专利名称：含烯唑醇生物活性组分的高分子型化学缓释杀菌剂的制作方法
技术领域：
本发明属于农用化学品领域。涉及一种控制释放的聚合物杀菌剂及其制备方法及应用。更确切地，涉及一种高分子型化学缓释杀菌剂及其制备方法及应用。
背景技术：
高分子型控制缓释农药是基于人们对环境保护的重视，对农药的毒性、安全性、残效性的规定日益严格而研究和开发的一种新型农药缓释剂。它利用高分子材料的稳定性和粘附性以克服小分子农药易受风、雨水、微生物等因素影响而大量流失的缺点，本身一般不表现生物活性，但可在施药环境中，以稍高于有效剂量缓慢释放出活性组分，具有高效、安全、持效期长、环境友好的特点。目前所报道的高分子缓释农药以物理复合型的居多。US 2002/0103086A1中曾报道了烯唑醇、戊唑醇等三唑类杀菌剂的高分子控制释放剂型，解决了烯唑醇使用受风、露水、雨水、微生物等因素影响，失效快、需要频繁施药缺陷。但该杀菌剂为母体农药与高分子载体物理混合体。它们消耗大量高分子底物作为活性组分的溶媒，活性分子含量较低，释放过程依赖于这些高分子材料的降解和活性分子的扩散，大量的聚合物残留在应用环境中，往往会造成又一种环境污染，而生产成本和农业成本与常规剂型比较无明显优势。高分子型化学缓释农药则将常规的小分子农药与高分子化合物以化学键的方式结合，通过化学键的水解断裂，释放活性组分，实现了真正分子级的控制释放，因此释放的剂量和速度依应用要求有着广阔的调节空间，可以实现母体农药临界阈值意义上的最优化施用，生产成本和农业成本更为经济合理，而可生物降解的高分子载体的运用，又为这种环境友好的绿色农药剂型，开拓了广阔的商品化前景。中国专利申请CN1419825A和CN 1419826A公开了以多菌灵和恶霉灵为母体农药的高分子型化学缓释农用杀菌剂。但是以三氮唑衍生物杀菌剂、尤其是以烯唑醇为活性组分的高分子型化学缓释农药的合成及应用，迄今尚未见报道。
发明内容
为了克服物理型烯唑醇高分子控制释放剂型所存在的“高分子底物消耗量大、活性分子含量较低、大量的聚合物残留易造成新的环境污染、生产成本无明显优势”的缺点，开发高效、环保型绿色农药，满足农业生产的需要，本发明提出了一种新的技术方案将烯唑醇杀菌剂以共价键的形式链接在高分子化合物载体上，制得高分子型化学缓释杀菌剂。该杀菌剂在使用环境中发生化学键断裂，释放出高效杀菌活性成分，表现出杀菌活性和缓释作用，可用作理想的农用杀菌剂。
本发明提出的含烯唑醇生物活性组分的高分子型化学缓释杀菌剂，其聚合单元结构如式(1)所示 式中聚合度X、Y可相同或不同，X+Y为100～1.0×107。
本发明还涉及上述含有烯唑醇活性成分的高分子型化学缓释杀菌剂的制备方法，包括以下步骤(1).以烯唑醇为底物与架桥剂进行缩合反应，(2).将步骤(1)制得的加合物与高分子载体进行接枝反应，得到高分子载体的悬垂侧链上带有高度生物活性片断的高分子型化学缓释杀菌剂。
由步骤(1)制得的加合物可以不经分离提纯直接与高分子载体进行接枝反应。反应在有机溶剂中进行，较适宜的溶剂选自N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、1，2-二氯乙烷、氯仿、二氯甲烷、四氢呋喃、1，4-二氧六环、甲苯或二甲苯，优选N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺。
上述高分子型化学缓释杀菌剂可以是水溶性的或非水溶性的，分子态的或分子聚集态的，粉末状、粒状、乳液状或溶液状的，也可以是干燥的或含水的。所用的高分子载体既可以是天然聚合物，也可以是合成高分子化合物。例如可以选自聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯和聚醋酸乙烯；聚丙烯酰胺、聚苯乙烯、苯乙烯一马来酸酐交替共聚物、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丙酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯酸辛酯、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丙酯、聚甲基丙烯酸丁酯；ABS树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、密胺树脂、聚酯类、聚氨酯类或环氧树脂类；聚硅醚，聚乳酸或聚乳酸-乙二醇酸共聚物；淀粉，纤维素，海藻胶，淀粉衍生物，树皮，明胶或木质素磺酸钠。优选的高分子载体为聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、淀粉或纤维素，更进一步优选的为聚乙烯醇。聚乙烯醇中，优选聚合度为100～1.0×107，更为优选的聚合度为1450-2600、醇解度为84-100％的市售商品；而以聚合度为1700、醇解度为88-99％的品种最为适宜。
本发明采用母体杀菌剂分子——架桥剂——聚合物之间共价键结合的系统来制备高分子型化学缓释杀菌剂。
所使用的架桥剂可选自4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯-2，4-二异氰酸酯(TDI)、碳酰氯、均苯四甲酸酐、丁二酸酐、乙撑亚胺或环氧氯丙烷；优选4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)。
本发明所用的母体农药分子还可以包括但不限于三氮唑型α，β不饱和醇衍生物类农用杀菌剂、植物生长调节剂或除草剂。例如除了优选的(E)-(RS)-1-(2，4-二氯苯基)-4，4-二甲基-2-(1，2，4-三唑-1-基)-1-戊烯-3-醇(烯唑醇)，还可以选用(E)-(RS)-1-(4-氯苯基)-4，4-二甲基-2-(1，2，4-三唑-1-基)-1-戊烯-3-醇或1-环己基-4，4-二甲基-2-(1，2，4-三唑-1-基)-1-戊烯-3-醇等母体农药分子。
因此本发明优选的高分子型化学缓释杀菌剂的制备方法如下(1).以烯唑醇为底物与4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)进行缩合反应(2).将步骤(1)制得的加合物不经分离提纯，直接与聚乙烯醇(PVA)进行接枝反应，得到高分子载体的悬垂侧链上带有高度生物活性片断的高分子型化学缓释杀菌剂(DMP)化学反应式如下 式中聚合度X、Y可相同或不同，X+Y为100～1.0×107。
在缩合反应中，烯唑醇与4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)分子的两个异氰酸根均可以反应。为避免反应中生成过多的烯唑醇二加合物，提高目的物的收率，应选用干燥过的有机溶剂。还应注意加料次序并控制反应温度和反应时间在50-120℃良好搅拌下，将烯唑醇加入到含有MDI的溶液中，反应时间0.5-2.0小时。烯唑醇与MDI的摩尔比为0.25-1.00∶1.0。缩合反应完成后，再加入聚乙烯醇进行接枝反应。加入月桂醇二正丁基锡或三元胺等催化剂对反应有促进作用。
聚合度为100～1.0×107市售的聚乙烯醇商品均可以用作本发明高分子型化学缓释杀菌剂的制备方法中的载体聚合物。低聚合度(X+Y为100)的高分子型化学缓释杀菌剂具有较强的黏着性和较高的可降解性，活性成分水解释放较快，持效期可达到30天左右，比较适合于即时速效性要求较高的植株叶面喷雾用途；高聚合度的缓释杀菌剂(X+Y为7,500,000～10,000,000)具有较高的水解、光解和微生物降解稳定性，持效期可达60～80天，但活性成分释放浓度较低，释放20天左右时，其抑菌率保持在38％左右，适合用作拌种剂和土壤杀菌剂；较具代表性的聚合物I的聚合度为1700，其活性组分含量为18％(重量比)，药效持效期可达30天或更长。
改变活性组分烯唑醇、架桥剂MDI和高分子载体聚乙烯醇的配比，可以得到不同活性组分含量的(例如重量含量1～50％)高分子型化学缓释杀菌剂。优选烯唑醇含量为10～30％(重量)，更优选烯唑醇含量为15～25％(重量)。
本发明制备的高分子型化学缓释杀菌剂可以直接使用，也可以进一步加工成水剂、乳剂、粉剂、可湿性粉剂和颗粒剂等各种剂型。这些加工方法是农药加工技术人员所熟知。
与常规剂型相比，本发明的高分子型化学缓释杀菌剂具有如下优点(1)在施用环境中通过水解、光解、微生物降解等方式，较快地释放出足够有效剂量，有较强的即时速效性，迅速杀灭已发生的病菌；(2)所选的母体农药具有高效、低毒、低残留、内吸性等特点，高分子底物消耗量小、活性分子含量高，可控制释放，药剂稳定；(3)母体农药用量少，持效期长，施用次数少，可以降低生产成本、农业成本和减少环境污染。
具体实施例方式
以下实施例作为理解本发明的目的，用以进一步说明本发明，但并不限定本发明所陈述的权利要求。
例1 聚合物I的制备在125毫升配有温度计、搅拌器、回流冷凝器及通氮气装置的四口瓶中，加入60毫升干燥的N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)和0.714克(2.8毫摩)的4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，通入氮气，搅拌下，加热升温至100-110℃，滴加0.920克(2.8毫摩)的烯唑醇和10毫升干燥的DMAC的溶液。加毕，保温搅拌约1小时后，加入3.200克聚乙烯醇(聚合度1700，醇解度99％)和10毫升干燥的DMAC的溶液，在100±5℃反应约2小时至终点。降温至室温，得到浅棕色凝胶即为粗产物。该产物经甲醇沉淀析出，过滤，真空干燥后，得到2.05克淡黄色固体即为最终产品——聚合物I18％烯唑醇含量(重量含量)。
例2 聚合物II～聚合物V的制备参照例1方法，分别以聚合度为100、1450、2600和7,500,000～10,000,000的聚乙烯醇为载体聚合物合成聚合物II～聚合物V，如表1所示
表1.高分子型化学缓释杀菌剂(II～V)
聚合物I～聚合物V的红外光谱IR νmax3600～3200cm-1(醇-OH特征吸收)，3400～3000cm-1(酰胺的N-H伸缩振动)，2980～2840cm-1(饱和烃C-H伸缩振动)，1730cm-1(s，C＝O)，1650cm-1、1620cm-1、1580cm-1、1510cm-1(烯烃C＝C，苯环骨架振动)，1560cm-1(m，C＝N)，1260cm-1(s，C-O-C)。
例3 聚合物I～聚合物V活性组分的水解释放水解释放试验按照文献(E1-Refaie Kenawy，et al.，J Appl Polym Sci，2001，80415-421)的方法，将100毫克粉碎的聚合物(DMP)置于装有100毫升缓冲溶液的容量瓶中，水浴恒温25℃，不加搅拌。pH＝4、7、9的缓冲溶液分别用乙酸-乙酸钠、混合磷酸盐和氯化铵-氨水等分别配制。周期性抽取试液采用HPLC法(Waters高效液相色谱仪，Waters 510pump，检测器Waters486，254nm处为检测波长)分析水解释放出的活性组分——烯唑醇的含量。聚合物(DMP)的水解实验结果表明在不同pH值的缓冲溶液中，活性组分的初始释出浓度均很高，在1天后释出量可达5～7％；低聚合度(X+Y为100)的聚合物II的活性成分水解释放较快，随时间的延长活性组分大量释出，在20天后释放达70～80％；高聚合度的聚合物V释出速率平稳缓和，在45天后释放达48～53％；而聚合度为1450～2600的聚合物I、III和IV，在45天后释放达98％以上，更适宜作为控制释放的高分子型化学缓释杀菌剂。
例4生物活性测定供试药剂聚合物I～聚合物V；对照药剂烯唑醇原药(含量91.78％)；试验对象黄瓜白粉病(Erysiphe cucurbitacerarum)。
供试药剂的处理浓度为80、20、5μg/ml，另设不施药剂的空白对照，每个处理3次重复。选择生长整齐一致的盆栽黄瓜幼苗的第二片真叶，剪去生长点，按所设浓度在作物喷雾机上进行喷雾处理，处理后的试验材料自然晾干，并于喷药后1、5、10、20天分别接种黄瓜白粉病孢子粉，然后放置人工气候室中(温度昼22℃、夜20℃，相对湿度80～90％)培养。均在接种10天后调查防治效果，按农业部农药检定所《农药田间药效试验准则》的分级标准分级记载，以病情指数计算防治效果。
表2.高分子型化学缓释杀菌剂抑菌效果对照
表3. 18％烯唑醇缓释剂的缓释作用测定结果(％)
本发明的高分子型化学缓释杀菌剂具有与原药一致的杀菌效果，但具有明显的缓释作用，药效持效期可到达30天以上，有实际应用价值。
权利要求
1.含烯唑醇生物活性组分的高分子型化学缓释杀菌剂，其聚合单元结构如式(1)所示 式中聚合度X、Y可相同或不同，X+Y为100～1.0×107。
2.权利要求1所述的高分子型化学缓释杀菌剂的制备方法，包括以下步骤(1).以烯唑醇为底物与架桥剂进行缩合反应；(2).将步骤(1)制得的加合物与高分子载体进行接枝反应，得到高分子载体的悬垂侧链上带有高度生物活性片断的高分子型化学缓释杀菌剂；所述的架桥剂选自4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯-2，4-二异氰酸酯(TDI)、碳酰氯、均苯四甲酸酐、丁二酸酐、乙撑亚胺或环氧氯丙烷；所述的高分子载体选自聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、淀粉或纤维素。
3.按照权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述的架桥剂选自4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯，所述的高分子载体选自聚乙烯醇。
4.权利要求1所述的含有烯唑醇生物活性组分的高分子型化学缓释杀菌剂作为农用杀菌剂的用途。
全文摘要
一种含烯唑醇生物活性组分的高分子型化学缓释杀菌剂，聚合单元结构如式(1)所示，式中聚合度X、Y可相同或不同，X+Y为100～1.0×10
文档编号A01N25/10GK1714643SQ20041002088
公开日2006年1月4日 申请日期2004年7月2日 优先权日2004年7月2日
发明者刘冬雪, 台立民, 徐龙鹤, 司乃国, 喻滔 申请人:沈阳化工研究院