ES2234251T3 - Composiciones reguladoras del crecimiento de las plantas. - Google Patents

Composiciones reguladoras del crecimiento de las plantas.

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ES2234251T3
ES2234251T3 ES99915725T ES99915725T ES2234251T3 ES 2234251 T3 ES2234251 T3 ES 2234251T3 ES 99915725 T ES99915725 T ES 99915725T ES 99915725 T ES99915725 T ES 99915725T ES 2234251 T3 ES2234251 T3 ES 2234251T3
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David Hobbs
Scott W. Gibson
Kenneth Fersch
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Markus Frede
Matthias Dernbach
Reimer Gittsche
Reinhard Ditzer
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Abstract

Una composición agrícolamente activa que comprende un compuesto que tiene la fórmula química: **(Fórmula)** en la que: DMP es N, N-dimetilpiperidinio (mepiquat); M es un catión de un metal agrícolamente aceptable, hidrógeno o NH4; B es boro; O es oxígeno; A es un quelato o un resto formador de complejos asociado con al menos un átomo de boro o un catión agrícolamente aceptable; m y n son el mismo número entero en el intervalo de 1 a 6; x es un número entero o fracción en el intervalo de 0 a 10; y es un número entero o fracción en el intervalo de más de 1 a 48; z es un número entero o fracción en el intervalo de 0 a 48; v es un número entero o fracción en el intervalo de 0 a 24; y w es un número entero o fracción en el intervalo de 0 a 24.

Description

Composiciones reguladoras del crecimiento de las plantas.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a nuevas composiciones reguladoras del crecimiento de las plantas y a su uso. Más específicamente, se refiere a composiciones que comprenden compuestos de borato de mepiquat y a métodos de regulación del crecimiento de las plantas, particularmente de regulación del crecimiento de plantas de algodón.
Antecedentes de la invención
Los reguladores del crecimiento de las plantas (PGR) afectan al crecimiento y diferenciación de las plantas. Más específicamente, diversos PGR pueden, por ejemplo, reducir la altura de las plantas, estimular la germinación de las semillas, inducir la floración, oscurecer el color de las hojas, minimizar el encamado de los cereales, cambiar la velocidad de crecimiento de las plantas y modificar la temporización y eficacia de la producción de frutos.
Los PGR se reconocen como una herramienta esencial en la moderna producción de algodón. Mepiquat (nombre IUPAC: N,N-dimetilpiperidinio), el primer PGR aceptado ampliamente para las plantas de algodón, se aplica típicamente a las plantas de algodón en forma de su sal cloruro, es decir, cloruro de mepiquat (la sal de cloro de mepiquat), mediante aplicación foliar.
El efecto más visible de los PGR de cloruro de mepiquat sobre las plantas de algodón es la reducción de la altura global de la planta, la reducción de la distancia entre los nodos y la reducción de la anchura de la planta. A su vez, mejora la penetración de la luz a las hojas inferiores de la planta, promoviendo la retención y desarrollo de las cápsulas inferiores.
Un efecto beneficioso relacionado que se consigue a menudo es un aumento del peso de las cápsulas de algodón recolectables. Otro efecto beneficioso muy deseable que se consigue a menudo usando PGR de cloruro de mepiquat es la "prontitud" de la abertura de las cápsulas. Véase, por ejemplo, Khafaga, Angew. Botanik 57, 257-265 (1983); Sawan et al., J. Agronomy & Plant Science, 154, 120-128 (1985); Ray, Deciphering PGRs, Cotton Farming, junio de 1997, 18-20; Cotton Production, 1995 Delta Agricultural Digest 22-24, (publicado por Argus Agromonics, a division of Argus, Inc,); documentos US 3.905.798 y US 4.447.225; Pix Official Handbook.
Como se analiza en el documento US 3.905.798 de Zeeh et al., todas las sales de mepiquat conocidas son sólidos higroscópicos. En consecuencia, deben prepararse formas secas fluibles de reguladores del crecimiento de las plantas de mepiquat usando diversos vehículos sólidos tales como arcillas, fertilizantes o similares, o empleando procedimientos de preparación especiales y envasando los sólidos para aislarlos de la humedad ambiental. Además, el documento EP-A 710 071 muestra un proceso para procesar y secar cloruro de mepiquat higroscópico para formulaciones sólidas y, en particular, para la producción de comprimidos.
Además, el documento EP-A 573 177, por ejemplo, describe un proceso anhidro para fabricar cloruro de mepiquat, donde el producto resultante debe envasarse en una bolsa de alcohol polivinílico soluble en agua para protegerlo frente a la humedad y la disolución como resultado del vapor de agua absorbido.
El documento WO 94/09627 describe la producción de gránulos dispersables en agua de cloruro de mepiquat. Se muestran maneras de superar los problemas higroscópicos con ayuda de productos auxiliares seleccionados, por ejemplo, silicatos de calcio sintéticos, aglutinantes y mezclas de diversos sulfonatos y/o carboxilatos sódicos.
En el medio de fabricación, la naturaleza higroscópica de las sales de mepiquat es indeseable por diversas razones. En particular, la humedad hace que las composiciones de sal de cloruro de mepiquat se disocien en iones que a su vez tienden a tener un pH relativamente bajo. El efecto neto resultante es un efecto corrosivo relativamente fuerte cuando los sólidos húmedos se almacenan durante cualquier periodo de tiempo substancial. Además, las altas concentraciones de aniones cloruro en agua muestran efectos muy corrosivos hacia muchos tipos de acero y metales. En consecuencia, típicamente se emplean procesos y aparatos de fabricación especiales para superar la naturaleza corrosiva de las sales de mepiquat.
También se usan monoboratos de mepiquat, especialmente monoboratos, quelatos de monoborato o complejos, como tóner para electrofotografía (véanse, por ejemplo, los documentos JP-A 05/265257; y JP-A 02/166713). Se describen monoboratos de amonio cuaternario alifáticos de cadena abierta en Electrochim. Acta 39, 18 (1994); Z. Naturforsch. B (Chim. Sci.) 48, 7 (1993); Z Naturforsch. B (Anorg. Chem. Org. Chem) 33 B, 20 (1978); J. Nonmetals 2 (2), 103 (1974); documento JP-A 89/322006; y documento US 3.403.304). Estos monoboratos de amonio conocidos se usan como electrólitos, agentes de polimerización catalíticos, pirorretardantes o biocidas de boro. Además, en el documento JP 03/181487 se describen como catalizadores, electrólitos, etc. sales de amonio cuaternario de complejos de boro que incluyen restos <B-O- puente de carbono-O-B<. Sin embargo, no se describen aplicaciones de estos compuestos en el sector agrícola.
Aunque la naturaleza higroscópica y corrosiva de las sales de cloruro de mepiquat es un problema conocido, no se han propuesto compuestos de mepiquat alternativos que no sean higroscópicos o corrosivos. La búsqueda de dichos compuestos se complica por la necesidad de que las modificaciones del compuesto para reducir sus propiedades corrosivas e higroscópicas, no dañen substancialmente a las propiedades de regulación del crecimiento de las plantas del compuesto. Por otro lado, se eliminaría o se vería mermada substancialmente de otra manera la utilidad de mepiquat.
En vista de dichas consideraciones de actividad biológica y adicionalmente en vista de la naturaleza uniformemente higroscópica de todas las sales de mepiquat conocidas, no se han propuesto compuestos de mepiquat modificados que minimicen o eliminen estos problemas manteniendo al mismo tiempo una alta actividad biológica.
Sumario de la invención
La presente invención proporciona nuevas composiciones reguladoras del crecimiento de las plantas de mepiquat que tienen mejores niveles de corrosividad e higroscopicidad. Las nuevas composiciones reguladoras del crecimiento de las plantas de mepiquat de la invención pueden prepararse fácilmente a partir del cloruro de mepiquat técnico disponible en el mercado, entre otros, por procesos de intercambio electroquímico de iones o por cuaternización de N-metilpiperidina con dimetilcarbonato como material de partida.
Las nuevas composiciones reguladoras del crecimiento de las plantas de mepiquat de la invención comprenden sales borato de mepiquat, sales borato parcial de mepiquat o sales borato mixtas de mepiquat, incluyendo formas hidratadas de las mismas. Estas sales borato de mepiquat, sales borato parcial de mepiquat o sales borato mixtas de mepiquat tienen la fórmula I
(I)[DMP]_{n}{}^{n+} \ [M_{x}B_{y}O_{z}(A)_{v}]^{m-}\cdot w \ H_{2}O
en la que
DMP
es N,N-dimetilpiperidinio,
M
es un catión de un metal agrícolamente aceptable, hidrógeno o NH_{4}
B
es boro;
O
es oxígeno;
A
es un quelato o un resto formador de complejos asociado con al menos un átomo de boro o un catión agrícolamente aceptable;
m y n son el mismo número entero en el intervalo de 1 a 6;
x
es un número entero o fracción en el intervalo de 0 a 10;
y
es un número entero o fracción en el intervalo de más de 1 a 48;
z
es un número entero o fracción en el intervalo de 0 a 48;
v
es un número entero o fracción en el intervalo de 0 a 24; y
w
es un número entero o fracción en el intervalo de 0 a 24.
Las partes de agua en la fórmula I representan agua cristalina interna libre o coordinada o agua "enlazada", que típicamente se expresa como agua condensada de grupos hidroxi de boro unidos para las estructuras de borato.
En la realización preferida de la invención, A es una molécula de la clase de ácidos 1-hidroxicarboxílicos, por ejemplo, ácido láctico, ácido mandélico o ácido málico; ácidos mono- u oligohidroximono-, di- o tricarboxílicos, por ejemplo, ácido tartárico o ácido cítrico; glicoles, especialmente glicoles vecinales, por ejemplo, 1,2-propilenglicol, 2,3-butilenglicol; alcoholes, por ejemplo, etanol, pentanol o alcohol bencílico; ácidos mono-, di- o tricarboxílicos, por ejemplo, ácido acético, ácido oxálico o ácido benzoico; aminoalcoholes, por ejemplo etanolamina o dietanolamina; polialcoholes, azúcares y sus derivados tales como alcoholes de azúcar, ácidos polihidroxicarboxílicos, por ejemplo, glicerol, sorbitol, manitol, glucosa y fructosa o ácido glucurónico; y derivados de las clases de substancias mencionadas anteriormente, por ejemplo, derivados de éter o éster que pueden formar al menos una coordinación prótica-nucleófila a un átomo de boro, por ejemplo éteres o ésteres con una función adicional amino, hidroxi o ácido carboxílico.
En una realización ventajosa de la invención, las nuevas composiciones reguladoras del crecimiento de las plantas de mepiquat de la invención comprenden sales borato de mepiquat de fórmula II, incluyendo sus formas hidratadas (\cong I, con x = 0)
(II)[DMP]_{n}{}^{n+} \ [B_{y}O_{z}(A)_{v}]^{m-}\cdot w \ (H_{2}O)
en la que:
DMP
es N,N-dimetilpiperidinio,
B
es boro;
O
es oxígeno;
A
es un quelato o un resto formador de complejos asociado con al menos un boro;
m y n son el mismo número entero en el intervalo de 1 a 6;
y
es un número entero o fracción en el intervalo de más de 1 a 48;
z
es un número entero o fracción en el intervalo de 0 a 48;
v
es un número entero o fracción en el intervalo de 0 a 24; y
w
es un número entero o fracción en el intervalo de 0 a 24.
Son preferidos especialmente los compuestos de fórmula II en los que y es un número entero o fracción en el intervalo de 2 a 20, son preferidos muy especialmente aquellos en los que y está en el intervalo de 2 a 10 y son particularmente preferidos aquellos en los que y está en el intervalo de 3 a 10.
En otra realización ventajosa de la invención, las sales borato de mepiquat o sales borato parciales indicadas anteriormente pueden mezclarse, es decir, complejarse con otras sales agrícolamente aceptables, preferiblemente sales borato. Las composiciones de sales complejadas o mixtas de la invención tienen la fórmula global III (\cong I, con x \neq 0).
(III)[DMP]_{n}{}^{n+} \ [M_{x}B_{y}O_{z}(A)_{v}]^{m-}\cdot w \ (H_{2}O)
en la que
DMP
es N,N-dimetilpiperidinio,
M
es un catión de un metal agrícolamente aceptable, tal como sodio, potasio, magnesio, calcio, zinc, manganeso o cobre, hidrógeno o NH_{4};
B
es boro;
O
es oxígeno;
A
es un quelato o un resto formador de complejos asociado con al menos un átomo de boro o un catión agrícolamente aceptable;
m y n son el mismo número entero en el intervalo de 1 a 6;
x
es un número entero o fracción en el intervalo de más de 0 a 10;
y
es un número entero o fracción en el intervalo de más de 1 a 48;
z
es un número entero o fracción en el intervalo de 0 a 48;
v
es un número entero o fracción en el intervalo de 0 a 24; y
w
es un número entero o fracción en el intervalo de 0 a 24.
Son especialmente preferidos los compuestos de la fórmula III en los que y es un número entero o fracción en el intervalo de 2 a 20, son muy especialmente preferidos aquellos en los que y está en el intervalo de 2 a 10 y son particularmente preferidos aquellos en los que y está en el intervalo de 3 a 10.
En otra realización ventajosa de la invención, las nuevas composiciones reguladoras del crecimiento de las plantas de mepiquat comprenden sales borato de mepiquat de fórmula I, preferiblemente sales borato de mepiquat de fórmula II, incluyendo formas hidratadas de las mismas, en las que
\newpage
y
es un número entero o fracción en el intervalo de 3 a 7;
z
es un número entero o fracción en el intervalo de 6 a 10;
v
es cero;
w
es un número entero o fracción en el intervalo de 2 a 10;
Son composiciones especialmente preferidas las que comprenden compuestos de la fórmula II, en la que
y
es un número entero o fracción en el intervalo de 3 a 5;
z
es un número entero o fracción en el intervalo de 6 a 8;
v
es cero; y
w
es un número entero o fracción en el intervalo de 2 a 8.
Son composiciones muy especialmente preferidas las que comprenden compuestos de la fórmula II, en la que
y
es cinco;
z
es ocho;
v
es cero; y
w
es un número entero o fracción en el intervalo de 2 a 3.
Las sales borato de mepiquat, borato parcial y borato mixto de la invención tienen niveles mejorados de corrosividad e higroscopicidad. Son composiciones biológicamente activas que tienen propiedades reguladoras del crecimiento de las plantas comparables o mejores que el cloruro de mepiquat. Los nuevos boratos de mepiquat pueden prepararse fácilmente de acuerdo con otro aspecto de la invención convirtiendo sales tales como haluros, carbonatos, bicarbonatos, sulfatos, bisulfatos, mono-alquilsulfatos con 1 a 4 átomos de carbono o formiatos de mepiquat, especialmente haluros, sulfatos, monometilsulfato y formiatos de mepiquat, preferiblemente cloruro de mepiquat, en sales básicas de mepiquat tales como hidróxido de mepiquat mediante nuevos procesos electroquímicos. La sal básica de mepiquat mencionada anteriormente después se hace reaccionar con ácido bórico para formar las nuevas sales de tipo borato de mepiquat correspondientes a la fórmula II y, con respecto a los compuestos de fórmula III, la sal básica de mepiquat mencionada anteriormente se hace reaccionar con ácido bórico y otros compuestos. La conversión de las sales de mepiquat mencionadas anteriormente en hidróxido de mepiquat puede realizarse convenientemente de acuerdo con otro aspecto más de la invención usando cualquiera de diversos procesos de intercambio iónico. Preferiblemente, las sales de mepiquat tales como haluros, carbonatos, bicarbonatos, sulfatos, bisulfatos, mono-alquilsulfatos con 1 a 4 átomos de carbono o formiatos de mepiquat, especialmente haluros, sulfatos, monometilsulfato y formiatos de mepiquat, preferiblemente cloruro de mepiquat, se convierten en hidróxido de mepiquat usando procesos y aparatos electroquímicos de intercambio iónico.
Además, los nuevos boratos de mepiquat pueden prepararse fácilmente de acuerdo con otro aspecto de la invención convirtiendo el cloruro de mepiquat directamente en boratos de mepiquat mediante un proceso electroquímico nuevo que se describirá posteriormente con detalle.
Los boratos de mepiquat también pueden prepararse usando hidróxido, bicarbonato o carbonato de mepiquat como eductos mediante reacciones inorgánicas clásicas. Preferiblemente, los nuevos carbonatos o bicarbonatos mencionados anteriormente pueden obtenerse por cuaternización de N-metilpiridina y/o piperidina con dimetilcarbonato con calor, preferiblemente a presión usando metanol y/o agua como disolventes. Después, el carbonato y/o bicarbonato de mepiquat se hacen reaccionar con ácido bórico y/o las sales borato correspondientes. Como opción, pueden usarse sales básicas de metales agrícolamente aceptables, que se mencionaron para la fórmula III, especialmente sus hidróxidos o carbonatos metálicos básicos.
En todos los casos mencionados anteriormente puede añadirse un quelato o resto formador de complejos A para conseguir composiciones que comprenden compuestos de fórmula I a III con v \neq cero.
En realizaciones preferidas de la invención, las composiciones que comprenden las sales borato, borato parcial y borato mixto de mepiquat (denominadas colectivamente en lo sucesivo "boratos de mepiquat") carecen substancialmente de cloro u otros iones haluro.
Los valores típicos de trazas de haluros y contaminaciones de haluro están en el intervalo del 0 al 1% en peso, preferiblemente del 0 al 0,5% en peso con respecto a los boratos de mepiquat (calculado en seco).
También se prefiere que los boratos de mepiquat de la invención tengan un pH en solución acuosa entre aproximadamente 5 y aproximadamente 9, preferiblemente aproximadamente neutro.
Los boratos de mepiquat preferidos de la invención incluyen suficiente boro como para que la proporción entre boro elemental y catión de mepiquat esté comprendida entre aproximadamente 1:2 y aproximadamente 20:1, más preferiblemente entre aproximadamente 2:1 y aproximadamente 20:1, especialmente preferiblemente entre aproximadamente 2:1 y aproximadamente 10:1, y en particular entre aproximadamente 3:1 y aproximadamente 10:1. Se cree que, al menos en algunos casos, los aniones o restos de borato, complejados o asociados con el catión de mepiquat, pueden potenciar o mejorar de otra manera las propiedades de regulación del crecimiento de las plantas de mepiquat, como se describe con detalle en el documento WO 99/09832 A1 titulado "POTENTIATED MEPIQUAT PLANT GROWTH REGULATOR COMPOSITIONS" de Kenneth E. Fersch, Scott W. Gibson, y David G. Hobbs.
Las nuevas composiciones reguladoras del crecimiento de las plantas de mepiquat de la invención son particularmente deseables debido a sus propiedades no higroscópicas y no corrosivas como se ha analizado anteriormente. Además, desde hace mucho tiempo se han aplicado a plantas tales como algodón fertilizantes de borato en forma de sales simples de borato tales como SOLUBOR® (U.S. Borax Company) (Na_{2}B_{8}O_{13}.4 H_{2}O).
El boro también es un componente de mezclas complejas de fertilizante o de preparaciones de micronutrientes tales como Basfoliar™ o Nutribor™ (BASF AG). En consecuencia, los boratos de mepiquat preferidos de la invención no introducen restos químicos nuevos en el medio o en un cultivo tal como algodón. De hecho, la cantidad de catión de mepiquat aplicada a cultivos tales como algodón mediante composiciones preferidas de la invención es comparable o generalmente igual que la aplicada mediante formulaciones PGR de cloruro de mepiquat convencionales, mientras que la cantidad de boro aplicada a los cultivos está por debajo de la cantidad aplicada mediante fertilizantes de boro convencionales y por encima de las cantidades aplicadas mediante componentes de micronutrientes de boro de otros fertilizantes
Descripción detallada de las realizaciones preferidas
Las composiciones de borato de mepiquat de la invención, en sus diversas formas, pueden denominarse de manera general "sales", "compuestos de coordinación" o "complejos". De manera similar, las especies catiónicas y aniónicas de las mismas pueden denominarse "iones" o "iones complejos". Como resulta evidente para los especialistas en la técnica, las diferencias teóricas entre un "compuesto", un "compuesto de coordinación", un "complejo" y una "sal" se consideran generalmente sólo un asunto de grado; y, de manera similar, la diferencia teórica, si la hay, entre un "ion" y un "ion complejo" se considera generalmente un asunto de grado. Esto es particularmente cierto en el caso de composiciones y complejos inorgánicos basados en restos aniónicos que contienen boro-oxígeno. En consecuencia, el término "sal" se usa en este documento para incluir "sales", "compuestos de coordinación" y "complejos"; y los términos "ion", "catión" y "anión" se usan en este documento para incluir "iones" e "iones complejos". El término "agrícolamente aceptable" se usa en este documento para incluir usos agrícolas, industriales y residenciales que son compatibles con las plantas.
La expresión "sal borato de mepiquat", como se usa en este documento, pretende incluir sales, compuestos de coordinación y complejos de cationes de mepiquat (N,N-dimetilpiperidinio) con aniones borato. La expresión "sal borato parcial de mepiquat", como se usa en este documento, pretende incluir compuestos de coordinación, complejos y sales de cationes de mepiquat con especies aniónicas mixtas incluyendo tanto aniones borato como al menos otro tipo distinto de anión que no contenga boro. La expresión "sal borato de mepiquat mixta", como se usa en este documento, pretende incluir compuestos de coordinación, complejos y sales de especies catiónicas mixtas incluyendo tanto cationes de mepiquat como al menos otro catión de tipo distinto de los cationes de mepiquat, con aniones borato solos, o con especies aniónicas mixtas que incluyen tanto aniones borato como al menos otro tipo distinto de anión que no contenga boro.
El término "borato", como se usa en este documento, pretende incluir especies aniónicas hidratadas y anhidras basadas en compuestos de boro-oxígeno, en diversas formas, incluyendo estructuras de cadena y de anillo, incluyendo formas oligomórficas y polimórficas de los mismos, por ejemplo, anillos dobles. Como generalmente saben los especialistas en la técnica, la forma particular o estructura de un anión o polianión borato puede cambiar fácilmente dependiendo del medio químico de la especie aniónica. En particular, se sabe que las estructuras de muchos aniones borato varían en diferentes condiciones de pH y/o dependiendo de si la especie está presente en forma de sólido o en solución acuosa.
En particular, los aniones borato en solución acuosa a valores de pH en el intervalo de 7-9 tienden a estar presentes en forma de anillos y anillos dobles. Los estudios de RMN de boro demuestran que, dependiendo de la concentración, los aniones borato mencionados anteriormente son especialmente mezclas en equilibrio de estructuras de mono-, tri- y pentaborato (véase por lo tanto C.G. Salentine, Inorg. Chem., 22, 3920 (1983)).
Por otro lado, a valores de pH por debajo de aproximadamente 6, los aniones borato tienden a estar presentes en forma de ácido bórico o como cadenas que tienen la fórmula [BO_{2}]_{q}^{-}, en la que q es típicamente mayor que 1. Esto sucede especialmente con calor, por ejemplo en condiciones de secado por pulverización y de condensaciones y retirada de agua. Sin embargo, en las condiciones de secado por pulverización habituales (temperatura de entrada de 50 a 200ºC, especialmente de 80 a 150ºC), principalmente se obtienen estructuras aniónicas de tri- y pentaborato.
Además, las diversas especies de borato aniónico típicamente se hidratan, es decir, reaccionan y/o forman complejos con agua rápidamente y pierden su estructura original en solución acuosa con el resultado de que la estructura aniónica en solución acuosa para un borato particular puede no ser la misma que la estructura aniónica en la forma cristalina o amorfa no acuosa, ya que menos aniones complejos pueden combinarse fácilmente durante el proceso de cristalización.
De una manera similar, se sabe que diversos polioles y ácidos \alpha-hidroxicarboxílicos, y también diversas poliaminas, forman complejos muy estables (incluyendo quelatos) con mucha rapidez con boratos en soluciones acuosas y no acuosas. Preferiblemente se usan como agentes complejantes/quelantes, por ejemplo los siguientes compuestos A.
Con detalle, la fórmula I A se refiere a una molécula de la clase de ácidos 1-hidroxicarboxílicos, por ejemplo, ácido láctico, ácido mandélico o ácido málico; ácidos mono- u oligohidroximono-, di- o tri- carboxílicos, por ejemplo, ácido tartárico o ácido cítrico; glicoles, especialmente glicoles vecinales, por ejemplo, 1,2-propilenglicol, 2,3-butilenglicol; alcoholes, por ejemplo, etanol, pentanol o alcohol bencílico; ácidos mono-, di- o tricarboxílicos, por ejemplo, ácido acético, ácido oxálico o ácido benzoico; aminoalcoholes, por ejemplo etanolamina o dietanolamina; polialcoholes y azúcar y sus derivados tales como alcoholes de azúcar, ácidos polihidroxicarboxílicos, por ejemplo, glicerol, sorbitol, manitol, glucosa y fructosa o ácido glucurónico; y derivados de las clases de substancias mencionadas anteriormente, por ejemplo, derivados éter o éster que pueden formar al menos una coordinación prótica-nucleófila a un átomo de boro, por ejemplo éteres o ésteres con una función adicional amino, hidroxi o ácido carboxílico.
Además, el término "borato", como se usa en este documento, pretende incluir también hidratos, complejos de poliol, complejos de ácido carboxílico y complejos de amina que se obtienen fácilmente a partir de boratos y boratos hidratados. La química de los boratos se analiza con más detalle en diversos textos conocidos por el especialista en la técnica incluyendo Cotton y Wilkinson, "Advances Inorganic Chemistry, A Comprehensive Text", Sección 8-5, páginas 229-233 (tercera edición, 1972); y Hollemann-Wiberg, "Lehrbuch der Anorg. Chemie", 81-90. Aufl., página 631 y siguientes, "Boron, Metallo-Boron compounds and Boranes", Intersciences Publishers, John Wiley and Sons, 1964 y Wolfgang Kliegel, "Bor in Biologie, Medizin and Pharmazie", Springer Verlag, 1980.
Los compuestos I a III de la presente invención comprenden al menos un fragmento de boro-oxígeno-boro como elemento estructural.
Los boratos de mepiquat de la invención pueden prepararse fácilmente a partir de sales de mepiquat conocidas incluyendo haluros y similares, que a su vez pueden prepararse de acuerdo con procesos descritos, por ejemplo, en el documento US 3.905.798 de Zeeh et al., que se incorpora en este documento como referencia. Ventajosamente, los boratos de mepiquat de la invención se preparan convirtiendo una sal de mepiquat fácilmente adquirible, preferiblemente cloruro de mepiquat, en una sal de mepiquat básica tal como hidróxido de mepiquat, y posteriormente neutralizando la sal de mepiquat básica con ácido bórico y mezclando opcionalmente con boratos de sales agrícolamente útiles tales como sodio, potasio, amonio, calcio, magnesio o cinc para formar los nuevos compuestos de fórmula I.
Además, las sales básicas de los cationes agrícolamente útiles mencionados anteriormente, por ejemplo óxidos, hidróxidos, carbonatos o hidrogenocarbonatos de sodio, potasio, calcio, magnesio, cinc o amonio pueden usarse en combinaciones con ácido bórico u otras sales borato.
La conversión de sales de mepiquat, por ejemplo, haluros, carbonatos, bicarbonatos, sulfatos, bisulfatos, mono-alquilsulfatos con 1 a 4 átomos de carbono o formiatos de mepiquat, especialmente haluros, sulfatos, monometilsulfato y formiatos de mepiquat, preferiblemente cloruro de mepiquat, en hidróxido de mepiquat puede realizarse convenientemente de acuerdo con la invención usando cualquiera de diversos procesos químicos o electroquímicos de intercambio iónico, incluyendo procesos de intercambio iónico usando diversas resinas de intercambio iónico, y mediante procesos electroquímicos de intercambio iónico. Preferiblemente, el cloruro de mepiquat se convierte en hidróxido de mepiquat usando procesos y aparatos electroquímicos.
Actualmente, son procesos preferidos para la fabricación de hidróxido de mepiquat los procesos electroquímicos que emplean separadores de membrana microporosa. Dichos procesos electroquímicos pueden realizarse de diversas maneras usando diversos aparatos conocidos. Por ejemplo, los procesos de electrodiálisis bipolar pueden realizarse mediante un método similar a los descritos en H. Stratmann et al., Chemtech (6) (1993) páginas 17-24.
De acuerdo con este proceso, una célula de electrodiálisis bipolar se equipa con un dispositivo alternante de una pluralidad de membranas bipolares y una pluralidad de membranas de intercambio aniónico. El dispositivo alternante de los dos tipos de membrana proporciona una pluralidad de "n" zonas ácidas y "n" zonas básicas donde "n" puede variar de 1 a aproximadamente 300. Las membranas se soportan mediante espaciadores de sellado separados entre sí por una distancia de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 3 mm.
El proceso de electrodiálisis bipolar puede realizarse en presencia de agua en un modo básico (empleando una solución básica que incluye, por ejemplo, hidróxido sódico) o en un modo ácido (empleando una solución ácida que incluye, por ejemplo, ácido sulfúrico). En el modo básico, se prefieren ánodos de níquel y cátodos de acero. En el modo ácido se da preferencia a DSA (ánodos dimensionalmente estables, conocidos de la electrolisis de cloro-álcali, es decir, ánodos de malla metálica de titanio con diversos óxidos mixtos, por ejemplo, los metales de transición Ir, Ru, Rh, etc.) o ánodos de Pt y cátodos de acero o Pt. Las densidades de corriente usadas están en el intervalo comprendido entre 1 y 14 A/dm^{2}, especialmente entre 4 y 10 A/dm^{2}. La temperatura de reacción está comprendida entre 10 y 60ºC.
El proceso comienza bombeando una solución diluida de sal de mepiquat, por ejemplo, con una concentración del 1 al 60% en peso, preferiblemente del 5 al 30% en peso, especialmente una solución de haluro de mepiquat, preferiblemente una solución de cloruro de mepiquat, a través del conjunto de zonas básicas. Al mismo tiempo, se bombea ácido diluido (por ejemplo, ácido clorhídrico con una concentración del 0,5% en peso) a través de las zonas ácidas. Cuando se aplica un campo eléctrico, los iones cloruro migran a través de la membrana de intercambio aniónico, de acuerdo con la dirección del campo, desde los compartimentos básicos hacia los compartimentos ácidos. Al mismo tiempo, el agua se disocia en las membranas bipolares en H^{+} (compartimentos ácidos) y/o OH^{-} (compartimentos básicos). El pH en el bucle ácido puede mantenerse ácido, neutro o básico añadiendo una base. Preferiblemente, el bucle ácido se mantiene ácido. La concentración de las sales formadas en el bucle ácido normalmente estaba en el intervalo del 1 al 35% en peso. El tratamiento de electrodiálisis bipolar da como resultado una solución de hidróxido de mepiquat con una concentración del 1 al 60% en peso, preferiblemente del 1 al 35% en peso, especialmente del 5 al 30% en peso, que en gran media está exenta de cloruro.
Es especialmente ventajoso cuando los boratos de fórmula I se sintetizan directamente sin aislar la etapa de hidróxido de mepiquat. Al hacer esto, la producción del bucle básico del dispositivo de electrodiálisis bipolar descrito anteriormente se trata durante la reacción electroquímica con cantidades apropiadas de ácido bórico (solución cristalina o concentrada de ácido bórico), óxidos que contienen boro y, opcionalmente, en presencia de hidróxidos metálicos agrícolamente útiles, óxidos metálicos, carbonatos metálicos, bicarbonatos metálicos, hidróxido de amonio, carbonato de amonio o bicarbonato de amonio, o mezclas de los mismos, de forma que los compuestos de fórmula I se forman directamente. Para este propósito, una solución acuosa de haluro de mepiquat, especialmente cloruro de mepiquat que tiene una concentración del 1 al 60% en peso, preferiblemente que tiene una concentración del 1 al 35% en peso, especialmente que tiene una concentración del 5 al 30% en peso, se carga en el bucle básico del sistema de electrodiálisis bipolar. Una solución diluida (aproximadamente al 0,5% en peso) de un ácido, base o alternativamente de una sal mineral, especialmente cloruro de hidrógeno, ácido sulfúrico, hidróxido sódico, hidróxido potásico, cloruro sódico o cloruro potásico, preferiblemente cloruro de hidrógeno o cloruro sódico, se carga en el bucle ácido de manera que la conductividad inicial sea la adecuada. Aplicando una corriente eléctrica a los electrodos, los iones cloruro migran de acuerdo con el campo eléctrico selectivamente a través de la membrana intercambiadora de aniones hacia el interior del bucle ácido, mientras que los aniones y cationes multivalentes se quedan retenidos. Al mismo tiempo, igualmente debido a la influencia del campo eléctrico, el agua se disocia en las membranas bipolares en H^{+} (bucle ácido) y OH^{-} (bucle básico). Los iones hidróxido liberados desprotonan el ácido bórico de manera que los compuestos de fórmula I se forman directamente.
En este proceso, el pH del bucle ácido se mantiene en el intervalo de 1 a 14, preferiblemente en el intervalo de 6 a 9, por medio de la adición de base. Para los electrodos pueden usarse todos los materiales conocidos en la bibliografía. Las densidades de corriente están en el intervalo de 1 a 14 A/dm^{2}, preferiblemente entre 4 y 10 A/dm^{2}, y especialmente entre 4 y 6 A/dm^{2}.
La concentración de las sales formadas en el bucle ácido normalmente está en el intervalo del 1 al 35% en peso, preferiblemente en el intervalo del 5 al 15% en peso. La reacción se realiza a una temperatura de 10 a 60ºC, preferiblemente de 30 a 50ºC. Las sales borato de mepiquat contienen como máximo un 1% en peso y preferiblemente un 0,5% en peso de cloruro, con respecto a la sal borato de mepiquat (calculado en seco).
Generalmente, puede realizarse un proceso electroquímico alternativo para sintetizar hidróxido de mepiquat a partir de la sal correspondiente, especialmente cloruro, empleando el proceso de intercambio iónico por electrolisis descrito en general en el documento GB-A 1066930 (Monsanto). De acuerdo con este proceso, una célula electrolítica de placa/marco convencional se convierte en una célula bipartita mediante una membrana de intercambio catiónico (por ejemplo, una membrana de intercambio catiónico Nafion®) que se coloca entre el ánodo y el cátodo. El material del ánodo preferido usado preferiblemente comprende electrodos DSA y el material del cátodo preferido usado es una aleación de acero (RA4) o níquel.
El circuito de bombeo del anolito se suministra con una solución acuosa de cloruro de mepiquat con una concentración del 5-60% en peso. El circuito de bombeo del catolito se carga, por ejemplo, con una solución de hidróxido de mepiquat con una concentración del 0,5-1% en peso.
El proceso electrolítico causa la transferencia selectiva de cationes de mepiquat a través de la membrana de intercambio catiónico en la dirección del catolito, donde la electrólisis catódica simultánea de agua genera hidrógeno e iones OH^{-}. Estos últimos, junto con el catión de mepiquat transferido desde el anolito, forman el hidróxido de mepiquat deseado. La reacción anódica toma la forma de oxidación electrolítica de iones cloruro a cloro elemental que se retira continuamente mediante un lavado continuo del anolito.
Además, los boratos de mepiquat de la invención pueden prepararse fácilmente a partir de carbonato de mepiquat, que es nuevo, y bicarbonato de mepiquat. El documento EP 291 074 describe la síntesis de alquil carbonatos y bicarbonatos de amonio cuaternario. El carbonato y bicarbonato de mepiquat puede prepararse cuaternizando piperidina y N-metilpiperidina respectivamente con dimetilcarbonato. Los carbonatos y bicarbonatos de mepiquat pueden usarse directamente - sin formar el hidróxido de mepiquat - para formar los boratos de mepiquat.
Después se preparan las nuevas sales borato, sales borato parciales y sales borato mixtas de mepiquat de acuerdo con la invención haciendo reaccionar la sal de mepiquat básica (por ejemplo, hidróxido de mepiquat, carbonato de
mepiquat y bicarbonato de mepiquat) con ácido bórico u óxido bórico, o con una sal borato agrícolamente aceptable y/o un reactivo quelante (véase la definición para A). Estas sales borato incluyen cualquiera de las diversas sales borato conocidas incluyendo borato sódico, metaborato sódico, triborato sódico, pentaborato sódico, poliboratos, bórax, bórax decahidrato, bórax pentahidrato, octoborato disódico tetrahidrato (disponible en el mercado como SOLUBOR® en U.S. Borax, Valencia, CA) y similares. La cantidad de ácido bórico o sal borato se selecciona para proporcionar la proporción deseada entre boro elemental y catión de mepiquat en el borato de mepiquat final. Preferiblemente, los boratos de mepiquat de la invención comprenden una proporción en peso entre mepiquat y boro (calculada con respecto al boro elemental y el catión de mepiquat) de al menos aproximadamente 2:1 a 20:1, especialmente de al menos 1:2 a 1:20, preferiblemente de al menos aproximadamente 1:3 a 1:10. Por otro lado, la cantidad de boro elemental puede ser significativamente mayor que la del catión de mepiquat y puede variar hasta 1:50 o superior. También es posible mezclar los compuestos de la fórmula II con fuentes de boro adicionales, tales como Solubor® o Borax, o con mezclas de ácido bórico y sales básicas de metales agrícolamente aceptables, por ejemplo óxidos, hidróxidos, carbonatos o bicarbonatos de sodio, potasio, calcio o magnesio, para obtener los compuestos de
fórmula III.
Los boratos de mepiquat preferidos actualmente tienen una proporción entre boro y mepiquat comprendida entre aproximadamente 2:1 y aproximadamente 10:1 (calculada con respecto al boro elemental y el catión de mepiquat).
La proporción entre boro y mepiquat se controla incorporando reactivos aniónicos que no son borato o compuestos que forman complejos con borato durante la reacción de la sal de mepiquat básica con ácido bórico, o con una sal borato; o incluyendo un exceso de materiales aniónicos de borato en la composición como ácido bórico neutralizado o directamente en forma de una sal borato agrícolamente aceptable. Los agentes quelantes o compuestos que forman complejos con borato adecuados incluyen polioles, particularmente alquilglicoles inferiores y azúcares; ácidos a-hidroxicarboxílicos tales como ácido láctico y ácido mandélico; ácidos 2,3-dihidroxicarboxílicos tales como ácido tartárico o ácidos tales como ácido antranílico, diversas poliaminas tales como EDTA y similares.
Ventajosamente, las composiciones que comprenden sales borato, borato parcial y borato mixto de mepiquat (en conjunto denominadas en lo sucesivo "boratos de mepiquat") carecen substancialmente de cloro u otros iones haluro, como se indica por un contenido de cloruro u otro halógeno del 0 al 1% en peso, especialmente del 0 al 0,5% en peso en comparación con los compuestos fórmula (I). Por ejemplo, los boratos obtenidos mediante la ruta de carbonato contienen aproximadamente 1 ppm o menos de halógeno.
En general, cuando se recristalizan y purifican en agua, los boratos carecen substancialmente de cloruro.
También es preferible que los boratos de mepiquat de la invención tengan un pH en solución acuosa que sea aproximadamente neutro, es decir, entre aproximadamente 5 y aproximadamente 9.
Las formulaciones reguladoras del crecimiento de las plantas de borato de mepiquat de la invención se aplican a partes de las plantas que están por encima del suelo, es decir, mediante aplicación foliar para controlar el crecimiento de las plantas. Las plantas que pueden tratarse por las composiciones o formulaciones de la invención incluyen cualquiera de las plantas descritas en el documento US 3.905.798 de Zeeh et al. mencionado anteriormente, y otras plantas que se tratan convencionalmente con composiciones de mepiquat conocidas, incluyendo trigo, cebada y otros granos pequeños, uvas, flores de pascua y otras plantas ornamentales, y particularmente algodón. Tal aplicación foliar puede realizarse por diversos métodos y aparatos convencionales bien conocidos en la técnica incluyendo pulverización, atomización, espolvoreo, aplicación por medio de un brazo mecánico y manual, boquilla hidráulica, atomizadores electrostáticos, esparcidores y similares. Si así se desea, el producto puede aplicarse usando aviones o helicópteros equipados con sistemas de aplicación hidráulicos o granulares. Deseablemente, las formulaciones de la invención se aplican en forma de una solución acuosa.
Las composiciones o formulaciones de la invención pueden aplicarse a plantas de algodón y a otras plantas en una sola aplicación, aunque preferiblemente se aplican en múltiples aplicaciones distribuidas durante la estación de crecimiento, donde la temporización de la aplicación y la concentración de los ingredientes activos se varían dependiendo de factores que incluyen la especie y la variedad de la planta; la etapa de desarrollo de la planta y la estación del año; la localidad y sitio de aplicación; condiciones climáticas tales como temperatura, cantidad de precipitaciones y también la longitud del día y la intensidad luminosa; y las propiedades del suelo, incluyendo fertilización. Actualmente se cree que las composiciones o formulaciones de la invención se aplican mejor en el caso de plantas de algodón a una tasa de aplicación, calculada con respecto al catión de mepiquat, de aproximadamente 1 g/ha a aproximadamente 100 g/ha, para cada aplicación. También se cree actualmente que las composiciones o formulaciones de la invención se aplican mejor en el caso de plantas de algodón de acuerdo con las mismas consideraciones usadas en relación con las composiciones reguladoras del crecimiento de plantas PIX® como se analiza, por ejemplo, en PIX® Plant Regulator, Official Handbook, 1996, BASF Corporation, Research Triangle Park, NC, que se incorpora en este documento como referencia.
Al igual que con el mepiquat convencional, los boratos de mepiquat de la invención funcionan para inhibir el crecimiento vegetativo de las plantas, que se expresa en particular en una reducción del crecimiento longitudinal. Por lo tanto, las plantas tratadas presentan un crecimiento reducido; y, en la mayoría de los casos, también puede observarse una coloración más oscura de las hojas. Entre otros efectos, eso hace posible también mecanizar completamente la recolección de esta importante planta de cultivo. Debido a la masa de hojas y plantas relativamente pequeña después del tratamiento, también puede reducirse el ataque de diversas enfermedades (tales como hongos). La inhibición del crecimiento vegetativo también hace posible espaciar las plantas individuales más próximas, haciendo posible un mayor rendimiento para la superficie medida en acres.
Al menos en algunos casos, se cree que los aniones o restos borato, complejados o asociados con el catión de mepiquat, pueden potenciar o mejorar de otra manera las propiedades de regulación del crecimiento de las plantas de mepiquat. Los términos "potenciar" y "potenciado" se usan en este documento para incluir tanto mejoras cuantitativas como mejoras cualitativas, tales como uno o más efectos o propiedades diferentes sobre el crecimiento de las plantas que no están potenciados en comparación con el cloruro de mepiquat convencional, aplicado solo, particularmente sobre plantas de algodón. De esta manera, en algunos casos, se cree que las composiciones de la invención son capaces de proporcionar mayores rendimientos de hilas de algodón, un desarrollo de las plantas de algodón más vigoroso aunque controlados y/o disminución del tiempo necesario para abrir la cápsula de algodón en un día a varios días o más, dependiendo de la estación de crecimiento particular, la localización y las condiciones climáticas, y el tratamiento apropiado del cultivo de algodón.
Las composiciones o formulaciones de borato de mepiquat de la invención pueden suministrarse para uso agrícola en diversas formas, incluyendo envases, es decir, formas concentradas y formas de mezcla en depósito, es decir, listas para el uso, y también en diversas concentraciones y diferentes formas físicas. Las composiciones o formulaciones de borato de mepiquat de la invención pueden suministrarse directamente en gránulos secos, comprimidos o en forma de polvo debido a la naturaleza no higroscópica de las composiciones. Sin embargo, también pueden suministrarse como un concentrado líquido o líquido de concentración completa.
Ventajosamente, en la forma suministrada para concentración completa o para uso agrícola diluido, las composiciones de la invención se incluyen como ingrediente activo en una cantidad que varía de aproximadamente un 0,01 a aproximadamente un 40% en peso, calculado con respecto al peso de catión de mepiquat.
Los concentrados de borato de mepiquat preparados mediante los diferentes procesos de preparación pueden usarse directamente como mezclas listas para usos agrícolas.
Además, los concentrados de borato de mepiquat pueden secarse al vacío retirando el agua o pueden secarse por pulverización para dar polvos o gránulos solubles en agua.
Si se desea, las composiciones o formulaciones también pueden proporcionarse en forma de una pasta líquida o suspensión en la que todo o una porción del ingrediente activo se disuelve o suspende en el líquido.
Las pastas o concentrados de suspensión a menudo son preferidos porque contienen mayores cantidades de ingrediente activo y reducen el volumen de envasado.
Preferiblemente, la composición se suministra al consumidor para uso agrícola en forma de un concentrado en un envase cerrado herméticamente. Dichos envases incluyen botellas de vidrio y plástico y recipientes parecidos a botellas, recipientes de cartón, recipientes de tipo bolsa formados por varias películas, hojas metálicas y/o materiales de papel o laminados de los mismos, y recipientes similares como resultará evidente. En estos casos, la formulación concentrada se diluye por el usuario de acuerdo con las instrucciones de la etiqueta antes de su uso, de manera que los ingredientes activos se apliquen a tasas específicas, que se analizan con detalle a continuación. Típicamente, una formulación concentrada se diluye en una cantidad que varía de aproximadamente 2:1 a aproximadamente 800:1 (entre diluyente y concentrado).
En formulaciones concentradas típicas y en forma para aplicación a las plantas, la formulación incluirá también uno o más diluyentes agrícolamente aceptables como se conocen en la técnica, incluyendo, en el caso de formulaciones líquidas, agua, dimetil sulfóxido, N-metilpirrolidona, cetonas, tal como ciclohexanona, aceites de hidrocarburo aromático y alifático, aceites vegetales y aceites vegetales modificados tales como aceites vegetales esterificados, alcoholes tales como alcohol isopropílico y etílico, polioles tales como etilen o propilenglicoles, ésteres y similares.
Sin embargo, algunos de éstos alcoholes y polioles mencionados pueden reaccionar en la solución con los aniones borato como agentes quelantes.
Además, la formulación líquida también puede incluir agentes espesantes, por ejemplo, xantano tal como Kelzan X (Kelco/Monsanto Performance Materials Company), agentes naturales tales como goma guar, goma de algarrobilla o alginato tal como alginato sódico, concentrados de suspensión de minerales tales como bentonitas o hectoritas, polímeros técnicos tales como polímeros o copolímeros de ácido acrílico, acrilato sódico o monómeros de acrilamida o derivados de azúcar tales como carboximetilcelulosa (CMC) o metilcelulosa y/o derivados adicionales, sales técnicas o mezclas de estos compuestos. Se usan en el intervalo del 0 al 10% en peso. Especialmente se usan xantanos, preferiblemente en el intervalo del 0 al 1% en peso.
En el caso de formulaciones sólidas se usan diversas arcillas, aglutinantes y cargas, tales como tierra de diatomeas, atapulgita y similares, fertilizantes tales como sulfato amónico, nitrato amónico y urea, polioles sólidos tales como sorbitol, manitol y otros azúcares, y otros vehículos sólidos tales como sal, tierra, materiales particulados basados en madera u otros materiales particulados celulósicos y similares. En el documento US 4.447.225 mencionado anteriormente, expedido el 8 de mayo de 1984 a Schott et al., y en el documento US 3.905.798, expedido el 16 de septiembre de 1975 a Zeeh et al. se describen otros vehículos agrícolamente aceptables preferidos.
Además, las formulaciones de la presente invención también pueden incluir otros ingredientes activos tales como herbicidas, fungicidas, insecticidas u otros PGR o adyuvantes empleados habitualmente en la técnica, incluyendo penetradores, tensioactivos, aceites de cultivo, agentes de control del movimiento, agentes despumantes, conservantes, agentes humectantes, adherentes, agentes antimicrobianos y similares, incluyendo mezclas de los mismos, como se conoce bien en la técnica y se describe, por ejemplo, en los documentos US 4.447 y US 3.905.798 mencionados anteriormente.
Pueden usarse especialmente tensioactivos iónicos o no iónicos, agentes dispersantes y tensioactivos para mejorar la eficacia de los nuevos boratos.
Los siguientes agentes auxiliares, por ejemplo, de las siguientes familias de materiales se consideran tensioactivos, agentes humectantes y dispersantes:
Tensioactivos aniónicos y dispersantes
Jabones (sales de metal alcalino/alcalinotérreo/amonio de ácidos grasos), por ejemplo, estearato potásico; alquil sulfatos; alquil éter sulfatos, por ejemplo, hexa-, hepta- y octadecanoles sulfatados y glicol éteres de ácidos grasos; alquil/isoalquil sulfonatos; sales de metal alcalino, alcalinotérreo y amonio de ácidos arilsulfónicos y ácidos alquilbencenosulfónicos, tales como, por ejemplo, ácidos ligninsulfónicos, fenolsulfónicos, naftalenosulfónicos y dibutilnaftalenosulfónicos o dodecilbencenosulfonatos sódicos; alquilnaftalenosulfonatos; metil alquilsulfonatos; glutamatos de acilo; succinoilsulfonatos de alquilo; mono/difosfatos de alquilo; sarcosinatos, por ejemplo, lauroilsarcosinato sódico; tauratos; adicionalmente, productos de condensación de naftaleno sulfonado y sus derivados con formaldehído, productos de condensación de ácidos naftalenosulfónicos, fenoles y/o ácidos fenolsulfónicos y sus sales con formaldehído y/o urea; hidrolizados de proteína y, especialmente como dispersantes: licor gastado de lignosulfito y metilcelulosa.
Tensioactivos catiónicos
Haluros de alquiltrimetilamonio/alquil sulfatos; haluros de alquilpiridinio; haluros de dialquildimetilamonio/alquil sulfatos.
Tensioactivos no iónicos
Poli(etilenglicol) ésteres de ácidos grasos tales como alcohol laurílico.
Acetato de poli(etilenglicol) éter; alquil poli(etilenglicol) o poli(propilenglicol) éteres de alcohol isotridecílico por ejemplo, y alcohol graso-poli(etilenglicol) éteres; alquil aril acohol-poli(etilenglicol) éteres tales como octilfenil-poli(etilenglicol) éter; grasas y aceites animales/vegetales alcoxilados, por ejemplo etoxilatos de aceite de maíz, etoxilatos de aceite de ricino, etoxilatos de sebo; ésteres de glicol, por ejemplo monoestearato de glicerol; alcoxilatos de alcohol graso y alcoxilatos de oxoalcohol; alcoxilatos de ácido graso, por ejemplo etoxilatos de ácido oleico; alcoxilatos de alquilfenilo, por ejemplo isooctil-, octil- o nonilfenol etoxilados; tributilfenol-poli(etilenglicol) éteres; alcoxilatos de amina grasa; alcoxilatos de amida de ácidos grasos; tensioactivos de sacárido, ésteres de sorbitol, por ejemplo ésteres de ácidos grasos de sorbitán (monooleato de sorbitán, triestearato de sorbitán), poli(etilenglicol)-ésteres de ácidos grasos de sorbitán, alquilpoliglucósidos, N-alquilgluconamidas; alquil metil sulfóxidos; óxidos de alquildimetilfosfina, por ejemplo óxido de tetradecildimetilfosfina;
Tensioactivos zwiteriónicos
Sulfobetaínas, carboxibetaínas; óxidos de alquildimetilamina, por ejemplo, óxido de tetradecildimetilamina;
Tensioactivos poliméricos
Copolímeros de di-, tri- y multibloque del tipo (AB)_{x}, ABA y BAB: por ejemplo copolímero de bloque de poli(óxido de etileno)-poli(óxido de propileno), copolímero de bloque de poliestireno-poli(óxido de etileno); copolímeros AB-peine, por ejemplo copolímero de tipo peine de polimetacrilato-poli(óxido de etileno);
y otros tensioactivos adicionales: tales como, por ejemplo, perfluorotensioactivos; tensioactivos de silicona; fosfolípidos, por ejemplo, lecitina o lecitinas modificadas químicamente; tensioactivos aminoacídicos, por ejemplo, N-lauroilglutamato; homopolímeros y polímeros tensioactivos, por ejemplo, polivinilpirrolidona, ácido poliacrílico, poli(alcohol vinílico), poli(óxido de etileno), copolímeros de anhídrido maleico-isobuteno y copolímeros de vinilpirrolidona-(acetato de vinilo).
En estos casos, las cadenas de alquilo de los agentes auxiliares mencionados anteriormente pueden ser lineales o ramificadas
Las longitudes de las cadenas de alquilo generalmente están en el intervalo 8 < n < 20.
Las composiciones de la invención comprenden compuestos de fórmula I y de un 0 a un 60% en peso de otros ingredientes activos y/o tensioactivos y/u otros materiales de trabajo.
Se da preferencia a las nuevas formulaciones sólidas que comprenden la nueva composición reguladora del crecimiento de las plantas que comprende compuestos de fórmula I. Contienen del 5 al 100% en peso de compuestos de fórmula I, especialmente de compuestos de fórmula II.
Se da preferencia también a los nuevos concentrados de suspensión. Contienen una composición que comprende un compuesto I y un agente espesante como se ha mencionado anteriormente. Es posible añadir otros ingredientes activos, especialmente en el intervalo del 0 al 50% en peso, preferiblemente en el intervalo del 0 al 30% en peso; tensioactivos y/o materiales de rendimiento. Estos concentrados de suspensión comprenden compuestos de la fórmula I en el intervalo del 30 al 90% en peso, especialmente del 50 al 80% en peso, y agentes espesantes en el intervalo del 0-10% en peso, especialmente del 0 al 1% en peso. Preferiblemente se usan agentes espesantes tales como xantano, por ejemplo Kelzan S (Kelco/Monsanto Performance Materials Company), especialmente en el intervalo del 0 al 1% en peso.
Adicionalmente, otro aspecto de esta invención se refiere a composiciones que comprenden sales monoborato de mepiquat de fórmula IV que se usan como PGR.
(IV)[DMP]_{n}{}^{n+} \ [M_{x}BO_{z}(A)_{v}]^{m-}\cdot w \ (H_{2}O)
donde:
DMP
es N,N-dimetilpiperidinio (mepiquat);
M
es un catión de un metal agrícolamente aceptable, hidrógeno o NH_{4};
B
es boro;
O
es oxígeno;
A
es un quelato o un resto formador de complejos asociado con al menos un átomo de boro;
m y n son el mismo número entero en el intervalo de 1 a 6;
x
es un número entero o fracción en el intervalo de 0 a 10;
z
es un número entero o fracción en el intervalo de 0 a 48;
v
es un número entero o fracción en el intervalo de 0 a 24; y
w
es un número entero o fracción en el intervalo de 0 a 24.
Las partes de agua en la fórmula IV representan agua cristalina interna libre o coordinada o agua "enlazada", que típicamente se expresa como agua condensada o grupos hidroxi unidos a boro para estructuras de borato.
Estas composiciones pueden usarse como reguladores del crecimiento de las plantas. Son aplicables los datos mencionados anteriormente tales como tasas de aplicación, plantas tratadas y demás.
Con respecto a la formulación de estas composiciones, también son aplicables los adyuvantes mencionados anteriormente, parámetros y similares.
Los siguientes ejemplos pretenden ilustrar formulaciones deseables y mejoras para el crecimiento de las plantas proporcionadas de acuerdo con la invención. Sin embargo, como resultará evidente, no pretenden limitar a la misma.
Ejemplo 1 Preparación de soluciones de hidróxido de N,N-dimetilpiperidinio mediante electrodiálisis bipolar
El proceso electroquímico de este ejemplo se realizó por el método general descrito por H. Stratmann et al., Chemtech (6) (1993) 17-24.
Se construye una célula de electrodiálisis bipolar alternando cinco membranas bipolares (disponibles en el mercado como "Neosepta BP1" de Tokuyama Corp., Japón), con cinco membranas de intercambio aniónico (disponibles en el mercado como membranas "AMH", de Tokuyama Corp., Japón), teniendo cada una unas dimensiones de 13 cm por 6 cm. El área de membrana activa total es de aproximadamente 3,78 dm^{2}. La separación entre las membranas es de 0,5 mm. Los compartimentos básicos se cargan con 1000 g de una solución acuosa con una concentración del 10% de cloruro de N,N-dimetilpiperidinio. Los compartimentos ácidos se cargan con 1000 g de ácido clorhídrico con una concentración del 0,5% en peso. Después de activar la corriente de electrodiálisis (3,78A), los dos líquidos se recirculan a un caudal de aproximadamente 20 l/h a 40ºC.
Después de un tiempo de electrodiálisis de 240 min, la concentración inicial de cloruro en los compartimentos básicos (2,37% en peso) se ha reducido a menos del 0,1% en peso, lo que significa que se ha conseguido un empobrecimiento en Cl- del 99,5%. El resultado son 923 g de una solución de hidróxido de N,N-dimetilpiperidinio con una concentración del 9,1% en peso como producción de los compartimentos básicos y 994 g de ácido clorhídrico con una concentración de aproximadamente el 3% en peso como producción de los compartimentos ácidos.
Ejemplo 2 Preparación electroquímica de hidróxido de N,N-dimetilpiperidinio con oxidación de cloruro a cloro elemental como reacción anódica
El proceso electroquímico de este ejemplo se realizó mediante el método general descrito en el documento GB-A 1066930 (Monsanto). Se convirtió una célula electrolítica de placa/marco convencional en una célula bipartita mediante una membrana de intercambio catiónico (disponible en el mercado como Nafion® 430 de Du Pont) que se ajusta entre el ánodo y el cátodo. La zona anódica activa y la zona catódica activa tienen un dm^{2} cada una. El ánodo es un DSA, y el cátodo es un electrodo de aleación de acero (RA4).
El catolito está presente en forma de 1000 g de una solución acuosa de hidróxido de N,N-dimetilpiperidinio con una concentración del 0,5% en peso. El anolito consta de 1000 g de solución acuosa de cloruro de N,N-dimetilpiperidinio con una concentración del 30% en peso. A 40ºC y 10 A, la transferencia de cationes de N,N-dimetilpiperidinio desde el circuito de anolito al circuito de catolito tiene lugar a tensiones de la célula de 6-10 V. Al mismo tiempo se genera cloro en el ánodo.
Después de 8 horas, la salida del catolito obtenida está compuesta por 1370,7 g de una solución acuosa de hidróxido de N,N-dimetilpiperidinio con una concentración del 15,6% en peso. La solución tiene un contenido de cloro residual de 140 ppm. Basándose en la proporción de conversión observada del 71,3%, el rendimiento de corriente global es del 54,7%.
Ejemplo 3 Preparación de solución de N,N-dimetilpiperidinio [B_{5}O_{6}(OH)_{4}]- mediante electrodiálisis bipolar - Compuesto 1.0
La célula de electrodiálisis bipolar consta de una disposición alternante de cinco membranas bipolares (por ejemplo, Aqualytics, de tipo polisulfona) y cinco membranas de intercambio aniónico (por ejemplo, AM-3, Tokuyama Corp.) que tiene un área de membrana total de 10 dm^{2} y una separación entre membranas de 0,5 mm. En el bucle básico está integrado un recipiente receptor con una unidad de agitación en la que se precargan 13,3 kg de ácido bórico antes de empezar la electrólisis. Se pone una solución de 50,0 kg de solución al 12% en peso de cloruro de mepiquat en el circuito básico. En el bucle ácido se prepara una solución de cloruro sódico al 0,5% en peso rápidamente que, durante la electrodiálisis, se mantiene en un intervalo de pH comprendido entre 6 y 8 introduciendo 29,0 kg de una solución al 10% de hidróxido sódico. En el circuito del electrodo circula una solución al 5% en peso de sulfato sódico. El ánodo y el cátodo están hechos de platino. Después de 48 horas a 40ºC, un caudal de 100 l/h y una densidad de corriente inicial de 5,7 A/dm^{2}, la concentración de ion cloruro ha disminuido del 2,86% en peso al 0,12% en peso, correspondiente a un grado de desalinización del 96,2%. El ácido bórico en el recipiente de recepción se disuelve completamente en el transcurso de la electrólisis. El bucle básico contiene 59,2 kg de una solución al 22,7% en peso de DMP^{+}[B_{5}O_{6}(OH)_{4}]^{-}. El rendimiento haciendo referencia a las cantidades de DMP es del 99,5% y la eficacia de corriente es del 93,2%.
Ejemplo 4
Ejemplo 4ª
Síntesis de una mezcla de bicarbonato de N,N-dimetilpiperidinio y carbonato de N,N-dimetilpiperidinio (bicarbonato de mepiquat y carbonato de mepiquat)
Una mezcla de 68,1 g de N-metilpiperidina (pureza del 80%), que contenía un 20% de agua) [0,551 mol de N-metilpiperidina, 0,756 mol de agua], 99,3 g de carbonato de dimetilo [1,103 mol] y 88,3 g de metanol [2,759 mol] se bombeó a una temperatura de 160ºC y a una presión de 60 bar a una velocidad de 100 ml/h a través de un reactor de flujo tubular de 50 ml [d; = 4 mm, l = 4 m, espesor de la pared 1 mm, acero inoxidable].
Después, la mezcla de reacción se transfirió a un matraz de destilación con una columna Vigreux de 20 cm y una cabeza de columna controlada manualmente y se sometió a destilación a presión normal. Las fracciones de bajo punto de ebullición retiradas por destilación se substituyeron por una adición continua de agua [340 g]. Durante el proceso de destilación, la temperatura del matraz de destilación estuvo comprendida entre 70 y 102ºC en el fondo, midiéndose temperaturas de 67 a 99ºC en la cabeza de la columna.
El análisis cromatográfico de iones del residuo de destilación [310 g] dio como resultado un contenido de catión de mepiquat del 19,5% en moles [97,2% del teórico]. Mediante valoración, se midieron 3,3 g de CO_{3}^{2-} en el fondo/100 g y 4,1 g de HCO_{3}^{-}/100 g como anión [el 100% del teórico]. El análisis por GC del espacio superior produjo un contenido de metanol de 50 ppm y un contenido de carbonato de dimetilo de < 100 ppm.
Ejemplo 4b
Síntesis de bicarbonato de N,N-dimetilpiperidinio
Se hizo pasar dióxido de carbono durante 1 hora en 553 g de una solución acuosa de hidróxido de N,N-dimetilpiperidinio con una concentración del 15,56%. La solución se calentó hasta 20ºC a 38ºC en 20 minutos y después se volvió a enfriar otra vez. Se añadieron 300 ml de tolueno a 100 ml de la solución. La mezcla resultante se calentó a reflujo y el agua se retiró por destilación azeotrópicamente durante un periodo de 11 horas.
El sólido precipitado se filtró por succión, se lavó con pentano y se secó a 50ºC a presión reducida. Se obtuvieron 14,2 g de un producto blanco extremadamente higroscópico.
^{1}H RMN (D_{2}O; d [ppm]): d = 1,65 (2H); 1,88 (4H); 3,10 (6H), 3,34 (4H).
^{13} C RMN (D_{2}O; d [ppm]): d = 22,4; 23,0; 53,9; 162,0 (HCO_{3}^{-}).
Ejemplo 5 Decaborato sódico de N,N-dimetilpiperidinio hexahidrato ([N,N-dimetilpiperidinio]^{+} [B_{10}NaO_{16}]^{-} X 7 H_{2}O) - Compuesto Nº 1.1
Durante la agitación, se añadieron 22,4 g (362 mmol) de ácido bórico (pureza 99,8%), 24,2 g (35,8 mmol) de hidróxido de N,N-dimetilpiperidinio como una solución acuosa al 19,6% en peso y 2,87 g de hidróxido sódico como solución acuosa al 50% en peso (35,9 mmol) a 150 ml de agua destilada. La mezcla se volvió una solución transparente después de agitar durante aproximadamente 1 hora. Después de retirar el agua por evaporación al vacío, el residuo sólido se secó otros dos días al vacío a 40ºC.
El material bruto se analizó para confirmar la composición y formula moleculares propuestas. El material contenía 6 partes de agua como hidrato unido a boro estructuralmente (típicamente mediante grupos hidroxi) o hidratos cristalinos (grupos de agua libres); (véase, por ejemplo, Hollemann-Wiberg, "Lehrbuch der Anorg., Chemie", 81.-90. Aufl., página 631 ff.)
Resultados
1)
Análisis elemental en % para C, H, y N:
calculado 13,4, 4,8, 2,2, respectivamente
encontrado: 13,5, 4,6, 2,1, respectivamente
2)
Análisis FID en % para B y Na:
calculado: 17,2, 3,7 respectivamente
encontrado: 17,8, 3,5 respectivamente
3)
Análisis del catión [N,N-dimetilpiperidinio]^{+}
calculado: 18,7% respectivamente
encontrado: 17,97% respectivamente
4)
Higroscopicidad del compuesto 1.1 en comparación con cloruro de mepiquat:
Ambos compuestos se secaron hasta un peso seco constante al vacío a 40ºC durante 48 horas. Posteriormente se almacenaron muestras de aproximadamente 1 g (2 series de 3 muestras cada una y valores medios) a una humedad relativa del 50 y 60% al aire durante 2 y/o 4 semanas. Se encontraron los siguientes resultados en captación de agua relativa (% en peso, p/p):
1
5)
pH en agua a una concentración del 1% en peso 6,78
6)
Ensayos de cristalización y recristalización
Como se ha descrito anteriormente, la rápida retirada del agua al vacío conduce al compuesto amorfo Nº 1.1 de acuerdo con la fórmula propuesta, mientras que un proceso de cristalización lenta a presión ambiental y autoevaporación lenta del agua del concentrado bruto del producto de reacción conduce a cristales grandes, que se analizaron por rayos x.
En condiciones de cristalización lenta y sucesiva y recristalización se obtiene una mezcla 1:1 de cristales relativamente grandes de pentaborato sódico y pentaborato de mepiquat.
A)
Pentaborato sódico: B_{10}Na_{2}O_{16} x 10 H_{2}O - Compuesto 1.1a (ref. Número de registro CAS 12007-92-0, sinónimo B_{5}NaO_{8} x 5 H_{2}O)
La estructura se confirmó por análisis de rayos x y se caracteriza por los siguientes datos de cristal:
Peso de la fórmula: 590,24;
Sistema cristalino: monoclínico;
Grupo espacial C2/2
Dimensiones de la celdilla unitaria: a = 1105,71 (11) pm; alfa = 90º;
b = 1638,5 (2) pm; beta = 112,757 (8º);
c = 1355,13 (9) pm; gamma = 90º;
volumen, z : 2,2640 (3) nm^{3};
densidad (calculada) 1,732 Mg/m^{3};
B)
Pentaborato de N,N-dimetilpiperidinio dihidrato - Compuesto 1.1b
([N,N-dimetilpiperidinio]^{+} [B_{5}O_{8}]^{-} X 2 H_{2}O)
La estructura se confirmó por análisis de rayos x. La estructura muestra el mismo tipo de espiro pentaborato aniónico tal como el pentaborato sódico; los cristales seleccionados se secaron al vacío a 150ºC durante dos días y se caracterizaron por los siguientes datos de cristal:
Peso de la fórmula: 332,29;
Sistema cristalino: triclínico;
Grupo espacial: P1;
Dimensiones de la celdilla unitaria: a = 932,6 (2) pm; alfa = 96,063 (11);
b = 938,67 (14) pm; beta = 102,48 (2)º;
c = 1846,7 (4) pm; gamma = 96,50 (2)º;
volumen z : 1,5540 (5) nm^{3};
densidad (calculada) 1,420 Mg/m^{3};
Ejemplo 6 [Dimetilpiperidinio]_{2}^{2+} [B_{18}Na_{2}O_{29}]^{2-} X 8 H_{2}O - Compuesto 1.2
El compuesto anterior se preparó de la misma manera que el compuesto 1.1 usando los siguientes materiales de partida en las cantidades molares relativas indicadas: una parte de hidróxido de dimetilpiperidinio, 9 partes de ácido bórico (disponible en el mercado en Merck Company Darmstadt (Alemania) con una pureza del 99,8%, Número del registro CAS 10043-35-3) y 1 parte de hidróxido sódico. El compuesto se analizó de la misma manera que el compuesto 1.1 en el ejemplo 5 por análisis elemental con los siguientes resultados:
1)
Análisis en % para C, H, N, B, Na y Cl:
Calculado: 16,6, 4,5, 2,6, 18,1, 4,3, 0,0, respectivamente
Encontrado: 15,8, 4,7, 2,6, 17,8, 3,9, 0,088, respectivamente
2)
Aspecto:
Sólido vítreo
3)
Higroscopicidad:
4 semanas a una humedad relativa del 50% al aire: captación del 5,2% en peso de agua.
4 semanas a una humedad relativa del 60% al aire: captación del 7,0% en peso de agua.
4) pH en agua a una concentración del 1% en peso:
7,4
Ejemplo 7 [Dimetilpiperidinio]_{2}^{2+} [B_{12}Na_{4}O_{21}]^{2-} X 20 H_{2}O - Compuesto 1.3
El compuesto anterior se preparó de la misma manera que el compuesto 1.1 usando los siguientes materiales de partida en las cantidades molares relativas que se especifican: 1 parte de hidróxido de dimetilpiperidinio; 2 partes de ácido bórico; y una parte de bórax (disponible en el mercado en Riedel de Haen Company; con una pureza del 99,5%, Número del registro CAS 1303-96-4 Na_{2}B_{4}O_{7} X 10 H_{2}O). El compuesto se analizó de la misma manera que el compuesto 1.1 en el ejemplo 5 con los siguientes resultados:
1)
Análisis en % para C, H, N, B, Na y Cl:
Calculado: 14,7, 6,3, 2,4, 11,3, 8, 0,0, respectivamente
Encontrado: 14,6, 6,4, 2,6, 11,6, 8, 0,013, respectivamente
2)
Aspecto:
cristalino
3)
Higroscopicidad:
4 semanas a una humedad relativa del 50% al aire: captación del 13,6% en peso de agua.
4 semanas a una humedad relativa del 60% al aire: captación del 28,8% en peso de agua.
Ejemplo 8 [Dimetilpiperidinio]^{+} [B_{9}C_{27,6}H_{50,6}Na_{0,8}O_{39,7}]^{-} X 8 H_{2}O - Compuesto 1.4
El compuesto anterior se preparó de la misma manera que el compuesto 1.1 usando los siguientes materiales de partida en las cantidades molares relativas especificadas: 1 parte de hidróxido de dimetilpiperidinio; 9 partes de ácido bórico; 2,3 partes de sacarosa; 0,8 partes de hidróxido sódico. (Debe observarse que se usaron partes molares no estequiométricas de materiales de partida, especialmente de hidróxido sódico, para conseguir valores de pH de las formulaciones resultantes de aproximadamente 7; esto conduce también a la fórmula no estequiométrica mostrada anteriormente). El compuesto se analizó de la misma manera que el compuesto 1.1 en el ejemplo 5 con los siguientes resultados:
1)
Análisis en % para C, H, N, B, Na y Cl:
calculado: 29,8, 5,9, 1, 7, 1,3, 0,0, respectivamente
encontrado: 29,2, 5,9, 0,9, 7, 1,3, 0,031, respectivamente
2)
Aspecto:
cristalino
3)
Higroscopicidad:
no medida
Ejemplo 9 [Dimetilpiperidinio]^{+} [B_{8}(NH_{4})_{0,3}O_{12,71}]^{-} X 4 H_{2}O (fórmula propuesta de acuerdo con el análisis) – Compuesto 1.5
El compuesto anterior se preparó de la misma manera que el compuesto 1.1 usando los siguientes materiales de partida en las cantidades molares relativas especificadas: 1 parte de hidróxido de dimetilpiperidinio, 8 partes de ácido bórico, 0,3 partes de hidróxido amónico. (Como en el ejemplo 6, se usaron partes molares no estequiométricas de materiales de partida, especialmente de hidróxido de amonio, para conseguir valores de pH de las formulaciones resultantes de aproximadamente 7; esto conduce también a la fórmula no estequiométrica mostrada anteriormente). El compuesto se analizó de la misma manera que el compuesto 1.1 del ejemplo 5 con los siguientes resultados:
1)
Análisis en % para C, H, N, B, Na y Cl:
calculado: 17,4, 5,5, 6,7, 18,0, 0,0, 0,0, respectivamente
encontrado: 17,3, 5,6, 4,2, 17,6, 0,01, 0,015, respectivamente
2)
Aspecto:
cristalino
3)
Higroscopicidad:
4 semanas a una humedad relativa del 50% al aire: captación del 0,4% en peso de agua.
4 semanas a una humedad relativa del 60% al aire: captación del 0,6% en peso de agua.
4)
pH en agua a una concentración del 1% en peso:
6,8
Ejemplo 10 [Dimetilpiperidinio]^{+} [B_{9}Na_{0,9}O_{14,5}]^{-} X 6 H_{2}O - Compuesto 1.6
El compuesto anterior se preparó de la misma manera que el compuesto 1.1 usando los siguientes materiales de partida en las cantidades molares relativas especificadas: 1 parte de hidróxido de dimetilpiperidinio; 9 partes de ácido bórico; 0,9 partes de hidróxido sódico. (Como en el ejemplo 6, se usaron partes molares no estequiométricas de materiales de partida, especialmente de hidróxido sódico, para conseguir valores de pH de las formulaciones resultantes de aproximadamente 7; esto conduce también a la fórmula no estequiométrica mostrada anteriormente). El compuesto se analizó de la misma manera que el compuesto 1.1 del ejemplo 5 con los siguientes resultados:
1)
Análisis en % para C, H, N, B, Na y Cl:
calculado: 14,7, 4,9, 21,4, 17,0, 3,6, 0,0, respectivamente
encontrado: 14,4, 4,7, 21,4, 17,6, 3,9, 0,039, respectivamente
2)
Aspecto:
amorfo
3)
Higroscopicidad:
4 semanas a una humedad relativa del 50% al aire: captación del 2,7% en peso de agua.
4 semanas a una humedad relativa del 60% al aire: captación del 9,0% en peso de agua.
4)
pH en agua a una concentración del 1% en peso:
7,1
Ejemplo 11 [Dimetilpiperidinio]^{+} [B_{6,4}Na_{0,3}O_{10,3}]^{-} X 4 H_{2}O - Compuesto 1.7
El compuesto anterior se preparó de la misma manera que el compuesto 1.1 usando los siguientes materiales de partida en las cantidades molares relativas especificadas: 1 parte de hidróxido de dimetilpiperidinio; 6,4 partes de ácido bórico; 0,3 partes de hidróxido sódico. (Como en el ejemplo 6, se usaron partes molares no estequiométricas de materiales de partida, especialmente de hidróxido sódico, para conseguir valores de pH de las formulaciones resultantes de aproximadamente 7; esto conduce también a la fórmula no estequiométrica mostrada anteriormente). El compuesto se analizó de la misma manera que el compuesto 1.1 del ejemplo 5 con los siguientes resultados:
1)
Análisis en % para C, H, N, B, Na y Cl:
calculado: 19,7, 5,6, 3,3, 16,2, 1,6, 0,0, respectivamente
encontrado: 19,7, 5,4, 3,3, 16,5, 1,6, 0,046, respectivamente
2)
Aspecto:
amorfo
3)
Higroscopicidad:
4 semanas a una humedad relativa del 50% al aire: captación del 1,9% en peso de agua.
4 semanas a una humedad relativa del 60% al aire: captación del 4,1% en peso de agua.
Ejemplo 12 [Dimetilpiperidinio]^{+} [B_{9}C_{9}H_{36}Na_{0,8}O_{23,4}]^{-} X 5 H_{2}O - Compuesto 1.8
El compuesto anterior se preparó de la misma manera que el compuesto 1.1 usando los siguientes materiales de partida en las cantidades molares relativas especificadas: 1 parte de hidróxido de dimetilpiperidinio; 9 partes de ácido bórico; 0,8 partes de hidróxido sódico; 4,5 partes de etilenglicol. (Como en el ejemplo 6, se usaron partes molares no estequiométricas de los materiales de partida, especialmente de hidróxido sódico, para conseguir valores de pH de las formulaciones resultantes de aproximadamente 7; esto conduce también a la fórmula no estequiométrica mostrada anteriormente). El compuesto se analizó de la misma manera que el compuesto 1.1 del ejemplo 5 con los siguientes resultados:
1)
Análisis en % para C, H, N, B, Na y Cl:
calculado: 22,9, 7,4, 1,7, 11,6, 2,2, 0,0, respectivamente
encontrado: 23,2, 6,3, 1,7, 11,7, 1,9, 0,046, respectivamente
2)
Aspecto:
vítreo
3)
Higroscopicidad:
no medida
4)
pH en agua a una concentración del 1% en peso:
no medida
Ejemplo 13 Pentaborato de N,N-dimetilpiperidinio dihidrato semihidrato ([N,N-dimetilpiperidinio]^{+} [B_{5}O_{6}]^{-} X 2,5 H_{2}O) - Compuesto 1.9
El compuesto anterior se preparó de la misma manera que el compuesto 1.1 usando los siguientes materiales de partida en las cantidades molares relativas especificadas: 1 parte de hidróxido de dimetilpiperidinio; y 5 partes de ácido bórico. Para el análisis se cristalizó una muestra de material bruto a temperatura ambiente mediante autoevaporación de agua. Los cristales resultantes se aislaron por filtración y se secaron a temperatura ambiente.
La estructura del compuesto se confirmó por análisis de rayos x. Es idéntico al compuesto 1.1b, pero se incorpora una molécula adicional de agua por cada dos unidades cristalinas; esto conduce a la siguiente fórmula general: [N,N-Dimetilpiperidinio]^{+} [B_{5}O_{6}]- x 2,5 H_{2}O;
1)
Aspecto:
cristalino, p.f.: > 400ºC; reducción significativa de masa > 10% a >200ºC debido a los procesos de condensación del anión pentaborato;
2)
Higroscopicidad:
4 semanas a una humedad relativa del 50% al aire: captación del 0,4% en peso de agua
4 semanas a una humedad relativa del 60% al aire: captación del 0,6% en peso de agua.
Ejemplo 14 Ensayos de corrosión
Comparación de (A) cloruro de mepiquat con (B) una mezcla de cloruro de mepiquat con octaborato disódico tetrahidrato (Solubor®) y (C) pentaborato de mepiquat (compuesto 1.9) del ejemplo 13.
Los ensayos de este ejemplo se realizaron de acuerdo con el método de DIN (Norma Industrial Alemana) Nº 52168 parte 1 de noviembre de 1981, pero usando placas de acero modificadas.
Los ensayos de corrosión se realizaron en las tres formulaciones diferentes preparadas como se explica a continuación. Cada formulación se ensayó con los diferentes tipos de acero mostrados a continuación.
La primera formulación, denominada "cloruro de mepiquat" en las siguientes tablas, era una solución acuosa de cloruro de mepiquat al 8,33% (en peso) preparada diluyendo un preconcentrado de cloruro de mepiquat de 600 g/l. La segunda formulación, denominada "cloruro de mepiquat más sal borato" en las siguientes tablas, se preparó añadiendo octoborato disódico tetrahidrato al 15% en peso a la misma solución acuosa al 8,33% de cloruro de mepiquat que se usó en la primera formulación.
La tercera formulación, denominada "pentaborato de mepiquat" - en las siguientes tablas, se preparó a partir del compuesto 1.9 del ejemplo 13 diluyendo con agua para formar una solución acuosa de pentaborato de mepiquat al 12% (% en peso).
Las tres formulaciones mencionadas anteriormente contenían cantidades iguales de catión de mepiquat.
Se pusieron cantidades de medio litro de cada formulación en recipientes de plástico de polietileno (10 cm x 10 cm x 12 cm (altura)). En cada uno de los recipientes se insertaron dos series de tipos de placa de acero - 12 x 5 cm^{2} (espesor 0,2 cm).
Como modificación a la norma DIN mencionada, las placas de acero se prepararon con un área quemada con oxiacetileno adicional con un área de aproximadamente 5 a 7 mm, horizontalmente en el medio de las placas de acero.
Las zonas quemadas se pusieron por debajo de la superficie de la solución. (El objetivo de esta modificación del ensayo fue simular una corrosión más grave y una situación más peligrosa).
La posición de las placas fue tal que aproximadamente 1/3 de las placas estaban en contacto con el aire. Después de 14 días, se examinaron las placas de acero, se lavaron, se limpiaron, se secaron y se pesaron de acuerdo con el método DIN anterior.
Resultados: A partir de los resultados de corrosión mostrados a continuación (basados particularmente en la pérdida de material en g/m^{2}) puede observarse que el "pentaborato de mepiquat" es un material no corrosivo (serie de ensayos 1 y 2).
2
3
Ejemplo 15 Formulación
Las siguientes tres recetas describen nuevos concentrados de suspensión con ácido bórico, bórax y pentaborato de mepiquat como materiales de partida. Las formulaciones incluyen en este caso una proporción mayor de 1:30 de mepiquat y boro. En todas las formulaciones, la cantidad de catión de mepiquat es de 32 g/l.
Ejemplo 15a
A 232,9 g de una solución acuosa al 15,8% en peso de hidróxido de mepiquat (0,28 mol), se le añadió una mezcla de 182 g de ácido bórico (2,94 mol) y 561,4 g de bórax (Na_{2}B_{4}O_{7} x 10 H_{2}O, 1,47 mol) con agitación con un dispensador de laboratorio. Después de 10 minutos, se añadieron 16,6 g de un preconcentrado de Kelsan S* (2% en agua) y 288,8 g de agua destilada.
La mezcla se agitó durante aproximadamente 1 hora. El concentrado de suspensión resultante era estable, incoloro, homogéneo y podía usarse como una mezcla preparada para su uso en aplicaciones de depósito de mezcla con la disolución completa de todos los componentes.
La proporción de 1:32 entre mepiquat y boro se confirmó por cromatografía iónica y análisis elemental.
Ejemplo 15b
Se preparó el siguiente concentrado de suspensión de la misma manera que en el ejemplo 15a usando los siguientes materiales de partida en las cantidades especificadas: 232,9 g de una solución acuosa de hidróxido de mepiquat al 15,8% en peso (0,28 mol), 544,1 g de ácido bórico (8,80 mol), 76,64 g de Solubor® (0,23 mol), 16,6 g de Kelsan S* (como preconcentrado al 2% en peso en agua) y 323,05 g de agua destilada.
La proporción de 1:38 entre mepiquat y boro se confirmó por cromatografía iónica y análisis elemental.
Ejemplo 15c
Se preparó el siguiente concentrado de suspensión de la misma manera que en el ejemplo 15a usando los siguientes materiales de partida en las cantidades especificadas: 98,35 g de pentaborato de mepiquat (0,28 mol) del ejemplo 13, 383,2 g de Solubor (Na_{2}B_{8}O_{13} x 4 H_{2}O).
\text{*}
Kelzan S es un producto de goma xantana de Kelco/Monsanto Performance Materials Company y se usa como agente espesante
(Nº Registro CAS 12608-41-2) (1,14 mol), 16,6 g de Kelsan S* (como un preconcentrado al 2% en peso en agua) y 704 g de agua destilada.
La proporción de 1:32,5 entre mepiquat y boro se confirmó por cromatografía iónica y análisis elemental.
Ejemplo 16 Ensayos biológicos
No hay reducción de la actividad biológica de las nuevas composiciones de borato de mepiquat en comparación con cloruro de mepiquat. Como puede observarse en las siguientes tablas, ciertas composiciones de borato incluso son más activas en términos de reducción del alargamiento de los brotes en las plantas de algodón.
Las siguientes formulaciones D a J se usaron en los experimentos a a e. La formulación H que incluía sólo cloruro de mepiquat se usó como patrón.
La formulación J es una solución del compuesto 1.1b o 1.9 disuelto en agua y la formulación F es una solución del compuesto de la composición 1.2.
4
Experimento a
Reducción de la longitud de los brotes en trigo (cv. "Ralle") mediante diferentes formulaciones de borato de mepiquat en comparación con cloruro de mepiquat. *
5
Experimento b
Reducción de la longitud de brotes en algodón (cv. "Delta Pine") mediante diferentes formulaciones de borato de mepiquat comparadas con cloruro de mepiquat [proporción de mepiquat = 250 g catión/ha]*.
6
Experimento c
Reducción de la longitud de los brotes en algodón (cv. "Delta Pine") mediante diferentes formulaciones de borato de mepiquat en comparación con cloruro de mepiquat*
7
Experimento d
Reducción de la longitud de los brotes en algodón (cv. "Delta Pine") mediante diferentes formulaciones de borato de mepiquat en comparación con cloruro de mepiquat*
8
Experimento e
Reducción de la longitud de los brotes en algodón (cv. "Delta Pine") mediante diferentes formulaciones de borato de mepiquat en comparación con cloruro de mepiquat*
9
Experimento f
Reducción de la longitud de los brotes en algodón (cv. "Delta Pine") mediante diferentes formulaciones de borato de mepiquat en comparación con cloruro de mepiquat*
10

Claims (37)

1. Una composición agrícolamente activa que comprende un compuesto que tiene la fórmula química:
(I)[DMP]_{n}{}^{n+} \ [M_{x}B_{y}O_{z}(A)_{v}]^{m-}\cdot w \ H_{2}O
en la que:
DMP
es N,N-dimetilpiperidinio (mepiquat);
M
es un catión de un metal agrícolamente aceptable, hidrógeno o NH_{4};
B
es boro;
O
es oxígeno;
A
es un quelato o un resto formador de complejos asociado con al menos un átomo de boro o un catión agrícolamente aceptable;
m y n son el mismo número entero en el intervalo de 1 a 6;
x
es un número entero o fracción en el intervalo de 0 a 10;
y
es un número entero o fracción en el intervalo de más de 1 a 48;
z
es un número entero o fracción en el intervalo de 0 a 48;
v
es un número entero o fracción en el intervalo de 0 a 24; y
w
es un número entero o fracción en el intervalo de 0 a 24.
2. Una composición de acuerdo con la reivindicación 1, en la que x es 0.
3. Una composición de acuerdo con la reivindicación 1, en la que x es un número entero o fracción en el intervalo de más de 0 a 10.
4. Una composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que la composición de fórmula I comprende de 2 a 20 equivalentes molares de boro por equivalente molar de derivado de N,N-dimetilpiperidinio.
5. Una composición de acuerdo con la reivindicación 4, en la que la composición de fórmula I comprende de 2 a 10 equivalentes molares de boro por equivalente molar de derivado de N,N-dimetilpiperidinio.
6. Una composición de acuerdo con la reivindicación 5, donde la composición de fórmula I comprende de 3 a 10 equivalentes molares de boro por equivalente molar de derivado de N,N-dimetilpiperidinio.
7. El compuesto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, preparado haciendo reaccionar de 1 a 20 equivalentes molares de un compuesto de boro adecuado con un mol de hidróxido de N,N-dimetilpiperidinio, carbonato de N,N-dimetilpiperidinio y/o bicarbonato de N,N-dimetilpiperidinio.
8. Un proceso para la preparación de un compuesto de la fórmula I de acuerdo con la reivindicación 1, donde se hace reaccionar hidróxido de N,N-dimetilpiperidinio con ácido bórico y/u óxidos que contienen boro y opcionalmente con hidróxidos, óxidos, carbonatos o bicarbonatos metálicos agrícolamente útiles o hidróxido, carbonato o bicarbonato de amonio, y opcionalmente con un quelato o resto formador de complejos A.
9. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 8, donde se hace reaccionar hidróxido de N,N-dimetilpiperidinio con ácido bórico, óxidos que contienen boro y opcionalmente con hidróxidos, óxidos, carbonatos o bicarbonatos metálicos agrícolamente útiles o con hidróxido, carbonato o bicarbonato de amonio.
10. Un proceso para la preparación de un compuesto de la fórmula I de acuerdo con la reivindicación 1, donde se hace reaccionar bicarbonato o carbonato de N,N-dimetilpiperidinio con ácido bórico y/u óxidos que contienen boro y opcionalmente con óxidos, hidróxidos, carbonatos o bicarbonatos metálicos agrícolamente útiles o con hidróxido, carbonato o bicarbonato de amonio, y opcionalmente con un quelato o resto formador de complejos A.
11. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 10, donde se hace reaccionar bicarbonato o carbonato de N,N-dimetilpiperidinio con ácido bórico, óxidos que contienen boro y opcionalmente con hidróxidos, óxidos, carbonatos o bicarbonatos metálicos agrícolamente útiles o hidróxido, carbonato o bicarbonato de amonio.
12. Un proceso electroquímico para la preparación de compuestos de fórmula I de acuerdo con la reivindicación 1, donde se hacen reaccionar sales de N,N-dimetilpiperidinio mediante electrodiálisis bipolar en presencia de agua y ácido bórico y/u óxidos que contienen boro, y opcionalmente en presencia de hidróxidos metálicos, óxidos metálicos, carbonatos metálicos, bicarbonatos metálicos, hidróxido de amonio, carbonato de amonio o bicarbonato de amonio agrícolamente útiles y opcionalmente en presencia de un quelato o resto formador de complejos A.
13. Un proceso electroquímico de acuerdo con la reivindicación 12, donde se hacen reaccionar ácido bórico y/u óxidos que contienen boro y opcionalmente hidróxidos metálicos, óxidos metálicos, carbonatos metálicos, bicarbonatos metálicos, hidróxido de amonio, carbonato de amonio o bicarbonato de amonio agrícolamente útiles.
14. Un proceso electroquímico de acuerdo con la reivindicación 12, donde se usa ácido bórico como reactivo.
15. Un proceso electroquímico de acuerdo con la reivindicación 12, donde se usa un aparato de electrodiálisis de doble bucle que está compuesto por una disposición alternante de membranas bipolares y membranas de intercambio aniónico.
16. Un proceso electroquímico de acuerdo con la reivindicación 12, donde en un aparato de electrodiálisis de doble bucle que está compuesto por una disposición alternante de membranas bipolares y membranas de intercambio aniónico, se someten sales de N,N-dimetilpiperidinio a electrodiálisis bipolar en presencia de ácido bórico u óxidos que contienen boro y opcionalmente en presencia de hidróxidos metálicos agrícolamente útiles, pasando selectivamente los aniones univalentes a través de la membrana de intercambio aniónico bajo la influencia del campo eléctrico mientras que se retienen los cationes y aniones multivalentes.
17. Un proceso electroquímico de acuerdo con la reivindicación 12, donde se usa haluro de N,N-dimetilpiperidinio como educto.
18. Un proceso electroquímico de acuerdo con la reivindicación 12, donde la densidad de corriente media está comprendida entre 1 y 14 A/dm^{2}.
19. Un proceso electroquímico para la preparación de hidróxido de N,N-dimetilpiperidinio, donde las sales de N,N-dimetilpiperidinio se hacen reaccionar mediante electrodiálisis bipolar en presencia de agua.
20. Un proceso electroquímico de acuerdo con la reivindicación 19, donde en un aparato de electrodiálisis de doble bucle que está compuesto por una disposición alternante de membranas bipolares y membranas de intercambio aniónico, se someten sales de N,N-dimetilpiperidinio a electrodiálisis bipolar en presencia de agua, pasando selectivamente los aniones univalentes a través de la membrana de intercambio aniónico bajo la influencia del campo eléctrico mientras que se retienen los cationes.
21. Un proceso electroquímico de acuerdo con la reivindicación 19, donde se usa cloruro de N,N-dimetilpiperidinio como educto.
22. Un proceso electroquímico de acuerdo con la reivindicación 19, donde la densidad de corriente media está comprendida entre 1 y 14 A/dm^{2}.
23. Carbonato de N,N-dimetilpiperidinio.
24. Una composición de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende un máximo de trazas de haluro o contaminación por haluro del 1% en peso (calculado en seco).
25. Una composición de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende del 0 al 60% en peso de otros ingredientes activos y/o tensioactivos y/u otros materiales de trabajo.
26. Un concentrado de suspensión que comprende una composición de acuerdo con la reivindicación 1 y un agente espesante.
27. Un concentrado de suspensión de acuerdo con la reivindicación 26 que comprende de un 30 a un 90% en peso de un compuesto de fórmula I de acuerdo con la reivindicación 1, de un 0 a un 50% en peso de otro ingrediente activo, de un 0 a un 10% en peso de un agente espesante y/u otros materiales de trabajo.
28. Un concentrado de suspensión que comprende una composición de acuerdo con la reivindicación 2 y un agente espesante.
29. Un concentrado de suspensión que comprende de un 30 a un 90% en peso de un compuesto de fórmula I de acuerdo con la reivindicación 1 y de un 0 a un 10% en peso de un agente espesante.
30. Un concentrado de suspensión de acuerdo con la reivindicación 26 que comprende un máximo de trazas de haluro o de contaminación con haluro del 1% en peso (calculado en seco).
31. Un método para regular el crecimiento de las plantas que comprende aplicar una composición de acuerdo con la reivindicación 1 en forma sólida o en forma de solución a una planta.
32. Un concentrado de suspensión que comprende una sal monoborato de mepiquat de la fórmula IV
(IV)[DMP]_{n}{}^{n+} \ [M_{x}BO_{z}(A)_{v}]^{m-}\cdot w \ (H_{2}O)
en la que:
DMP
es N,N-dimetilpiperidinio (mepiquat);
M
es un catión de un metal agrícolamente aceptable, hidrógeno o NH_{4};
B
es boro;
O
es oxígeno;
A
es un quelato o un resto formador de complejos asociado con al menos un átomo de boro;
m y n son el mismo número entero en el intervalo de 1 a 6;
x
es un número entero o fracción en el intervalo de 0 a 10;
z
es un número entero o fracción en el intervalo de 0 a 48;
v
es un número entero o fracción en el intervalo de 0 a 24; y
w
es un número entero o fracción en el intervalo de 0 a 24
y un agente espesante.
33. Un concentrado de suspensión de acuerdo con la reivindicación 32 que comprende de un 30 a un 90% en peso de un compuesto de la fórmula IV, de un 0 a un 50% en peso de otro ingrediente activo, de un 0 a un 10% en peso de un agente espesante y/o tensioactivos y/u otros materiales de trabajo.
34. Un concentrado de suspensión que comprende de un 30 a un 90% en peso de un compuesto de fórmula IV de acuerdo con la reivindicación 32 y de un 0 a un 10% en peso de un agente espesante.
35. Un concentrado de suspensión de acuerdo con la reivindicación 32 que comprende un máximo de trazas de haluro o contaminación por haluro del 1% en peso (calculado en seco).
36. Un método para regular el crecimiento de las plantas que comprende aplicar una sal monoborato de mepiquat de la fórmula IV de acuerdo con la reivindicación 32 en una forma sólida o en forma de solución a una planta.
37. Un método para regular el crecimiento de las plantas que comprende aplicar un concentrado de suspensión de acuerdo con la reivindicación 32 a una planta.
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