專利名稱：魚藤酮環(huán)糊精或環(huán)糊精衍生物的包合物及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于農(nóng)藥領(lǐng)域，特別是植物性殺蟲劑的環(huán)糊精及其衍生物的包合物及其制備方法。
背景技術(shù)：
植物性殺蟲劑是從殺蟲植物中提取出的主要的殺蟲活性成分，因其來自植物，一般具有較高的安全性，較好的環(huán)境相容性，對非靶標(biāo)生物影響較低，其作用方式與作用位點(diǎn)多樣，害蟲不易產(chǎn)生抗性等優(yōu)點(diǎn)，是高毒化學(xué)農(nóng)藥的替代品，已在植物保護(hù)方面獲得了廣泛的應(yīng)用。魚藤酮是早期分離出的一種高活性、廣譜性殺蟲劑，具有較高的殺蟲活性。國內(nèi)已有多種以魚藤酮為主要成份的殺蟲劑出現(xiàn)，如中國專利公開的00107141.0、94100790.1；還有一些魚藤酮或其混配的乳油產(chǎn)品的已獲登記并廣泛使用。但因在魚藤酮的分子結(jié)構(gòu)中存在不飽和鍵、醚鍵、羰基的活潑α氫原子以及環(huán)張力，魚藤酮在紫外光照射下，以及在水、氧氣、高溫等條件下快速降解，不利于農(nóng)藥的保存及害蟲的防治。另外因魚藤酮不溶于水，一般需要通過添加有機(jī)溶劑制成乳油使用，有機(jī)溶劑的大量耗用及溶劑揮發(fā)所帶來的環(huán)境影響有待解決。
技術(shù)內(nèi)容本發(fā)明的目的是提出一種魚藤酮的環(huán)糊精或環(huán)糊精的包合物及其制備方法，以提高魚藤酮?dú)⑾x劑對紫外光和熱的穩(wěn)定性，延長殺蟲劑的持效期，同時(shí)，在一定程度上提高難溶于水的魚藤酮?dú)⑾x劑的溶解度。
本發(fā)明為一種魚藤酮與環(huán)糊精或環(huán)糊精衍生物的包合物，包合物的結(jié)構(gòu)特征為，魚藤酮的分子被包合在環(huán)糊精或環(huán)糊精的衍生物的空腔內(nèi)，形成以環(huán)糊精為主體分子、魚藤酮為客體分子的包合物。其中，魚藤酮與環(huán)糊精或環(huán)糊精衍生物的分子比為1∶2，即每個(gè)魚藤酮分子被兩個(gè)環(huán)糊精分子或環(huán)糊精衍生物分子所包合。
作為主體分子的環(huán)糊精或環(huán)糊精的衍生物為β-環(huán)糊精、α-環(huán)糊精、γ-環(huán)糊精、2-羥丙基-β環(huán)糊精(Hp-β-CyD)，2，6-二甲基-β環(huán)糊精(DM-β-CyD)，葡萄糖基環(huán)糊精。其中β環(huán)糊精廉價(jià)易得，為首選的主體分子的包裹材料。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方法實(shí)現(xiàn)的將魚藤酮與環(huán)糊精或環(huán)糊精衍生物，通過共沉淀法，固相反應(yīng)法反應(yīng)，生成魚藤酮的環(huán)糊精包含物。所說的共沉淀制備方法是，將環(huán)糊精置于反應(yīng)釜并加熱到50℃以上制成飽和水溶液，將有機(jī)溶劑溶解的魚藤酮物質(zhì)的量為環(huán)糊精物質(zhì)的量的1∶1～8的魚藤酮溶液，在N2或H2或CO2氣體的保護(hù)下緩慢加入反應(yīng)釜中，繼續(xù)加熱攪拌或回流1~24h，過濾，干燥可得包合物。(在工業(yè)化生產(chǎn)中過濾的濾液可以代替水作為下一批次溶解環(huán)糊精的溶液循環(huán)使用)。
上述方法也可以制備化學(xué)純的包合物，制備方法為，將環(huán)糊精或環(huán)糊精的衍生物原料兩次重結(jié)晶并在110℃干燥至恒重，再將其置于反應(yīng)釜，加水溶解并加熱到50℃以上制成飽和水溶液；取魚藤酮物質(zhì)的量為環(huán)糊精或環(huán)糊精的衍生物物質(zhì)的量的一半，將魚藤酮溶于有機(jī)溶劑中，在N2或H2或CO2氣體的保護(hù)下將魚藤酮的溶液緩慢加入反應(yīng)釜中，所述的有機(jī)溶劑為丙酮或乙醚、甲醇、乙醇、丙醇、吡啶、DMF、乙腈中的任一種，繼續(xù)加熱攪拌或回流1～24h，趁熱過濾或冷卻靜置后過濾。用少量有機(jī)溶劑洗除除濾渣中未反應(yīng)的魚藤酮，再用少量的水洗凈除去濾渣中未反應(yīng)的環(huán)糊精，干燥即獲魚藤酮的環(huán)糊精或環(huán)糊精的衍生物的包合物。為制備分析純的魚藤酮的包合物，可對上述化學(xué)純的包合物進(jìn)行重結(jié)晶、硅膠柱分離或高效液相制備色譜分離并真空干燥。
所述的固相法為，將環(huán)糊精或環(huán)糊精的衍生物與魚藤酮兩者混合，加入少量的水共同研磨1至4小時(shí)。然后，在N2或H2或CO2保護(hù)下在80±20℃的范圍內(nèi)加熱2～4小時(shí)，再放置在真空干燥箱中干燥4h以上，得魚藤酮的環(huán)糊精及環(huán)糊精衍生物的包合物；用乙醇或丙酮等有機(jī)溶劑洗滌以除去包合物中未反應(yīng)的魚藤酮，再用溫水洗除未反應(yīng)的環(huán)糊精得化學(xué)純的魚藤酮的環(huán)糊精及環(huán)糊精衍生物的包合物；用重結(jié)晶法、硅膠柱法或制備高效液相色譜法及反相高效液相色譜法分離提純，最后真空干燥得高純度的魚藤酮的環(huán)糊精及環(huán)糊精衍生物的包合物。
在魚藤酮與環(huán)糊精及環(huán)糊精衍生物的固相反應(yīng)法中，反應(yīng)物中魚藤酮與環(huán)糊精的摩爾比為1∶1-1∶8，其中最佳比率為1∶2，這正是其包合物的分子比。在此比例上，魚藤酮得到有效的包合，環(huán)糊精也沒有浪費(fèi)。
有益效果本發(fā)明實(shí)施后所帶來的有益效果為當(dāng)魚藤酮與環(huán)糊精或環(huán)糊精的衍生物形成包合物后，因?yàn)榄h(huán)糊精的分子囊在分子水平上包裹了魚藤酮，環(huán)糊精對植物性殺蟲劑的空間位阻作用和絡(luò)合作用避免了魚藤酮的光照降解、水解、聚合、氧化等降解方式，增強(qiáng)了植物性殺蟲劑的穩(wěn)定性，相應(yīng)延長了殺蟲劑的持效期。
因環(huán)糊精分子有很多處于分子外腔的親水的羥基，對于疏水性的在水中極低溶解性的魚藤酮而言，當(dāng)其分子進(jìn)入環(huán)糊精的疏水性內(nèi)腔之后，魚藤酮借助于環(huán)糊精親水性外殼，其水溶解性大幅度的增加了11倍，如果使用了溶解性極好的2-羥丙基β-環(huán)糊精，2，6-二甲基-β環(huán)糊精等環(huán)糊精衍生物，魚藤酮在水中的溶解度的提高更加顯著，這也相對地改善了魚藤酮的施藥效果。
按發(fā)明所述的方式制備的魚藤酮包合物的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證明了在理論上的增加殺蟲劑的穩(wěn)定性和溶解度的推斷。魚藤酮及其環(huán)糊精包合物的紫外光光照穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)顯示，以2支平行的30W的紫外燈同時(shí)照射40μM的魚藤酮及其包合物，紫外燈管中心位置距溶液液面距離為40cm，以紫外分光光度計(jì)和高效液相色譜分別在相應(yīng)紫外吸收峰處測定各物質(zhì)的吸光度并計(jì)算其不同照射時(shí)間下殘存的魚藤酮2的含量，結(jié)果見表1。
表1魚藤酮及其β-環(huán)糊精的包合物的溶液在不同時(shí)間的紫外光照射下的殘余濃度(單位μM)。殺蟲劑及其包合物 測定波長 殘余濃度(μM)nm 0小時(shí) 6小時(shí) 12小時(shí)18小時(shí)24小時(shí)魚藤酮 297 40 24.2 15.7 9.7 7.3魚藤酮的β-CD包合物297 40 36.4 32.9 29.0 26.8魚藤酮Hp-β-CYD包合物 297 40 34.7 31.3 27.5 25.1包合物的熱穩(wěn)定性也有明顯增加，密封的魚藤酮(為增加其溶解度加入少量丙酮)、魚藤酮的β-環(huán)糊精包合物、魚藤酮2-羥丙基β-環(huán)糊精包合物40μM的水溶液分別在54±2℃加熱14天，除魚藤酮的水溶液從40μM降至31.9μM外，魚藤酮的β-環(huán)糊精包合物、魚藤酮2-羥丙基β-環(huán)糊精包合物水溶液的降解均不明顯。
本發(fā)明還有效地提高了植物性殺蟲劑魚藤酮的溶解度，魚藤酮在與β-環(huán)糊精形成主客分子包合物后，攝氏25度時(shí)，β-環(huán)糊精外腔的多羥基的親水作用使魚藤酮的水溶解度提高52倍，用2-羥丙基β-環(huán)糊精包合魚藤酮可以使魚藤酮在水溶液中的含量達(dá)8％以上。在表面活性劑的作用下或在加熱溶解狀態(tài)下，這些環(huán)糊精的包合物可以溶于水中，直接配制成農(nóng)藥施用。當(dāng)然，以魚藤酮的環(huán)糊精包合物為主要成分的農(nóng)藥混配也是可行的。
與魚藤酮相比，魚藤酮形成環(huán)糊精包合物后，對其生物活性有一定的影響，以對松材線蟲的作用為例，供試松材線蟲(Bursaphelenchus xylophilus)從采集自廣東省東莞市樟木頭鎮(zhèn)的病區(qū)松樹上分離，在用玉米培養(yǎng)的盤多毛孢(Pestalotiasp.)上培養(yǎng)(25℃)10d后，用改良貝曼漏斗法分離收集線蟲，用無菌水沖洗幾遍后配成每ml10000條線蟲液(混合蟲齡)備用。對松材線蟲的殺線活性測定。參考Kawazu等的真菌培養(yǎng)法。采用直徑為6cm的培養(yǎng)皿，用PDA培養(yǎng)基接種培養(yǎng)盤多毛孢菌，在25℃恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)5d，菌絲長滿平皿。在長滿菌絲的培養(yǎng)皿中間放置一小塊長1cm，厚約0.5cm的小正方形脫脂棉塊。用微量注射器吸取0.5ml已配成的相應(yīng)濃度的魚藤酮及魚藤酮的環(huán)糊精包合物溶液或者懸濁液，注入棉塊中，再吸取0.1ml線蟲液加入棉塊中央，每處理設(shè)4次重復(fù)，以5水作對照。在25℃恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)線蟲1，2，3，4d。將平皿內(nèi)的培養(yǎng)基全部倒出，用改良貝曼漏斗法分離收集線蟲并計(jì)數(shù)。結(jié)果如表2表2魚藤酮及其β-環(huán)糊精的包合物的溶液對松材線蟲的殺滅及生長繁殖的抑制作用。
濃度 殘余松材線蟲數(shù)(頭)魚藤酮?dú)⑾x劑及其包合物μM試前24小時(shí) 48小時(shí) 72小時(shí) 96小時(shí)魚藤酮 2.5100 75 41 30 13魚藤酮的β-CD包合物2.5100 82 55 39 17魚藤酮Hp-β-CYD包合物 2.5100 84 57 31 18魚藤酮 25 100 69 31 25 9魚藤酮的β-CD包合物25 100 47 22 16 4魚藤酮Hp-β-CYD包合物 25 100 42 26 13 3CK100 104 109 113 121同摩爾濃度的魚藤酮與其包合物活性相比，在2.5μM時(shí)魚藤酮效果略高，在25μM時(shí)包合物活性更高，這可能與魚藤酮形成包合物后增加了溶解度，改善了藥物在線蟲體內(nèi)的傳導(dǎo)特性有關(guān)。
發(fā)明實(shí)例為了更好地理解本發(fā)明，現(xiàn)舉例如下，本發(fā)明可以通過包括但不限于下列實(shí)例實(shí)現(xiàn)例1 魚藤酮的β-環(huán)糊精的包合物的共沉淀制備法取β-環(huán)糊精(上海伯奧)重結(jié)晶兩次，110℃加熱至恒重，準(zhǔn)確稱取0.01mol置于三頸燒瓶中，加入50ml水加熱攪拌至β-環(huán)糊精全部溶解，繼續(xù)升溫至70℃，向三頸燒瓶中通入N2以保護(hù)反應(yīng)物不被氧化，0.005mol的魚藤酮用5ml丙酮溶解，加入滴液漏斗，在攪拌條件下滴入裝有β-環(huán)糊精的燒瓶中，繼續(xù)攪拌8小時(shí)，將溶液在真空條件下濃縮至20ml，待冷卻至常溫后，放置4℃冷藏過夜，過濾出沉淀，并先用5ml乙醇沖洗，后用10ml溫水沖洗，再置于90℃的真空干燥烘箱中烘4h。即可獲魚藤酮-環(huán)糊精包合物，其包合物中兩分子的物質(zhì)的量之比魚藤酮β-環(huán)糊精為1∶2，產(chǎn)物為淡黃色粉末。本制備中所需的魚藤酮可以由魚藤植物的根或者非洲山毛豆的葉中提取，魚藤酮的環(huán)糊精或其衍生物的包合物是一種在水中有一定溶解度的粉劑，將2克的魚藤酮β-環(huán)糊精的包合物溶入10mol的OP-10攪拌溶解，再加入100ml的水強(qiáng)烈攪拌即成為微乳液，可以注射到患有松材線蟲病的松樹體內(nèi)，注射孔在距離地面0.3米處，可在10天內(nèi)殺滅的松材線蟲。另外，本微乳劑還可以可用水兌成配成1∶1000-1∶4000的水溶液用于防治水稻和蔬菜害蟲。
例2 魚藤酮的HP-β環(huán)糊精的包合物的固相反應(yīng)法制備純凈的包合物。取0.01mol的2-羥丙基β-環(huán)糊精(aldrich)，加10ml的水?dāng)嚢柚辆鶆?，?zhǔn)確稱取魚藤酮0.005mol，與2-羥丙基β-環(huán)糊精共同研磨2h，在N2保護(hù)下將混合物水浴加熱至100℃4h.再放置在真空干燥烘箱中先抽氣再加熱至110℃4h；冷卻，加入5ml的乙醇洗去產(chǎn)物中未包合的魚藤酮，再用10ml的60℃水洗除未反應(yīng)的魚藤酮，最后將魚藤酮的包合物用水溶解，為獲得更高純度的包合物，可將包合物溶入水，加熱，用重結(jié)晶法重結(jié)晶兩次，可獲純度在95％以上包合物。用高效液相制備色譜，以80％甲醇和20％的水為洗脫液洗脫包合物，收集洗脫液并結(jié)晶包合物，最后真空干燥，可得純度超過98％的包合物中兩分子的物質(zhì)的量之比為1∶2的魚藤酮的2-羥丙基β-環(huán)糊精的包合物。
權(quán)利要求
1.一種魚藤酮環(huán)糊精或環(huán)糊精衍生物的包合物，其特征是，魚藤酮的分子被包合在環(huán)糊精或環(huán)糊精的衍生物的空腔內(nèi)，形成以環(huán)糊精為主體分子、魚藤酮為客體分子的包合物。其中，魚藤酮與環(huán)糊精或環(huán)糊精衍生物的分子比為1∶2，即每個(gè)魚藤酮分子被兩個(gè)環(huán)糊精分子或環(huán)糊精衍生物分子所包合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的魚藤酮環(huán)糊精或環(huán)糊精衍生物的包合物，其特征是環(huán)糊精或環(huán)糊精的衍生物為β-環(huán)糊精、α-環(huán)糊精、γ-環(huán)糊精、2-羥丙基-β環(huán)糊精(Hp-β-CYD)，2，6-二甲基-β環(huán)糊精(DM-β-CDY)，葡萄糖基環(huán)糊精中的任一種。
3.一種魚藤酮環(huán)糊精或環(huán)糊精衍生物的包合物的制備方法，其特征是，將環(huán)糊精置于反應(yīng)釜并加熱到50℃以上制成飽和水溶液，將有機(jī)溶劑溶解的魚藤酮物質(zhì)的量為環(huán)糊精物質(zhì)的量的1∶1-8的魚藤酮溶液，在N2或H2或CO2氣體的保護(hù)下緩慢加入反應(yīng)釜中，繼續(xù)加熱攪拌或回流1～24h，過濾，干燥可得包合物。
4.一種魚藤酮環(huán)糊精或環(huán)糊精衍生物的包合物的制備方法，其特征在于，將環(huán)糊精或環(huán)糊精的衍生物原料兩次重結(jié)晶并在110℃干燥至恒重，再將其置于反應(yīng)釜，加水溶解并加熱到50℃以上制成飽和水溶液；取魚藤酮物質(zhì)的量為環(huán)糊精或環(huán)糊精的衍生物物質(zhì)的量的一半，將魚藤酮溶于有機(jī)溶劑中，在N2或H2或CO2氣體的保護(hù)下將魚藤酮的溶液緩慢加入反應(yīng)釜中，所述的有機(jī)溶劑為丙酮或乙醚、甲醇、乙醇、丙醇、吡啶、DMF、乙腈中的任一種，繼續(xù)加熱攪拌或回流1～24h，趁熱過濾或冷卻靜置后過濾，用少量有機(jī)溶劑洗除濾渣中未反應(yīng)的魚藤酮，再用少量的水洗凈除去濾渣中未反應(yīng)的環(huán)糊精，干燥即獲魚藤酮的環(huán)糊精或環(huán)糊精的衍生物的包合物，為制備分析純的魚藤酮的包合物，可對上述化學(xué)純的包合物進(jìn)行重結(jié)晶、硅膠柱分離或高效液相制備色譜分離并真空干燥。
5.一種魚藤酮的環(huán)糊精及環(huán)糊精衍生物的包合物制備方法，其特征在于將環(huán)糊精或環(huán)糊精的衍生物與魚藤酮兩者混合，加入少量的水共同研磨1至4小時(shí)。然后，在N2或H2或CO2保護(hù)下在80±20℃的范圍內(nèi)加熱2～4小時(shí)，再放置在真空干燥箱中干燥4h以上，得魚藤酮的環(huán)糊精及環(huán)糊精衍生物的包合物；用乙醇或丙酮等有機(jī)溶劑洗滌以除去包合物中未反應(yīng)的魚藤酮，再用溫水洗除未反應(yīng)的環(huán)糊精得化學(xué)純的魚藤酮的環(huán)糊精及環(huán)糊精衍生物的包合物；用重結(jié)晶法、硅膠柱法或制備高效液相色譜法及反相高效液相色譜法分離提純，最后真空干燥得高純度的魚藤酮的環(huán)糊精及環(huán)糊精衍生物的包合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的魚藤酮的環(huán)糊精或環(huán)糊精衍生物包合物制備方法，其特征在于，反應(yīng)物中魚藤酮與環(huán)糊精的物質(zhì)的量之比為1∶1-8。
全文摘要
本發(fā)明屬于農(nóng)藥領(lǐng)域，特別是植物性殺蟲劑的環(huán)糊精及其衍生物的包合物及其制備方法。本發(fā)明將魚藤酮與環(huán)糊精或其衍生物通過共沉淀法、固相反應(yīng)法反應(yīng)，生成魚藤酮環(huán)糊精或其衍生物的包合物。魚藤酮形成包合物后，環(huán)糊精的空間位阻及絡(luò)合作用保護(hù)了處于其空腔內(nèi)的魚藤酮，魚藤酮的降解反應(yīng)的速率下降，殺蟲劑變得穩(wěn)定。同時(shí)環(huán)糊精空腔外的多個(gè)羥基有促于提高腔內(nèi)魚藤酮在水中的溶解度，本發(fā)明所獲得的魚藤酮環(huán)糊精或環(huán)糊精衍生物的包合物對嚴(yán)重危害我國松林的松材線蟲殺滅作用顯著。
文檔編號A01N43/90GK1425292SQ0214973
公開日2003年6月25日 申請日期2002年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月25日
發(fā)明者徐漢虹, 胡林 申請人:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)