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Acetylenverbindungen, Verfahren zu ihrer Herstellung und
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ihre Verwendung zur Regulierung des Pflanzenwachstums Die vorliegende
Erfindung betrifft Acetylenverbindungen, Verfahren zu ihrer Herstellung, diese Verbindungen
enthaltende pflanzenwachstumsregulierende Mittel und ihre Verwendung zur Regulierung
des Pflanzenwachstums.
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Es ist bekannt, daß das in Pflanzen natürlicherweise vorkommende Phytohormon
Abszissinsäure (ABA) regulierend inverschiedene physiologische Prozesse der Pflanzen
eingreift. Die Pharmazie 27, 619 (1972); B.V. Milborrow Abscisic Acid in flPhytohormones
and Related Compounds -A Comprehensive Treatise??, Vol. I, S. 295 ff, Editors: Letham
Goodwin and Higgins, Elsevier 1978).
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So beeinflußt ABA beispielsweise die Samen- und Knospenruhe, die Fruchtreifung
und den Abszissionsprozeß von Früchten und Blättern. Von besonderer Bedeutung ist
die Abszissinsäure bei der Regulierung des pflanzlichen Wasserhaushaltes. So wird
z.B. bei Trockenheit durch verstärkte Biosynthese die endogene Konzentration von
ABA in den Blättern erhöht, dies führt dann zu einer Schließung der Spaltöffnung
der Blätter (Stomata) und damit zu einer verminderten Wasserabgabe der Pflanzen
über die Stomata (verminderte stomatäre Transpiration). Auf diese Weise kann die
Pflanze einer unzureichenden Wasserversorgung entgegenwirken. Allerdings reicht
die Wirkung der endogenen ABA bei großer Belastung nicht immer aus, um die Pflanze
vor Schädigungen durch Hitze oder Trockenheit zu bewahren.
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Exogen zugeführte ABA - z.B. durch Besprühen der Pflanzen mit Lösungen
von ABA - führt zu einer verstärkten
Schließung der Stomata und
damit zu einer erheblich verminderten Transpiration. Die behandelten Pflanzen sind
dadurch wesentlich resistenter gegen Hitze- und Trockenheitsstreß als unbehandelte.
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Eine Behandlung von Kulturpflanzen, mit Transpirationsinhibitoren
wäre demnach in der landwirtschaftlichen Praxis von sehr großem Nutzen, da sich
mit solch einer Behandlung Schädigungen der Kulturpflanzen durch Hitze-und Trockenheitsstreß,
die zu internem Wassermangel, zur Welke, zu Ertragseinbußen oder sogar zum völligen
Absterben führen können, vermeiden ließen. Derartige Schädigungen stellen in manchen
landwirtschaftlichen Anbaugebieten, insbesondere in ariden Gebieten, die regelmäßig
durch Hitze oder Trockenheit bedroht sind, ein großes Problem dar. Dort besteht
ein dringendes Bedürfnis nach Mitteln zur Verminderung der Transpiration von Kulturpflanzen.
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Obwohl exogen applizierte ABA aufgrund ihrer biologischen Wirkung
als Transpirationsinhibitor für Kulturpflanzen geeignet ist, hat sie bislang keine
Verwendung in der landwirtschaftlichen Praxis gefunden. Der Grund hierfür ist darin
zu suchen, daß ausreichende Mengen ABA nicht mit einem im Hinblick auf die angestrebte
landwirtschaftliche Zielsetzung vertretbaren technischen Aufwand zur Verfügung gestellt
werden können. ABA kommt in Pflanzen nur in sehr geringen Mengen vor und ist nur
unter ganz erheblichem Aufwand daraus zu isolieren. Andererseits sind die bekannten
Totalsynthesen der Abszissinsäure Esiehe z.B.: J.W. Vornforth et al., J. Chem. Soc.
C, 1968, 1565; D.L. Roberts et al., J. Org. Chem. 33, 3566 (1968); T. Oritani et
al., Agric. Biol. (Chem. (Tokyo) 34, 108 (1970); J.A. Findlay et al., Can. J. Chem.
49, 2369 (1971); H.J. Mayer et al., Helv. chim. Acta 59, 1424 (1976); F. Kienzle
et al., Helv. Chim. Acta 61, 2616
(1978)] so schwierig und erfordern
einen so hohen techmischen ufid ökonomischen Aufwand, daß sie zur Herstellung von
Mitteln zur Regulierung der Pflanzenwachstums, insbesondere zur Herstellung von
mItteln zur Regulierung der Transpiration von Kulturpflanzen, nicht in Betracht
kommen.
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Es wurde nun gefunden, da?> Acetylenverbindungen der Formel
in der R1 für Wasserstoff oder den Rest -OR² und R2 für Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen
stehen oder in der R1 für den Rest -OR5 steht und R5 zusammen mit R2 eine Methylenkette
der Formel -(CH2)n-, die durch eine oder zwei Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen
substituiert sein kann, bildet, wobei n 2, 3 oder 4 ist, und in der R3 und R4 unabhängig
voneinander für unverzweigtes oder verzweigtes Alkyl oder Alkenyl mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen,
Cycloalkyl mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen, gegebenenfalls substituiertes Phenyl oder
gegebenenfalls substituiertes Aralkyl stehen und in der jeweils eine der gestrichelten
Linien eine Doppelbindung bedeutet, sehr gute pflanzenwaschstumsregulierende, insbesondere
transpirationsinhibierende, Wirkung zeigen und in relativ -
einfacher
Weise ohne übermäßig großen technischen Aufwand hergestellt werden können.
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Für R3 und R4 in Formel I kommen unverzweigte Alkyl- und Alkenylreste
mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise mit bis zu 4 Kohlenstoffatomen, wie
Methyl, Ethyl, Isopropyl, tert.-Butyl, n-Propyl, Isobutyl, Neopentyl, Allyl, Cycloalkylreste
mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie Cyclopentyl, Cyclopropyl, Cyclohexyl, unsubstituiertes
Phenyl, durch Methoxy, Halogen, Nitro, Cyano oder Alkyl mit l bis 4 Kohlenstoffatomen
substituiertes Phenyl, gegebenenfalls substituiertes Aralkyl, beispielsweise l-Phenyl-ethyl,
2-Phenyl-ethyl, Benzyl, gegebenenfalls durch Methoxy, Halogen, Nitro, Cyano oder
Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen substituiert, in Betracht.
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Bevorzugte Acetylenverbindungen der Formel I sind solche, bei denen
R1 für einen Rest OR5 steht, worin R5- Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet,
weiterhin solche, bei denen R1 für den Rest OR5 steht und R5 zusammen mit R2 eine
Methylenkette der Formel -(CH2)n- bildet, die durch Methyl oder Ethyl substituiert
sein kann, wobei insbesondere n = 2 bevorzugt ist. Bevorzugt sind ferner Verbindungen
der Formel I, bei denen R3 Isopropyl, tert.-Butyl oder 4 Cyclopropyl und R Alkyl
mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, tert.-Butyl,
Cyclopropyl oder Benzyl bedeuten.
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Man erhält die Acetylenverbindungen der Formel I durch Umsetzung von
Ketonen der Formel
in der R3 und R4 die oben angegebenen Bedeutungen haben, mit Verbindungen
der Formel
in der R¹, R² und die gestrichelten Linien die oben angegebenen Bedeutungen haben,
in Gegenwart eines inerten Lösungs- oder Verdünnungsmittels und in Gegenwart einer
Base als Kondensationsmittel.
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Als basische Kondensationsmittel kommen Alkalihydroxide, wie KOH,
Alkalialkoholate, wie NaOCH3, KOC2H5, K-tert.-Butylat, Alkal iorganyl e, wie n-Butyllithium,
Erdalkaliorganyle, wie CH3MgCl, CH3MgBr, Alkalihydride, wie KH und NaH, sowie Alkaliamide,
wie NaNH2 und KNH2, in Betracht. Vorzugsweise werden als basische Kondensationsmittel
CH3MgCl, KOH und Kaliumisobutylat verwendet.
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Geeignete inerte Lösungs- oder Verdünnungsmittel sind Ether, wie Diethylether,
Diisopropylether, Diethylenglykol-dimethylether, Tetrahydrofuran; aliphatische Kohlenwasserstoffe,
wie Hexan, Heptan, Cyclohexan; aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol,
Xylol; Amide, wie Dimethylformamid, N-Methylpyrrolidon, Hexamethylenphosphorsäuretriamid;
Amine, wie Ammoniak.
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Zur Durchführung des Verfahrens geht man so vor, daß man die Verbindung
der Formel III zu der Suspension oder J
Lösung - des Kondensationsmittels
hinzufügt. Anschließend gibt man das Keton der Formel II zu und läßt ausreagieren.
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Die Reaktionstemperatur kann im Bereich zwischen -50 und 0 0 +100
C, vorzugsweise zwischen -20 und +65 C, liegen.
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Die Reaktionszeit reicht, Je nach Reaktionspartner, Kondensationsmittel
oder Temperatur, von wenigen Stunden bis zu mehreren Tagen. Die Aufarbeitung des
Reaktionsgemisches erfolgt auf übliche Weise, z.B. durch Auswaschen der anorganischen
Anteile, gegebenenfalls nach Neutralisation mit Säuren.
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Die als Ausgangsverbindungen benötigten Ketone der Formel II sind
zum Teil bekannt (US-PS 4 126 641) und können nach bekannten Methoden hergestellt
werden.
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Die Ausgangsverbindungen der Formel III, bei denen R1 nicht für Wasserstoff
steht, sind bekannt (Bull. Chem.
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Soc. Jap. 50, 1584 (1977)) und nach bekannten Acetalisierungsmethoden
aus 3-Methyl-2-penten-4-inal leicht zugänglich (null. Chem. Soc. Jap. 49, 292 (1976)).
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Verbindungen der Formel III, bei denen R1 Wasserstoff bedeutet, sind
ebenfalls bekannt bzw. nach bekannten Veretherungsmethoden aus 3-Methyl-2-penten-4-inol
zugänglich (J. Organomet. Chem. 117, 201 (1976).
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Darüber hinaus können sämtliche Verbindungen der Formel III auch durch
Dehydratisierung der entsprechenden Carbinole der Formel
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in der R1 und R² die gleichen Bedeutungen wie in Formel III haben, nach an sich
bekannten Methoden hergestellt werden.
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Die Carbinole der Formel IV lassen sich ihrerseits wiederum leicht
in bekannter Weise durch Ethinylierung der ent:sprechenden Methylketone herstellen
(Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Rand IV/2, S. 413 ff, Georg Thieme--Verlag,
Stuttgart, 1955).
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Die Verbindungen der Ponitel III fallen Je nach Herstellungsverfahren
in der Regel als Gemisch isomerer Verbindungen an, die in ilblicher Weise, z.B.
durch Chromatographie, getrennt werden können. lor Verwendung der Verbindungen der
Formel III zur Herstellug der Acetylenverbindungen der Formel. [ l3t eine Trennung
der Isomeren im allgemeinen nicht erforderlich.
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I)ie isomeren Komponenten cler Formel III werden im folgenden als
Gem.-III entsprechend der Formel
als Z-III entsprechend der Formel
als E-III entsprechend der Formel
bezeichnet.
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Die Acetalisierung von 3-Methyl-2-penten-4-inal und die Veretherung
von 3-Methyl-2-penten-4-inol führen im allgemeinen zu Gemischen der Formen Z-III/E-III,
ohne daß Gem.-III in nennenswerten Anteilen entsteht. Demgegenüber entstehen bei
der Dehydratisierung von Verbindungen der Formel V im allgemeinen zusätzlich größere
Anteile geminal substituierter Ethylene der Form Gem.-III.
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Je nach Art der Substituenten R1 und R² können die genanten Isomeren
Gem.-III, Z-III und E-III ihrerseits jeweils wieder aus mehreren Iosmeren beutehen,
z. B. wenn R1 und/oder R² chirale Kohlenstoffatome enthalten. Die Auftrennung dieser
Isomeren ist ebenfalls nach üblichen Methoden möglich, für die Verwendung der Verbindungen
zur lterstellung der Acetylenverbindungen der Formel 1 jedoch in der Regel nicht
erforderlich.
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Dementsprechend können die Acetylenverbindungen der Formmel I ebenfalls
als Gemisch mehrerer Isomere auftreten. Hier-
rbei entsprechen
im allgemeinen die Isomerenverhältnisse in der Seitenkette denJenigen der als Ausgangsverbindungen
jeweils eingesetzten Verbindungen der Formel III, d.h., Je nach den relativen Anteilen
der zur Herstellung eingesetzten Isomeren Gem.-III, Z-III und E-III erhält man entsprechende
Anteile der entsprechenden isomeren Verbindungen der Formeln Gem.-I, Z-I und E-I.
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Je nach Art der Substituenten R1, R2, R3 und R4 können die genannten
Isomeren Gem.-I, Z-I und E-I ihrerseits jeweils wieder aus mehreren Isomeren bestehen.
Ferner gibt die Chiralität des Kohlenstoffatoms, an dem die Hydroxygruppe gebunden
ist, Anlaß zum Auftreten von Enantiomeren und gegebenenfalls von Diastereomeren.
Alle die genannten
Isomeren der Verbindungen der Formel I können
durch übliche, geeignete Methoden getrennt werden; für die Anwendung als Mittel
zur Regulierung des Pflanzenwachstums werden die Acetylenverbindungen der Formel
Z-I bevorzugt; eine Isomerentrennung vor Anwendung ist Jedoch üblicherweise nicht
erforderlich.
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Die folgenden Beispiele erläutern die Herstellung der Acetylenverbindungen
der Formel I und der zu ihrer Herstellung nötigen Vorprodukte der Formel III.
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Beispiel 1 a) Herstellung von
Zur siedenden Mischung von 150 g (1,6 Mol) 3-Methyl-2--penten-4-inal und 4,5 g Fumarsäure
in 400 ml n-Hexan tropft man unter Rückfluß am Wasserabscheider während zwei Stunden
153 g (2,0 Mol) Propandiol-1,2. Anschließend erhitzt man noch 5 Stunden bis zur
Beendigung der Wasserabscheidung, wobei ca. 50 ml Wasser/Propandiol-Gemisch destillativ
abgeschieden werden. Am Boden des Reaktionskolbens hat sich nach dem Abkühlen der
Reaktionsmischung ein öl (ca. 150 ml, hauptsächlich Propandiol-1,2) abgesetzt, das
verworfen wird. Die überstehende Hexanlösung wird abgetrennt, zweimal mit Je 150
ml 5 %iger wäßriger Natriumcarbonatlösung und dann zweimal mit Je 150 ml
Wasser
gewaschen. Nach Trocknung der organischen Phase über Natriumsulfat werden das Hexan
unter vermindertem Druck destillativ entfernt und der verbleibende Rückstand (126
g) unter vermindertem Druck destilliert. Nach einem Vorlauf (6 g, Kp 0,4 mbar =
51 bis 560C) erhält man 107 g des gewünschten Acetals la vom Kp 0,4 mbar = 56°C.
Das Produkt enthält laut 1H- und 13C-NMR ca. 85 % der Z-Form und ca. 15 % der E-Form
b) Herstellung von
Zur Lösung von 4,5 g Methylmagnesiumchlorid in 4o ml trockenem Tetrahydrofuran tropft
man unter Stickstoffatmosphäre bei O bis 50C unter Rühren 9,1 g des Acetals la während
30 Min. hinzu. Danach beläRt man die Reaktionsmischung 3 Stunden bei 200C. Sodann
werden unter Kühlung bei O bis 50C 5,7 g Diisopropylketon während 30 Minuten zugetropft
und die Mischung anschließend 15 Stunden bei 20 0C gerührt. Man hydrolysiert unter
Eiskühlung anschließend durch Zutropfen von 6 ml Wasser filtriert den Niederschlag
ab und befreit das Filtrat unter vermindertem Druck destillativ von Tetrahydrofuran.
Den in 200 ml Diethylether aufgenommenen Rückstand wäscht man zweimal mit Je 100
ml Wasser, trocknet die etherische Lösung über Natriumsulfat, filtriert und destilliert
den Ether unter vermindertem Druck ab. Das verbleibende öl (13 g) wird
sodann
einer Kugelrohrdestillation unterzogen, wobei bei 0,005 mbar zwischen 50 und 110
0C unumgesetzte Ausgangsprodukte abdestilliert werden. Zurück bleiben 10,8 g der
Verbindung lb. IR (Film): 3470, 2970, 2935, 2875, 1640, 1445, 1380, 1320, 1150,
1055, 1005, 980, 965, 955, 935 cm'l.
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Laut 1H-NMR liegen in dem Isomerengemisch wiederum ca.
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85 % Z-Isomere und 15 % E-Isomere vor.
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Beispiel 2 a) Herstellung von
Eine Suspension von 50 g wasserfreiem Kupfer(II)-sulfat in 25 ml Paraffinöl wird
unter Rühren auf 160 0C erhitzt.
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Nach Einstellen eines Druckes von 135 mbar werden, während 4 Stunden
langsam 300 g 3-Hydroxy-3-methyl-5-methoxy--pentin zur Suspension zugetropft, wobei
nach und nach in der Vorlage einer angeschlossenen Destillationsbrücke ein Gemisch
aus Wasser, Ausgangsmaterial und Dehydratisierungsprodukt 2a aufgefangen werden.
Nach beendeter Zugabe haben sich 180 g Destillat angesammelt, die in 400 ml Diethylether
aufgenommen, mit wäßriger Natriumhydrogencarbonatlösung, sodann mit Wasser gewaschen
und über Natriumsulfat getrocknet werden. Nach Abdestillieren des Ethers wird der
Rückstand unter vermindertem Druck nach Zugabe von 0,5 g Hydrochinon fraktioniert
destilliert. Man erhält bei
67 mbar und 52 bis 60°C 97 g der Verbindung
2a, bestehend aus den Isomeren der Form Gem.-III, Z-III und E-III im Verhältnis
60 : 30 : 10 entsprechend 1H-NMR- und 13C-NMR--Spektrum.
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Als höhersiedende Fraktion werden bei 67 mbar und 61 bis 89 0C nochmals
58 g eines Gemisches aus Ausgangsverbindung und Verbindung 2a aufgefangen, das erneut
der Dehydratisierung unterzogen werden kann.
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b) Herstellung von
Entsprechend dem Verfahren nach Beispiel lb) erhält man aus 5,0 g Methylmagnesiumchlorid,
7,4 g der Verbindung 2a und 64 g Diisopropylketon nach der Destillation flüchtigerer
Bestandteile bei 0,001 mbar und 50 bis 8o0C als Rückstand ein öl (4,o g), das laut
1H-NMR-Spektrum aus verschiedenen Isomeren 2 besteht (60 % Gem.-2, 30 % Z-2, 10
% E-2). IR (Film): -3450, 2970, 1470, 1380, 1150, 1120, 1105, 985, 955, 905 cml.
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Als weitere Beispiele für Acetylenverbindungen der Formel I seien
im einzelnen die folgenden genannt:
Bei- R² R¹ R³ R4 IR (Film)
Isomerenspiel [cm-1] verhältnis Nr. Gem/Z/E 3 -CH2-C(CH3)2-CH2-O Isopropyl Isopropyl
2955, 2865, 2840, 0/90/10 1465, 1390, 1140, 1090, 1010, 980, 960, 950, 925 4 -CH2-C(CH3)2-CH2-O
Cyclopropyl Cyclopropyl 300, 2950, 2845, 0/90/10 1465, 1445, 1390, 1360, 1305, 1230,
1140, 1085, 1020, 975, 960, 925 5 -CH2-CH(CH3)-O Phenyl Cyclopropyl 3440, 2980,
2960, 0/85/15 2930, 2885, 1445, 1375, 1150, 1085, 1040, 1005, 965, 925, 755, 705
6 -CH2-CH(CH3)-O- Cyclopropyl Cyclopropyl 3450, 3005, 2975, 0/85/15 2930, 2875,
1440, 1375, 1315, 1145, 1050, 1030, 995, 960, 930
Bei- R² R¹ R³
R4 IR (Film) Isomerenspiel [cm-1] verhältnis Nr. Gem/Z/E 7 -CH2-CH(CH3)-O Isopropyl
Phenyl 2965, 2920, 2870, 0/85/15 1440, 1370, 1145, 1055, 1030, 1000, 955, 935, 755,
700 8 -CH2-CH(CH3)-O Cyclopropyl 4-Methoxy- 2975, 1605, 1505, 0/85/15 phenyl 1375,
1295, 1245, 1170, 1295, 1245, 1170, 1145, 1030, 990, 965, 830 9 -CH2-CH(CH3)-O Cyclopentyl
Phenyl 2950, 2865, 0/85/15 1370, 1145, 1030, 995, 960, 930, 700 10 -CH2-CH(CH3)-O-
t-Butyl Methyl 3450, 2960, 2920, 0/85/15 2835, 1445, 1370, 1315, 1190, 1140, 1080,
1050, 1005, 960, 935, 905 11 -CH2-CH(CH3)-O- Ethyl t-Butyl 3460, 2960, 0/85/15 2865,
1440, 1385, 1370, 1355, 1135, 1100, 1045, 990, 955
Bei- R² R¹ R³
R4 IR (Film) Isomerenspiel [cm-1] verhältnis Nr. Gem/Z/E 12 -CH2-CH(CH3)-O- Isopropyl
Isobutyl 3450, 2945, 2920, 0/85/15 2860, 1460, 1440, 1375, 1360, 1145, 1050, 1005,
960 930 13 -CH2-CH(CH3)-O- Methyl Neopentyl 3450, 2970, 2945, 0/85/15 1465, 1445,
1390, 2895, 2865, 1460, 1445, 1390, 1375, 1360, 1145, 1105, 1075, 1050, 1015, 995,
960, 930 14 -CH2-CH(CH3)-O- Propen-2-yl Propen-2-yl 2975, 2925, 2875, 0/85/15 1635,
1440, 1370, 1145, 1125, 1050, 990, 960, 935, 905 15 -CH2-CH(CH3)-O- 1-Propyl Ethyl
3450, 2970, 2940, 0/85/15 2885, 1450, 1375, 1325, 1145, 1055, 1000, 960 16 -CH2-CH(CH3)-O-
Isobutyl Methyl 3450, 2970, 2950, 0/85/15 2920, 2865, 1440, 1375, 1360, 1145, 1080,
1050, 995, 960, 930
Bei- R² R¹ R³ R4 IR (Film) Isomerenspiel [cm-1]
verhältnis Nr. Gem/Z/E 17 -CH2-CH(CH3)-O- 1-Propyl 1-Propyl 3450, 2955, 2925, 0/85/15
2865, 1440, 1370, 1135, 1070, 1050, 990, 975, 955, 930 18 -CH2-CH(CH3)-O- 2-Phenyl
Isopropyl 2960, 2920, 2870, 0/85/15 -ethyl (2)- 1445, 1375, 1140, 1050, 1020, 995,
980, 960, 760, 700
PDie Acetylenverbindungen der Formel I greifen
in den Metabolismus der Pflanzen ein und können deshalb als Wachstumsregulatoren
eingesetzt werden.
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FUr die Wirkungsweise von Pflanzenwachstumsregulatoren gilt nach
den bisherigen Erfahrungen, daß ein Wirkstoff eine oder auch mehrere verschiedenartige
Wirkungen auf Pflanzen ausüben kann.
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Die Wirkungsvielfalt der Pflanzenwachstumsregulatoren hängt ab vor
allem a) von der Pflanzenart und -sorte, b) von dem Zeitpunkt der Applikation, bezogen
auf das Entwicklungsstadium der Pflanze, und von der Jahreszeit, c) von dem Applikationsort
und -verfahren (Samenbeize, Bodenbehandlung oder Blattapplikation), d) von den geoklimatischen
Faktoren, z.B. Sonnenscheindauer, Durchschnittstemperatur, Niederschlagsmenge, e)
von der Bodenbeschaffenheit (einschließlich Düngung), f) von der Formulierung bzw.
Anwendungsform des Wirkstoffs und schließlich g) von den angewendeten Konzentrationen
der aktiven Substanz.
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in Jedem Falle sollen Wachstumsregulatoren die Kulturpflanzen in
gewünschter Weise positiv beeinflussen.
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Aus der Reihe der verschiedenartigen Anwendungsmöglichkeiten der
erfindungsgemäßen Pflanzenwachstumsregulatoren im Pflanzenbau, in der Landwirtschaft
und im Gartenbau werden einige beispielhaft erläutert:
tA. Mit
den erfindungsgemäßen Verbindungen läßt sich die Transpiration von Kulturpflanzen
beeinflussen. Die Behandlung mit diesen Verbindungen führt zu einer verstärkten
Schließung der Stomata und damit zu einer erheblich verminderten Transpiration.
Die behandelten Pflanzen sind dadurch wesentlich resistenter gegen Trockenheitsstreß
als unbehandelte. Damit lassen sich Schädigungen der Kulturpflanzen durch diesen
Streßfaktor, der zu Ertragseinbußen oder sogar zum völligen Absterben führen kann,
vermeiden und eine Regulierung des Wasserhaushaltes erreichen.
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B. Mit den erfindungsgemäß verwendbaren Verbindungen läßt sich auch
das vegetative Wachstum der Pflanzen stark hemmen, was sich insbesondere in einer
Reduzierung des Längenwachstums äuRert. Die behandelten Pflanzen weisen demgemäß
einen gedrungenen Wuchs auf; außerdem ist eine dunklere Blattfärbung zu beobachten.
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Als vorteilhaft für die Praxis erweist sich z.B. die Verringerung
des Grasbewuchses an Straßenrändern, Kanalböschungen und auf Rasenflächen wie Park-,
Sport- und Obstanlagen, Zierrasen und Flugplätzen, so daß der arbeits- und kostenaufwendige
Rasenschnitt reduziert werden kann.
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Von wirtschaftlichem Interesse ist auch die Erhöhung der Standfestigkeit
von lageranfälligen Kulturen wie Getreide, Mais, Sonnenblumen und SoJa. Die dabei
verursachte Halmverkürzung und Halmverstärkung verringern oder beseitigen die Gefahr
des Lagerns (des Umknickens) von Pflanzen unter ungünstigen Witterungsbedingungen
vor der Ernte.
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Wichtig ist auch die Anwendung von Wachstumsregulatoren zur Hemmung
des Längenwachstums und zur zeitlichen Veränderung des Reifeverlaufs bei Baumwolle.
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Damit wird ein vollständig mechanisiertes Beernten dieser wichtigen
Kulturpflanzen ermöglicht.
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Durch Anwendung von Wachstumsregulatoren kann auch die seitliche
Verzweigung der Pflanzen vermehrt oder gehemmt werden. Daran besteht Interesse,
wenn z.B.
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bei Tabakpflanzen die Ausbildung von Seitentrieben (Geiztrieben)
zugunsten des Blattwwachstums gehemmt werden soll.
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Ein weiterer Mechanismus der Ertragssteigerung mit Wachstumshemmern
beruht darauf, daß die Nährstoffe in stärkerem Maße der Blüten- und Fruchtbildung
zugute kommen, während das vegetative Wachstum eingeschränkt wird. Ferner kann so
wegen der relativ geringen Blatt- bzw. Pflanzenmasse dem Befall mit verschiedenen,
insbesondere pilzlichen Krankheiten vorgebeugt werden.
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Die Hemmung des vegetativen Wachstums ermöglicht außerdem bei vielen
Kulturpflanzen eine dichtere Bepflanzung, so daß ein Mehrertrag bezogen auf die
Bodenfläche erzielt werden kann. Die erfindungsgemäßen Verbindungen eignen sich
besonders zur Hemmung des vegetativen Wachstums bei Kulturpflanzen wie SoJa, Sonnenblumen,
Erdnüssen, Raps, Zierpflanzen, Baumwolle, Reis, Weizen, Gerste und Gräsern.
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C. Mit den neuen Wirkstoffen lassen sich Mehrerträge sowohl an Pflanzenteilen
als auch an Pflanzeninhaltsstoffen erzielen. So ist es beispielsweise möglich, das
Wachstum größerer Mengen an Knospen, Blüten,
Blättern, Früchten,
Samenkörnern, Wurzeln und Knollen zu induzieren, den Gehalt an Zucker in Zuckerrüben,
Zuckerrohr sowie Zitrusfrüchten zu erhöhen, den Proteingehalt in Getreide oder SoJa
zu steigern oder Gummibäume zum vermehrten Latexfluß zu stimulieren.
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Dabei können die neuen Stoffe Ertragssteigerungen durch Eingriffe
in den pflanzlichen Stoffwechsel bzw.
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durch Förderung oder Hemmung des vegetativen und/oder des generativen
Wachstums verursachen.
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D. Mit Pflanzenwachstumsregulatoren lassen sich schließlich sowohl
eine Verkürzung bzw. Verlängerung der Wachstums stadien als auch eine Beschleunigung
bzw.
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Verzögerung der Reife der geernteten Pflanzenteile vor oder nach
der Ernte erreichen. Mit den erfindungsgemäßen Verbindungen läßt sich insbesondere
eine Beschleunigung der Seneszenz erzielen.
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Von wirt.schaftlicher Bedeutung ist beispielsweise die Ernteerleichterung,
die durch das zeitlich konzentrierte Abfallen oder Vermindern der HaftSestigkeit
am Baum bei Zitrusfrüchten, Oliven oder bei anderen Arten und Sorten von Kern-,
Stein- und Schalenobst ermöglicht wird. Der gleiche Mechanismus, d.h. die Förderung
der Ausbildung von Trenngewebe zwischen Frucht- bzw. Blatt und Sproßteil der Pflanze,
ist auch für ein gut kontrollierbares Entblättern der Bäume wesentlich. Diese Wirkungsart
ist bei den erfindungsgemäßen Verbindungen besonders ausgeprägt.
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Die Wirkung der Acetylenverbindungen zeigt sich sowohl bei Monokotylen,
z. B. bei Getreide, wie Weizen,
Gerste, Roggen, Hafer, Sorghum
und Reis oder Mais oder Gräsern als auch Dikotylen, z.B. Sonnenblumen, Tomaten,
Erdnüssen, Reben, Baumwolle, Raps, Zuckerrüben und SoJa, und verschiedenen Zierpflanzen,
wie Chrysanthemen, Poinsettien und Hibiskus.
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Die erfindungsgemäßen Wirkstoffe können den Kulturpflanzen -sowohl
vom Samen her (als Saatgutbeizmittel) als auch über den Boden, d.h. durch die Wurzel
sowie insbesondere durch Spritzung über das Blatt zugeführt werden.
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Infolge der hohen Pflanzenverträglichkeit kann die Aufwandmenge stark
variiert werden.
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Bei der Saatgutbehandlung werden im allgemeinen Wirkstoffmengen von
0,001 bis 50 g je Kilogramm Saatgut, vorzugsweise 0,01 bis 10 g, benötigt.
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Für die Blatt- und Bodenbehandlung sind im allgemeinen Aufwandmengen
von 0,001 bis 12 kg Wirkstoff, vorzugsweise 0,01 bis 3 kg/ha, ausreichend.
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Die erfindungsgemäßen Mittel können in Form üblicher Formulierungen
angewendet werden, wie Lösungen, Emulsionen, Suspensionen, Stäube, Pulver, Pasten
und Granulate. Die Anwendungsformen richten sich ganz nach den Verwendungszwecken;
sie sollen in jedem Fall eine feine und gleichmäßige Verteilung der wirksamen Substanz
gewährleisten. Die Formulierungen werden in bekannter Weise hergestellt, z.B. durch
Verstrecken des Wirkstoffs mit Lösungsmitteln und/oder Trägerstoffen, gegebenenfalls
unter Verwendung von Emulgiermitteln und Dispergiermitteln, wobei im Falle der Benutzung
von Wasser als Verdünnungsmittel auch andere organische Lösungsmittel zugesetzt
werden
können. Als Hilfsstoffe zur Formulierung kommen im wesentlichen
in Frage Lösungsmittel wie Aromaten (z.B. Xylol, Benzol), chlorierte Aromaten (z.B.
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Chlorbenzole), Paraffine (z.B. Erdölfraktionen), Alkohole (z.B. Methanol,
Butanol), Amine (z.B.
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Ethanolamin, Ketone (z.B. Cyclohexanon), Dimethylformamid und Wasser;
feste Trägerstoffe wie natürliche Gesteinsmehle (z.B. Kaoline, Tonerden, Talkum,
Kreide) und synthetische Gesteinsmehle (z.B. hochdisperse Kieselsäure, Silikate);
Emulgiermittel oder sonstige oberflächenaktive Mittel, wie nichtionogene und anionische
Emulgatoren (z.B. Polyoxyethylen-Fettalkohol-Ether, Alkylsulfonate) und Dispergiermittel
wie Lignin, Sulfitablaugen und Methylcellulose.
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Die Formulierungen enthalten im allgemeinen zwischen 0,1 und 95 Gew.-%
Wirkstoff, vorzugsweise zwischen 0,5 und 90 Gew.-%.
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Die Formulierungen bzw. die daraus hergestellten gebrauchsfertigen
Zubereitungen wie Lösungen, Emulsionen, Suspensionen, Pulver, Stäube, Pasten oder
Granulate werden in bekannter Weise angewendet, beispielsweise im Vorauflaufverfahren,
im Nachauflaufverfahren oder als Beizmittel.
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Beispiele für Formulierungen sind: I. 20 Gewichtsteile der Verbindung
des Beispiels 1 werden in 3 Gewichtsteilen des Natriumsalzes der Diisobutylnaphthalin-sulfonsäure,
17 Gewichtsteilen des Natriumsalzes einer Ligninsulfonsäure aus einer Sulfitablauge
und 60 Gewichtsteilen pulverförmigem Kieselsäuregel gut vermischt und in einer Hammermühle
vermahlen. Durch feines Verteilen der Mischung in
20 000 Gewichtsteilen
Wasser erhält man eine Spritzbrühe, die 0,1 Gew.-% des Wirkstoffs enthält.
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II. 3 Gewichtsteile der Verbindung des Beispiels 1 werden mit 97 Gewichtsteilen
feinteiligem Kaolin innig vermischt. Man erhält auf diese Weise ein Stäubemittel,
das 3 Gew.-% des Wirkstoffs enthält.
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III. 30 Gewichtsteile der Verbindung des Beispiels 2 werden mit einer
Mischung aus 92 Gewichtsteilen pulverförmigem Kieselsäuregel und 8 Gewichtsteilen
Paraffinöl, das auf die Oberfläche dieses Kieselsäuregels gesprüht wurde, innig
vermischt. Man erhält auf diese Weise eine Aufbereitung des Wirkstoffs mit guter
Haftfähigkeit.
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IV. 40 Gewichtsteile der Verbindung des Beispiels 3 werden mit 10
Teilen Natriumsalze eines Phenolsulfonsäure-harnstoff-formaldehyd-Kondensats, 2
Teilen Kieselgel und 48 Teilen Wasser innig vermischt. Man erhält eine stabile wäßrige
Dispersion. Durch Verdünnen mit 100 000 Gewichtsteilen Wasser erhält man eine wäßrige
Dispersion, die 0,04 Gew.-% Wirkstoff enthält.
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V. 20 Teile der Verbindung des Beispiels 3 werden mit 2 Teilen Calciumsalz
der Dodecylbenzolsulfonsäure, 8 Teilen Fettalkohol-polyglykolether, 2 Teilen Natriumsalz
eines Phenolsulfonsäure-harnstoff-formaldehyd-Kondensats und 68 Teilen eines paraffinischen
Mineralöls innig vermischt. Man erhält eine stabile ölige Dispersion.
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VI. Man vermischt 90 Gewichtsteile der Verbindung des Beispiels 5
mit 10 Gewichtsteilen N-Methyl-pyrrolidon
und erhält eine Lösung,
die zur Anwendung in Form kleinster Tropfen geeignet ist.
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VII. 20 Gewichtsteile der Verbindung des Beispiels 4 werden in einer
Mischung gelöst, die aus 80 Gewichtsteilen Xylol, 10 Gewichtsteilen des Anlagerungsproduktes
von 8 bis 10 Mol Ethylenoxid an 1 Mol öl säure-N-monoethanolamid, 5 Gewichtsteilen
Calciumsalz der Dodecylbenzolsulfonsäure und 5 Gewichtsteilen des Anlagerungsproduktes
von hO Mol Ethylenoxid an 1 Mol Ricinusöl besteht. Durch Ausgießen und feines Verteilen
der Lösung in 100 000 Gewichtsteilen Wasser erhält man eine wäßrige Dispersion,
die 0,02 Gew.-% des Wirkstoffs enthält.
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VIII.20 Gewichtsteile der Verbindung des Beispiels 3 werden in einer
Mischung gelöst, die aus 40 Gewichtsteilen Cyclohexanon, 30 Gewichtsteilen Isobutanol,
20 Gewichtsteilen des Anlagerungsproduktes von 7 Mol Ethylenoxid an 1 Mol Isooctylphenol
und 10 Gewichtsteilen des Anlagerungsproduktes von 40 Mol Ethylenoxid an 1 Mol Ricinusöl
besteht. Durch Eingießen und feines Verteilen der Lösung in 100 000 Gewichtsteilen
Wasser erhält man eine wäßrige Dispersion, die 0,02 Gew.-% des Wirkstoffs enthält.
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Die erfindungsgemäßen Mittel können in diesen Aufwendungsformen auch
zusammen mit anderen Wirkstoffen vorliegen, wie z.B. Herbiziden, Insektiziden, Wachstumsregulatoren
und Fungiziden oder auch mit Düngemitteln vermischt und ausgebracht werden. Beim
Vermischen mit Wachstumsregulatoren erhält man dabei in vielen Fällen eine Vergrößerung
des Wirkungsspektrums. Bei einer Anzahl solcher Wachstumsregulatormischung treten
auch synergistische Effekte
auf, d.h die Wirksamkeit des Kobminationsproduktes
ist größer als die addierten Wirksankeiten der Einzelkomponenten.
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Fungizide, die mit den erfindungsgemäßen Verbindungen kombiniert werden
können, sind beispielsweise Dithiocarbamate und deren Derivate, wie Ferridimethyldithiocarbamat,
Zinkdimethyldithiocarbamat, Manganethylenb isthiocarbamat, Mangan-Zink-ethylendiamin-bis-dithiocarbamt
Zinkethylenbisthiocarbamat, Tet ramethyl thiuramdisul fide, Ammoniak-Komplex von
Zink- (N,N-ethylen-bis-dithiocarbamat) und N,N'-Polyethylen-bis-(thiocarbamoyl)-disulfid,
Zink-(N,N'-propylen-bis-dithiocarbamat), Ammoniak-Komplex von Zinn-(N,N'-propylen-bis-dithiocarbamat)
und N,N'-Polypropylen-bis-(thiocarbamoyl)-disulfid; Nit rophenol derivate, wie Dinitro-(1-methylhepthyl)-phenylcrotonat,
2-sec-Butyl-4,6-dinitrophenyl-3,3-dimethylacrylat, 2-sec-Butyl-4 ,6-dinitrophenyl-isopropylcarbonat;
heterocyclische Strukturen, wie N-Trichl ormethyl thio-tet rahydrophthal imid, N-Trichlormethylthio-phthalimid,
2-Heptadecyl-2-imidazol-acetat, 2,4-Dichlor-6-(o-chloranilino)-s-triazin, O,O-Diethyl-phthalimidophosphonthionat,
5-Amino-1-(bis-(dimethylamino)-phosphinyl)-3-phenyl--1,2,4-triazol, 5-Ethoxy-3-trichlormethyl-1,2,4-thiadiazol,
2,3-Dicyano-1,4-dithiaanthrachinon,
2-Thio-1,3-dithio-(4,5-b)-chinoxalin, l-Butylcarbamoyl-2-benzimidazol-carbaminsäuremethylester,
2-Methoxycarbonylamino-benzimidazol, 2-Rhodanmethylthio-benzthiazol, 4-(2-Chlorphenylhydrazono)-3-methyl-5-isoxazolon,
Pyridin-2-thiol-l-oxid, 8-Hydrochinolin bzw. dessen Kupfersalz, 2,3-Dihydro-5-carboxanilido-6-methyl-1,4-oxathiin-4,4-dioxid,
2,3-Dihydro-5-carboxanilido-6-methyl-1,4-oxathiin, 2-(Furyl-2))-benzimidazol, Piperazin-1,4-diyl-bis-1-(2,2,2-trichlor-ethyl)-formamid,
2-Thiazolyl-(4) )-benzimidazol, 5-Butyl-2-dimethylamino-4-hydroxy-6-methyl-pyrimidin,
Bis-(p-chlorphenyl)-3-pyridinmethanol, 1,2-Bis-(3-ethoxycarbonyl-2-thioureido)-benzol,
1,2-Bis-(3-methoxycarbonyl-2-thioureido)-benzol, und verschiedene Fungizide, wie
Dodecylguanidinacetat, 3-(2-(3,5-Dimethyl-2-oxycyclohexyl)-2-hydroxyethyl)--glutarimid,
Hexachlorbenzol, N-Dichlorfluormethylthio-N,N'-dimethyl-N-phenyl-schwefelsäurediamid,
D,L-Methyl-N-(2,6-dimethyl-phenyl)-N-furyl(2)-alaninat, D,L-N-(2,6-Dimethyl-phenyl)-N-(2'-methoxyacetyl)-alaninmethylester,
5-Nitro-isophthalsäure-di-isopropylester, 2,5-Dimethyl-furan-3-carbonsäureanilid,
2 , 5-Dimethyl-ruran-3-carbonsäure-cyc lohexyl amid, 2-Methyl-benzoesäure-anilid,
1-(3,4-Dichloranilino)-1-formylamino-2,2,2-trichlorethan, 2,6-Dimethyl-N-tridecyl-morpholin
bzw. dessen Salze,
'2,6-Dimethyl-N-cyclododecyl-morpholin bzw.
dessen Salze, 2 ,3-Dichlor-1 ,4-naphthochino, 1,4-Dichlor-2,5-dimethoxybenzol, p-Dimethylaminobenzol-diazinnatriumsulfonat,
1-Chlor-2-nitro-propan, Polychlornitrobenzole, wie Pentachlornitrobenzol, Methylisocyanat,
fungizide Antibiotika, wie Griseofulvin oder Kasugamycin, Tetrafluordichloraceton,
l-Phenylthiosemicarbazid, Bordeauxmischung, nickelhaltige Verbindungen und Schwefel.
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In den folgenden Beispielen wird die Wirkung der erfindungsgemäß
verwendbaren Acetylenverbindungen der Formel I als Pflanzenwachstumsregulatoren
beispielhaft gezeigt, ohne die Möglichkeit weiterer Anwendungen als Wachstumsregulatoren
auszuschließen.
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1. Die transpirationsinhibierende Wirkung der Acetylenverbindungen
der Formel I kann beispielsweise durch Welkebonitur bei Trockenstreß gezeigt werden.
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Pflanzen, z.B. Gerste, werden im üblichen Verfahren auf ausreichend
mit Nährstoffen versorgtem Torfkultursubstrat in Kunststoffgefäßen von ungefähr
12,5 cm Durchmesser bis zur Blattspritzung bei voller Wassersättigung des Substrates
angezogen. Die Aufwandmengen betragen 0,2 bzw. 0,1 mg Wirkstoff pro Gefäß. Nach
der Applikation der wäßrig aufbereiteten Substanzen werden die Gefäße in trockene
Paletten ohne weitere Wasserzufuhr gesetzt. Die auftretende Welkung der Pflanzen
wird bonitiert (Bonitierungsnote 0 bedeutet keine Welke, 9 bedeutet totale Welke).
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In diesem Test zeigen die Wirkstoffe Nr. 1 bis 23, insbesondere aber
1, 3, 6, 10, 13, 18, 19, 20, 21, 22, eine gute transpirationsinhibierende Wirkung.
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2. Zur Bestimmung der wachstumsregulierenden Eigenschaften der Acetylenverbindungen
der Formel I werden Testpflanzen auf ausreichend mit Nährstoffen versorgtem Kultursubstrat
in Kunststoffgefäßen von ca.
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12,5 cm Durchmesser angezogen.
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Im Vorauflaufverfahren werden die Testsubstanzen in wäßriger Aufbereitung
am Tage der Einsaat auf das Saatbett gegossen.
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Im Nachauflaufverfahren werden die zu prüfenden Substanzen in wäßriger
Aufbereitung auf die Pflanzen gesprüht. Die beobachtete wachstumsregulierende Wirkung
wird bei Versuchsende durch Wuchshöhenmessung belegt. Die so gewonnenen Meßwerte
werden zur Wuchshöhe der unbehandelten Pflanzen in Relation gesetzt.
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Gleichlaufend zur Reduzierung des Längenwachstums steigt die Farbintensität
der Blätter an. Der erhöhte Chlorophyllgehalt läßt eine ebenfalls erhöhte Photosyntheserate
und damit eine erhöhte Ertragsbildung erwarten.
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In diesem Test zeigen die Wirkstoffe Nr. 10, 11, 13, 14, 15, 16,
17, 19, 20, 22, 23 sowohl im Nachauflaufals auch im Vorauflaufverfahren eine ausgeprägte
wachstumsregulierende Wirkung.