以非对映的混合物形式进行分离。
实施例1:NB-T6P
在氩气气氛下在0℃向干燥的CH2Cl2(3mL)中的2,3,4,2/,3/,4/,6/-七-O-(三甲基甲硅烷基)-D-海藻糖(50mg,0.06mmol,1当量)和1H-四唑(8.4mg,0.12mmol,2.0当量)的溶液添加参照实施例1中制备的双-(2-硝基苄基)-N,N-二异丙基亚磷酰胺(39.1mg,0.09mmol,1.5当量)。将溶液搅拌30分钟并且通过TLC(石油醚∶乙醚;8∶2)和质谱分析法监控反应的进行。在起始原料完全消失之后,在0℃下添加m-CPBA(20.7mg,0.12mmol,2.0当量)。在10分钟之后,将混合物用EtOAc(15mL)稀释并且用饱和NaHCO3(2×5mL)和饱和NaCl(3×5mL)溶液洗涤。将有机层在MgSO4上干燥,在真空中浓缩并且用甲醇中的30mg的Dowex搅拌残留物1小时以获得脱保护的化合物。在过滤之后,将滤液浓缩以便得到完全脱保护的粗产品,其在快速层析纯化后产生75%可分离产量的NB-T6P(30mg)。
实施例1。[α]D+80.6(c1.0,MeOH),1HNMR(400MHz,CD3OD)δ8.02(d,J=8.0Hz,2H,ArH),7.66-7.65(m,4H,ArH),7.50-7.46(m,2H,ArH),5.43(d,J=7.2Hz,4H,2×CH2),4.96(d,J=3.6Hz,1H,H-1),4.93(d,J=3.6Hz,1H,H-11),4.29-4.24(m,2H,H-6),3.93(td,J=8.4Hz和J=2.0Hz,1H),3.73-3.65(m,4H),3.58(dd,J=12.0Hz和J=5.2Hz,1H),3.36-3.33(m,2H),3.30-3.20(m,3H);13C NMR(100MHz,CD3OD)δ147.7,134.3,132.1,132.0,129.4,129.0,128.9,125.0,94.4,94.3,73.5,73.3,72.8,72.1,72.0,71.0,70.9,70.8,70.1,66.6,61.6;31P NMR(162MHz,CD3OD)δ-1.65;对C26H33N2O18P[M+Na]+计算的ESI-HRMS m/z:715.1368;实验值715.1368。
实施例2:DMNB-T6P
在氩气气氛下在0℃向干燥的CH3CN(5mL)中的2,3,4,2/,3/,4/,6/-七-O-(三甲基甲硅烷基)-D-海藻糖(100mg,0.12mmol,1当量)和1H-四唑(210mg,3.0mmol,25当量)的溶液添加参照实施例2中制备的双-(4,5-二甲氧基-2-硝基苄基)-N,N-二异丙基亚磷酰胺(100mg,0.18mmol,1.5当量)。将溶液搅拌30分钟并且通过TLC(石油醚∶乙醚;8∶2)和质谱分析法监控反应的进行。在起始原料完全消失之后,在0℃下添加m-CPBA(41.5mg,0.24mmol,2.0当量)。在10分钟之后,将混合物用EtOAc(10mL)稀释并且用饱和NaHCO3(2×5mL)和饱和NaCl(3×5mL)溶液洗涤。将有机层在MgSO4上干燥,在真空中浓缩以便获得残留物混合物。因此通过使用甲醇中的25mg的Dowex简单搅拌1小时将残留物混合物脱保护。在过滤之后,将滤液浓缩以便得到完全脱保护的粗产品,其在快速层析纯化后产生30%可分离产量的DMNB-T6P(29mg)连同海藻糖。
实施例2。[α]D+64.8(c1.1,MeOH),1HNMR(400MHz,CD3OD)δ7.53(s,2H,ArH),7.03(s,2H,ArH),5.37(d,J=8.0Hz,4H,2×CH2),4.95(d,J=4.0Hz,1H,H-1),4.91(d,J=4.0Hz,1H,H-1),4.33-4.28(m,2H,H-6),3.94(td,J=10.0Hz和J=2.0Hz,1H),3.81(s,6H,2×OCH3),3.78(s,6H,2×OCH3),3.73-3.65(m,4H),3.58(dd,J=12.0Hz和J=5.2Hz,1H),3.35(dd,J=8.4Hz和J=4.0Hz,1H),3.32(dd,J=6.0Hz和J=2.0Hz,1H),3.26-3.31(m,3H);13C NMR(100MHz,CD3OD)δ154.2,148.9,143.7,139.6,126.8,126.6,110.4,110.3,108.2,94.4,94.3,73.5,73.3,72.8,72.1,72.0,70.8,70.2,65.4,61.6,56.1,55.8;31P NMR(162MHz,CD3OD)δ-1.67;对C30H41N2O22P[M+Na]+计算的ESI-HRMS m/z:835.1786;实验值835.1782。
实施例3:NPE-T6P
在氩气气氛下在0℃向干燥的CH2Cl2(5mL)中的2,3,4,2/,3/,4/,6/-七-O-(三甲基甲硅烷基)-D-海藻糖(100mg,0.12mmol,1当量)和1H-四唑(84mg,1.2mmol,10当量)的溶液添加参照实施例3中制备的双-[1-(2-硝基苯基)-乙基]-N,N-二异丙基亚磷酰胺(83.5mg,0.18mmol,1.5当量)。将溶液搅拌30分钟并且通过TLC(石油醚∶乙醚;8∶2)和质谱分析法监控反应的进行。在起始原料完全消失之后,在0℃下添加t-BuOOH(0.1mL,0.36mmol,3.0当量)。在10分钟之后,将混合物用EtOAc(10mL)稀释并且用饱和NaHCO3(2×5mL)和饱和NaCl(3×5mL)溶液洗涤。将有机层在MgSO4上干燥,在真空中浓缩以便获得残留物混合物。因此通过使用甲醇中的25mg的Dowex简单搅拌1小时将残留物混合物脱保护。在过滤之后,将滤液浓缩以便得到完全脱保护的粗产品,其在快速层析纯化后产生47%可分离产量的NPE-T6P(40mg)连同海藻糖。
实施例3。1HNMR(400MHz,CD3OD)δ7.91-7.05(m,8H,ArH),5.92-5.84(m,2H,CHMe),5.04-4.94(m,2H,H-1和H-1),4.16-3.99(m,2H,CHMe2),3.90-3.60(m,7H),3.41-3.05(m,5H),1.56-1.46(m.6H,CH3);13C NMR(125MHz,CD3OD)δ148.8,148.3,148.2,148.1,147.9,145.4,138.9,238.3,138.2,135.4,135.3,135.2,130.4,130.3,129.9,129.3,129.2,128.8,128.7,128.6,126.3,125.6,125.5,95.4,95.3,79.8,74.6,74.4,74.2,73.9,73.8,73.1,73.0,71.8,71.1,68.3,62.6,62.1,59.8,30.7,30.5,24.7,24.6.23.5,23.423.7;31PNMR(162MHz,CD3OD)δ-3.64,-3.96;对C28H37N2O18P[M+Na]+计算的ESI-HRMS m/z:743.1677;实验值743.1676。
实施例4:单-DMNB-T6P
在室温下向吡啶(2mL)中的2,3,4,2/,3/,4/,6/-七-O-(三甲基甲硅烷基)-D-海藻糖(100mg,0.12mmol)的搅拌的溶液添加POCl3(0.012mL,0.132mmol)并且搅拌10分钟。在10分钟之后,添加4,5-二甲氧基-2-硝基苄醇(76.7mg,0.36mmol)并且在相同的温度下搅拌反应混合物1小时。将反应混合物在真空中浓缩以便得到粗产品混合物,其在用甲醇(2mL)中的Dowex(50mg)处理之后供应DMNB-T6P(实施例2)和单-DMNB-T6P(实施例4)的混合物。在过滤之后,真空中的浓缩和快速层析纯化产生DMNB-T6P(10mg,11%)和单-DMNB-T6P(45mg,62%)为纯的粘性固体。
实施例4。[α]D+48.7(c1.1,MeOH),1HNMR(400MHz,CD3OD)δ7.62(s,1H,ArH),7.39(s,1H,ArH),5.21(d,J=6.0Hz,2H,CH2),4.91(d,J=4.0Hz,1H,H-1),4.87(d,J=4.0Hz,1H,H-1),4.00-3.98(m,2H,H-6),3.88(s,3H,OCH3),3.80(s,3H,OCH3),3.71-3.65(m,4H),3.57(dd,J=12.0Hz和J=5.6Hz,1H),3.35(dd,J=7.2Hz和J=3.6Hz,1H),3.32(dd,J=6.8Hz和J=2.4Hz,1H),3.22-3.21(m,3H);31P NMR(162MHz,CD3OD)δ-23.6;对C21H32NO18P[M-H]-计算的ESI-HRMS m/z:616.1279;实验值616.1273。
实施例5:受保护的化合物的生物活性
使用Plant Physiol.2009,149,1860-1871中描述的试验针对体外T6P的已知目标即SnRK1测试实施例1至4中合成的化合物。一式两份地进行所述试验,并且相当清楚的是所有四种化合物都是生物学上非活性的。与显示典型抑制的T6P相比,这些化合物不抑制SnRK1(图1)。该结果清楚地暗示合成的受保护的实施例1至4本身是非活性的。
实施例6:体外脱保护
选择两种实验技术用于研究脱保护实验的进行,即i)质谱分析法和TLC(点)和ii)P NMR。通过寻找相应于受保护的化合物的峰的消失和相应于T6P的峰的出现监控反应的进行。通过1D和2D NMR构建完全解放(uncaged)的化合物,即T6P的结构。
两种实验技术对于分析脱保护实验都是非常有效和可再现的。在磷酸盐缓冲液(pH7.4)中制备5毫摩的实施例1至4的溶液,并且将所得溶液暴露于不同波长的UV光和阳光以便在不同的时间间隔监控脱保护。脱保护实验的总结在表1中给出。
表1
图2显示在解放实施例1(NB-T6P)(125W/365nm)之后的P NMR光谱。这清楚地显示在脱保护反应过程中T6P峰的出现和NB-T6P峰的消失。
将通过NB-T6P(实施例1)在125W/365nm辐射的脱保护条件下的处理而脱保护的T6P被包括在SnRK1试验(依照Plant Physiol.2009,149,1860-1871进行)中以便测定其抑制效果并且与从Sigma商业可得的T6P进行比较。结果在图3中进行描述。如从图中可见,由实施例1的脱保护获得的T6P在0.32mM浓度处以与商业可得的T6P相同的方式抑制SnRK1。
实施例7:对植物体内(in-planta)摄入的研究
将实施例1至4的每一个的水溶液供应至拟南芥(Arabidopsisthaliana)的秧苗的根,并且在一定的时间段之后仔细收获秧苗的地上(aerial)(新芽)部分并在液氮下以H2O:MeOH(1∶1)提取以得到粗的新鲜植物提取物。通过质谱(mass spec)和使用HPLC分析由此获得的粗的新鲜植物提取物以量化摄入的化合物的量。
将NB-T6P(实施例1)的水溶液以1mM的最终浓度靠近根部供应至秧苗,并且使用HPLC和质谱技术在24小时、48小时和72小时之后监控新鲜制备的提取物中的摄入。发现在24小时后平均摄入为2.63μg/10mg秧苗,其在48和72小时后分别增加至6.05μg/10mg秧苗和26.39μg/10mg秧苗。植物中化合物的量随时间的增加清楚地表明摄入是不可逆的。
类似地,实施例2、3和4也对摄入进行了研究,并且发现在72小时后由植物摄入的所有化合物的量都不同,取决于分子的化学结构。在72小时后发现DMNB-T6P(实施例2)在植物中以3.18μg/10mg秧苗的浓度,而注意到单-DMNB-T6P(实施例4)在相同的时间以3.60μg/10mg秧苗的浓度。
通过LCMS使用新鲜制备的植物提取物进行摄入植物中的化合物的定量分析,并且总结的数据在表2中给出。
%摄入指的是由植物摄入的供应至植物的测试化合物的比例。
表2.在72小时(3天)后拟南芥秧苗摄入的受保护的T6P化合物
实施例8a:葡萄糖-6-磷酸盐[G6P(1-OMe)]的笼状(caged)前体的合成
本发明的化合物在脱保护之后连同活性分子T6P一起释放作为副产物的亚硝基醛和酮。释放的副产物已知为生物学上安全的,但是实验仍不能进行以确认释放的副产物是否引起任何表型的变化或提高植物中的生物质(淀粉)生产。为此,葡萄糖-6-磷酸盐(G6P(1-OMe))14-16的笼状甲基糖苷被合成并且包括在进一步的研究中。这些笼状G6P(1-OMe)的合成开始于甲基2,3,4-三-O-(三甲基甲硅烷基)-D-吡喃葡萄糖苷13,其从全硅烷化的甲基-D-吡喃葡萄糖苷上的三甲基甲硅烷基基团的区域选择性脱保护获得(Meldal et al,Carbohydr.Res.235,115-127(1992))。
因此,在CH2Cl2中5.0当量的四唑(CH3CN中的0.45M溶液)的存在下,使底物13与双(2-硝基苄基)-N,N-二异丙基亚磷酰胺试剂9在0℃-RT下反应过夜,然后用tBuOOH(0.1mL)氧化30分钟并且用甲醇中的Dowex-H+处理所得的混合物。以50%分离的产量生产期望的NB-笼状G6P(1-OMe)14(方案5)。类似地,亚磷酰胺10和11与底物13结个以便以可接受的产量提供DMNB-笼状G6P(1-OMe)15和NPE-笼状G6P(1-OMe)16连同脱保护的起始原料。
方案5.合成笼状G6P(1-OMe)14-16
当用吡啶中的1.0当量的POCl3处理底物13(Meldal et al,Carbohydr.Res.235,115-127(1992))10分钟然后添加2.0当量的4,5-二甲氧基-2-硝基苄醇并且搅拌1小时时,获得双取代的和单取代的磷酸盐。以甲醇中的Dowex-H+搅拌所得混合物,其分别以18%和49%的可分离的产量给出DMNB-笼状G6P(1-OMe)15和单-DMNB-笼状G6P(1-OMe)17(方案5a)。
方案5a.单笼状的G6P(1-OMe)17的合成
实施例8b:体外葡萄糖-6-磷酸酸(笼状-G6P(1-OMe))14-17的前体的脱
保护
在成功合成受保护的-G6P(1-OMe)化合物之后,在UV光的各种波长和功率下进行它们的脱保护。脱保护也直接在阳光下进行,并且数据总结在表3中。
表3.在各种条件下的笼状G6P(1-OMe)的脱保护
实施例8c:葡萄糖-6-磷酸盐(受保护的-G6P(1-OMe))的受保护的前体的
摄入
使用与实施例7相同的方法针对植物体内的摄入研究了受保护的-G6P(1-OMe)化合物,并且发现在72小时后摄入了痕量的化合物14,而化合物15、16和17在相同的时间段之后以相当良好的浓度存在。结果总结在表4中。
表4.在72小时(3天)后拟南芥秧苗摄入的脱保护的G6P(1-OMe)化合物7
实施例9:使用2DG6P作为内标,T6P的植物体内释放和量化
将实施例1至4供应至三周龄大的拟南芥植物,并且在72小时后用不同功率和波长的UV光——包括阳光照射秧苗。收获秧苗并且制备植物提取物。依照Delatte等(Anal.Biochem.2009,389,12-17)描述的方法处理新鲜的植物提取物,并且使用LCMS量化释放的T6P。
通过将10μl的选择的化合物在水中的50mM溶液添加至琼脂培养基,用实施例1至4中的一个处理在Phytatrays中的琼脂培养基中生长的植物,产生琼脂培养基中的实施例1、2和4的1.0mM最终浓度。在NPE-T6P(实施例3)的情况中,最终浓度为0.1mM。避免与植物地上部分接触。植物进一步生长三天(摄入,72小时)并且通过部分开启Phytatrays而使植物受冷而耐寒(harden off)以便防止萎蔫。在第三天,将植物暴露于UV或阳光处理。UV处理由以下组成:暴露于自然光8小时、暴露于距离18cm的100W UV聚光灯8小时或者在两天内暴露于距离6cm的8W UV灯泡两个8小时时间段。在相同的条件下处理对照植物(供应化合物),而无UV光(除了日光处理之外)。在暴露于光之后,植物的地上部分被迅速收获、称重并且在液氮中冰冻。
根据Delatte等(Anal.Biochem.389,12-17(2009)),通过液/液提取(LLE)之后的固相提取(SPE)提取收获的植物材料。对于LLE/SPE提取,使用从一些植物汇集的大约25mg的植物组织。将样品溶解在50μl的H2O∶MeOH(1∶1)中并且在LC-MS(Quattro)条件下使用10μl的注射进行T6P分析。
按照Yang等(ChemBioChem2005,6,346-357)描述的方法,通过使用校正曲线进行植物体内释放的T6P的量化,所述校正曲线使用2DG6P(30μM)作为具有不同已知浓度的T6P的内标进行记录。由通过LC-MS(Quattro)获得的单离子记录(SIR)数据,生成使用2DG6P作为相应于T6P和2DG6P的内标的提取的离子色谱图(421和243m/z)。这些描述在图5中。图5(a)提供了色谱图,其显示连同S6P(蔗糖-6-磷酸盐)一一起天然存在的痕量T6P。图5(b)提供了色谱图,显示连同内标2DG6P一起的更高浓度的植物体内释放的T6P。
将来自这些提取的离子色谱图的峰面积积分以便测定T6P/2DG6P比率。生成峰比率(T6P/2DG6P)对于浓度(μM)的校正曲线。用七个点以便利用浓度范围在5μM至250μM的T6P和恒定浓度30μM的2DG6P生成校正曲线。根据样品分析,测定T6P/2DG6P峰面积并且之后由校正曲线推断T6P浓度(图4)。
植物体内释放的T6P的量取决于所用的化合物的性质、光源和光的功率。类似的在体外实验期间被发现。
植物体内T6P的计算量总结在表5中。根据该表,相当清楚的是取决于光源存在足量的植物体内释放的T6P。当在所有情况中用100W光照射化学供应的植物时,释放最大量的T6P。尤其,在阳光照射下,所有实施例1至4以范围从61.0至153μM的足够量在植物体内释放T6P。阳光下T6P的植物体内释放进一步支持这些化合物在改进作物产量和增加植物中淀粉生产中的直接施用。也在植物中注意到更高浓度的T6P,所述植物供应有本发明的化合物并且在生长光中生长,其表明T6P的植物体内释放是很高效的。最重要地,通过选择光源和照射的时间或者选择适当的化合物可控制植物体内T6P的量。这些数据表明T6P在植物体内的释放是很宽的光谱,其在对提供对处理的植物的效果的控制中是有利的。
表5.在各种条件下的植物体内释放的T6P的量,μM和μg/10mg秧苗
实施例10:增加的淀粉生产
将预先层化的拟南芥种子种在底部穿有小孔的0.5mL管中的0.5mL固体培养基(具有Gamborg维生素的O.5x Murashige和Skoog,0.5%琼脂)上的无菌培养物中。将管排列在聚苯乙烯架中并且漂浮在液体培养基内而不在Phytatrays中添加蔗糖。秧苗在给出250μmo/m2/s的荧光下以及23℃白天/18℃夜晚的温度下以12小时天生长。在播种后16-20天,去除液体培养基,并且用电工胶带密封管。所有植物用无蔗糖的0.5x MS培养基加满。植物用化合物实施例3进行处理,或者通过添加实施例3至培养基中达到0.1mM最终浓度的水进行处理。在第三天,使植物经历用来自距离6cm处的Gelman透照仪(Model51438)的UV光(8W UV灯泡)补充的生长光8小时。允许植物恢复再一天并且在这天结束时收获地上部分,将其称重并在液氮中冰冻。根据公开的方法提取淀粉,将其转化为葡萄糖并且测量为nmol葡萄糖/克鲜重(NatureProtocol2006,1,1342)。结果在图6中描述。相比于仅用水处理的植物,用实施例3处理的植物显示显著更高的淀粉水平。生产的淀粉量的增加比由用于产生这种淀粉增加的实施例3在植物体内释放的T6P的浓度高十倍。该实验显示了通过可控的T6P的释放直接生物学上改变植物代谢。
Claims (19)
2.根据权利要求1所述的用途,其中所述光不稳定的保护基团具有式(II):
其中
环A代表芳基或杂环基团;
(i)R10和R11是相同或不同的,并且选自氢、未被取代的或被一个或多个卤素原子取代的C1-4烷基、-OR’、卤素、-NR’R”或-CO2R’,其中R’和R”独立地选自氢和C1-4烷基,或(ii)相邻的光不稳定的保护基团上的两个R10基团共同形成键,并且R11代表氢、未被取代的或被一个或多个卤素原子取代的C1-4烷基、-OR’、卤素、-NR’R”或-CO2R’,其中R’和R”独立地选自氢和C1-4烷基;
n是0或1;并且
R12和R13是相同或不同的,并且选自氢、未被取代的或被一个或多个卤素原子取代的C1-4烷基、-OR’、卤素、-NR’R”或-CO2R’,其中R’和R”独立地选自氢和C1-4烷基;
其中X代表连接至式(I)的所述化合物的剩余部分。
3.根据权利要求2所述的用途,其中环A代表C6-10芳基基团或含有一个或多个选自N、O和S的原子的5至14元杂环基团,其中所述芳基基团或杂环基团是未被取代的或被选自C1-4烷基、-OR’、卤素、CN、-NR’R”、-COOR’、-(C1-4烷基)COOR’和-O(C1-4烷基)COOR’的一个或多个取代基取代,其中R’和R”独立地选自氢和C1-4烷基,或者其中所述芳基基团或杂环基团上的两个相邻的取代基共同形成含有一个或多个选自N、O或S的杂原子的5或6元杂环环。
4.根据权利要求2或3所述的用途,其中环A代表苯基、萘基或二苯并呋喃基环。
7.根据权利要求1所述的用途,其中所述光不稳定的保护基团具有式(III):
其中
Z代表N,Y代表CR36,并且Z和Y通过双键连接;或者Z代表O,Y代表C=O,并且Z和Y通过单键连接;
R36代表-CR37R38X;
当Y代表CR36时,R35代表氢,并且当Y代表C=O时,R35代表-CR37R38X;
(i)R37和R38是相同或不同的,并且选自氢、未被取代的或被一个或多个卤素原子取代的C1-4烷基、-OR’、卤素、-NR’R”或-CO2R’,其中R’和R”独立地选自氢和C1-4烷基,或(ii)相邻的光不稳定的保护基团上的两个R37基团共同形成键,并且R38代表氢、未被取代的或被一个或多个卤素原子取代的C1-4烷基、-OR’、卤素、-NR’R”或-CO2R’,其中R’和R”独立地选自氢和C1-4烷基;
R32代表-OR’、-NR’R”、-O(C1-4烷基)-COOR’、-O(C1-4烷基)-OR’或-O(C1-4烷基)-NR’R”,其中R’和R”独立地代表氢或C1-4烷基;并且
R31、R33和R34独立地选自氢、卤素、-OR’、-NR’R”、-O(C1-4烷基)-COOR’、-O(C1-4烷基)-OR’或-O(C1-4烷基)-NR’R”,其中R’和R”独立地代表氢或C1-4烷基;
其中X代表连接至式(I)的所述化合物的剩余部分。
8.根据权利要求7所述的用途,其中所述光不稳定的保护基团具有式(IIIa)
其中
R32代表-OR’、-NR’R”或-O(C1-4烷基)-COOR’,其中R’和R”独立地代表氢或C1-2烷基;并且
R33代表氢、Br、-OR’、-NR’R”或-O(C1-4烷基)-COOR’,其中R’和R”独立地代表氢或C1-2烷基;
其中X代表连接至式(I)的所述化合物的剩余部分。
9.根据权利要求8所述的用途,其中
a)R33代表H,并且R32代表OMe、NMe2、NEt2或-OCH2COOH;或者
b)R33代表Br,并且R32代表OH;或者
c)R33和R32都代表-OCH2COOH。
11.根据前述权利要求的任一项所述的用途,其中R1至R7代表氢。
12.根据前述权利要求的任一项所述的用途,其中p是1。
14.包括如权利要求13中限定的化合物连同农业上可接受的载体或稀释剂的组合物。
15.增加植物中的淀粉生产的方法,所述方法包括用有效量的根据权利要求13所述的化合物或者根据权利要求14所述的组合物处理所述植物或所述植物的区域。
16.增加作物产量的方法,所述方法包括用有效量的根据权利要求13所述的化合物或者根据权利要求14所述的组合物处理所述作物或所述作物的区域。
17.降低作物的收获前穗发芽的发病率的方法,所述方法包括用有效量的根据权利要求13所述的化合物或者根据权利要求14所述的组合物处理所述作物或所述作物的区域。
18.根据权利要求13所述的化合物或者根据权利要求14所述的组合物在增加作物产量中的用途。
19.根据权利要求13所述的化合物或者根据权利要求14所述的组合物在降低作物的收获前穗发芽的发病率中的用途。
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