专利名称：外来植物紫茎泽兰有效成分咖啡酸插层水滑石及制备方法
技术领域：
本发明属于超分子插层水滑石技术领域，特别是涉及一种外来植物紫茎泽兰有效成 分咖啡酸插层水滑石及制备方法，将该水滑石作为农药或药物缓释剂。
技术背景紫茎泽兰(^/pa&rj'咖aJe加pSpreng)，属菊科泽兰属。学者们关注紫 茎泽兰与其他动、植物相互作用的化学基础和抗虫作用的化学机制，探讨了紫茎泽兰 对生态系统和生物多样性的影响机理。与此同时，寻找其具有生物学活性的化合物， 为农用化合物提供新的来源，也为其利用开辟途径，以达到控制之目的。研究结果表 明紫茎泽兰植株含有10余种活性物质，对某些植物种子萌发和幼苗生长有调节抑制 作用，对菜青虫、蚜虫、以及米象等4种仓库害虫有防治作用。水滑石，又称层状双金属氢氧化物(Layered Double Hydroxides,简称LDHs)， 是一种典型的阴离子层状化合物，其层板间的阴离子可以是无机阴离子、有机阴离子、 配合物阴离子、同多和杂多阴离子等。由于水滑石层板间阴离子的可交换性使得有机 阴离子可以通过离子交换的方式进去层板间，从而可以得到有机离子插层的水滑石， 进而可以缓释。咖啡酸具有抗菌抗病毒、抗蛇毒、有升高白血球、止血及灭活维生素B1等作用。 同时咖啡酸是植物自身的一种抗病物质(植保素)，其通过产生自由基而杀灭病原体,对 兔、鸡等家禽有防病治病的作用，可用于开发植物病害防治剂和词料添加剂。 发明内容本发明的目的是提供一种外来植物紫茎泽兰有效成分咖啡酸插层水滑石及制备方 法，将该插层的水滑石作为农药或者药物缓释剂。本发明所提供的天外来植物紫茎泽兰有效成分咖啡酸插层水滑石，其化学式组成 为:[M2+L—.'M (0H)2] (A . / H20其中M2+代表二价金属阳离子，M3+代表三价金属阳离子。A『为外来植物紫茎泽兰有效 成分咖啡酸。x为LDHs的结构参数，因此x值的大小直接影响产物的组成，为M37(M"+M2+) 的摩尔比值，其取值范围是0. 17《x《0.34。 m为结晶水的数量，其取值范围是0《m 《2。本发明所述的外来植物紫茎泽兰有效成分咖啡酸插层水滑石的制备方法如下a. 采用共沉淀法制备N03—的水滑石前体配制层板二价、三价金属阳离子的摩尔比为2. 0-4. 0的硝酸盐混合溶液，滴加到氮气保护下盛有氢氧化钠溶液的四口烧瓶中， 最后用0. l-lmol/L的NaOH溶液调节pH为8. 00-10. 00， 60-80。C晶化12-24h，产物用 去C02的去离子水充分洗漆3-5次，60-8(TC干燥12-24h。b. 将咖啡酸溶于去C02的去离子水中，超声溶解，配制成咖啡酸阴离子溶液。c. 按照咖啡酸和水滑石前体的摩尔比是2.0-4.0，置于氮气保护下的四口烧瓶中， 用浓度是0. l-lmo]/L的Na0H溶液调节pH为4. 00-6. 00，在60-100。C进行离子交换 6-24h，产物用去C02的去离子水或无水乙醇充分洗涤3-5次，在60-IO(TC干燥8-24h， 得到咖啡酸插层的水滑石。将上述制备的材料通过XRD、 FI-IR、 SEM、 TG分析表征插层成功。XRD显示咖啡酸插层后的复合材料 的层间距增加，并且晶胞参数a在插层前后保持不变，具有完整的层状结构。本发明的优点在于把具有农药或药物特性的外来植物紫茎泽兰有效成分咖啡酸 组装进入水滑石层板间，实现水滑石对外来植物紫茎泽兰有效成分的有效存贮，同时 达到水滑石对该成分的缓释性能，提供了一种将水滑石应用于外来植物紫茎泽兰有效 成分的"存贮-释放"新方法。
图1为本发明具体实施方案下得到的水滑石前体和插层产物水滑石的XRD谱图， 横坐标为29，单位度，纵坐标为强度。其中a为Mg-A1-N0厂LDH， b为C9H804-LDH。图2为本发明具体实施方案下得到的水滑石前体、插层产物和插层产物水滑石的 FT-IR谱图，横坐标为波数，单位cm—、纵坐标为强度。其中a为Mg-A1-N03-LDH, b 为C9H804， c为C9H804—LDH。
具体实施方式
实施例1:1、 将Mg2+的可溶性硝酸盐和Al3+的可溶性硝酸盐，按Mg27Ar的摩尔比为2的比例 溶于去C02的去离子水中配成混合溶液，称取定量的氢氧化钠溶于去C02的去离子水中， 采用共沉淀单滴法将混合硝酸盐溶液滴加到盛有氢氧化钠溶液的四口瓶中，再用 0. lmol/1的氢氧化钠溶液调节pH为10. 0,氮气的氛围下反应24h，离心产物于80°C 下干燥24h。2、 将咖啡酸溶于热的去C0z的去离子水中，按照有机酸与水滑石前体摩尔比是3:镁铝硝酸根水滑石前体分散到盛有咖啡酸的水溶液中，调节 pH为4.00，加热回流，反应24h，产物用去C02的去离子水或无水乙醇洗涤3次，在 8CTC干燥8h，得到咖啡酸插层的水滑石。 实施例2:1、 将Mg"的可溶性硝酸盐和Al3+的可溶性硝酸盐，按Mg27A产的摩尔比为2的比例 溶于去C02的去离子水中配成混合溶液，称取定量的氢氧化钠溶于去C02的去离子水中， 采用共沉淀单滴法将混合硝酸盐溶液滴加到盛有氢氧化钠溶液的四口瓶中，再用 0. lmo1/1的氢氧化钠溶液调节pH为9. 0,氮气的氛围下反应12h，离心产物于80'C下 干燥24h。2、 将咖啡酸溶于热的去C02的去离子水中，按照有机酸与水滑石前体摩尔比是2. 5: 1的比例，将步骤1制备的镁铝硝酸根水滑石前体分散到盛有咖啡酸的水溶液中，调节 pH为4. 5，加热回流，反应12h，产物用去C02的去离子水或无水乙醇洗涤3次，在60 "C干燥10h，得到咖啡酸插层的水滑石。实施例3:1、 将Mg2+的可溶性硝酸盐和Ar的可溶性硝酸盐，按Mg"/Ar+的摩尔比为2的比例 溶于去C02的去离子水中配成混合溶液，称取定量的氢氧化钠溶于去C02的去离子水中， 采用共沉淀单滴法将混合硝酸盐溶液滴加到盛有氢氧化钠溶液的四口瓶中，再用 0. lmo1/1的氢氧化钠溶液调节pH为10.0,氮气的氛围下反应8h，离心产物于80'C下 干燥24h。2、 将咖啡酸溶于热的去C02的去离子水中，按照有机酸与水滑石前体摩尔比是2: 1的比例，将步骤1制备的镁铝硝酸根水滑石前体分散到盛有咖啡酸的水溶液中，调节 pH为5，加热问流，反应15h，产物用去C02的去离子水或无水乙醇洗涤4次，在70 'C干燥12h，得到咖啡酸插层的水滑石。实施例4:1、 将Mg2+的可溶性硝酸盐和Ar的可溶性硝酸盐，按Mg27Ar的摩尔比为4的比例溶于去C02的去离子水中配成混合溶液，称取定量的氢氧化钠溶于去C02的去离子水中，采用共沉淀单滴法将混合硝酸盐溶液滴加到盛有氢氧化钠溶液的四口瓶中，再用 0. lmo1/1的氢氧化钠溶液调节pH为10. 0，氮气的氛围下反应18h，离心产物于8CTC 下干燥24h。2、 将咖啡酸溶于热的去C02的去离子水中，按照有机酸与水滑石前体摩尔比是3. 5: 1的比例，将步骤1制备的镁铝硝酸根水滑石前体分散到盛有咖啡酸的水流，反应8h，产物用去C02的去离子水或无水乙醇洗涤4次，在90 'C干燥18h，得到咖啡酸插层的水滑石。 实施例5:1、 将Mg2+的可溶性硝酸盐和Ar的可溶性硝酸盐，按Mg"/Ar的摩尔比为2的比例 溶于去C02的去离子水中配成混合溶液，称取定量的氢氧化钠溶于去C02的去离子水中， 采用共沉淀单滴法将混合硝酸盐溶液滴加到盛有氢氧化钠溶液的四口瓶中，再用 0. lmol/1的氢氧化钠溶液调节pH为8. 0，氮气的氛围下反应6h,离心产物于8(TC下 干燥24h。2、 将咖啡酸溶于热的去C02的去离子水中，按照有机酸与水滑石前体摩尔比是4: 1的比例，将步骤1制备的镁铝硝酸根水滑石前体分散到盛有咖啡酸的水溶液中，调节 pH为7，加热回流，反应24h，产物用去C02的去离子水或无水乙醇洗涤5次，在80 'C干燥24h，得到咖啡酸插层的水滑石。实施例6:1、 将Mg2+的可溶性硝酸盐和Ar的可溶性硝酸盐，按Mg2VAl"的摩尔比为3的比例 溶于去C02的去离子水中配成混合溶液，称取定量的氢氧化钠溶于去C02的去离子水中， 采用共沉淀单滴法将混合硝酸盐溶液滴加到盛有氢氧化钠溶液的四口瓶中，再用 0. lmol/1的氢氧化钠溶液调节pH为9. 0,氮气的氛围下反应12h，离心产物于8(TC下 干燥24h。2、 将咖啡酸溶于热的去C02的去离子水中，按照有机酸与水滑石前体摩尔比是3: 1的比例，将步骤1制备的镁铝硝酸根水滑石前体分散到盛有咖啡酸的水溶液中，调节 pH为4. 5，加热回流，反应24h，产物用去C0z的去离子水或无水乙醇洗涤5次，在80 'C干燥12h，得到咖啡酸插层的水滑石。
权利要求
1.一种外来植物紫茎泽兰有效成分咖啡酸插层水滑石，其特征在于化学通式为[M2+1-xM3+x，(OH)2](An-)x/n·mH2O，其中M2+为二价金属阳离子Mg2+、Zn2+中的一种，M3+为三价金属阳离子Al3+、Fe3+中的一种；An-为外来植物紫茎泽兰有效成分咖啡酸(C9H8O4)，x为M3+/(M3++M2+)的摩尔比值，其取值范围是0.17≤x≤0.34；m为结晶水的数量，其取值范围是0≤m≤2；采用共沉淀法制备NO3-的水滑石前体，通过离子交换法将咖啡酸交换到层板间，制备农药或药物缓释剂。
2. —种制备权利要求1所述的水滑石的方法，其特征在于，工艺步骤为a. 采用共沉淀法制备N03—的水滑石前体配制层板二价、三价金属阳离子 的摩尔比为2. 0-4. 0的硝酸盐混合溶液，滴加到氮气保护下盛有氢氧化钠溶液的 四口烧瓶中，最后用0. 1-lmol/L的NaOH溶液调节pH为8. 00-10. 00， 60-80°C 晶化12-24h，产物用去C02的去离子水洗涤3-5次，60-8(TC干燥12-24h;b. 将咖啡酸溶于去C02的去离子水中，超声溶解，配制成咖啡酸阴离子溶液；c. 按照咖啡酸和水滑石前体的摩尔比是2.0-4.0，置于氮气保护下的四口 烧瓶中，用浓度是0.1-lmol/L的NaOH溶液调节pH为4. 00-6. 00，在60-100。C 进行离子交换6-24h，产物用去C02的去离子水或无水乙醇洗涤3-5次，在60-100 'C干燥8-24h，得到咖啡酸插层的水滑石。
全文摘要
一种外来植物紫茎泽兰有效成分咖啡酸插层水滑石及制备方法，属于农药或者药物领域。外来植物紫茎泽兰有效成分咖啡酸插层水滑石的结构式M<sup>2+</sup><sub>1-x</sub>M<sup>3+</sup><sub>x</sub>(OH)<sub>2</sub>(C<sub>9</sub>H<sub>8</sub>O<sub>4</sub>)<sub>x</sub>.mH<sub>2</sub>O。将逆流色谱法分离外来植物紫茎泽兰有效成分咖啡酸，利用离子交换的方法反应取代前体水滑石层板间的NO<sub>3</sub><sup>-</sup>，而构成的阴离子型超分子层状材料。优点在于把具有农药或药物特性的外来植物紫茎泽兰有效成分咖啡酸组装进入水滑石层板间，实现水滑石对外来植物紫茎泽兰有效成分的有效存贮，同时达到水滑石对该成分的缓释性能，提供了一种将水滑石应用于外来植物紫茎泽兰有效成分的“存贮-释放”新方法。
文档编号A61P31/12GK101601383SQ20091008936
公开日2009年12月16日 申请日期2009年7月17日 优先权日2009年7月17日
发明者高亚利, 芸 魏 申请人:北京化工大学