一种猫薄荷精油/萘酰化β–环糊精微胶囊及其制备方法与流程

本发明属于杀虫剂技术领域，具体涉及一种猫薄荷精油/萘酰化β–环糊精微胶囊及其制备方法。

背景技术：

β–环糊精(简称β–cd)分子外形呈截锥状，分子中每个葡萄糖单元采取未扭曲椅式构象作为吡喃葡萄糖单元，4c1构象结构β–环糊精分子中所有伯羟基均座落于环的一侧，即葡萄糖单元6位羟基构成环糊精截锥状结构主面(较窄端)，而所有仲羟基座落于环的另一侧，即2位和3位羟基构成环糊精截锥状结构次面(较阔面)。环糊精内壁由指向空腔c3和c5上的氢原子及糖苷键氧原子构成，使其空腔内部有较高电子云密度，表现出一定疏水性；环糊精次面仲羟基则使其大口端和外壁表现为亲水性。另外，由于6位亚甲基存在，使其主面也表现出一定疏水性。因此，环糊精分子有一个“外亲水，内疏水”的环状圆台型分子结构。β-环糊精这种特征结构使其具有很多特别性能，能与范围极其广泛各类客体，例如有机分子、无机离子、配合物甚至惰性气体，通过分子间相互作用形成主客体包合物，从而对客体具有屏蔽、控制释放、活性保护等功能，广泛应用于医药和食品领域。

自1954年报道避蚊胺(n,n-diethy-l，3-methylbenzamide,deet)具驱蚊活性以来，一直作为最有效的驱避剂被广泛应用。然而，多年来有关其毒性及安全性方面的研究一直受到人们的重视。世界各国都在加强寻找更为安全、有效的驱避剂。人们对数千种植物及人工合成化合物进行了广泛的研究，但一直没有发现优于deet的替代物。2001年peterson研究发现一种存在于猫薄荷nepetacataria中的有效成分假荆芥内酯(nepetalactone)具有极高的驱蚊活性，其驱蚊活性是deet的10倍，对蚊、蟑螂、白蚁均具驱避效果。但猫薄荷精油易挥发，涂抹或喷洒后作用持续时间较短，不能直接用于需要长时间持续均匀释放的驱蚊产品的应用。目前，已有将猫薄荷精油包埋于天然β–环糊精形成包合物微胶囊的应用报道和专利。但是，这种包合物无法控制猫薄荷精油的释放速度和均匀性，不能解决对包埋的猫薄荷精油进行可控的释放速率的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种猫薄荷精油/萘酰化β–环糊精微胶囊的制备方法；目的之二在于提供一种猫薄荷精油/萘酰化β–环糊精微胶囊。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、一种猫薄荷精油/萘酰化β–环糊精微胶囊，所述微胶囊由壁材和包裹在所述壁材中的芯材组成，所述壁材为萘酰化β–环糊精，所述芯材为猫薄荷精油。

2、所述的一种猫薄荷精油/萘酰化β–环糊精微胶囊的制备方法，所述方法如下：

(1)向β–环糊精中加入1-萘甲酸和二环己基碳二亚胺，65-85℃下回流搅拌反应2.5-3.5h后加入水，继续搅拌反应至所述二环己基碳二亚胺分解后冷却至室温，然后静置至析出固体，所述固体经抽滤洗涤后烘干，制得萘酰化β–环糊精；

(2)将步骤(1)中制备的萘酰化β–环糊精溶于水中形成所述萘酰化β–环糊精的饱和溶液，然后向所述饱和溶液中加入猫薄荷精油乙醇溶液，搅拌反应至析出白色固体，然后冷却至室温，再静置至所述白色固体不再析出，所述白色固体经抽滤洗涤后烘干，制得猫薄荷精油/萘酰化β–环糊精微胶囊。

优选的，步骤(1)中，所述β–环糊精和1-萘甲酸的摩尔比为1:2-5，所述1-萘甲酸与二环己基碳二亚胺的质量比为1:1。

优选的，步骤(1)中，所述二环己基碳二亚胺与水的质量比为1:100-150。

优选的，步骤(1)中，所述静置为在0-5℃下静置，所述抽滤洗涤时以冰水为洗涤液洗涤3-5次。

优选的，步骤(1)中，所述烘干为在100-105℃下干燥1-1.5h。

优选的，步骤(2)中，所述萘酰化β–环糊精与猫薄荷精油的摩尔比为1.9280-1.9970:1。

优选的，步骤(2)中，所述静置为在0-5℃下静置，所述抽滤洗涤时先以冰水为洗涤液洗涤3-5次，再以无水乙醇为洗涤液洗涤3-5次。

优选的，步骤(2)中，所述烘干为在25-30℃下真空干燥4-5h。

优选的，步骤(1)和步骤(2)中，所述搅拌的速度均为300-600r/min。

本发明的有益效果在于：本发明提供了一种猫薄荷精油/萘酰化β–环糊精微胶囊及其制备方法，该微胶囊以猫薄荷精油为芯材，萘酰化β–环糊精为壁材，在一定温度下，该微胶囊能够控制猫薄荷精油的释放速度和均匀性，从而有效地解决了对包埋的猫薄荷精油释放速率可控的问题。在制备该微胶囊过程中，首先采用1-萘甲酸与β–环糊精开口端的羟基进行萘酰化，在β–环糊精主体分子中引入位阻基团，由于β–环糊精上的羟基有伯羟基和仲羟基两类，伯羟基的活性大于仲羟基，所以萘酰化位阻基团优先在小口端的伯羟基上，且β–环糊精上的萘酰基越多，则空腔外的位阻越大，热稳定性越高，因此可以通过控制β–环糊精上萘酰化的程度，从而控制微胶囊中释放出猫薄荷精油的速度及均匀性。其制备方法简单易操作，且成本低，适合扩大化生产。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为对比实施例和实施例1至实施例4中微胶囊分别在40℃中猫薄荷精油的释放率测试结果图；

图2为对比实施例和实施例1至实施例4中微胶囊分别在60℃中猫薄荷精油的释放率测试结果图；

图3为对比实施例和实施例1至实施例4中微胶囊分别在80℃中猫薄荷精油的释放率测试结果图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

实施例1

制备猫薄荷精油/萘酰化β–环糊精微胶囊

(1)将2.270gβ–环糊精加入圆底烧瓶中，然后再加入0.4080g1-萘甲酸和0.4080g二环己基碳二亚胺，安装回流装置，80℃下油浴中加热，以450r/min的转速回流搅拌反应3h后加入45g蒸馏水，继续以450r/min的转速搅拌反应至二环己基碳二亚胺分解后冷却至室温，然后在4℃下静置至析出固体，以冰水抽滤洗涤该固体5次后在100℃下干燥1h，制得萘酰化β–环糊精；

(2)将1.0025g步骤(1)中制备的萘酰化β–环糊精加入蒸馏水中，85℃下水浴中加热搅拌至萘酰化β–环糊精溶解，形成萘酰化β–环糊精的饱和溶液，然后向该饱和溶液中加入猫薄荷精油乙醇溶液(该溶液中含0.5020g猫薄荷精油)，以450r/min的转速搅拌反应至析出白色固体，然后冷却至室温，再在4℃下静置至无白色固体析出，先以冰水抽滤洗涤该白色固体3次，再以无水乙醇抽滤洗涤该白色固体4次后在30℃下真空干燥4.5h，制得猫薄荷精油/萘酰化β–环糊精微胶囊。

实施例2

(1)将2.270gβ–环糊精加入圆底烧瓶中，然后再加入0.6120g1-萘甲酸和0.6120g二环己基碳二亚胺，安装回流装置，65℃下油浴中加热，以300r/min的转速回流搅拌反应3.5h后加入80g蒸馏水，继续以300r/min的转速搅拌反应至二环己基碳二亚胺分解后冷却至室温，然后在5℃下静置至析出固体，以冰水抽滤洗涤该固体4次后在105℃下干燥1h，制得萘酰化β–环糊精；

(2)将1.0117g步骤(1)中制备的萘酰化β–环糊精加入蒸馏水中，85℃下水浴中加热搅拌至萘酰化β–环糊精溶解，形成萘酰化β–环糊精的饱和溶液，然后向该饱和溶液中加入猫薄荷精油乙醇溶液(该溶液中含0.5120g猫薄荷精油)，以300r/min的转速搅拌反应至析出白色固体，然后冷却至室温，再在5℃下静置至无白色固体析出，先以冰水抽滤洗涤该白色固体4次，再以无水乙醇抽滤洗涤该白色固体5次后在25℃下真空干燥5h，制得猫薄荷精油/萘酰化β–环糊精微胶囊。

实施例3

(1)将2.270gβ–环糊精加入圆底烧瓶中，然后再加入0.8160g1-萘甲酸和0.8160g二环己基碳二亚胺，安装回流装置，85℃下油浴中加热，以600r/min的转速回流搅拌反应2.5h后加入120g蒸馏水，继续以600r/min的转速搅拌反应至二环己基碳二亚胺分解后冷却至室温，然后在0℃下静置至析出固体，以冰水抽滤洗涤该固体3次后在100℃下干燥1.5h，制得萘酰化β–环糊精；

(2)将1.0122g步骤(1)中制备的萘酰化β–环糊精加入蒸馏水中，85℃下水浴中加热搅拌至萘酰化β–环糊精溶解，形成萘酰化β–环糊精的饱和溶液，然后向该饱和溶液中加入猫薄荷精油乙醇溶液(该溶液中含0.5250g猫薄荷精油)，以600r/min的转速搅拌反应至析出白色固体，然后冷却至室温，再在0℃下静置至无白色固体析出，先以冰水抽滤洗涤该白色固体5次，再以无水乙醇抽滤洗涤该白色固体3次后在30℃下真空干燥4h，制得猫薄荷精油/萘酰化β–环糊精微胶囊。

实施例4

(1)将2.270gβ–环糊精加入圆底烧瓶中，然后再加入1.0200g1-萘甲酸和1.0200g二环己基碳二亚胺，安装回流装置，80℃下油浴中加热，以500r/min的转速回流搅拌反应3h后加入102g蒸馏水，继续以500r/min的转速搅拌反应至二环己基碳二亚胺分解后冷却至室温，然后在3℃下静置至析出固体，以冰水抽滤洗涤该固体5次后在105℃下干燥1h，制得萘酰化β–环糊精；

(2)将1.0105g步骤(1)中制备的萘酰化β–环糊精加入蒸馏水中，85℃下水浴中加热搅拌至萘酰化β–环糊精溶解，形成萘酰化β–环糊精的饱和溶液，然后向该饱和溶液中加入猫薄荷精油乙醇溶液(该溶液中含0.5070g猫薄荷精油)，以500r/min的转速搅拌反应至析出白色固体，然后冷却至室温，再在3℃下静置至无白色固体析出，先以冰水抽滤洗涤该白色固体4次，再以无水乙醇抽滤洗涤该白色固体5次后在30℃下真空干燥5h，制得猫薄荷精油/萘酰化β–环糊精微胶囊。

对比实施例

与实施例1的区别在于，不包含步骤(1)，将步骤(2)中萘酰化β–环糊精替换为β–环糊精。

实施例5

测试实施例1至实施例4中萘酰化β–环糊精的产率，按下式计算：

萘酰化β–环糊精产率(％)＝β–环糊精质量/(β–环糊精质量+1-萘甲酸质量)×100％

结果见表1。

表1实施例1至实施例4中萘酰化β–环糊精的产率

由表1可知，随着1-萘甲酸的比例提高，产物的收率逐渐下降。β–环糊精分子中有7个伯羟基和14个仲羟基，1-萘甲酸与这些羟基的反应活性随着β–环糊精分子上引入的萘酰基的增加而逐渐降低，这是因为萘酰基的位阻效应加大了后续萘酰化反应的难度。

实施例6

测试实施例1至实施例4中猫薄荷精油/萘酰化β–环糊精微胶囊的产率，按下式计算：猫薄荷精油/萘酰化β–环糊精微胶囊产率(％)＝猫薄荷精油/萘酰化β–环糊精微胶囊的质量/(萘酰化β–环糊精质量+猫薄荷精油质量)×100％

结果见表2。

表2实施例1至实施例4中猫薄荷精油/萘酰化β–环糊精微胶囊的产率

由表2可知，所得猫薄荷精油/萘酰化β–环糊精微胶囊为白色粉末，基本无猫薄荷气味。在物料比基本一致的条件下，β–环糊精上修饰的萘酰基越多，其形成猫薄荷精油/萘酰化β–环糊精微胶囊的收率越低。这说明β–环糊精上引入的萘酰基增大了其内腔周围的位阻，使猫薄荷精油进入β–环糊精内腔需要克服更多的位阻，使其产率有所下降。

实施例7

测试对比实施例和实施例1至实施例4中猫薄荷精油/萘酰化β–环糊精微胶囊中猫薄荷精油释放性能

将准确称重的各实施例中猫薄荷精油/萘酰化β–环糊精微胶囊(记为m0)放入到确定温度的恒温烘箱(温度分别为40℃、60℃、80℃)中，每隔一段确定时间称重(分别记为m1，m2，m3。。。。。mt)，最后将烘箱温度升至120℃，继续烘6h，此时微胶囊内的猫薄荷精油已完全释放，剩余质量记为mf。

猫薄荷精油包合率(％)＝(m0—mf)/m0×100％

猫薄荷精油释放率(％)＝(m0—mt)/(m0—mf)×100％

测试结果见表3和图1至图3，其中图1至图3依次为对比实施例和实施例1至实施例4中微胶囊分别在40℃、60℃、80℃中猫薄荷精油的释放率测试结果图。

表3各实施例微胶囊中猫薄荷精油的释放率

由表3及图1至图3可知：

(1)在40℃恒温烘箱中，对比实施例中未萘酰化的猫薄荷精油/β–环糊精微胶囊释放猫薄荷精油速度最快，约5h内已基本释放完全。实施例1和实施例2中猫薄荷精油/萘酰化β–环糊精微胶囊在相同条件下释放速率较显著的减慢，实施例3和实施例4中猫薄荷精油/萘酰化β–环糊精微胶囊则基本未有明显的猫薄荷精油释放。这表明，萘酰基的引入能有效地增强包合物的热稳定性，萘酰基的数量越多，在β–环糊精开口端形成越大的位阻，更有效的阻碍猫薄荷精油从β–环糊精内腔释放。

(2)在温度升至60℃时，各微胶囊中猫薄荷精油释放速率都有所提高，其中实施例4中猫薄荷精油/萘酰化β–环糊精微胶囊释放速率较为均匀，约在10h内比较均匀的释放完全，比较适合应用于电热型驱蚊片的开发和应用。

(3)在温度升至80℃时，各微胶囊中的薄荷精油释放速率进一步加速，但实施例4中猫薄荷精油/萘酰化β–环糊精微胶囊释放速率仍然均匀，且释放时间依然在9h左右，能满足均匀持续释放的应用需求。

猫薄荷精油/萘酰化β–环糊精微胶囊在所测温度下的猫薄荷精油释放速度与未萘酰化的猫薄荷精油/β–环糊精微胶囊比较，顺序为对比实施例>实施例1>实施例2>实施例3>实施例4，即随着β–环糊精上的萘酰基的增多，其微胶囊的热稳定性越高，释放出猫薄荷精油的速度越慢，均匀性也更好。因此通过β–环糊精上的萘酰化程度，引入位阻基团，能有效控制微胶囊中释放出猫薄荷精油的速度及均匀性，为开发缓释长效的驱蚊产品提供了可行的方法。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。