专利名称：鱼藤酮环糊精或环糊精衍生物的包合物及制备方法
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。鱼藤酮是早期分离出的一种高活性、广谱性杀虫剂，具有较高的杀虫活性。国内已有多种以鱼藤酮为主要成份的杀虫剂出现，如中国专利公开的00107141.0、94100790.1；还有一些鱼藤酮或其混配的乳油产品的已获登记并广泛使用。但因在鱼藤酮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，鱼藤酮在紫外光照射下，以及在水、氧气、高温等条件下快速降解，不利于农药的保存及害虫的防治。另外因鱼藤酮不溶于水，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影响有待解决。
技术内容本发明的目的是提出一种鱼藤酮的环糊精或环糊精的包合物及其制备方法，以提高鱼藤酮杀虫剂对紫外光和热的稳定性，延长杀虫剂的持效期，同时，在一定程度上提高难溶于水的鱼藤酮杀虫剂的溶解度。
本发明为一种鱼藤酮与环糊精或环糊精衍生物的包合物，包合物的结构特征为，鱼藤酮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、鱼藤酮为客体分子的包合物。其中，鱼藤酮与环糊精或环糊精衍生物的分子比为1∶2，即每个鱼藤酮分子被两个环糊精分子或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。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鱼藤酮与环糊精或环糊精衍生物，通过共沉淀法，固相反应法反应，生成鱼藤酮的环糊精包含物。所说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，将有机溶剂溶解的鱼藤酮物质的量为环糊精物质的量的1∶1～8的鱼藤酮溶液，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；取鱼藤酮物质的量为环糊精或环糊精的衍生物物质的量的一半，将鱼藤酮溶于有机溶剂中，在N2或H2或CO2气体的保护下将鱼藤酮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鱼藤酮，再用少量的水洗净除去滤渣中未反应的环糊精，干燥即获鱼藤酮的环糊精或环糊精的衍生物的包合物。为制备分析纯的鱼藤酮的包合物，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。
所述的固相法为，将环糊精或环糊精的衍生物与鱼藤酮两者混合，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80±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，得鱼藤酮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鱼藤酮，再用温水洗除未反应的环糊精得化学纯的鱼藤酮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鱼藤酮的环糊精及环糊精衍生物的包合物。
在鱼藤酮与环糊精及环糊精衍生物的固相反应法中，反应物中鱼藤酮与环糊精的摩尔比为1∶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，鱼藤酮得到有效的包合，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鱼藤酮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鱼藤酮，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鱼藤酮的光照降解、水解、聚合、氧化等降解方式，增强了植物性杀虫剂的稳定性，相应延长了杀虫剂的持效期。
因环糊精分子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鱼藤酮而言，当其分子进入环糊精的疏水性内腔之后，鱼藤酮借助于环糊精亲水性外壳，其水溶解性大幅度的增加了11倍，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，鱼藤酮在水中的溶解度的提高更加显著，这也相对地改善了鱼藤酮的施药效果。
按发明所述的方式制备的鱼藤酮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。鱼藤酮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的鱼藤酮及其包合物，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鱼藤酮2的含量，结果见表1。
表1鱼藤酮及其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)。杀虫剂及其包合物 测定波长 残余浓度(μM)nm 0小时 6小时 12小时18小时24小时鱼藤酮 297 40 24.2 15.7 9.7 7.3鱼藤酮的β-CD包合物297 40 36.4 32.9 29.0 26.8鱼藤酮Hp-β-CYD包合物 297 40 34.7 31.3 27.5 25.1包合物的热稳定性也有明显增加，密封的鱼藤酮(为增加其溶解度加入少量丙酮)、鱼藤酮的β-环糊精包合物、鱼藤酮2-羟丙基β-环糊精包合物40μM的水溶液分别在54±2℃加热14天，除鱼藤酮的水溶液从40μM降至31.9μM外，鱼藤酮的β-环糊精包合物、鱼藤酮2-羟丙基β-环糊精包合物水溶液的降解均不明显。
本发明还有效地提高了植物性杀虫剂鱼藤酮的溶解度，鱼藤酮在与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鱼藤酮的水溶解度提高52倍，用2-羟丙基β-环糊精包合鱼藤酮可以使鱼藤酮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，以鱼藤酮的环糊精包合物为主要成分的农药混配也是可行的。
与鱼藤酮相比，鱼藤酮形成环糊精包合物后，对其生物活性有一定的影响，以对松材线虫的作用为例，供试松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)从采集自广东省东莞市樟木头镇的病区松树上分离，在用玉米培养的盘多毛孢(Pestalotiasp.)上培养(25℃)10d后，用改良贝曼漏斗法分离收集线虫，用无菌水冲洗几遍后配成每ml10000条线虫液(混合虫龄)备用。对松材线虫的杀线活性测定。参考Kawazu等的真菌培养法。采用直径为6cm的培养皿，用PDA培养基接种培养盘多毛孢菌，在25℃恒温培养箱培养5d，菌丝长满平皿。在长满菌丝的培养皿中间放置一小块长1cm，厚约0.5cm的小正方形脱脂棉块。用微量注射器吸取0.5ml已配成的相应浓度的鱼藤酮及鱼藤酮的环糊精包合物溶液或者悬浊液，注入棉块中，再吸取0.1ml线虫液加入棉块中央，每处理设4次重复，以5水作对照。在25℃恒温培养箱培养线虫1，2，3，4d。将平皿内的培养基全部倒出，用改良贝曼漏斗法分离收集线虫并计数。结果如表2表2鱼藤酮及其β-环糊精的包合物的溶液对松材线虫的杀灭及生长繁殖的抑制作用。
浓度 残余松材线虫数(头)鱼藤酮杀虫剂及其包合物μM试前24小时 48小时 72小时 96小时鱼藤酮 2.5100 75 41 30 13鱼藤酮的β-CD包合物2.5100 82 55 39 17鱼藤酮Hp-β-CYD包合物 2.5100 84 57 31 18鱼藤酮 25 100 69 31 25 9鱼藤酮的β-CD包合物25 100 47 22 16 4鱼藤酮Hp-β-CYD包合物 25 100 42 26 13 3CK100 104 109 113 121同摩尔浓度的鱼藤酮与其包合物活性相比，在2.5μM时鱼藤酮效果略高，在25μM时包合物活性更高，这可能与鱼藤酮形成包合物后增加了溶解度，改善了药物在线虫体内的传导特性有关。
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 鱼藤酮的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的鱼藤酮用5ml丙酮溶解，加入滴液漏斗，在搅拌条件下滴入装有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。即可获鱼藤酮-环糊精包合物，其包合物中两分子的物质的量之比鱼藤酮β-环糊精为1∶2，产物为淡黄色粉末。本制备中所需的鱼藤酮可以由鱼藤植物的根或者非洲山毛豆的叶中提取，鱼藤酮的环糊精或其衍生物的包合物是一种在水中有一定溶解度的粉剂，将2克的鱼藤酮β-环糊精的包合物溶入10mol的OP-10搅拌溶解，再加入100ml的水强烈搅拌即成为微乳液，可以注射到患有松材线虫病的松树体内，注射孔在距离地面0.3米处，可在10天内杀灭的松材线虫。另外，本微乳剂还可以可用水兑成配成1∶1000-1∶4000的水溶液用于防治水稻和蔬菜害虫。
例2 鱼藤酮的HP-β环糊精的包合物的固相反应法制备纯净的包合物。取0.01mol的2-羟丙基β-环糊精(aldrich)，加10ml的水搅拌至均匀，准确称取鱼藤酮0.005mol，与2-羟丙基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110℃4h；冷却，加入5ml的乙醇洗去产物中未包合的鱼藤酮，再用10ml的60℃水洗除未反应的鱼藤酮，最后将鱼藤酮的包合物用水溶解，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，可获纯度在95％以上包合物。用高效液相制备色谱，以80％甲醇和20％的水为洗脱液洗脱包合物，收集洗脱液并结晶包合物，最后真空干燥，可得纯度超过98％的包合物中两分子的物质的量之比为1∶2的鱼藤酮的2-羟丙基β-环糊精的包合物。
权利要求
1.一种鱼藤酮环糊精或环糊精衍生物的包合物，其特征是，鱼藤酮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、鱼藤酮为客体分子的包合物。其中，鱼藤酮与环糊精或环糊精衍生物的分子比为1∶2，即每个鱼藤酮分子被两个环糊精分子或环糊精衍生物分子所包合。
2.根据权利要求1所述的鱼藤酮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)，葡萄糖基环糊精中的任一种。
3.一种鱼藤酮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，将有机溶剂溶解的鱼藤酮物质的量为环糊精物质的量的1∶1-8的鱼藤酮溶液，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。
4.一种鱼藤酮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；取鱼藤酮物质的量为环糊精或环糊精的衍生物物质的量的一半，将鱼藤酮溶于有机溶剂中，在N2或H2或CO2气体的保护下将鱼藤酮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滤渣中未反应的鱼藤酮，再用少量的水洗净除去滤渣中未反应的环糊精，干燥即获鱼藤酮的环糊精或环糊精的衍生物的包合物，为制备分析纯的鱼藤酮的包合物，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。
5.一种鱼藤酮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鱼藤酮两者混合，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80±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，得鱼藤酮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鱼藤酮，再用温水洗除未反应的环糊精得化学纯的鱼藤酮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鱼藤酮的环糊精及环糊精衍生物的包合物。
6.根据权利要求5所述的鱼藤酮的环糊精或环糊精衍生物包合物制备方法，其特征在于，反应物中鱼藤酮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。本发明将鱼藤酮与环糊精或其衍生物通过共沉淀法、固相反应法反应，生成鱼藤酮环糊精或其衍生物的包合物。鱼藤酮形成包合物后，环糊精的空间位阻及络合作用保护了处于其空腔内的鱼藤酮，鱼藤酮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促于提高腔内鱼藤酮在水中的溶解度，本发明所获得的鱼藤酮环糊精或环糊精衍生物的包合物对严重危害我国松林的松材线虫杀灭作用显著。
文档编号A01N43/90GK1425292SQ0214973
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