阅读说明：本技术 一种植物生长调节剂的制备及其应用 (The preparation and its application of one plant growth regulators ) 是由 刘福琳 吴鸣建 杨俊亮 王雪玲 胡殿丽 于 2019-09-12 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种植物生长调节剂的制备及其应用,所述植物生长调节剂为2-氯乙基三甲基氯化铵,以氯化胆碱、二氯乙烷、三甲胺为原料进行合成,利用微通道反应进行合成。本发明所述2-氯乙基三甲基氯化铵为利用微通道反应进行制备,原料易得,且价格低廉,合成方法安全,收率高,高效节能,且达到零排放,适合工业化生产。在应用方面,本发明制备的制剂具有能使植株变矮,杆茎变粗,叶色变绿,以及改善品质和抗逆方面的作用,可使作物耐旱耐涝,防止作物徒长倒伏,抗盐碱,可用于小麦、水稻、棉花、烟草、玉米及西红柿等作物,抑制作物细胞伸长,但不抑制细胞分裂,能防止棉花落铃,可使马铃薯块茎增大。(The present invention relates to the preparation of a plant growth regulators and its application, the plant growth regulator is 2-chloroethyl trimethyl ammonium chloride, is synthesized using choline chloride, dichloroethanes, trimethylamine as raw material, should be synthesized using microchannel plate.2-chloroethyl trimethyl ammonium chloride of the present invention is that should be prepared using microchannel plate, and raw material is easy to get, and cheap, and synthetic method safety, high income is energy-efficient, and reaches zero-emission, is suitble to industrialized production.In application aspect, preparation prepared by the present invention, which has, can make plant become short, and bar stem is thicker, leaf color greening, and the effect of improving quality and degeneration-resistant aspect, crop can be made drought-enduring waterlogging, prevent crop excessive growth from lodging, salt resistance alkali, it can be used for the crops such as wheat, rice, cotton, tobacco, corn and tomato, inhibit crop cell elongation, but do not inhibit cell division, the cotton shedding of cotton bolls can be prevented, potato tubers can be made to increase.)

一种植物生长调节剂的制备及其应用

技术领域

本发明涉及化工与农业领域，尤其涉及一种植物生长调节剂2-氯乙基三甲基氯化铵(矮壮素，缩写为CCC)的制备及其应用。

背景技术

矮壮素(CCC)的化学名称是2-氯乙基三甲基氯化铵，属于一种季铵盐类植物生长调节剂，1957年美国氰胺公司开发，商品名Cycocel，其他名有氯化氯代胆碱(chlorocholine)、Chloride、Cycogan、Cycocel-Extra、Increcel、Lihocin、稻麦立、三西(CeCeCe、Hico CCC)。1964年上海农药所进行合成。商品为50％或40％液体制剂。其化学结构为：

矮壮素对作物生长有调控作用，可以控制植株的营养生长(即根茎叶的生长)，促进植株的生殖生长(即花和果实的生长)，提高植株的坐果率。可以促进分蘖、增穗增产，使用后叶绿素含量增加，使叶色浓绿，光合作用加强，叶片加厚，根系发达。

矮壮素能够阻碍内源赤霉素的生物合成，从而延缓细胞伸长，使植株矮化、茎秆粗壮、间节缩短，能防止植物徒长和倒伏。(矮壮素对节间伸长的抑制作用可被外施赤霉素解除。)

同时，矮壮素能提高根系的吸水能力，明显地影响植物体内脯氨酸(对细胞膜起稳定作用)的积累，有利于提高植物抗逆性，如抗旱、抗寒、抗盐碱及抗病等能力。经矮壮素处理后叶片气孔数减少，降低蒸腾速率，可增加抗旱能力。矮壮素在土壤中很易被酶的作用所降解，且不易被土壤固定，因此不影响土壤微生物活动或可被微生物分解。由于它不包含氯或溴原子,不破坏大气臭氧层，不产生臭氧层空洞作用，因此有利于环境保护。

矮壮素的生产是在反应釜中，由二氯乙烷吸收三甲胺，进行加热反应而得到：

反应在105～110℃、0.24～0.322MPa条件下进行。由于反应放热，在加料完毕后升温至50℃，停止继续加热，让反应自行升温，升温速度每小时8～10℃，约8h内达到110℃，再保温反应2h。原料配比为1：3.4(mol)，二氯乙烷过量，反应结束后需蒸馏回收，蒸馏终点温度为120～125℃。反应中二氯乙烷过量并起到溶剂的作用，也可用甲苯作溶剂。

微反应器，即微通道反应器，是利用精密加工技术制造出特征尺寸在10到300微米(或者1000微米)之间的微型反应器，微反应器的“微”表示工艺流体的通道在微米级别，而不是指微反应设备的外形尺寸小或产品的产量小。微反应器中可以包含有成百万上千万的微型通道，因此可实现很高的产量。

微反应器设备根据其主要用途或功能可以细分为微混合器，微换热器和微反应器。由于其内部的微结构使得微反应器设备具有极大的比表面积，可达搅拌釜比表面积的几百倍甚至上千倍。微反应器有着极好的传热和传质能力，可以实现物料的瞬间均匀混合和高效的传热，因此许多在常规反应器中无法实现的反应都可以微反应器中实现。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提出了一种植物生长调节剂2-氯乙基三甲基氯化铵(矮壮素)的合成及其应用,其特点为利用微通道反应进行制备，原料易得，且价格低廉，合成方法安全，收率高，高效节能，且达到零排放，适合工业化生产。因此具有极其广阔的发展与应用前景。

本发明涉及的利用微通道法制备工艺流程与装置为：

操作步骤为：

将1,2-二氯乙烷和三甲胺水溶液分别用两个恒流泵进样，流量比2～5：1，两种物料在混合器中混合后，流经混合器、反应单元、背压阀、降温单元、到产物储罐，反应器温度120～150℃，压力2.5～5.5MPa，停留时间30～70s；将储罐中的产物用蒸馏釜蒸去其二氯乙烷和部分水，结晶，离心得到固体产物。

优选的，所述1,2-二氯乙烷和三甲胺水溶液的流量比2～3：1；

优选的，所述反应器温度125～140℃；

优选的，所述压力3～4MPa；

优选的，所述反应时间40～50s；

本发明所提供的植物生长调节剂以及制剂可应用在控制植物营养生长(即根茎叶的生长)、促进植株的生殖生长(即花和果实的生长)，提高果蔬的坐果率、提高品质和抗逆方面。

所述的农作物包括小麦、玉米、水稻、棉花、大豆。

所述应用还包括在茶叶、烟草、油菜、花生、绿豆、花卉、中药材、草坪方面的应用。

有益效果

本发明提出的利用微通道反应进行制备2-氯乙基三甲基氯化铵(CCC)及其应用，原料价廉易得，合成方法安全，收率高，高效节能，且达到零排放，适合工业化生产，因此具有极其广阔的发展与应用前景。

本发明所制备的CCC以及所提供的制剂可单独作为植物生长调节剂使用，或与肥料、杀菌剂、杀虫剂、除草剂等复配作为添加剂使用，能提高肥效和农业产品的功效。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

具体实施方案以下述实施例阐述合成方法并应用于合成与农业领域。

实施例1：CCC的制备

原料：1,2-二氯乙烷，三甲胺；

反应温度：125℃～135℃；

合成步骤：

(1)将三甲胺配制成40％的水溶液，然后按照流量比3：1的比例将1,2-二氯乙烷和40％的三甲胺水溶液用两个恒流泵进样，使两种物料在混合器中混合后，流经混合器、反应单元、背压阀、降温单元、到产物储罐，反应器温度135℃，压力4.5MPa，停留时间50s；

(2)将储罐中的产物用蒸馏釜蒸去剩余二氯乙烷和部分水，结晶，离心得到固体产物。

(3)产物检验：外观为白色结晶；测定熔点为240-242℃。

实施例2：

用两个恒流泵分别将1,2-二氯乙烷(a)和40％的三甲胺水溶液(b)进样，调节流速(a)67ml/min和(b)23ml/min，两种物料在混合器中混合后，流经混合器、反应单元(反应器持液量75ml)、背压阀、降温单元、到产物储罐，反应器温度140℃，压力4MPa，停留时间50S；将储罐中的产物用蒸馏釜蒸去过量二氯乙烷和部分水，结晶，离心得到固体产物，测得三甲胺的转化率96％。

实施例3：矮壮素及其复配剂在花生上的应用

3.1材料与方法

3.1.1试验材料

供试作物：花生

供试药剂：40％矮壮素、复配剂(0.1％14-羟基芸苔素甾醇+39.9％矮壮素)。

试验地点：中牟官渡实验基地。

3.1.2试验方法

试验采用随机区组排列，每小区50㎡，重复3次。选择生长势一致的花生作为试验材料，统一田间管理。

田间试验采用茎叶喷雾处理，14-羟基芸苔素甾醇与矮壮素复配剂设置50mg/L、100mg/L和200mg/L 3个浓度，40％矮壮素设置100mg/L和200mg/L 2个浓度，设清水对照CK，在花生苗期有旺长迹象时喷施。

3.1.3调查统计

调查时均采用5点取样法,每小区5点取样,每点10株,共查50株。花生收获前1周,测量株高；收获时，调查单株结果数和百果重。试验数据用DPS(试用版)和Excel软件进行相关统计分析。

3.2结果分析

从表1可知，14-羟基芸苔素甾醇与矮壮素复配剂在50mg/L、100mg/L和200mg/L时，均能抑制花生植株徒长，与对照相比抑制率分别为19.93％、25.61％和23.88％，对花生单株结果数和百果重均表现促进作用，并且与对照相比差异显著，增长率分别为(13.19％和6.78％)、(23.08％和9.07％)和(21.98％和8.42％)；矮壮素在100mg/L和200mg/L时，抑制花生植株徒长，抑制率分别为13.77％和16.75％，促进花生单株结果数和百果重，与对照相比，增长率分别为(9.89％和6.37％)、(10.99％和7.17％)。

表1 矮壮素及其复配剂对花生生长的影响

3.3结论

试验结果表明，矮壮素单独使用和矮壮素与14-羟基芸苔素甾醇复配剂，在所设浓度时，均能抑制花生植株徒长，防止倒伏；同时对花生单株结果数和百果重均表现促进作用，增产效果显著。但综合比较，14-羟基芸苔素甾醇与矮壮素复配剂对花生的作用效果要明显优于单独使用矮壮素，其中浓度在100mg/L～200mg/L时，使用效果较好。

实施例4：矮壮素及其与14-羟基芸苔素甾醇的复配剂在小麦上的应用效果

4.1材料与方法

4.1.1试验材料

供试作物：小麦。

供试药剂：复配剂(0.1％14-羟基芸苔素甾醇+39.9％矮壮素)、40％矮壮素；

试验地点：中牟官渡村实验基地。

4.1.2试验方法

试验采用随机区组排列，每小区10㎡，重复3次。选择同批播种、相同管理、生长势一致的小麦作为试验材料。

田间试验采用茎叶喷雾处理，14-羟基芸苔素甾醇与矮壮素复配剂设置50mg/L、100mg/L和200mg/L 3个浓度，40％矮壮素设置100mg/L和200mg/L 2个浓度，设清水对照CK，在小麦3叶期和小麦拔节期各处理1次，其他管理同大田常规。

4.1.3调查统计

开花期，测定小麦植株抗倒伏性相关指标，以筛选对小麦抗倒伏性效果较好的处理。用直尺和卷尺测量株高、小麦基部第1节间和第2节间的长度。

收获期，调查小麦穗长、单株穗数、穗粒数和千粒重。

调查时均采用5点取样法，每小区5点取样，每点10株，共查50株。试验数据用DPS(试用版)和Excel软件进行相关统计分析。

4.2结果分析

4.2.1各处理对小麦株高及节间长度的影响

由表2可知，14-羟基芸苔素甾醇与矮壮素复配剂在50mg/L、100mg/L和200mg/L时，对小麦株高、第一节间长度和第二节间长度均表现抑制作用，并且与对照相比差异显著，抑制率分别为(16.58％、27.95％和18.42％)、(18.53％、36.87％和23.57％)和(18.82％、33.92％和26.73％)；小麦株高和重心高度降低，基部第1节间和第二节间长度长度缩短，茎秆机械强度增强，倒伏系数降低，从而提高小麦植株的抗倒伏性。矮壮素单独使用在100mg/L和200mg/L时，抑制小麦株高、第一节间长度和第二节间长度，抑制率分别为(13.90％、22.98％和8.77％)和(14.90％、28.70％和13.74％)；矮壮素单独使用，也能降低小麦株高，提高小麦抗倒伏能力，但作用效果低于14-羟基芸苔素甾醇与矮壮素复配剂。

表2 复配剂对小麦株高和节间长度的影响

4.2.2各处理对小麦处理的影响

由表3可知，14-羟基芸苔素甾醇与矮壮素复配剂在50mg/L、100mg/L和200mg/L时，小麦穗长、穗数和穗粒数增加，与对照相比，增长率分别为(2.47％、1.87％和7.37％)、(3.64％、3.51％和3.67％)和(4.68％、6.54％和9.29％)，同时增加小麦的千粒重，与对照相比，增长率分别为3.26％、3.67％和4.18％，其中浓度为200mg/L时，增产效果较好。矮壮素单独使用在100mg/L和200mg/L时，对小麦穗长、穗数和穗粒数均表现促进作用，与对照相比增长率分别为(1.73％、1.73％和4.09％)和(2.64％、0.96％和6.94％)，对小麦千粒重的增长率为1.61％和2.23％。

表3 复配剂对小麦产量的影响

4.3结论

试验结果表明，14-羟基芸苔素甾醇与矮壮素复配剂和矮壮素单独使用，小麦株高和重心高度降低，基部第1节间和第二节间长度长度缩短，茎秆机械强度增强，倒伏系数降低，从而提高小麦植株的抗倒伏性；小麦穗长、穗数和穗粒数增加，同时增加小麦的千粒重，起到增产效果。但综合比较，14-羟基芸苔素甾醇与矮壮素复配剂对小麦抗倒伏和增产作用效果，优于单独使用矮壮素，其中浓度在100mg/L～200mg/L时，使用效果较好。