专利名称：印楝素环糊精或环糊精衍生物包合物及制备方法
技术领域：
本发明属于农药领域，特别是植物性杀虫剂的环糊精及其衍生物的包合物及其制备方法。
背景技术：
植物性杀虫剂是从杀虫植物中提取出的主要的杀虫活性成分，因其来自植物，一般具有较高的安全性，较好的环境相容性，对非靶标生物影响较低，其作用方式与作用位点多样，害虫不易产生抗性等优点，是高毒化学农药的替代品，已在植物保护方面获得了广泛的应用。印楝素(azadirachtin)是从印楝树(Azadirachtaindica)种子中分离提纯出来的柠檬素类(1imonoid)化合物，属四环三萜类物质。由于许多试验证实它对沙漠蝗(Schistocercagregaria)有强烈拒食活性的作用，随后被命名为“印楝素”；而以后的研究又证实其对多种重要作物害虫均具有高生物活性的作用，因而引起世界范围的关注。1980～1994年先后召开过4次国际印楝会议。国内已有多种以印楝素为主要成份的杀虫剂出现，如中国专利公开的99114796.0，00114227.5；还有一些印楝素或其混配的乳油产品的已获登记并广泛使用。但因在印楝素的分子结构中存在不饱和键、醚键、羰基的活泼α氢原子以及环张力，印楝素在紫外光照射下以及水、氧气、高温等条件下快速降解，不利于农药的保存及对害虫的防治。另外因印楝素不溶于水，一般需要通过添加有机溶剂制成乳油使用，有机溶剂的大量耗用及溶剂挥发所带来的环境的影响有待解决。
技术内容本发明的目的是提出一种印楝素的环糊精或其衍生物的包合物及其制备方法，以提高印楝素杀虫剂对紫外光、对热的稳定性，延长杀虫剂的持效期，同时，在一定程度上提高难溶于水的印楝素杀虫剂的溶解度。
本发明为一种印楝素与环糊精或环糊精衍生物的包合物，包合物的结构特征为，印楝素的分子被包合在环糊精或环糊精的衍生物的空腔内，形成以环糊精为主体分子、印楝素为客体分子的包合物。其中，印楝素与环糊精或环糊精衍生物的分子比为1∶2，即一个印楝素分子被两个环糊精分子或两个环糊精衍生物分子所包合。
作为主体分子的环糊精或环糊精的衍生物为β-环糊精、α-环糊精、γ-环糊精、2-羟丙基-β环糊精(Hp-β-CyD)，2，6-二甲基-β环糊精(DM-β-CyD)，葡萄糖基环糊精中的任一种。其中β环糊精廉价易得，为首选的主体分子的包裹材料。
本发明是通过以下技术方法实现的将印楝素与环糊精或环糊精衍生物，通过共沉淀法，固相反应法反应，生成印楝素的环糊精包含物。所述的共沉淀制备方法是，将环糊精置于反应釜并加热到50℃以上制成饱和水溶液，将有机溶剂溶解的印楝素物质的量为环糊精或环糊精的衍生物1∶1-8物质的量的的印楝素溶液，在N2或H2或CO2气体的保护下缓慢加入反应釜中，继续加热搅拌或回流1~24h，过滤，干燥可得包合物。(在工业化生产中过滤的滤液可以代替水作为下一批次溶解环糊精的溶液循环使用)。
上述方法也可以制备化学纯的包合物，制备方法为，将环糊精或环糊精的衍生物的原料两次重结晶并在110℃干燥至恒重，再将其置于反应釜，加水溶解并加热到50℃以上制成饱和水溶液；取印楝素物质的量为环糊精或环糊精的衍生物物质的量的一半，将印楝素溶于有机溶剂中，在N2或H2或CO2气体的保护下将印楝素的溶液缓慢加入反应釜中，所述的有机溶剂为丙酮或乙醚、甲醇、乙醇、丙醇、吡啶、DMF、乙腈中的任一种，继续加热搅拌或回流1~24h，趁热过滤或冷却静置后过滤。用少量有机溶剂洗除除滤渣中未反应的印楝素，再用少量的水洗净除去滤渣中未反应的环糊精，干燥即获印楝素的环糊精或环糊精的衍生物的包合物。为制备分析纯的印楝素的包合物，可对上述化学纯的包合物进行重结晶、硅胶柱分离或高效液相制备色谱分离并真空干燥。
一种印楝素的环糊精及环糊精衍生物的包合物制备方法，其特征在于所述的固相制备法为，将环糊精或环糊精的衍生物与印楝素两者混合，加入少量的水共同研磨1至4小时。然后，在N2或H2或CO2保护下在60±20℃的范围内加热2~4小时，再放置在真空干燥箱中干燥4h以上，得印楝素的环糊精及环糊精衍生物的包合物；用乙醇或丙酮等有机溶剂洗涤以除去包合物中未反应的印楝素，再用温水洗除未反应的环糊精得化学纯的印楝素的环糊精及环糊精衍生物的包合物；用重结晶法、硅胶柱法或制备高效液相色谱法及反相高效液相色谱法分离提纯，最后真空干燥得高纯度的印楝素的环糊精及环糊精衍生物的包合物。
在印楝素与环糊精及环糊精衍生物的固相反应法中，反应物中印楝素与环糊精的物质的量比为1∶1-8，其中最佳比率为1∶2，这正是其包合物的分子比。在此比例上，印楝素得到有效的包合，环糊精也没有浪费。
有益效果本发明实施后所带来的有益效果为当印楝素与环糊精或环糊精的衍生物形成包合物后，因为环糊精的分子囊在分子水平上包裹了印楝素，环糊精对植物性杀虫剂的空间位阻作用和络合作用避免了印楝素的光照降解、水解、聚合、氧化等降解方式，增强了印楝素的稳定性，相应延长了杀虫剂的持效期。
因为环糊精分子中有很多处于分子外腔的亲水的羟基，对于疏水性的在水中极低溶解性的印楝素而言，当其分子进入环糊精的疏水性内腔之后，印楝素借助于环糊精亲水性外壳，其水溶解性大幅度的增加。如果使用了溶解性极好的2-羟丙基β-环糊精，2，6-二甲基-β环糊精等环糊精衍生物，印楝素在水中的溶解度的提高更加显著，这也相对地增加了印楝素的内吸性。
按发明所述的方式制备的印楝素包合物的实验结果也证明了在理论上的增加杀虫剂的稳定性和溶解度的推断。印楝素及其环糊精包合物的紫外光光照稳定性实验显示，以2支平行的30W的紫外灯同时照射40μM的印楝素及其包合物，紫外灯管中心位置距溶液液面距离为40cm，以紫外分光光度计和高效液相色谱分别在相应紫外吸收峰处测定各物质的吸光度并计算其不同照射时间下残存的印楝素的含量，结果见表1。
表1 印楝素及其β-环糊精的包合物的溶液在不同时间的紫外光照射下的残余浓度(单位μM)。
包合物的热稳定性也有明显增加，密封的印楝素(为增加其溶解度加入少量丙酮)、印楝素的β-环糊精包合物、印楝素Hp-β-环糊精包合物40μm的水溶液分别在55℃加热14天，印楝素的水溶液从40μM降至0μM，印楝素的β-环糊精包合物降低为15.9μM、印楝素2-羟丙基-β环糊精包合物水溶液的降解至11.7μM。形成包合物后，环糊精有效的防止了印楝素的降解。
本发明还有效地提高了植物性杀虫剂印楝素的溶解度，印楝素在与β-环糊精形成主客分子包合物后，摄氏25度时，β-环糊精外腔的多羟基的亲水作用使印楝素的水溶解度提高26倍，用2-羟丙基-β环糊精包合印楝素可以使印楝素在水溶液中的含量达8％以上。在表面活性剂的作用下或在加热溶解状态下，这些环糊精的包合物可以溶于水中，直接配制成农药施用。当然，以印楝素的环糊精包合物为主要成份的农药混配也是可行的。
与印楝素相比，印楝素受环糊精包合物后，对其生物活性有一定的影响，以华南农业大学昆虫毒理研究室研制，由深圳市农宝生物工程公司生产的0.3％印楝素乳油为供试参照药剂，供试作物为菜心。防治对象为小菜蛾。试验方法试验采取随机区组排列，4次重复，每小区面积20m2。试验设印楝素乳油1000倍液，印楝素的β-环糊精包合物、印楝素2-羟丙基-β环糊精及清水对照4个处理。使用工农16型背负式喷雾器，按每公顷750kg的药液量均匀喷雾，对照区喷等量的清水。施药前调查虫口数，于施药后第3d、7d、15d、21d采用5点取样法记录活虫数，并计算虫口减退率和防治效果。结果与分析试验结果见表2表2 印楝素及其β-环糊精的包合物的溶液对小菜蛾的防效实验。
同摩尔浓度的印楝素与其包合物活性相比，在3d和7d时印楝素效果略高，在5d和21d时时包合物防效更高，这可能与印楝素形成包合物后减少了了印楝素的分解，延长了残效期有关。
发明实例为了更好地理解本发明，现举例如下，本发明可以通过包括但不限于下列实例实现
例1 印楝素的β-环糊精的包合物的共沉淀制备法取β-环糊精(上海伯奥)重结晶两次，110℃加热至恒重，准确称取0.01mol置于三颈烧瓶中，加入50ml水加热搅拌至β-环糊精全部溶解，继续升温至70℃，向三颈烧瓶中通入N2以保护反应物不被氧化，0.005mol的印楝素用5ml甲醇溶解，加入至滴液漏斗，在搅拌条件下逐滴滴入装有β-环糊精的烧瓶中，继续搅拌8小时，将溶液在真空条件下浓缩至20ml，待冷却至常温后，放置4℃冷藏过夜，过滤出沉淀，并先用5ml乙醇冲洗，后用10ml温水冲洗，再置于90℃的真空干燥烘箱中烘4h。即可获印楝素-环糊精包合物，其包合物中印楝素与β-环糊精的物质的量之比为1∶2，产物为白色粉末。
例2 由印楝干粉制备其相应的β-环糊精的包合物取0.03mol的β环糊精，置于三颈烧瓶中，加150ml的水搅拌至均匀，加入150ml水加热搅拌至β-环糊精全部溶解，继续升温至70℃，向三颈烧瓶中通入N2以保护反应物不被氧化，准确称取含印楝素10％的印楝干粉30克，用300ml的甲醇溶解，加入至滴液漏斗，在搅拌条件下逐滴滴入装有β-环糊精的烧瓶中，继续搅拌8小时，将溶液在真空条件下浓缩至60ml，待冷却至常温后，放置4℃冷藏过夜，过滤出沉淀，所获包合物加入60ml的OP-10和40g的十二烷基苯磺酸钠表面活性剂，加入适量的助溶剂、稳定剂并加水稀释至1000ml即得0.34％的印楝素微乳剂。可用于防治水稻、蔬菜、和果树害虫。其防虫谱与印楝素相同但持效期成倍延长。
例3 印楝素的HP-β环糊精的包合物的固相反应法制备。
取0.01mol的HP-β环糊精(adlreach)，加10ml的水搅拌至均匀，准确称取印楝素0.005mol，与HP-β环糊精共同研磨2h，在N2保护下将混合物水浴加热至100℃4h.再放置在真空干燥烘箱中先抽气再加热至60℃4h；冷却，加入5ml的乙醇洗去产物中未包合的印楝素，再用10ml的60℃水洗除未反应的印楝素，为获得更高纯度的包合物，可将包合物溶入水，加热，用重结晶法重结晶两次，，最后真空干燥，可得纯度超过98％的包合物，包合物中分子中印楝素与HP-β环糊精的物质的量之比为1∶2。
权利要求
1.一种印楝素环糊精或环糊精衍生物的包合物，其特征是，印楝素的分子被包合在环糊精或环糊精的衍生物的空腔内，形成以环糊精为主体分子、印楝素为客体分子的包合物，其中，印楝素与环糊精或环糊精衍生物的分子比为1∶2，即一个印楝素分子被两个环糊精分子或两个环糊精衍生物分子所包合。
2.根据权利要求1所述的印楝素环糊精或环糊精衍生物的包合物，其特征是环糊精或环糊精的衍生物为β-环糊精、α-环糊精、γ-环糊精、2-羟丙基-β环糊精(Hp-β-CYD)，2，6-二甲基-β环糊精(DM-β-CDY)，葡萄糖基环糊精中任一种。
3.一种印楝素环糊精或环糊精衍生物的包合物的制备方法，其特征是，将环糊精置于反应釜并加热到50℃以上制成饱和水溶液，将有机溶剂溶解的印楝素物质的量为环糊精物质的量的1∶1/8的印楝素溶液，在N2或H2或CO2气体的保护下缓慢加入反应釜中，继续加热搅拌或回流1～24h，过滤，干燥可得包合物。
4.一种印楝素环糊精或环糊精衍生物的包合物的制备方法，其特征在于，将环糊精或环糊精的衍生物的原料两次重结晶并在110℃干燥至恒重，再将其置于反应釜，加水溶解并加热到50℃以上制成饱和水溶液；取印楝素物质的量为环糊精或环糊精的衍生物物质的量的一半，将印楝素溶于有机溶剂中，在N2或H2或CO2气体的保护下将印楝素的溶液缓慢加入反应釜中，所述的有机溶剂为丙酮或乙醚、甲醇、乙醇、丙醇、吡啶、DMF、乙腈中的一种，继续加热搅拌或回流1～24h，趁热过滤或冷却静置后过滤，用少量有机溶剂洗除滤渣中未反应的印楝素，再用少量的水洗净除去滤渣中未反应的环糊精，干燥即获印楝素的环糊精或环糊精的衍生物的包合物，为制备分析纯的印楝素的包合物，可对上述化学纯的包合物进行重结晶、硅胶柱分离或高效液相制备色谱分离并真空干燥。
5.一种印楝素的环糊精及环糊精衍生物的包合物制备方法，其特征在于，将环糊精或环糊精的衍生物与印楝素两者混合，加入少量的水共同研磨1至4小时。然后，在N2或H2或CO2保护下在60±20℃的范围内加热2～4小时，再放置在真空干燥箱中干燥4h以上，得印楝素的环糊精及环糊精衍生物的包合物；用乙醇或丙酮有机溶剂洗涤以除去包合物中未反应的印楝素，再用温水洗除未反应的环糊精得化学纯的印楝素的环糊精及环糊精衍生物的包合物；用重结晶法、硅胶柱法或制备高效液相色谱法及反相高效液相色谱法分离提纯，最后真空干燥得高纯度的印楝素的环糊精及环糊精衍生物的包合物。
6.根据权利要求5所述的印楝素的环糊精或环糊精衍生物包合物制法，其特征在于，反应物中印楝素与环糊精的物质的量之比为1∶1-8。
全文摘要
本发明属于农药领域，特别是植物性杀虫剂的环糊精及其衍生物的包合物及其制备方法。本发明将印楝素与环糊精或其衍生物通过共沉淀法、固相反应法反应，生成印楝素环糊精或环糊精衍生物的包合物。印楝素形成包合物后，环糊精的空间位阻及络合作用保护了处于其空腔内的印楝素，印楝素的降解反应的速率下降，杀虫剂变得稳定。同时环糊精空腔外的多个羟基有助于提高腔内印楝素在水中的溶解度，本发明所获得的印楝素的环糊精或环糊精衍生物的包合物的高稳定使印楝素的杀虫持效期延长，有利于发挥印楝素这种优秀的植物性杀虫剂的作用。
文档编号A01N43/90GK1425293SQ02149738
公开日2003年6月25日 申请日期2002年12月25日 优先权日2002年12月25日
发明者徐汉虹, 胡林 申请人:华南农业大学