專利名稱：α－三聯噻吩環糊精或環糊精衍生物包合物及制備方法
技術領域：
本發明屬于農藥領域，特別是植物性殺蟲劑的環糊精及其衍生物的包合物及其制備方法。
背景技術：
植物性殺蟲劑是從殺蟲植物中提取出的主要的殺蟲活性成分，因其來自植物，一般具有較高的安全性，較好的環境相容性，對非靶標生物影響較低，其作用方式與作用位點多樣，害蟲不易產生抗性等優點，是高毒化學農藥的替代品，已在植物保護方面獲得了廣泛的應用。α-三聯噻吩([2，2’，5’2”]Terthiophene，或簡稱α-T)為從萬壽菊等植物中提取的一種殺蟲活性成分，它是一種重要的光活化殺蟲劑，其作用機制是在光的照射下α-三聯噻吩被活化，與水、氧氣等物質產生單線態氧、過氧化物、超氧化物、羥基自由基等強氧化性物質，從而對害蟲的細胞膜、線粒體DNA、超氧化物歧化酶、過氧化物歧化酶等物質氧化。該殺蟲劑在光照下的殺蟲活性是黑暗的40倍以上。但因α-三聯噻吩的活化過程也是降解過程，α-三聯噻吩在紫外光照射下以及水、氧氣、高溫等條件下快速降解，使該殺蟲劑很快失效，不利于農藥的保存及對害蟲的防治。另外因α-三聯噻吩不溶于水，一般需要通過添加有機溶劑制成乳油使用，有機溶劑的大量耗用及溶劑揮發所帶來的環境的影響有待解決。
技術內容本發明的目的是提出一種α-三聯噻吩的環糊精或其衍生物的包合物的制備方法，以提高α-三聯噻吩殺蟲劑對紫外光、對熱的穩定性，延長殺蟲劑的持效期，同時，在一定程度上提高難溶于水的α-三聯噻吩殺蟲劑的溶解度。
本發明為一種α-三聯噻吩與環糊精或環糊精衍生物的包合物，包合物的結構特征為，α-三聯噻吩的分子被包合在環糊精或環糊精的衍生物的空腔內，形成以環糊精為主體分子、α-三聯噻吩為客體分子的包合物。其中，α-三聯噻吩與環糊精或環糊精衍生物的分子比為1∶2，即一個α-三聯噻吩分子被兩個環糊精分子或兩個環糊精衍生物分子所包合。
作為主體分子的環糊精或環糊精的衍生物為β-環糊精、α-環糊精、γ-環糊精、2-羥丙基-β環糊精(Hp-β-CyD)，2，6-二甲基-β環糊精(DM-β-CyD)，葡萄糖基環糊精中的任一種。其中β環糊精廉價易得，為首選的主體分子的包裹材料。
本發明是通過以下技術方法實現的將α-三聯噻吩與環糊精或環糊精衍生物，通過共沉淀法，固相反應法反應，生成α-三聯噻吩的環糊精包含物。所述的共沉淀制備方法是，將環糊精置于反應釜并加熱到50℃以上制成飽和水溶液，將有機溶劑溶解的α-三聯噻吩物質的量為環糊精物質的量的1-1/8的α-三聯噻吩溶液，在N2或H2或CO2氣體的保護下緩慢加入反應釜中，繼續加熱攪拌或回流1～24h，過濾，干燥可得包合物。(在工業化生產中過濾的濾液可以代替水作為下一批次溶解環糊精的溶液循環使用)。
上述方法也可以制備化學純的包合物，制備方法為，將環糊精或環糊精的衍生物原料兩次重結晶并在110℃干燥至恒重，再將其置于反應釜，加水溶解并加熱到50℃以上制成飽和水溶液；取α-三聯噻吩物質的量為環糊精或環糊精的衍生物物質的量的一半，將α-三聯噻吩溶于有機溶劑中，在N2或H2或CO2氣體的保護下將α-三聯噻吩的溶液緩慢加入反應釜中，所述的有機溶劑為丙酮、乙醚、甲醇、乙醇、丙醇、吡啶、DMF、乙腈中的任一種，繼續加熱攪拌或回流1~24h，趁熱過濾或冷卻靜置后過濾。用少量有機溶劑洗除除濾渣中未反應的α-三聯噻吩，再用少量的水洗凈除去濾渣中未反應的環糊精，干燥即獲α-三聯噻吩的環糊精或環糊精的衍生物的包合物。為制備分析純的α-三聯噻吩的包合物，可對上述化學純的包合物進行重結晶、硅膠柱分離或高效液相制備色譜分離并真空干燥。
所述的固相制備法為，將環糊精或環糊精的衍生物與α-三聯噻吩兩者混合，加入少量的水共同研磨1至4小時。然后，在N2或H2或CO2保護下在80±20℃的范圍內加熱2~4小時，再放置在真空干燥箱中干燥4h以上，得α-三聯噻吩的環糊精及環糊精衍生物的包合物；用乙醇或丙酮等有機溶劑洗滌以除去包合物中未反應的α-三聯噻吩，再用溫水洗除未反應的環糊精得化學純的α-三聯噻吩的環糊精及環糊精衍生物的包合物；用重結晶法、硅膠柱法或制備高效液相色譜法及反相高效液相色譜法分離提純，最后真空干燥得高純度的α-三聯噻吩的環糊精及環糊精衍生物的包合物。
在α-三聯噻吩與環糊精及環糊精衍生物的固相反應法中，反應物中α-三聯噻吩與環糊精的摩爾比為1∶～8，其中最佳比率為1∶2，這正是其包合物的分子比。在此比例上，α-三聯噻吩得到有效的包合，環糊精也沒有浪費。
有益效果本發明實施后所帶來的有益效果為當α-三聯噻吩與環糊精或環糊精的衍生物形成包合物后，因環糊精的分子囊在分子水平上包裹了植物性殺蟲劑，環糊精對α-三聯噻吩的空間位阻作用和絡合作用避免了α-三聯噻吩的光照降解、水解、聚合、氧化等降解方式，增強了植物性殺蟲劑的穩定性，相應延長了殺蟲劑的持效期。當α-三聯噻吩的包合物被昆蟲攝入后，作為多糖的環糊精很容易被昆蟲降解，α-三聯噻吩得以釋放，進而起到殺蟲作用。
因環糊精分子有很多處于分子外腔的親水的羥基，對于疏水性的在水中極低溶解性的α-三聯噻吩而言，當其分子進入環糊精的疏水性內腔之后，α-三聯噻吩借助于環糊精親水性外殼，其水溶解性大幅度的增加。如果使用了溶解性極好的2-羥丙基β-環糊精，2，6-二甲基-β環糊精等環糊精衍生物，α-三聯噻吩在水中的溶解度的提高更加顯著，這也相對地增加了α-三聯噻吩的溶解度。
按發明所述的方式制備的部分植物性殺蟲劑的實驗結果也證明了在理論上的增加殺蟲劑的穩定性和溶解度的推斷。α-三聯噻吩及其環糊精包合物的紫外光光照穩定性實驗顯示，以2支平行的30W的紫外燈同時照射40μMα-三聯噻吩及其包合物，紫外燈管中心位置距溶液液面距離為40cm，以紫外分光光度計和高效液相色譜分別在相應紫外吸收峰處測定各物質的吸光度并計算其不同照射時間下殘存的α-三聯噻吩的含量，結果見表1。
表1α-三聯噻吩及其β-環糊精的包合物的溶液在不同時間的紫外光照射下的殘余濃度(單位μM)。
測定波長殘余濃度(μM)殺蟲劑及其包合物nm 0小時 6小時 12小時18小時24小時α-三聯噻吩(α-T) 315 40 12.5 4.6 1.8 0.66α-T的β-環糊精包合物 315 40 38.6 37.3 36.0 34.2α-T2-羥丙基-β環糊精包合 315 40 37.7 34.5 31.6 28.0物包合物的熱穩定性也有明顯增加，密封的α-三聯噻吩(為增加其溶解度加入少量丙酮)、α-三聯噻吩的β-環糊精包合物、α-三聯噻吩2-羥丙基-β環糊精包合物40μm的水溶液分別在54±2℃加熱14天，除α-三聯噻吩的水溶液從40μM降至38.2μM外，α-三聯噻吩的β-環糊精包合物、α-三聯噻吩2-羥丙基-β環糊精包合物水溶液的降解均不明顯。
本發明還有效地提高了植物性殺蟲劑α-三聯噻吩的溶解度，α-三聯噻吩在與β-環糊精形成主客分子包合物后，攝氏25度時，β-環糊精外腔的多羥基的親水作用使α-三聯噻吩的水溶解度提高52倍，用2-羥丙基-β環糊精包合α-三聯噻吩可以使α-三聯噻吩在水溶液中的含量達3.5％以上。在表面活性劑的作用下或在加熱溶解狀態下，這些環糊精的包合物可以溶于水中，直接配制成農藥施用。當然，以α-三聯噻吩的環糊精包合物為主要成分的農藥混配也是可行的。
與α-三聯噻吩相比，α-三聯噻吩受環糊精包合物后，生物活性受到一定的影響，以對松材線蟲的作用為例，供試松材線蟲(Bursaphelenchus xylophilus)從采集自廣東省東莞市樟木頭鎮的病區松樹上分離，在用玉米培養的盤多毛孢(Pestalotiasp.)上培養(25℃)10d后，用改良貝曼漏斗法分離收集線蟲，用無菌水沖洗幾遍后配成每ml10000條線蟲液(混合蟲齡)備用。對松材線蟲的殺線活性測定。參考Kawazu等的真菌培養法。采用直徑為6cm的培養皿，用PDA培養基接種培養盤多毛孢菌，在25℃恒溫培養箱培養5d，菌絲長滿平皿。在長滿菌絲的培養皿中間放置一小塊長1cm，厚約0.5cm的小正方形脫脂棉塊。用微量注射器吸取0.5ml已配成的相應濃度的α-三聯噻吩及α-三聯噻吩的環糊精包合物溶液或者懸濁液，注入棉塊中，再吸取0.1ml線蟲液加入棉塊中央，每處理設4次重復，以5水作對照。在25℃恒溫培養箱培養線蟲1，2，3，4d。將平皿內的培養基全部倒出，用改良貝曼漏斗法分離收集線蟲并計數。結果如表2表2α-三聯噻吩及其β-環糊精的包合物的溶液對松材線蟲的殺滅作用。

同摩爾濃度的α-三聯噻吩與其包合物活性相比，在2.5μM時α-三聯噻吩效果略高，在25μM時包合物活性更高，這可能與α-三聯噻吩形成包合物后增加了溶解度，改善了藥物在線蟲體內的傳導特性有關。
另外，當α-T、α-T的β-環糊精包合物、α-T的2-羥丙基-β環糊精包合物都經過12h的紫外線照射后，因α-T在紫外線以及氧、水的作用下快速分解，濃度激劇降低，而α-T的β-環糊精包合物、α-T的2-羥丙基-β環糊精包合物中的α-T因環糊精的隔絕作用而避免了與氧的直接接觸，濃度降低不大，對松材線蟲的殺滅效果，α-T的β-環糊精包合物、α-T的2-羥丙基-β環糊精包合物要遠遠高于α-T。
發明實例為了更好地理解本發明，現舉例如下，本發明可以通過包括但不限于下列實例實現例1 α-三聯噻吩的β-環糊精的包合物的共沉淀制備法取β-環糊精(上海伯奧)重結晶兩次，110℃加熱至恒重，準確稱取0.01mol置于三頸燒瓶中，加入50ml水加熱攪拌至β-環糊精全部溶解，繼續升溫至70℃，向三頸燒瓶中通入N2以保護反應物不被氧化，0.005mol的α-三聯噻吩用5ml丙酮溶解，放入滴液漏斗，在攪拌條件下滴入裝有β-環糊精的燒瓶中，繼續攪拌8小時，將溶液在真空條件下濃縮至20ml，待冷卻至常溫后，放置4℃冷藏過夜，過濾出沉淀，并先用5ml乙醇沖洗，后用10ml溫水沖洗，再置于90℃的真空干燥烘箱中烘4h。即可獲α-三聯噻吩-環糊精包合物，其包合物摩爾比β-環糊精α-三聯噻吩2∶1，產物為淡黃色粉末，將10g本淡黃色粉末以1∶5000的比例加水并加入表面活性劑OP-10 20g，可得50公斤的α-三聯噻吩-環糊精包合物的穩定的乳白色懸浮液。可用于殺滅蚊幼蟲及其它害蟲。將10g的本淡黃色粉末以1∶50的比例加水并加入OP-10表面活性劑50ml和十二烷基苯磺酸鈉40g，加丙醇200ml及穩定劑制成的微乳液可以注射至松樹內用于治療患有松材線蟲的病樹。
例2 α-三聯噻吩的HP-β環糊精的包合物的固相反應法制備。取0.01mol的HP-β環糊精(adlrich)，加10ml的水攪拌至均勻，α-三聯噻吩0.005mol，與HP-β環糊精共同研磨2h，在N2保護下將混合物水浴加熱至100℃4h.再放置在真空干燥烘箱中先抽氣再加熱至110℃4h；冷卻，加入5ml的乙醇洗去產物中未包合的α-三聯噻吩，再用10ml的60℃水洗去未反應的α-三聯噻吩為獲得更高純度的包合物，可將包合物溶入水，加熱，用重結晶法重結晶兩次，最后真空干燥，可得純度超過95％的包合物，包合物中分子中α-三聯噻吩與HP-β環糊精的物質的量之比為1∶2。
權利要求
1.一種α-三聯噻吩環糊精或環糊精衍生物的包合物，其特征是，α-三聯噻吩的分子被包合在環糊精或環糊精的衍生物的空腔內，形成以環糊精為主體分子、α-三聯噻吩為客體分子的包合物，其中，α-三聯噻吩與環糊精或環糊精衍生物的分子比為1∶2，即一個α-三聯噻吩分子被兩個環糊精分子或兩個環糊精衍生物分子所包合。
2.根據權利要求1所述的α-三聯噻吩環糊精或環糊精衍生物的包合物，其特征是環糊精或環糊精的衍生物為β-環糊精、α-環糊精、γ-環糊精、2-羥丙基-β環糊精(Hp-β-CYD)，2，6-二甲基-β環糊精(DM-β-CYD)，葡萄糖基環糊精中任一種。
3.一種α-三聯噻吩環糊精或環糊精衍生物的包合物的制備方法，其特征是，將環糊精置于反應釜并加熱到50℃以上制成飽和水溶液，將有機溶劑溶解的α-三聯噻吩的物質的量為環糊精物質的量的1∶1～8的α-三聯噻吩溶液，在N2或H2或CO2氣體的保護下緩慢加入反應釜中，繼續加熱攪拌或回流1～24h，過濾，干燥可得包合物。
4.一種α-三聯噻吩環糊精或環糊精衍生物的包合物的制備方法，其特征在于，將環糊精或環糊精的衍生物原料兩次重結晶并在110℃干燥至恒重，再將其置于反應釜，加水溶解并加熱到50℃以上制成飽和水溶液；取α-三聯噻吩物質的量為環糊精或環糊精的衍生物物質的量的一半，將α-三聯噻吩溶于有機溶劑中，在N2或H2或CO2氣體的保護下將α-三聯噻吩的溶液緩慢加入反應釜中，所述的有機溶劑為丙酮乙醚、甲醇、乙醇、丙醇、吡啶、DMF、乙腈中的任一種，繼續加熱攪拌或回流1~24h，趁熱過濾或冷卻靜置后過濾，用少量有機溶劑洗除濾渣中未反應的α-三聯噻吩，再用少量的水洗凈除去濾渣中未反應的環糊精，干燥即獲α-三聯噻吩的環糊精或環糊精的衍生物的包合物，為制備分析純的α-三聯噻吩的包合物，可對上述化學純的包合物進行重結晶、硅膠柱分離或高效液相制備色譜分離并真空干特征在于將環糊精或環糊精的衍生物與魚藤酮兩者混合，加入少量的水共同研磨1至4小時。然后，在N2或H2或CO2保護下在80±20℃的范圍內加熱2～4小時，再放置在真空干燥箱中干燥4h以上，得魚藤酮的環糊精及環糊精衍生物的包合物；用乙醇或丙酮等有機溶劑洗滌以除去包合物中未反應的魚藤酮，再用溫水洗除未反應的環糊精得化學純的魚藤酮的環糊精及環糊精衍生物的包合物；用重結晶法、硅膠柱法或制備高效液相色譜法及反相高效液相色譜法分離提純，最后真空干燥得高純度的魚藤酮的環糊精及環糊精衍生物的包合物。
6.根據權利要求5所述的魚藤酮的環糊精或環糊精衍生物包合物制備方法，其特征在于，反應物中魚藤酮與環糊精的物質的量之比為1∶1-8。
全文摘要
本發明屬于農藥領域，特別是植物性殺蟲劑的環糊精及其衍生物的包合物及其制備方法。本發明將α－三聯噻吩與環糊精或其衍生物通過共沉淀法、固相反應法反應，生成α－三聯噻吩的環糊精或其衍生物的包合物。α－三聯噻吩形成包合物后，環糊精的空間位阻及絡合作用保護了處于其空腔內的α－三聯噻吩，α－三聯噻吩的降解反應的速率下降，殺蟲劑變得穩定。同時環糊精空腔外的多個羥基有助于提高腔內α－三聯噻吩在水中的溶解度，本發明所獲得的α－三聯噻吩的環糊精或環糊精衍生物的包合物與α－三聯噻吩相比其持效期更長。
文檔編號A01N43/72GK1425291SQ0214973
公開日2003年6月25日 申請日期2002年12月25日 優先權日2002年12月25日
發明者徐漢虹, 胡林 申請人:華南農業大學