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。α-三联噻吩 ([2，2’，5’2”]Terthiophene，或简称α-T)为从万寿菊等植物中提取 的一种杀虫活性成分，它是一种重要的光活化杀虫剂，其作用机制是在光 的照射下α-三联噻吩被活化，与水、氧气等物质产生单线态氧、过氧化 物、超氧化物、羟基自由基等强氧化性物质，从而对害虫的细胞膜、线粒 体DNA、超氧化物歧化酶、过氧化物歧化酶等物质氧化。该杀虫剂在光照 下的杀虫活性是黑暗的40倍以上。但因α-三联噻吩的活化过程也是降 解过程，α-三联噻吩在紫外光照射下以及水、氧气、高温等条件下快速 降解，使该杀虫剂很快失效，不利于农药的保存及对害虫的防治。另外因 α-三联噻吩不溶于水，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的影响有待解决。

                      技术内容

本发明的目的是提出一种α-三联噻吩的环糊精或其衍生物的包合 物的制备方法，以提高α-三联噻吩杀虫剂对紫外光、对热的稳定性，延 长杀虫剂的持效期，同时，在一定程度上提高难溶于水的α-三联噻吩杀 虫剂的溶解度。

本发明为一种α-三联噻吩与环糊精或环糊精衍生物的包合物，包合 物的结构特征为，α-三联噻吩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、α-三联噻吩为客体分子的包合物。 其中，α-三联噻吩与环糊精或环糊精衍生物的分子比为1∶2，即一个α- 三联噻吩分子被两个环糊精分子或两个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)，葡萄糖基环糊精中的任一种。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α-三联噻吩与环糊精或环糊 精衍生物，通过共沉淀法，固相反应法反应，生成α-三联噻吩的环糊精 包含物。所述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α-三联噻吩物质的量为环糊精 物质的量的1-1/8的α-三联噻吩溶液，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α-三联噻吩物质的量为 环糊精或环糊精的衍生物物质的量的一半，将α-三联噻吩溶于有机溶剂 中，在N2或H2或CO2气体的保护下将α-三联噻吩的溶液缓慢加入反应釜 中，所述的有机溶剂为丙酮、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α-三联噻吩，再用少量的水洗净 除去滤渣中未反应的环糊精，干燥即获α-三联噻吩的环糊精或环糊精的 衍生物的包合物。为制备分析纯的α-三联噻吩的包合物，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。

所述的固相制备法为，将环糊精或环糊精的衍生物与α-三联噻吩两 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α-三联噻吩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α-三联噻吩，再用温水洗除未反 应的环糊精得化学纯的α-三联噻吩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α-三联噻吩的环糊精及环糊精衍生物的 包合物。

在α-三联噻吩与环糊精及环糊精衍生物的固相反应法中，反应物中 α-三联噻吩与环糊精的摩尔比为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，α-三联噻吩得到有效的包合，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α-三联噻吩与环糊精或环糊 精的衍生物形成包合物后，因环糊精的分子囊在分子水平上包裹了植物性 杀虫剂，环糊精对α-三联噻吩的空间位阻作用和络合作用避免了α-三 联噻吩的光照降解、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。当α-三联噻吩的包合物被昆虫 摄入后，作为多糖的环糊精很容易被昆虫降解，α-三联噻吩得以释放， 进而起到杀虫作用。

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α-三联噻吩而言，当其分子进入环糊精的疏水性内腔之 后，α-三联噻吩借助于环糊精亲水性外壳，其水溶解性大幅度的增加。 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，α-三联噻吩在水中的溶解度的提高更加显著，这也相对 地增加了α-三联噻吩的溶解度。

按发明所述的方式制备的部分植物性杀虫剂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。α-三联噻吩及其环糊精 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40μMα-三联噻吩及其包合物，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α-三联噻吩的含量，结果 见表1。

表1α-三联噻吩及其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)。

                      测定波长                    残余浓度(μM) 杀虫剂及其包合物  

                       nm          0小时      6小时     12小时    18小时    24小时 α-三联噻吩(α-T)          315         40         12.5      4.6       1.8       0.66 α-T的β-环糊精包合物      315         40         38.6      37.3      36.0      34.2 α-T2-羟丙基-β环糊精包合  315         40         37.7      34.5      31.6      28.0

       物

包合物的热稳定性也有明显增加，密封的α-三联噻吩(为增加其溶 解度加入少量丙酮)、α-三联噻吩的β-环糊精包合物、α-三联噻吩 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 α-三联噻吩的水溶液从40μM降至38.2μM外，α-三联噻吩的β-环 糊精包合物、α-三联噻吩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α-三联噻吩的溶解度，α- 三联噻吩在与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α-三联噻吩的水溶解度提高52倍，用2- 羟丙基-β环糊精包合α-三联噻吩可以使α-三联噻吩在水溶液中的含 量达3.5％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α-三联噻吩 的环糊精包合物为主要成分的农药混配也是可行的。

与α-三联噻吩相比，α-三联噻吩受环糊精包合物后，生物活性 受到一定的影响，以对松材线虫的作用为例，供试松材线虫(Bursa phelenchus 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(Pestalo tiasp.)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6c m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α-三联噻吩及α-三联噻吩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2α-三联噻吩及其β-环糊精的包合物的溶液对松材线虫的杀 灭作用。   α-三联噻吩(α-T)杀虫剂   及其包合物     浓度     μM             残余松材线虫数(头)   试前 24小时 48小时 72小时 96小时   α-T   α-T的β-环糊精包合物   α-T的2-羟丙基-β环糊精包   合物   α-T   α-T的β-环糊精包合物   α-T2-羟丙基-β环糊精包   合物   UV 12h后α-T   UV 12h后α-T的β-环糊   精包合物   UV 12h后α-T2-羟   丙基-β环糊精包合物   CK     2.5     2.5       2.5     25     25       25     25       25       25     100     100       100     100     100       100     100       100         100     100     61     84       71     46     32       41     91       53       62     104     27     53       42     18     10       22     67       24        30     109     3     14       29     2     6       18     30       18       13     113     0     5       2     0     1       3     32       4       6     121

同摩尔浓度的α-三联噻吩与其包合物活性相比，在2.5μM时α- 三联噻吩效果略高，在25μM时包合物活性更高，这可能与α-三联噻吩 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。

另外，当α-T、α-T的β-环糊精包合物、α-T的2-羟丙基-β环 糊精包合物都经过12h的紫外线照射后，因α-T在紫外线以及氧、水 的作用下快速分解，浓度激剧降低，而α-T的β-环糊精包合物、 α-T的2-羟丙基-β环糊精包合物中的α-T因环糊精的隔绝作用而避免 了与氧的直接接触，浓度降低不大，对松材线虫的杀灭效果，α-T的β -环糊精包合物、α-T的2-羟丙基-β环糊精包合物要远远高于α- T。

                         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  α-三联噻吩的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α-三联噻吩用5ml丙酮溶解，放入滴液漏斗，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α-三 联噻吩-环糊精包合物，其包合物摩尔比β-环糊精：α-三联噻吩2∶1， 产物为淡黄色粉末，将10g本淡黄色粉末以1∶5000的比例加水并加入表 面活性剂OP-10 20g，可得50公斤的α-三联噻吩-环糊精包合物的稳定 的乳白色悬浮液。可用于杀灭蚊幼虫及其它害虫。将10g的本淡黄色粉末 以1∶50的比例加水并加入OP-10表面活性剂50ml和十二烷基苯磺酸钠 40g，加丙醇200ml及稳定剂制成的微乳液可以注射至松树内用于治疗患 有松材线虫的病树。

例2  α-三联噻吩的HP-β环糊精的包合物的固相反应法制备。 取0.01mol的HP-β环糊精(adlrich)，加10ml的水搅拌至均匀，α-三 联噻吩0.005mol，与HP-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α-三联噻吩，再用10ml 的60℃水洗去未反应的α-三联噻吩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，最后真空干燥，可得纯度超过 95％的包合物，包合物中分子中α-三联噻吩与HP-β环糊精的物质的量 之比为1∶2。