ES2243993T3 - Diformilurea y productos de reaccion de urea y acidos carboxilicos. - Google Patents
Diformilurea y productos de reaccion de urea y acidos carboxilicos.Info
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Abstract
LA PRESENTE INVENCION TRATA DE NUEVAS COMPOSICIONES DE MATERIA QUE COMPRENDEN LOS PRODUCTOS DE REACCION DE UN ACIDO CARBOXILICO Y UNA UREA CON LA FORMULA (I) EN LA QUE R 1 , R S UB,2 , R 3 Y R 4 SON IGUALES O DIFERENTES, Y SE SELECCIONAN ENTRE EL GRUPO FORMADO POR HIDROGENO, ALQUILO SUSTITUIDO Y NO SUSTITUIDO, GRUPOS ALILO, VINILO Y ALCOXILO CON 1 A 6 ATOMOS DE CARBONO, GRUPOS FENILO, SUSTITUIDOS Y NO SUSTITUIDOS, Y LOS HALOGENUROS. EL PRODUCTO DE REACCION DE LA PRESENTE INVENCION ES PREFERENTEMENTE LA N,N'' - DIFORMILUREA O N,N'' - DIACETILUREA. SE HA COMPROBADO QUE ESTOS PRODUCTOS DE REACCION, POR EJEMPLO, LA DIFORMILUREA, PRODUCEN UN CRECIMIENTO NOTABLEMENTE MEJORADO DE UNA SERIE DE PRODUCTOS AGRICOLAS CUANDO SE APLICAN A LA SEMILLA, AL SUELO CIRCUNDANTE O A LAS HOJAS DE LA PLANTA EMERGENTE. DEBIDO A LA SEMEJANZA EN LA ESTRUCTURA DEL CARBONO, NITROGENO Y OXIGENO DE ESTOS PRODUCTOS DE REACCION CON MUCHOS COMPUESTOS BIOLOGICOS, SE CONSIDERA QUE LOS PRODUCTOS DE LA REACCION DE LA PRESENTE INVENCION PODRIAN UTILIZARSE VENTAJOSAMENTE EN UNA SERIE DE APLICACIONES BIOLOGICAS.
Description
Diformilurea y productos de reacción de urea y
ácidos carboxílicos.
La presente invención se dirige a la preparación
de nuevas ureas sustituidas y a usos agrícolas de estas ureas
sustituidas para mejorar el crecimiento de plantas. Más
específicamente, la presente invención está dirigida a un
procedimiento para hacer reaccionar un ácido carboxílico con urea
para formar una nueva urea N,N'-disustituida,
en particular diformilurea, a una composición que contiene
N,N'-diformilurea como sustancia activa y al
uso de esta composición en un procedimiento para potenciar el
crecimiento de un planta, así como a una semilla de planta tratada a
la que se ha aplicado N,N'-diformilurea y a
la diformilurea como tal.
La urea, que tiene aproximadamente un 46% en peso
de nitrógeno, se ha preferido durante mucho tiempo como fuente de
nitrógeno para fertilizar suelos para estimular el crecimiento de
plantas.
Sin embargo, la urea sufre altas pérdidas de
amoniaco cuando se utiliza en presencia de humedad. Esta desventaja
ha limitado eficazmente el uso de la urea durante muchos años. Se
cree que estas pérdidas están causadas por la hidrólisis de la urea
en presencia de humedad y la enzima ureasa. Se ha sugerido la
adición de una sal soluble en agua a soluciones acuosas de urea como
medio para reducir la volatilización de amoniaco (véase el documento
US-A-4.500.335).
Aunque también son conocidas ureas sustituidas,
por ejemplo difenilurea, se les ha encontrado poco uso agrícola. La
urea experimenta reacciones de condensación con ácidos carboxílicos
produciendo barbituratos y sus análogos. Sin embargo, estos
productos no han encontrado usos agrícolas.
Son conocidos fertilizantes líquidos ricos en
nutrientes que comprenden el producto de reacción de urea y ácido
fosfórico por el documento
US-A-4.315.763. Sin embargo, no se
dan a conocer en el mismo diformilurea ni ninguna otra urea
N,N'-disustituida. Esto se aplica también a
la patente DD 90.137, que se refiere a un procedimiento para
preparar acetilurea haciendo reaccionar urea con ácido acético en
presencia de ácidos de Lewis como catalizador (véase también
Beilstein Information Service, XP-002155215). Las
bisformil-N-aril-N'-alquilureas
herbicidas son conocidas por el documento
US-A-4.950.323. Estos productos se
utilizan sólo para matar plantas y no para potenciar el crecimiento
de plantas.
Sin embargo, la industria agrícola ha sentido la
necesidad de modos de mejorar el vigor de germinación temprana y de
aumentar la biomasa de plantas, dando ambos como resultado un
rendimiento mejorado. Ha habido una necesidad largamente sentida
pero insatisfecha en la industria de procedimientos mejorados para
conseguir estos objetivos. La presente invención resuelve estas
necesidades.
La presente invención está dirigida a un
procedimiento para preparar ureas sustituidas, en particular
diformilurea, y a su uso en una composición y en un procedimiento
para potenciar el crecimiento de una planta.
La materia en cuestión de la presente invención
es, según un primer aspecto, un procedimiento para preparar una urea
sustituida que tiene la fórmula
en la que R_{1}, R_{2}, R_{3}
y R_{4} son iguales o diferentes y se seleccionan del grupo
constituido por hidrógeno, grupos alquilo, alilo, vinilo y alcoxilo
sustituidos y no sustituidos que tienen de 1 a 6 átomos de carbono,
grupos fenilo sustituidos y no sustituidos y haluros, comprendiendo
el procedimiento hacer reaccionar un ácido carboxílico con un
reactivo seleccionado del grupo constituido por urea, ureas
N-monosustituidas y ureas
N,N'-disustituidas.
El procedimiento de la presente invención
comprende preferiblemente cada uno de los siguientes rasgos
preferidos, tomado cada uno por separado o en cualquier
combinación:
- -
- el ácido carboxílico tiene la fórmula RCOOH, en la que R se selecciona del grupo constituido por hidrógeno, grupos alquilo, alilo, vinilo y alcoxilo sustituidos y no sustituidos que tienen de 1 a 6 átomos de carbono, grupos fenilo sustituidos y no sustituidos y haluros;
- -
- el reactivo tiene la fórmula (NHR')_{2}CO, en la que cada R' es igual o diferente y se selecciona del grupo constituido por hidrógeno, grupos alquilo sustituidos y no sustituidos que tienen de 1 a 6 átomos de carbono, grupos alcoxilo sustituidos o no sustituidos que tienen de 1 a 6 átomos de carbono, grupos fenilo sustituidos y no sustituidos y haluros;
- -
- el ácido carboxílico utilizado es preferiblemente ácido fórmico o ácido acético;
- -
- el reactivo utilizado es preferiblemente urea;
- -
- la relación molar de ácido carboxílico a reactivo es de aproximadamente 2:1;
- -
- el ácido carboxílico y el reactivo se hacen reaccionar a una temperatura de 10 a 140ºC, preferiblemente de 15 a 40ºC;
- -
- R_{3} y R_{4} en la urea sustituida son hidrógeno;
- -
- R_{1} y R_{2} en la urea sustituida se seleccionan del grupo constituido por hidrógeno y grupos alquilo que tienen de 1 a 3 átomos de carbono;
- -
- R_{1} y R_{2} en la urea sustituida son hidrógeno;
- -
- el ácido carboxílico es preferiblemente ácido fórmico y el reactivo es preferiblemente urea; y
- -
- el ácido carboxílico y el reactivo se hacen reaccionar a temperatura aproximadamente ambiente y con agitación hasta transparencia.
La materia en cuestión de la presente invención
es, según un segundo aspecto, una composición para potenciar el
crecimiento de una planta que comprende como sustancia activa
N,N'-diformilurea producida mediante
procedimientos como se definen anteriormente y que tiene la
fórmula
Según un tercer aspecto, la presente invención se
refiere al uso de la composición como se define anteriormente en un
procedimiento para potenciar el crecimiento de una planta, en el que
la composición se aplica a semillas para dicha planta antes de
plantar, al suelo que rodea dicha planta o al follaje de dicha
planta.
La composición se utiliza preferiblemente en
forma de una solución acuosa que tiene una concentración de 0,001 a
1,0 M de dicha N,N'-diformilurea que se
aplica a dichas semillas a una relación de 15 a 750 ml de solución
por 454 kg de semillas; empapándose dichas semillas en dicha
solución durante 2 a 48 horas antes de plantar.
La composición se utiliza preferiblemente en
forma de una solución acuosa que tiene una concentración de 0,0001 a
1,0 M de dicha N,N'-diformilurea y se aplica
a dicho follaje a una relación de 1 a 100 g de dicha urea sustituida
por 4047 m^{2}(acre).
Adicionalmente, dicha solución comprende
preferiblemente un aceite vegetal y un tensioactivo; estando
seleccionado preferiblemente dicho agente vegetal del grupo
constituido por aceite de girasol y aceite de soja, y estando
relacionado dicho tensioactivo con el grupo constituido por
polifosfatos orgánicos y nonafenoles etoxilados.
Según un cuarto aspecto, la presente invención se
refiere a una semilla de planta tratada a la que se ha aplicado
N,N'-diformilurea que tiene la siguiente
fórmula
Preferiblemente, la semilla tratada se ha
empapado en una solución acuosa que contiene dicha
N,N'-diformilurea.
Según un quinto aspecto, la presente invención se
refiere a diformilurea como tal que tiene la fórmula
El producto de reacción del procedimiento de la
presente invención comprende una urea
N,N'-disustituida que tiene la fórmula
en la que R_{1}, R_{2}, R_{3}
y R_{4} son iguales o diferentes y se seleccionan del grupo
constituido por hidrógeno, grupos alquilo, alilo, vinilo y alcoxilo
sustituidos y no sustituidos que tienen de uno a seis átomos de
carbono, grupos fenilo sustituidos y no sustituidos y
haluros.
En una realización preferida, el segundo reactivo
es urea no sustituida, de modo que R_{3} y R_{4} en el producto
de reacción sean hidrógeno. En una realización más preferida,
R_{1} y R_{2} se seleccionan del grupo constituido por hidrógeno
y grupos alquilo que tienen de uno a tres átomos de carbono. Lo más
preferiblemente, se hace reaccionar ácido fórmico con urea en una
relación molar de aproximadamente 2:1 para producir
N,N'-diformilurea.
Aunque la reacción puede realizarse a cualquier
temperatura entre 10ºC y 140ºC, se realiza preferiblemente en el
intervalo de 15ºC a 40ºC. La reacción puede realizarse
convenientemente a temperatura ambiente. Preferiblemente, los
reactivos se agitan hasta que la mezcla de reacción es transparente.
Se formarán cristales del producto de reacción, que pueden separarse
de la mezcla de reacción.
Se ha encontrado que los productos de reacción
del procedimiento de la presente invención, lo más preferiblemente
N,N'-diformilurea, producen un crecimiento
potenciado en plantas cuando se utilizan de una serie de modos.
Estos productos de reacción, lo más preferiblemente diformilurea,
producen un crecimiento potenciado cuando se aplican a semillas
antes de plantar, cuando se aplican al suelo que rodea la planta al
plantar o después o cuando se aplican al follaje de la planta, por
ejemplo, en la etapa de crecimiento de tres hojas.
Puede aplicarse una solución acuosa que contiene
aproximadamente 0,001-1,0 M del producto de reacción
a la superficie de semillas a una relación de aproximadamente
15-750 ml de solución por 454 kg de semillas. En un
procedimiento conveniente, la solución puede aplicarse a la
superficie de las semillas o las semillas pueden empaparse en dicha
solución durante aproximadamente 2-24 horas,
preferiblemente durante aproximadamente 24 horas, antes de plantar.
Como alternativa, dicha solución puede aplicarse al suelo que rodea
la semilla y/o planta emergente. Cuando se aplica así, la solución
puede aplicarse a una relación de aproximadamente
1-100 g de diformilurea u otro producto de reacción
por 4047 m^{2} (acre).
Es aún otra alternativa la aplicación de dicha
solución acuosa al follaje de la planta, preferiblemente en la etapa
de crecimiento de tres hojas, a una relación de aproximadamente
1-100 g de diformilurea u otro producto de reacción
por 4047 m^{2} (acre). Cuando se aplica al follaje, los expertos
en la técnica pueden incluir un aceite vegetal convencional y
tensioactivo en la solución para mejorar la retención del producto
de reacción sobre las hojas de modo que pueda absorberse más
fácilmente por la planta.
Los productos de reacción de urea y ácidos
carboxílicos descritos en la presente memoria, particularmente
N,N'-diformilurea, han producido un
crecimiento significativamente mejorado cuando se aplican a semillas
y follaje de una serie de productos agrícolas. En consecuencia,
puede obtenerse una mejora significativa del desarrollo del cultivo
utilizando estos nuevos productos. Estos y otros rasgos meritorios y
ventajas de la presente invención se apreciarán más completamente a
partir de la siguiente descripción detallada y reivindicaciones.
La presente invención proporciona procedimientos
para preparar y utilizar los productos de reacción de un ácido
carboxílico y una diformilurea que comprenden la nueva composición
en cuestión. Se ha encontrado que estos productos de reacción pueden
prepararse fácilmente y tienen usos agrícolas significativos debido
a su actividad biológica observada. De hecho, se ha encontrad que
estos productos de reacción, específicamente
N,N'-diformilurea, potencian el crecimiento
de una serie de cultivos agrícolas cuando se aplican a semillas,
suelo circundante o follaje.
Los productos de reacción del procedimiento de la
presente invención tienen la fórmula general
en la que R_{1}, R_{2}, R_{3}
y R_{4} son iguales o diferentes y se seleccionan del grupo
constituido por hidrógeno, grupos alquilo, alilo, vinilo y alcoxilo
sustituidos y no sustituidos que tienen 16 átomos de carbono, grupos
fenilo sustituidos y no sustituidos y
haluros.
Estos productos de reacción se preparan haciendo
reaccionar un ácido carboxílico que tiene la fórmula RCOOH, en la
que R se selecciona del grupo constituido por hidrógeno, grupos
alquilo, alilo, vinilo y alcoxilo sustituidos y no sustituidos que
tienen de 1 a 6 átomos de carbono, grupos fenilo sustituidos y no
sustituidos y haluros.
Los ácidos ejemplares incluyen ácido fórmico,
ácido acético, ácido propiónico, ácido butírico, ácido valérico,
ácido caproico, ácido heptanoico y ácido cítrico. Preferiblemente, R
se selecciona del grupo constituido por hidrógeno y grupos alquilo
no sustituidos que tienen de 1 a 3 átomos de carbono. Los ácidos
actualmente más preferidos son ácido fórmico y acético. Estos ácido
carboxílicos se hacen reaccionar con una urea sustituida o no
sustituida que tiene la fórmula (NHR')_{2}CO, en la que cada R' es
igual o diferente y se selecciona del grupo constituido por
hidrógeno, grupos alquilo sustituidos y no sustituidos que tienen de
1 a 6 átomos de carbono, grupos alcoxilo sustituidos y no
sustituidos que tienen de 1 a 6 átomos de carbono, grupos fenilo
sustituidos y no sustituidos y haluros. La urea no sustituida es el
reactivo actualmente más preferido.
En su realización más preferida, la presente
invención comprende el producto de reacción de urea y ácido fórmico,
concretamente N,N'-diformilurea, que tiene la
siguiente fórmula
Se ha encontrado que la reacción de la presente
invención procederá en un amplio intervalo de temperaturas, por
ejemplo de 10ºC a 140ºC, limitada sólo por los puntos de ebullición
de los reactivos y productos. Aunque puede añadirse calor mediante
cualquier medio convencional para acelerar la velocidad de estas
reacciones, se ha encontrado que los procedimientos de la presente
invención pueden realizarse convenientemente en un intervalo de
temperatura de 15ºC a 40ºC, preferiblemente a temperatura ambiente,
concretamente de 20ºC a 30ºC. Estas reacciones parecen ser
ligeramente exotérmicas. La reacción de ácido fórmico y urea para
formar diformilurea procede hasta terminación al cabo de 24 horas a
temperatura ambiente. Se prefiere agitar la mezcla de reacción hasta
transparencia y dejar permanecer en reposo hasta que se forman los
cristales del producto de reacción.
Se cree que las reacciones proceden mediante la
eliminación de dos moléculas de agua. La reacción de urea y ácido
fórmico procede de la siguiente manera:
H_{2}NCONH_{2}
+ 2RCOOH \rightarrow RCONHCONHCOR + 2
H_{2}O
En esta reacción, el ácido fórmico reacciona con
un hidrógeno de cada uno de los nitrógenos de la urea produciendo
N,N'-diformilurea. En consecuencia, se
prefiere que la mezcla de reacción comprenda aproximadamente 2 moles
de ácido carboxílico por cada mol de urea.
Estos productos de reacción son biológicamente
activos como resultado de la similitud de su estructura esquelética,
concretamente el esqueleto
nitrógeno-carbono-oxígeno, con la
estructura de doble enlace alternado de estos mismos elementos en
una variedad de moléculas biológicas sintéticas y de origen
natural.
Por tanto, estos productos de reacción, por
ejemplo, N,N'-diformilurea, encontrarán una
variedad de usos biológicos. Estos compuestos pueden utilizarse para
producir no sólo el crecimiento mejorado de plantas mostrado en la
presente memoria, sino que con la sustitución de los grupos
funcionales apropiados o sustituyentes voluminosos, pueden
producirse una variedad de algicidas, herbicidas, fungicidas o
pesticidas.
La solicitante cree que los productos de reacción
anteriores, particularmente
N,N'-diformilurea, pueden imitar hormonas del
crecimiento de plantas y/o reguladores del crecimiento de plantas
basándose en la similitud de su estructura esquelética con una
variedad de compuestos biológicamente activos. Es común a todas las
moléculas biológicamente activas de esta clase una estructura núcleo
que incluye tanto dobles enlaces alternados como enlaces de
carbono-nitrógeno alternados. Estas estructuras son
comunes a todas las moléculas biológicamente activas producidas
sintéticamente y de origen natural, por ejemplo, citoquininas,
uracilos sustituidos, metilguanina y similares. Aunque la adenina y
la guanina tienen una estructura de anillo condensado, la citosina,
timina y uracilo exhiben la misma estructura que las pirimidinas.
Debido a que las ureas N,N'-disustituidas
preparadas según la presente invención, por ejemplo diformilurea,
son lineales, pueden conformarse en las formas de estas moléculas
biológicas. Aunque esta conformación no es exacta, se cree que este
rasgo facilitará la actividad biológica de estas moléculas.
Los productos de reacción del procedimiento de la
presente invención, específicamente
N,N'-diformilurea, se han utilizado para
potenciar el crecimiento de plantas. De hecho, se ha encontrado que
puede obtenerse un crecimiento mejorado aplicando diformilurea a las
semillas, o al suelo que rodea la planta, o al follaje de la planta.
Se ha encontrado que una sola aplicación de diformilurea produce un
crecimiento significativamente mayor en una variedad de cultivos,
incluyendo trigo, maíz, cacahuetes, soja, arroz y algodón. Por
ejemplo, una sola aplicación a arroz a una relación de 50 g por 4047
m^{2} (acre) en el laboreo ha producido un 25% de aumento del
rendimiento.
En un procedimiento de la presente invención, las
semillas se tratan con una solución acuosa que contiene el producto
de reacción N,N'-disustituido de un ácido
carboxílico y urea. Las semillas pueden empaparse convenientemente
en una solución acuosa del producto de reacción durante un tiempo de
aproximadamente 2 a 24 horas. Se han obtenido resultados excelentes
con semillas empapadas en una solución acuosa de diformilurea
durante aproximadamente 24 horas. Las semillas pueden plantarse
inmediatamente o pueden secarse para producir una semilla que se ha
tratado con el producto de reacción.
Aunque los expertos en la técnica serán capaces
de preparar soluciones acuosas de la concentración deseada para
estos usos agrícolas, se ha encontrado que son típicamente
apropiadas soluciones que contienen de aproximadamente 0,001 a 1,0 M
del producto de reacción. Se prefieren actualmente soluciones
acuosas que contienen de aproximadamente 0,001 a 0,050 M. Aunque
estas soluciones pueden aplicarse a cualquier relación deseada por
los expertos en la técnica, se ha encontrado que las soluciones
acuosas de la concentración anterior proporcionan buenos resultados
cuando se aplican a una relación de aproximadamente
15-750 ml por 454 kg de semillas. Como alternativa,
se cree que los productos de reacción del procedimiento de la
presente invención, típicamente en soluciones acuosas de las
concentraciones anteriores, pueden añadirse al suelo que rodea la
semilla al plantar o después de la emergencia de la planta.
En otro procedimiento alternativo, se han
obtenido resultados excelentes mediante una pulverización de una vez
del follaje de la planta emergente, preferiblemente en la etapa de
tres hojas, con una solución acuosa que contiene el producto de
reacción. Los expertos en la técnica serán conscientes de que la
adición de una pequeña cantidad de aceite y/o tensioactivo a la
solución acuosa pulverizada sobre el follaje mejorará la adherencia
del producto de reacción a las hojas y la captación del producto de
reacción por la planta. Los aceites adecuados incluyen aceites,
alcoholes, ésteres y otros compuestos tanto saturados como
insaturados que tienen tanto grupos funcionales hidrófobos como
hidrófilos. Los aceites ejemplares comprenden los aceites vegetales
e incluyen aceite de girasol y aceite de soja. Los tensioactivos
biológicamente aceptables ejemplares incluyen los polifosfatos
orgánicos y los nonafenoles etoxilados. De nuevo, los expertos en la
técnica pueden determinar las concentraciones apropiadas para cada
uso deseado.
Sin embargo, se cree que las soluciones acuosas
que tienen las concentraciones anteriores son generalmente
apropiadas. Estas soluciones deben aplicarse a una relación
suficiente para proporcionar aproximadamente 1-100 g
de producto de reacción por 4047 m^{2} (acre).
Los siguientes son ejemplos que ilustran
procedimientos para preparar productos de reacción de la presente
invención, específicamente N,N'-diformilurea
y N,N'-diacetilurea, y los resultados de
aplicar diformilurea a una variedad de cultivos agrícolas.
La diformilurea se ha preparado haciendo
reaccionar ácido fórmico con urea en una relación molar de
aproximadamente 1,8-2,0 moles de ácido fórmico a 1,0
moles de urea. En un primer ejemplo, se hicieron reaccionar 600 g de
urea con 920 g de ácido fórmico al 90%.
La relación molar de ácido fórmico a urea en este
ejemplo es de aproximadamente 1,8 a 1. En un segundo ejemplo, se
hicieron reaccionar 555 g de urea con 945 g de ácido fórmico al 90%.
En este ejemplo, la relación molar de ácido fórmico a urea es de
aproximadamente 2:1. Se agitó la mezcla de reacción de ambos
ejemplos durante aproximadamente 1 hora hasta que la solución fue
transparente. Se dejó reposar la solución transparente durante
aproximadamente 48 horas a temperatura ambiente. Al cabo de 24
horas, había cristalizado sustancialmente toda la mezcla de
reacción. Al cabo de aproximadamente 48 horas, se decantó el líquido
restante y se purificaron los cristales aclarando con las aguas
madre y agua con hielo utilizando filtración a vacío. Tras el
análisis, se encontró sólo un único producto de reacción,
concretamente, N,N'-diformilurea.
Inesperadamente, el ácido fórmico había reaccionado con ambos
nitrógenos de la urea.
Se preparó la diacetilurea haciendo reaccionar
219 g de urea con 438 g de ácido acético al 99%. La relación molar
de ácido acético a urea es de aproximadamente 2:1. Se agitó la
mezcla de reacción durante aproximadamente 1 h hasta transparencia
como antes. Tras el reposo, se forman cristales de
N,N'-diacetilurea. Los cristales se
purificaron como se describe anteriormente.
En un experimento preliminar para determinar el
valor agrícola de la N,N'-diformilurea
preparada anteriormente, se preparó un concentrado mezclando 200 g
de diformilurea y 200 g de ácido fórmico, ajustando el pH
aproximadamente a 5,5 mediante la adición de hidróxido de potasio y
añadiendo suficiente agua para dar 1 l. Esto da como resultado un
concentrado que tiene una concentración de 1,7 M de diformilurea y
4,3 M de formiato. Se prepararon soluciones acuosas de baja, media y
alta dilución diluyendo, respectivamente, 0,8 g, 8,0 g y 40,0 g del
concentrado por litro de solución final. Por tanto, la concentración
de diformilurea en la dilución baja fue de 0,0013 M. La
concentración de diformilurea en la dilución media fue de 0,013 M,
mientras que la dilución de alta concentración tenía una
concentración de 0,068 M de diformilurea.
Se utilizaron las soluciones anteriores para
recubrir semillas de maíz, soja, algodón y arroz antes de plantar.
Se consiguió el recubrimiento empapando las semillas en las
soluciones anteriores durante aproximadamente 24 horas. Se utilizó
suficiente solución para cubrir las semillas. Se empaparon las
semillas control en agua durante el mismo tiempo.
Se plantaron las semillas no tratadas o control,
junto con las semillas tratadas con las soluciones de baja, media y
alta dilución, en tiestos de invernadero de 3,8 l.
Se utilizaron 6 tiestos para cada dilución o
control con cinco semillas plantadas por tiesto.
Se aclararon las plantas a dos plantas por tiesto
después de la emergencia. Se regaron y fertilizaron las plantas
según fuera necesario. Después de 30 días, se recogieron las plantas
y se examinaron las raíces y los brotes.
Se pesaron separadamente las raíces y los brotes
y se determinó la relación raíz/brote. Las plantas tratadas se
caracterizaron generalmente por una mayor masa de raíz y masa de
brote en comparación con los controles. La relación raíz/brote para
la mayoría de las plantas tratadas fue mayor que para los controles.
Además, las hojas más viejas de plantas crecidas a partir de las
semillas tratadas parecían exhibir una mayor longitud y anchura que
las de plantas crecidas a partir de semillas no tratadas.
Finalmente, se observaron raíces de corona tanto en plantas de maíz
como de arroz crecidas a partir de las semillas tratadas. Los
resultados de estos ensayos preliminares se resumen en la Tabla
I.
| Semilla tratada | |||||
| Control | Bajo | Medio | Alto | ||
| Algodón | Raíces (g) | 3,03 | 7,85 | 4,50 | 5,07 |
| Brotes (g) | 4,57 | 5,38 | 5,25 | 6,90 | |
| Total (g) | 7,60 | 13,23 | 9,75 | 11,97 | |
| Relación raíz/brote | 0,66 | 1,46 | 1,08 | 0,73 | |
| Arroz | Raíces (g) | 0,47 | 0,61 | 3,07 | 0,82 |
| Brotes (g) | 0,24 | 0,34 | 1,84 | 0,39 | |
| Total (g) | 0,71 | 0,95 | 4,91 | 1,21 | |
| Relación raíz/brote | 1,95 | 1,78 | 1,86 | 2,10 | |
| Maíz | Raíces (g) | 9,00 | 9,80 | 10,40 | 9,60 |
| Brotes (g) | 9,60 | 9,40 | 9,60 | 8,80 | |
| Total (g) | 18,60 | 19,20 | 20,00 | 18,40 | |
| Relación raíz/brotes | 0,94 | 1,04 | 1,0 | 1,09 | |
| Soja | Raíces (g) | 2,40 | 4,60 | 4,90 | - |
| Brotes (g) | 3,80 | 4,90 | 4,10 | - | |
| Total (g) | 6,20 | 9,50 | 9,00 | - | |
| Relación raíz/brote | 0,63 | 0,93 | 1,20 | - |
La Tabla I ilustra el crecimiento mejorado
conseguido tratando semillas antes de plantar con una solución
acuosa que contiene diformilurea. Sustancialmente en cada ejemplo,
las semillas tratadas producían plantas que tenían mayor masa de
raíz, mayor masa de brote y mayor masa total. Además, la relación de
masa de raíz a brote aumentó en todas las muestras de algodón, maíz
y soja tratadas.
Basándose en el trabajo preliminar anterior, se
emprendieron experimentos adicionales para investigar los efectos de
la diformilurea sobre otras especies de planta.
Estos experimentos se diseñaron también para
comparar el efecto de tratar semillas como se describen
anteriormente con tratamiento foliar. Se seleccionaron trigo, maíz y
cacahuetes para la siguiente fase de este trabajo. Se preparó
diformilurea haciendo reaccionar ácido fórmico y urea a una relación
molar de 2:1 como se describe anteriormente. Se preparó una solución
acuosa que contenía diformilurea a una concentración de 0,01 M. Para
la parte de tratamiento de semilla de los experimentos, las semillas
a tratar se empaparon en la solución anterior durante
aproximadamente 24 horas antes de plantar. Se empaparon de nuevo las
semillas control en agua durante el mismo tiempo. Se plantaron tanto
las semillas control como las tratadas en tiestos de invernadero de
3,8 l. Se plantaron 5 semillas en cada tiesto. Se aclaró cada tiesto
a dos plantas después de la germinación. Para la parte de
tratamiento foliar del experimento, se pulverizaron plantas crecidas
a partir de semillas no tratadas con una solución que contiene 0,01
M de diformilurea en la etapa de tres hojas.
Se regaron y fertilizaron todas las plantas según
fuera necesario. Se recogieron las plantas 30 días después de
plantar y se examinaron las raíces y los brotes. Se determinaron la
masa de raíces y brotes y la masa total de la planta en cada tiesto.
Los resultados de estos experimentos para trigo, maíz y cacahuetes
control, tratados en semilla y tratados en hoja se reseñan en las
Tablas II-IV, respectivamente.
Una revisión de las Tablas II-IV
establece que la masa de raíz, la masa de brote y la masa de planta
total parecen aumentar en respuesta tanto al tratamiento en semillas
como al tratamiento foliar de las hojas emergentes con una solución
acuosa de diformilurea para cada una de los tres cultivos ensayados.
Los pesos medios de las plantas crecidas a partir de semillas no
tratadas, tratadas en semilla y tratadas en hoja se reseñan para
cada cultivo en la Tabla V.
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\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
Se enumeran en la Tabla V los pesos medios
observados para la masa de raíces, brotes y total, junto con el
cambio porcentual frente al control, para cada uno de los tres
cultivos tanto para tratamiento en semilla como en hoja. La masa de
raíz, masa de brote y masa total aumentó para cada uno de estos tres
cultivos cuando se trataron con diformilurea, aplicado a semilla u
hoja. La masa de trigo tratado en semilla fue 135% mayor que el
control, mientras que la de los cacahuetes tratados en hoja fue 100%
mayor. Los resultados de masa total restante mostraron aumentos de
24-46% con respecto al control. Las relaciones de
raíz a brote en estos experimentos fueron mixtas. Parece que se
conseguirá una masa de planta aumentada, tanto de raíz como de
brote, mediante la aplicación de diformilurea a las semillas antes
de plantar o al follaje después de la emergencia.
Se diseñaron experimentos adicionales para
estudiar adicionalmente el efecto de la concentración de
diformilurea aplicada a las semillas de diversos otros cultivos.
Estos experimentos se realizaron utilizando algodón, arroz, maíz y
soja. Estos experimentos fueron similares a los experimentos
preliminares descritos anteriormente. El concentrado descrito
anteriormente, que contiene tanto diformilurea como formiato, se
utilizó para preparar soluciones que contienen concentraciones
bajas, medias y altas de diformilurea que tienen, respectivamente,
0,001 M, 0,01 M y 0,05 M de diformilurea. Estas soluciones se
utilizaron para tratar las semillas de algodón, arroz, maíz y
soja.
Se empaparon las semillas de cada uno de estos
cultivos en agua o en las soluciones acuosas preparadas de
diformilurea durante 24 horas antes de plantar. Se plantaron 5
semillas en cada uno de 6 tiestos de invernadero de 3,8 l. Se
aclararon los tiestos a 2 plantas después de la germinación, y se
regaron y fertilizaron las plantas según fuera necesario durante 30
días.
Después de ello, se recogieron las plantas y se
determinó la masa de las raíces, brotes y total. Estos resultados,
junto con las medias, se reseñan en las Tablas
VI-IX.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
La revisión de los datos reseñados en las tablas
anteriores ilustra que las semillas de algodón, arroz, maíz y soja
tratadas con una solución acuosa de diformilurea producían
consistentemente plantas que tienen una masa de raíz, brote y planta
total aumentada.
Estos resultados mejorados se obtuvieron en un
amplio intervalo de concentración de al menos aproximadamente 0,001
M de diformilurea a al menos aproximadamente 0,05 M de diformilurea
en la solución acuosa en la que se empaparon las semillas. La Tabla
X ilustra el cambio porcentual con respecto al control de la masa de
raíz, brote y planta total en estos experimentos.
| Cambio porcentual frente a control | ||||
| Relación raíz/brote | Raíces | Brotes | Total | |
| Algodón | ||||
| Control | 0,66 | - | - | - |
| Diformilurea 0,001 M | 1,46 | 159 | 18 | 74 |
| Diformilurea 0,01 M | 0,86 | 49 | 15 | 28 |
| Diformilurea 0,05 M | 0,86 | 67 | 29 | 44 |
| Arroz | ||||
| Control | 1,86 | - | - | - |
| Diformilurea 0,001 M | 1,79 | 37 | 42 | 39 |
| Diformilurea 0,01 M | 1,67 | 13 | 29 | 19 |
| Diformilurea 0,05 M | 2,13 | 82 | 63 | 76 |
| Maíz | ||||
| Control | 1,07 | - | - | - |
| Diformilurea 0,001 M | 1,04 | 2 | 5 | 3 |
| Diformilurea 0,01 M | 1,09 | 9 | 7 | 8 |
| Diformilurea 0,05 M | 1,09 | 0 | -2 | -1 |
| Soja | ||||
| Control | 0,64 | - | - | - |
| Diformilurea 0,001 M | 0,93 | 89 | 29 | 52 |
| Diformilurea 0,01 M | 0,84 | 54 | 16 | 31 |
Sustancialmente en cada caso, aumentó tanto la
masa de raíz como de brote para plantas emergentes a partir de
semillas tratadas con diformilurea. La relación raíz a brote para
estas plantas se ilustra también en la Tabla X. La relación aumentó
tanto para algodón como para soja y permaneció generalmente igual
para arroz y maíz.
La descripción anterior de la invención se ha
dirigido principalmente a realizaciones particularmente preferidas
según los requisitos del Estatuto de Patentes y con fines de
explicación e ilustración. Sin embargo, resultará evidente para los
expertos en la técnica que pueden hacerse muchas modificaciones y
cambios en el sistema descrito específicamente sin apartarse del
alcance y espíritu verdaderos de la invención. Por ejemplo, aunque
la mayoría del trabajo reseñado en la presente memoria emplea
diformilurea, puede encontrarse que otras ureas
N,N'-disustituidas que comprenden el producto
de reacción de ácidos carboxílicos y urea proporcionan resultados
mejorados. Además, los expertos en la técnica serán conscientes de
que la concentración del producto de reacción en solución acuosa
puede ajustarse según sea necesario basándose en la naturaleza de
cada cultivo o el equipo de aplicación. Por lo tanto, la invención
no está limitada a las realizaciones preferidas descritas e
ilustradas, sino que cubre todas las modificaciones que puedan
entrar dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.
Claims (23)
1. Un procedimiento para preparar una urea
sustituida que tiene la fórmula
\vskip1.000000\baselineskip
en la que R_{1}, R_{2}, R_{3}
y R_{4} son iguales o diferentes y se seleccionan del grupo
constituido por hidrógeno, grupos alquilo, alilo, vinilo y alcoxilo
sustituidos y no sustituidos que tienen de 1 a 6 átomos de carbono,
grupos fenilo sustituidos y no sustituidos y haluros, comprendiendo
el procedimiento hacer reaccionar un ácido carboxílico con un
reactivo seleccionado del grupo constituido por urea, ureas
N-monosustituidas y ureas
N,N'-disustituidas.
2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el
que el ácido carboxílico tiene la fórmula RCOOH, en la que R se
selecciona del grupo constituido por hidrógeno, grupos alquilo,
alilo, vinilo y alcoxilo sustituidos y no sustituidos que tienen de
1 a 6 átomos de carbono, grupos fenilo sustituidos y no sustituidos
y haluros.
3. El procedimiento de la reivindicación 1 ó 2,
en el que el reactivo tiene la fórmula (NHR')_{2}CO, en la que
cada R' es igual o diferente y se selecciona del grupo constituido
por hidrógeno, grupos alquilo sustituidos y no sustituidos que
tienen de 1 a 6 átomos de carbono, grupos alcoxilo sustituidos o no
sustituidos que tienen de 1 a 6 átomos de carbono, grupos fenilo
sustituidos y no sustituidos y haluros.
4. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho ácido carboxílico es ácido
fórmico o ácido acético.
5. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que dicho reactivo es urea.
6. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que la relación molar de ácido
carboxílico a reactivo es de aproximadamente 2:1.
7. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, que comprende adicionalmente hacer
reaccionar dicho ácido carboxílico y dicho reactivo a una
temperatura de 10ºC a 140ºC.
8. El procedimiento de la reivindicación 7, que
comprende hacer reaccionar dicho ácido carboxílico y dicho reactivo
a una temperatura de 15ºC a 40ºC.
9. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, en el que R_{3} y R_{4} son
hidrógeno.
10. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, en el que R_{1} y R_{2} se seleccionan
del grupo constituido por hidrógeno y grupos alquilo que tienen de 1
a 3 átomos de carbono.
11. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10, en el que R_{1} y R_{2} son
hidrógeno.
12. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10, en el que el ácido carboxílico es ácido
fórmico y el reactivo es urea.
13. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 12, que comprende adicionalmente hacer
reaccionar dicho ácido carboxílico y dicho reactivo aproximadamente
a temperatura ambiente y con agitación hasta
transpa-
rencia.
rencia.
14. Una composición para potenciar el crecimiento
de una planta que comprende como sustancia activa
N,N'-diformilurea producida mediante los
procedimientos de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13 y que
tiene la fór-
mula
mula
15. Uso de la composición de la reivindicación 14
en un procedimiento para potenciar el crecimiento de una planta, en
el que la composición se aplica a semillas para dicha planta antes
de plantar, al suelo que rodea dicha planta o al follaje de dicha
planta.
16. El uso de la reivindicación 15, en el que la
composición en forma de una solución acuosa que tiene una
concentración de 0,001 a 1,0 M de dicha
N,N'-diformilurea se aplica a dicha semillas
a una relación de 15 a 750 ml de solución por 454 kg de
semillas.
17. El uso de la reivindicación 16, en el que
dichas semillas se empapan en dicha solución durante 2 a 48 horas
antes de plantar.
18. El uso de la reivindicación 15, en el que la
composición en forma de una solución acuosa que tiene una
concentración de 0,0001 a 1,0 M de dicha
N,N'-diformilurea se aplica a dicho follaje a
una relación de 1 a 100 g de dicha urea sustituida por 4047 m^{2}
(acre).
19. El uso de cualquiera de las reivindicaciones
16 a 18, en el que dicha solución comprende adicionalmente un aceite
vegetal y un tensioactivo.
20. El uso de la reivindicación 19, en el que
dicho aceite vegetal se selecciona del grupo constituido por aceite
de girasol y aceite de soja, y dicho tensioactivo está relacionado
con el grupo constituido por polifosfatos orgánicos y nonafenoles
etoxilados.
21. Una semilla de planta tratada a la que se ha
aplicado N,N'-diformilurea que tiene la
siguiente fórmula
22. La semilla tratada de la reivindicación 21,
que se ha empapado en una solución acuosa que contiene dicha
N,N'-diformilurea.
23. Diformilurea que tiene la fórmula
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