CN109021018A - 一种多核锰配合物及其制备方法和对君子兰种子萌发的调节作用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多核锰配合物及其制备方法和在植物生长调节中的应用，该配合物的结构单元为[Mn3(C21H11O8)2(C4H9NO)2]·2H2O，其中C21H11O8代表3,5‑二(2‑羧基苯氧基)苯甲酸根，C4H9NO代表N,N′‑二甲基乙酰胺分子。其属于单斜晶系，P21/c空间群，晶胞参数a=11.6344(13)Å、b=12.0576(14)Å、c=17.947(2)Å、α=90.00°、β=93.582(2)°、γ=90.00°，晶胞体积为2512.8(5)Å3，Z=2。本发明配合物采用溶剂热法制备而成，其可作为植物生长调节剂，对促进植物生长特别是对促进君子兰种子活化萌发及根系生长有明显的作用。
Description
技术领域
本发明属于生物技术领域，涉及一种3,5-二(2-羧基苯氧基)苯甲酸多核锰配合物及其对君子兰种子萌发及根系生长的调节中的应用。
背景技术
作物的生长发育是农业生产的基础，根系是植物从土壤中吸收水分和养分的重要器官。随着现代化农业的发展，植物生长调节剂的研究与应用已经引起了国内外各方面的极大关注。
锰是植物维持正常生命活动的必需微量元素之一，锰营养的丰缺对作物的生长发育、产量及抗逆性有显著影响，同时锰也是多种酶的组分与活化剂，合理配施锰肥可提高作物产量与品质。如王甲辰等(中国生态农业学报,2002,10(2):56-59.)研究表明锰在水稻生长中起着重要的作用，水稻缺锰将导致生长发育异常，分蘖数、成穗率、穗粒数、干粒重和产量均低于正常水稻。我国北方石灰性土壤中锰的有效性比较低，部分作物会表现出缺锰症状，适当的配施锰肥是重要的调控手段。张会民等（西北农林科技大学学报,2004,32(11):109-113.）研究了钾锰配施对旱地冬小麦植株养分含量、产量及品质的影响。结果表明，施钾锰肥处理与不施钾锰肥处理相比，小麦各生育期植株氮、磷含量均降低，钾含量升高，钾锰配施有极显著的增产效应，小麦增产幅度可达12.0%～25.5%。钱发军等(河南农业科学,2002,(11):31-32.)研究表明在缺锰土壤施用以电解二氧化锰残渣生产的新型锰肥能明显促进小麦根系的生长，增加茎秆的茎壁厚度和抗折力，增加叶面积指数，抗倒伏和抗灾害性天气的能力增强。目前，国内外学者越来越多的开始关注锰肥对植物吸收及其相关的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以三羧酸3,5-二(2-羧基苯氧基)苯甲酸为主配体的多核锰配合物，以及该配合物的制备方法和对君子兰种子萌发的植物生长调节中的应用。
解决上述技术问题所采用的技术方案是：该配合物的结构单元为Mn3(C21H11O8)2(C4H9NO)2·2H2O，其中C21H11O8代表3,5-二(2-羧基苯氧基)苯甲酸根，C4H9NO代表N,N′-二甲基乙酰胺分子，其属于单斜晶系，P21/c空间群，晶胞参数a=11.6344(13)Å、b=12.0576(14)Å、c=17.947(2)Å、α=90.00°、β=93.582(2)°、γ=90.00°，晶胞体积为2512.8(5)Å3，Z=2。
上述多核Mn-3,5-二(2-羧基苯氧基)苯甲酸配合物的制备方法为：以N,N′-二甲基乙酰胺和水的体积比为1:1的混合液作为溶剂，将醋酸锰、3,5-二(2-羧基苯氧基)苯甲酸按摩尔比为1:1，在室温下超声混合均匀，然后以2℃/分钟的升温速率升温至120～130℃，恒温3～4天，再以0.5℃/分钟的降温速率降至室温，得到多核锰-3,5-二(2-羧基苯氧基)苯甲酸配合物。
本发明Mn-3,5-二(2-羧基苯氧基)苯甲酸配合物作为植物生长调节剂在促进活化君子兰种子萌发及根系生长中的应用，具体使用方法为：在君子兰育种的预处理过程中，将配合物配置成的1.2×10-5～6.0×10-5mol/L的水溶液作为浸种液，并在君子兰种子萌发后隔日进行喷洒，对其胚芽鞘的生长有着明显的促进作用。
本发明以三羧酸3,5-二(2-羧基苯氧基)苯甲酸为配体，以锰为配位中心原子，采用溶剂热“一锅法”制备成锰配合物，制备方法简单，所得配合物可作为植物生长调节剂，对调节植物生长特别是对促进君子兰种子萌发及根系生长有明显的作用。
附图说明
图1是实施例1制备的Mn-3,5-二(2-羧基苯氧基)苯甲酸配合物中Mn(1)及Mn(2)的配位环境的X-射线单晶衍射分析图。
图2是实施例1制备的多核Mn-3,5-二(2-羧基苯氧基)苯甲酸配合物最小配位单元沿a轴方向的X-射线单晶衍射分析图。
图3是实施例1制备的Mn-3,5-二(2-羧基苯氧基)苯甲酸配合物沿b轴方向双柱型螺旋结构的X-射线单晶衍射分析图。
图4是实施例1制备的Mn-3,5-二(2-羧基苯氧基)苯甲酸配合物沿b轴方向层式交叠堆积结构的X-射线单晶衍射分析图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
实施例1
以N,N′-二甲基乙酰胺和水的体积比为1:1的混合液为溶剂，将醋酸锰0.0177g（0.1mmol）、3,5-二(2-羧基苯氧基)苯甲酸0.0396g（0.1mmol）按摩尔比为1:1，在室温下超声混合均匀，转入恒温箱中，然后以2℃/分钟的升温速率升温至120～130℃，恒温96小时，再以0.5℃/分钟的降温速率降至室温。用倾析法出样，过滤，室温下自然干燥，得到浅黄色颗粒状Mn-3,5-二(2-羧基苯氧基)苯甲酸配合物晶体0.0205g，其产率为53%（以锰计），元素分析数据为：理论值C 51.81%、H 3.80%、N 2.42%；实验值C 52.15%、H 4.11%、N 2.07%。
所制备配合物的晶体数据如表1和表2所示。
表1：配合物的晶体学数据
表2：晶体典型的键长键角数据
该锰配合物的结构通式为[Mn3(C21H11O8)2(C4H9NO)2·2H2O]n，它是一个多核Mn配合物，其中C21H11O8为3,5-二(2-羧基苯氧基)苯甲酸根，C4H9NO代表N,N`-二甲基乙酰胺分子。晶体的最小配位单元中，复合配体包括两个3,5-二(2-羧基苯氧基)苯甲酸根、两个配位的N,N`-二甲基乙酰胺溶剂分子以及两个配位水分子。金属中心则是由对称分布的两个Mn(2)和两个1/2的Mn(1)原子组成。每一个Mn2+离子都处于畸变了的八面体中心，其配位环境如图1所示。
每一个配位单元中，沿晶体a轴方向清晰可见，四个Mn依次排开，其中两个Mn(2)原子居于中间，而两个Mn(1)原子分列于两侧，包含着两组反向排列的Mn(1)…Mn(2)原子。金属原子Mn之间无相互作用，均为六配位的八面体结构(参见图2)。有趣的是，Mn(1)和Mn(2)原子有着完全不同的配位环境。与Mn(1)配位的六个氧原子来自于六个不同的3,5-二(2-羧基苯氧基)苯甲酸根配体基团，包括两个O(2)、O(5)、O(3)原子，所形成的八面体场畸变程度不大，而Mn(2)除了和一个配位水分子、N,N`-二甲基乙酰胺分子上的酰氧原子结合以外，六个配位点中的另外四个位置则是被分别来自于三个3,5-二(2-羧基苯氧基)苯甲酸根上的四个羧氧原子所占据，配位原子的多样性，使得产生了较为强烈的John-Teller效应，使得轴向夹角O(8)-Mn(2)-O(1w)75.91°，O(8)-Mn(2)-O(4)的夹角为97.1°。溶剂分子配体N,N`-二甲基乙酰胺以其羰基氧原子和Mn(2)原子发生了配位，生成的Mn(2)-O(4)键长约为2.072nm。而三羧酸配体3,5-二(2-羧基苯氧基)苯甲酸根中的三个羧酸根的六个氧原子则以七齿μ4-配位方式，展示了四种不同的配位行为。其中两个羧基苯氧基上的一对羧氧原子O(1)和O(2)螯合配位于Mn(2)原子，同时，O(1)又以桥连方式配位于Mn(1)原子，展示了新颖的Mn(2)-O(1)-Mn(1)配位模式。另一对羧基苯氧基上的羧氧原子O(3)和O(8)则分别配位于另一组Mn(1)…Mn(2)金属原子，形成了该配合物的最小配位结构(参见图2)。
沿b轴方向可见，苯氧基上的羧基氧原子又将晶体的最小单元链接，金属原子沿b轴向Mn(1)…Mn(2)…Mn(1)…Mn(2)式的规律延展，形成了该轴向上无限延展的双柱型螺旋结构（参见图3）。母体苯甲酸根苯环平面围绕着两个醚氧原子O(9)和O(10)发生了近乎90°的扭转，其羧基氧原子均为单齿配位，使得相邻螺旋柱发生了交联，形成了四边形孔道，而参与配位的H2O和DMA溶剂分子恰恰位于这个四边形孔洞中。从而将该配合物拓展为无限延展的2D片层结构(见图4)。基于弱的范德华力作用，片层相互堆积，形成了配合物的层式交叠结构(见图4)。
实施例2
实施例1的多核锰-3,5-二(2-羧基苯氧基)苯甲酸配合物作为植物生长调节剂在促进君子兰种子叶胚萌发及根系生长中的应用，具体使用方法如下：
种子的浸种预处理：以水为溶剂，准确配制1.2×10-5、2.4×10-5、3.6×10-5、4.8×10-5、6.0×10-5mol/L的配合物水溶液作为浸种液，备用；将选出的种子15粒一组，用水快速冲洗3次后，以体积分数为75%的乙醇水溶液浸泡30秒后取出，滤纸吸干其表面水分。分别以上述溶液为浸种液，在32~35℃下浸种活化60分钟。
河沙育苗法：将河沙过筛得粗砂，用清水淘洗干净，然后高压锅灭菌。再把处理后的河沙装入育苗箱内，用板刮平。将处理好的君子兰种子芽眼向下排列整齐，间距5~7cm。摆好后，上面盖上一层沙子，以刚盖过种子为宜，厚度2cm左右，然后浇透水。之后以清水和对应样液交替每天喷洒一次浮水，保证河沙湿润。置于22~26℃的恒温培养箱中静置发芽。
以纯水作为空白组进行对比，分别于实验的第5、10天记录发芽率（待长出胚芽鞘3~5mm），第25天测量根长，结果见表3。
表3：实施例1配合物促进君子兰种子萌发及根系生长的试验结果
由表3可见，本发明Mn-3,5-二(2-羧基苯氧基)苯甲酸配合物用作植物生长调节剂，具有明显的促进君子兰种子胚芽活化及根系生长的作用，具有良好的开发应用前景。
Claims (3)
1.一种多核锰-3,5-二(2-羧基苯氧基)苯甲酸配合物，其特征在于：该配合物的结构单元为Mn3(C21H11O8)2(C4H9NO)2·2H2O，其中C21H11O8代表3,5-二(2-羧基苯氧基)苯甲酸根，C4H9NO代表N,N′-二甲基乙酰胺分子，其属于单斜晶系，P21/c空间群，晶胞参数a=11.6344(13) Å、b=12.0576(14) Å、c=17.947(2) Å、α = 90.00°、β = 93.582(2)°、γ = 90.00°，晶胞体积为2512.8(5)Å3，Z=2。
2.权利要求1所述的多核锰-3,5-二(2-羧基苯氧基)苯甲酸配合物的制备方法，其特征在于：将醋酸锰、3,5-二(2-羧基苯氧基)苯甲酸按摩尔比为1:1，以N,N′-二甲基乙酰胺和水的体积比为1:1的混合液为溶剂，在室温下超声混合均匀，然后以2℃/分钟的升温速率升温至120～130℃，恒温3～4天，再以0.5℃/分钟的降温速率降至室温，得到多核锰-3,5-二(2-羧基苯氧基)苯甲酸配合物。
3.权利要求1所述的锰-3,5-二(2-羧基苯氧基)苯甲酸三羧酸配合物作为植物生长调节剂在促进君子兰种子活化萌发及根系生长的应用。
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| CN201811318694.8A CN109021018A (zh) | 2018-11-07 | 2018-11-07 | 一种多核锰配合物及其制备方法和对君子兰种子萌发的调节作用 |
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| CN109021018A true CN109021018A (zh) | 2018-12-18 |
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Family Applications (1)
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| CN201811318694.8A Pending CN109021018A (zh) | 2018-11-07 | 2018-11-07 | 一种多核锰配合物及其制备方法和对君子兰种子萌发的调节作用 |
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2018
- 2018-11-07 CN CN201811318694.8A patent/CN109021018A/zh active Pending
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