魚藤酮環糊精或環糊精衍生物的包合物及製備方法

2023-12-03 00:31:21 3

專利名稱：魚藤酮環糊精或環糊精衍生物的包合物及製備方法
技術領域：
本發明屬於農藥領域，特別是植物性殺蟲劑的環糊精及其衍生物的包合物及其製備方法。
背景技術：
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，較好的環境相容性，對非靶標生物影響較低，其作用方式與作用位點多樣，害蟲不易產生抗性等優點，是高毒化學農藥的替代品，已在植物保護方面獲得了廣泛的應用。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。國內已有多種以魚藤酮為主要成份的殺蟲劑出現，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品的已獲登記並廣泛使用。但因在魚藤酮的分子結構中存在不飽和鍵、醚鍵、羰基的活潑α氫原子以及環張力，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，不利於農藥的保存及害蟲的防治。另外因魚藤酮不溶於水，一般需要通過添加有機溶劑製成乳油使用，有機溶劑的大量耗用及溶劑揮發所帶來的環境影響有待解決。
技術內容本發明的目的是提出一種魚藤酮的環糊精或環糊精的包合物及其製備方法，以提高魚藤酮殺蟲劑對紫外光和熱的穩定性，延長殺蟲劑的持效期，同時，在一定程度上提高難溶於水的魚藤酮殺蟲劑的溶解度。
本發明為一種魚藤酮與環糊精或環糊精衍生物的包合物，包合物的結構特徵為，魚藤酮的分子被包合在環糊精或環糊精的衍生物的空腔內，形成以環糊精為主體分子、魚藤酮為客體分子的包合物。其中，魚藤酮與環糊精或環糊精衍生物的分子比為1∶2，即每個魚藤酮分子被兩個環糊精分子或環糊精衍生物分子所包合。
作為主體分子的環糊精或環糊精的衍生物為β-環糊精、α-環糊精、γ-環糊精、2-羥丙基-β環糊精(Hp-β-CyD)，2，6-二甲基-β環糊精(DM-β-CyD)，葡萄糖基環糊精。其中β環糊精廉價易得，為首選的主體分子的包裹材料。
本發明是通過以下技術方法實現的將魚藤酮與環糊精或環糊精衍生物，通過共沉澱法，固相反應法反應，生成魚藤酮的環糊精包含物。所說的共沉澱製備方法是，將環糊精置於反應釜並加熱到50℃以上製成飽和水溶液，將有機溶劑溶解的魚藤酮物質的量為環糊精物質的量的1∶1～8的魚藤酮溶液，在N2或H2或CO2氣體的保護下緩慢加入反應釜中，繼續加熱攪拌或回流1~24h，過濾，乾燥可得包合物。(在工業化生產中過濾的濾液可以代替水作為下一批次溶解環糊精的溶液循環使用)。
上述方法也可以製備化學純的包合物，製備方法為，將環糊精或環糊精的衍生物原料兩次重結晶並在110℃乾燥至恆重，再將其置於反應釜，加水溶解並加熱到50℃以上製成飽和水溶液；取魚藤酮物質的量為環糊精或環糊精的衍生物物質的量的一半，將魚藤酮溶於有機溶劑中，在N2或H2或CO2氣體的保護下將魚藤酮的溶液緩慢加入反應釜中，所述的有機溶劑為丙酮或乙醚、甲醇、乙醇、丙醇、吡啶、DMF、乙腈中的任一種，繼續加熱攪拌或回流1～24h，趁熱過濾或冷卻靜置後過濾。用少量有機溶劑洗除除濾渣中未反應的魚藤酮，再用少量的水洗淨除去濾渣中未反應的環糊精，乾燥即獲魚藤酮的環糊精或環糊精的衍生物的包合物。為製備分析純的魚藤酮的包合物，可對上述化學純的包合物進行重結晶、矽膠柱分離或高效液相製備色譜分離並真空乾燥。
所述的固相法為，將環糊精或環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。然後，在N2或H2或CO2保護下在80±20℃的範圍內加熱2～4小時，再放置在真空乾燥箱中乾燥4h以上，得魚藤酮的環糊精及環糊精衍生物的包合物；用乙醇或丙酮等有機溶劑洗滌以除去包合物中未反應的魚藤酮，再用溫水洗除未反應的環糊精得化學純的魚藤酮的環糊精及環糊精衍生物的包合物；用重結晶法、矽膠柱法或製備高效液相色譜法及反相高效液相色譜法分離提純，最後真空乾燥得高純度的魚藤酮的環糊精及環糊精衍生物的包合物。
在魚藤酮與環糊精及環糊精衍生物的固相反應法中，反應物中魚藤酮與環糊精的摩爾比為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，環糊精也沒有浪費。
有益效果本發明實施後所帶來的有益效果為當魚藤酮與環糊精或環糊精的衍生物形成包合物後，因為環糊精的分子囊在分子水平上包裹了魚藤酮，環糊精對植物性殺蟲劑的空間位阻作用和絡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，增強了植物性殺蟲劑的穩定性，相應延長了殺蟲劑的持效期。
因環糊精分子有很多處於分子外腔的親水的羥基，對於疏水性的在水中極低溶解性的魚藤酮而言，當其分子進入環糊精的疏水性內腔之後，魚藤酮藉助於環糊精親水性外殼，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-環糊精，2，6-二甲基-β環糊精等環糊精衍生物，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。
按發明所述的方式製備的魚藤酮包合物的實驗結果也證明了在理論上的增加殺蟲劑的穩定性和溶解度的推斷。魚藤酮及其環糊精包合物的紫外光光照穩定性實驗顯示，以2支平行的30W的紫外燈同時照射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，以紫外分光光度計和高效液相色譜分別在相應紫外吸收峰處測定各物質的吸光度並計算其不同照射時間下殘存的魚藤酮2的含量，結果見表1。
表1魚藤酮及其β-環糊精的包合物的溶液在不同時間的紫外光照射下的殘餘濃度(單位μM)。殺蟲劑及其包合物 測定波長 殘餘濃度(μM)nm 0小時 6小時 12小時18小時24小時魚藤酮 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-環糊精包合物、魚藤酮2-羥丙基β-環糊精包合物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-環糊精包合物、魚藤酮2-羥丙基β-環糊精包合物水溶液的降解均不明顯。
本發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-環糊精形成主客分子包合物後，攝氏25度時，β-環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-環糊精包合魚藤酮可以使魚藤酮在水溶液中的含量達8％以上。在表面活性劑的作用下或在加熱溶解狀態下，這些環糊精的包合物可以溶於水中，直接配製成農藥施用。當然，以魚藤酮的環糊精包合物為主要成分的農藥混配也是可行的。
與魚藤酮相比，魚藤酮形成環糊精包合物後，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)從採集自廣東省東莞市樟木頭鎮的病區松樹上分離，在用玉米培養的盤多毛孢(Pestalotiasp.)上培養(25℃)10d後，用改良貝曼漏鬥法分離收集線蟲，用無菌水衝洗幾遍後配成每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等的真菌培養法。採用直徑為6cm的培養皿，用PDA培養基接種培養盤多毛孢菌，在25℃恆溫培養箱培養5d，菌絲長滿平皿。在長滿菌絲的培養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已配成的相應濃度的魚藤酮及魚藤酮的環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4次重複，以5水作對照。在25℃恆溫培養箱培養線蟲1，2，3，4d。將平皿內的培養基全部倒出，用改良貝曼漏鬥法分離收集線蟲並計數。結果如表2表2魚藤酮及其β-環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 殘餘松材線蟲數(頭)魚藤酮殺蟲劑及其包合物μM試前24小時 48小時 72小時 96小時魚藤酮 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時魚藤酮效果略高，在25μM時包合物活性更高，這可能與魚藤酮形成包合物後增加了溶解度，改善了藥物在線蟲體內的傳導特性有關。
發明實例為了更好地理解本發明，現舉例如下，本發明可以通過包括但不限於下列實例實現例1 魚藤酮的β-環糊精的包合物的共沉澱製備法取β-環糊精(上海伯奧)重結晶兩次，110℃加熱至恆重，準確稱取0.01mol置於三頸燒瓶中，加入50ml水加熱攪拌至β-環糊精全部溶解，繼續升溫至70℃，向三頸燒瓶中通入N2以保護反應物不被氧化，0.005mol的魚藤酮用5ml丙酮溶解，加入滴液漏鬥，在攪拌條件下滴入裝有β-環糊精的燒瓶中，繼續攪拌8小時，將溶液在真空條件下濃縮至20ml，待冷卻至常溫後，放置4℃冷藏過夜，過濾出沉澱，並先用5ml乙醇衝洗，後用10ml溫水衝洗，再置於90℃的真空乾燥烘箱中烘4h。即可獲魚藤酮-環糊精包合物，其包合物中兩分子的物質的量之比魚藤酮β-環糊精為1∶2，產物為淡黃色粉末。本製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-環糊精的包合物溶入10mol的OP-10攪拌溶解，再加入100ml的水強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，注射孔在距離地面0.3米處，可在10天內殺滅的松材線蟲。另外，本微乳劑還可以可用水兌成配成1∶1000-1∶4000的水溶液用於防治水稻和蔬菜害蟲。
例2 魚藤酮的HP-β環糊精的包合物的固相反應法製備純淨的包合物。取0.01mol的2-羥丙基β-環糊精(aldrich)，加10ml的水攪拌至均勻，準確稱取魚藤酮0.005mol，與2-羥丙基β-環糊精共同研磨2h，在N2保護下將混合物水浴加熱至100℃4h.再放置在真空乾燥烘箱中先抽氣再加熱至110℃4h；冷卻，加入5ml的乙醇洗去產物中未包合的魚藤酮，再用10ml的60℃水洗除未反應的魚藤酮，最後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，用重結晶法重結晶兩次，可獲純度在95％以上包合物。用高效液相製備色譜，以80％甲醇和20％的水為洗脫液洗脫包合物，收集洗脫液並結晶包合物，最後真空乾燥，可得純度超過98％的包合物中兩分子的物質的量之比為1∶2的魚藤酮的2-羥丙基β-環糊精的包合物。
權利要求
1.一種魚藤酮環糊精或環糊精衍生物的包合物，其特徵是，魚藤酮的分子被包合在環糊精或環糊精的衍生物的空腔內，形成以環糊精為主體分子、魚藤酮為客體分子的包合物。其中，魚藤酮與環糊精或環糊精衍生物的分子比為1∶2，即每個魚藤酮分子被兩個環糊精分子或環糊精衍生物分子所包合。
2.根據權利要求1所述的魚藤酮環糊精或環糊精衍生物的包合物，其特徵是環糊精或環糊精的衍生物為β-環糊精、α-環糊精、γ-環糊精、2-羥丙基-β環糊精(Hp-β-CYD)，2，6-二甲基-β環糊精(DM-β-CDY)，葡萄糖基環糊精中的任一種。
3.一種魚藤酮環糊精或環糊精衍生物的包合物的製備方法，其特徵是，將環糊精置於反應釜並加熱到50℃以上製成飽和水溶液，將有機溶劑溶解的魚藤酮物質的量為環糊精物質的量的1∶1-8的魚藤酮溶液，在N2或H2或CO2氣體的保護下緩慢加入反應釜中，繼續加熱攪拌或回流1～24h，過濾，乾燥可得包合物。
4.一種魚藤酮環糊精或環糊精衍生物的包合物的製備方法，其特徵在於，將環糊精或環糊精的衍生物原料兩次重結晶並在110℃乾燥至恆重，再將其置於反應釜，加水溶解並加熱到50℃以上製成飽和水溶液；取魚藤酮物質的量為環糊精或環糊精的衍生物物質的量的一半，將魚藤酮溶於有機溶劑中，在N2或H2或CO2氣體的保護下將魚藤酮的溶液緩慢加入反應釜中，所述的有機溶劑為丙酮或乙醚、甲醇、乙醇、丙醇、吡啶、DMF、乙腈中的任一種，繼續加熱攪拌或回流1～24h，趁熱過濾或冷卻靜置後過濾，用少量有機溶劑洗除濾渣中未反應的魚藤酮，再用少量的水洗淨除去濾渣中未反應的環糊精，乾燥即獲魚藤酮的環糊精或環糊精的衍生物的包合物，為製備分析純的魚藤酮的包合物，可對上述化學純的包合物進行重結晶、矽膠柱分離或高效液相製備色譜分離並真空乾燥。
5.一種魚藤酮的環糊精及環糊精衍生物的包合物製備方法，其特徵在於將環糊精或環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。然後，在N2或H2或CO2保護下在80±20℃的範圍內加熱2～4小時，再放置在真空乾燥箱中乾燥4h以上，得魚藤酮的環糊精及環糊精衍生物的包合物；用乙醇或丙酮等有機溶劑洗滌以除去包合物中未反應的魚藤酮，再用溫水洗除未反應的環糊精得化學純的魚藤酮的環糊精及環糊精衍生物的包合物；用重結晶法、矽膠柱法或製備高效液相色譜法及反相高效液相色譜法分離提純，最後真空乾燥得高純度的魚藤酮的環糊精及環糊精衍生物的包合物。
6.根據權利要求5所述的魚藤酮的環糊精或環糊精衍生物包合物製備方法，其特徵在於，反應物中魚藤酮與環糊精的物質的量之比為1∶1-8。
全文摘要
本發明屬於農藥領域，特別是植物性殺蟲劑的環糊精及其衍生物的包合物及其製備方法。本發明將魚藤酮與環糊精或其衍生物通過共沉澱法、固相反應法反應，生成魚藤酮環糊精或其衍生物的包合物。魚藤酮形成包合物後，環糊精的空間位阻及絡合作用保護了處於其空腔內的魚藤酮，魚藤酮的降解反應的速率下降，殺蟲劑變得穩定。同時環糊精空腔外的多個羥基有促於提高腔內魚藤酮在水中的溶解度，本發明所獲得的魚藤酮環糊精或環糊精衍生物的包合物對嚴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 優先權日2002年12月25日
發明者徐漢虹, 胡林 申請人:華南農業大學