Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines lagerfähigen azadirachtinreichen Insektizids aus Bestandteilen insbesondere aus den Samenkernen des Neem-Baumes, bei dem zunächst die Bestandteile zerkleinert werden und den zerkleinerten Bestandteilen ein Lösungsmittel zugesetzt ist, das das Azadirachtin aus den Bestandteilen extrahiert, wobei im Anschluß hieran das Azadirachtin im Lösungsmittels angereichert wird.

Zahlreiche Untersuchungen haben zur Erkenntnis geführt, daß davon ausgegangen werden kann, daß unter den Inhaltstoffen der verschiedenen Teile - insbesondere der Früchte - des Neem-Baumes (Azadirachta indica A. Juss) solche mit optimalen Eigenschaften für einen umweltfreundlichen Pflanzenschutz enthalten sind. Azadirachtin gehört in diesem Zusammenhang zu den potentesten und in größeren Mengen (ca. 1 bis 20 g pro kg) in den Früchten des Neem-Baumes vorkommenden Substanzen.

Die Früchte des Neem-Baumes wurden bereits zur Herstellung eines Insektizids verwandt, z.B. mit einem Verfahren gemäß US-PS 4,556,562. Nach diesem Verfahren werden ethanollösliche Inhaltsstoffe mit diesem Alkohol bei 80 °C extrahiert.

Im Anschluß hieran wird der Alkohol abgedampft und der Rückstand mit einer Detergentien-Wassermischung formuliert. Bei diesem bekannten Extrationsverfahren wie auch bei anderen bekannten Extrationsverfahren, bei denen organische Lösungsmittel verwendet werden, muß zur Gewinnung eines festen Wirkstoffkonzentrates das Lösungsmittel abgedampft werden. Alle bekannten Verfahren, die ein ölarmes Produkt ergeben, erfordern zahlreiche arbeitsintensive Reinigungsschritte (Ausschütteln, Einengen) wobei ohne Anwendung noch aufwendigerer Trennverfahren wie beispielsweise chromatographischer Methoden, die Azadirachtingehalte des Produktes nur zwischen wenigen bis zu etwa 35 % liegen.

Schwierigkeiten bereitet insbesondere die wirtschaftliche Abtrennung des störenden Öls. Dieses Öl wird gemäß den derzeit bekannten Extraktionsmethoden entweder vor oder nach der Isolierung der azadirachtinreichen Inhaltsstoffe abgetrennt.

Das Öl kann z.B. durch Extration mit Kohlenwasserstoffen (z.B. Petroläther, Hexan) oder durch Pressen aus den gemahlenen Neem-Kernen entfernt werden. Insbesondere beim Pressen tritt eine Temperaturerhöhung des Neem-Materials ein, welche zu einer mehr oder weniger starken Zersetzung des Azadirachtins führt und damit die spätere Ausbeute an Wirkstoff erheblich verringert.

Der durch die Extraktion der gemahlenen Neem-Kerne mit organischen Lösungsmitteln wie Alkoholen, Ketonen oder halogenierten Kohlenwasserstoffen erhaltene Rohextrakt wird häufig nach der Überführung in ein mit Wasser mischbares Lösungsmittel durch Ausschütteln mit Kohlenwasserstoffen (z.B. Petroläther, Hexan) von Öl befreit. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß ein Teil des Wirkstoffes in die Ölphase gelangt und somit den Ertrag mindert.

Zur Isolierung des azadirachtinhaltigen Wirkstoffes ist es des weiteren bekannt einen wäßrigen Extrakt der Neem-Kerne zu verwenden, dem der Wirkstoff mit Methyl-t-Butylether entzogen wird. Im Anschluß hieran wird der Methyl-t-Butylether abgedampft und der Rückstand wird in Methanol aufgenommen. Im Anschluß wird dieser mit Petrolether ausgeschüttelt und eingeengt. Durch diese Maßnahme erhält man eine Ausbringung von 0,8 % bezogen auf die Neem-Kerne eines biologisch aktiven Produktes. Ein derartiges Verfahren ist wirtschaftlich nicht einsetzbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein wirtschaftliches und damit preiswertes Verfahren vorzuschlagen, das technisch einfach ist und eine hohe Ausbringung von azadirachtinhaltigem Insektizid ermöglicht, wobei das erhaltene Insektizid weitgehend frei von Öl ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Gemäß der Erfindung werden die Neem-Kerne vorteilhaft zunächst zerkleinert, wobei als Lösungsmittel Wasser zugesetzt wird. Diese Extraktion des Azadirachtins aus den Kernen kann mehrfach mit frischem Wasser wiederholt werden, bis der Wirkstoff bis zu 90 % aus dem Mahlgut entfernt ist. Im Anschluß hieran muß der Wirkstoff aus dem Wasser extrahiert werden, was auf zwei Arten geschehen kann.

Zum einen wird dem Wasser, welches den Wirkstoff enthält, ein nicht vollständig mit Wasser mischbares organisches Lösungsmittel zugesetzt, welches eine größere Löslichkeit für das Azadirachtin hat als das Wasser selbst. Nach erfolgter Durchmischung und Aufnahme des Azadirachtins durch das organische Lösungsmittel erfolgt eine Ruhephase, in der eine Phasentrennung eintritt. Diese Art der Gewinnung des Azadirachtins in zunächst wäßriger Lösung hat den Vorteil, daß störendes Öl nicht in der azadirachtin reichen Phase anfällt und somit nicht mehr mühselig aus dieser entfernt werden muß. Im Anschluß daran wird die das Azadirachtin enthaltende Lösung eingeengt, worauf dann das Konzentrat in die 1 bis 20-fachen Volumenmenge eines flüssigen Kohlenwasserstoffes eingegeben und mit diesem verrührt wird. Als Produkt erhält man einen sich am Boden abscheidenden azadirachtinreichen Niederschlag, der entnommen und getrocknet werden kann. Mit diesem Verfahren wird ein fester Wirkstoff mit großer Lagerfähigkeit erhalten.

Gemäß dem zweiten Weg des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dem das Azadirachtin enthaltene Wasser ein Tensid mit einer Trübungstemperatur zugegeben, die vorteilhaft zwischen 20 und 80 °C liegt. Dieses Tensid hat wiederum eine höhere Löslichkeit für das Azadirachtin als das Wasser, so daß nach Temperaturerhöhung über die Trübungstemperatur und der dadurch bedingten Phasentrennung die azadirachtinreiche Phase abgetrennt werden kann. Der so erhaltene Wirkstoff kann entweder unmittelbar eingesetzt werden oder aber auch für eine weitere Lagerung eingeengt werden.

Die auf dem ersten oder zweiten Weg gewonnen Wirkstoffkonzentrate können vorteilhaft mit Tensiden formuliert werden, wobei vorteilhaft Polyäthylenoxidderivate, wie sie auch zur Extraktion eingesetzt werden, verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend anhand mehrerer Beispiele näher erläutert.

Beide im folgenden beschriebene Verfahren basieren auf der Anwendung von Wasser als primärem Extraktionsmittel. Hierzu werden die Samenkerne der getrockneten Neem-Früchte (beispielsweise unter Verwendung eines Fleischwolfes mit einer Scheibe deren Löcher Durchmesser von etwa 3 bis 8 mm besitzen) gemahlen. Das erhaltene Mahlgut wird sodann in die etwa 5 bis 20-fache Menge (optimal so, daß die Mahlgutphase ca. 30 bis 50 % des Gesamtansatzes beträgt; bei Sedimentation entspricht das ca. der 6 bis 10-fachen Menge Wasser, beispielsweise bei Zentrifugation nur etwa einem Wasserzusatz der 2 bis 5-fachen Mahlgutmenge) Wasser bei Raumtemperatur (ca. 20 °C) eingerührt, während 3 bis etwa 12 Stunden (oder mehr - das Gleichgewicht der Verteilung von Azadirachtin zwischen Mahlgut und Wasser ist nach etwa 5 Stunden weitgehend erreicht - Temperaturerhöhung bis 70 °C beschleunigt die Gleichgewichtseinstellung etwas) mehrfach gerührt (ca. alle 30 Minuten) und dann zur Sedimentation für 1 bis 3 Stunden stehen gelassen. Die Trennung der wäßrigen Phase vom Bodensatz kann durch verschiedene physikalische Maßnahmen wie Filtration, Sedimentation, Zentrifugation erfolgen. Nach dieser Zeit bildet sich ein aus den nicht gelösten Resten der Neem-Kerne bestehender Bodensatz, von dem die leicht trübe wässrige Lösung abgetrennt wird.

Zur Erhöhung der Ausbeute kann die Extraktion mit frischem Wasser und dem Bodensatz wiederholt werden. Im allgemeinen befinden sich nach 2 bis 3 Extraktionen etwa 90 % des vorhandenen Azadirachtrin in der wäßrigen Phase. Die wäßrige Phasen (Wasserextrakt) können zur weiteren Verarbeitung vereinigt werden.

Lösungsmittelextraktion

Dem Wasserextrakt wird ein mit Wasser nicht vollständig mischbares organisches Lösungsmittel z.B. Ketone (wie Butanon, Pentanon, Hexanon), Alkohole (wie 1-Butanol, Pentanol), Ester (wie Essigsäureethylester, Essigsäure-n-butylester) oder halogenierte Kohlenwasserstoffe (wie Dichlormethan, Trichlormethan) etwa im Verhältnis Lösungsmittel : Wasser ≈ 1 : 10 unter Durchmischung zugesetzt und dann mehrere Stunden stehen gelassen, bis sich die nicht mischbaren Phasen getrennt haben (ca. 5 bis 24 Stunden). Die organische Phase wird abgetrennt und auf ca. 1/5 bis 1/10 des Volumens eingeengt. Das erhaltene Konzentrat wird langsam in das 5 bis 20-fache Volumen an flüssigen Kohlenwasserstoffen wie Hexan, Petrolether eingerührt, worauf sich ein weißer bis gelblicher Niederschlag bildet. Nach einigen Minuten hat sich der Niederschlag am Gefäßboden gesammelt, so daß die unpolare organische Lösung leicht abgegossen werden kann. Nach Trocknen des Niederschlages beträgt der Azadirachtingehalt etwa 30 bis 60 % mit einer Ausbeute von 80 bis 95 % in Bezug auf den Azadirachtingehalt der verwendeten Neem-Kerne. Die insektizide Aktivität des Produktes kommt derjenigen des reinen Azadirachtin praktisch gleich, da auch die anderen vorhandenen Inhaltsstoffe - vermutlich - insektizid wirken.

Extraktion mittels Tensiden

Der Wasserextrakt wird bei Raumtemperatur mit etwa 1 bis 10% (optimal sind ca. 4 %) eines Tensids mit Trübungstemperatur zwischen etwa 20 und 80 °C (wie p-tertiär-Octylphenol-7,5-glykolether, p-tertiär-Octylphenol-8-10-glykolether, Ölsäure-amidheptaglykolether, Dodecylalkoholheptaglykolether, p-Iso-nonylphenoldekaglykolether) gemischt und auf eine Temperatur, die um einige Grade - etwa 5° - oberhalb der Trübungstemperatur liegt, erwärmt. Die nach kurzem Stehen gebildete tensid- und azadirachtinreiche (untere) Phase wird abgetrennt und kann direkt als Pflanzenschutzmittelkonzentrat verwendet werden.

Beispiel 1:

Extraktion mittels Essigsäureethylester

1 kg Neem-Kerne werden unter Verwendung eines Fleischwolfes, mit einer Vorsatzscheibe deren Löcher einen Durchmesser von etwa 4 mm besitzen, gemahlen und in 2,5 l Wasser mit einer Temperatur von 30 °C eingerührt. Nach 10 stündigem Stehen wird die wäßrige Phase vom Mahlgutrückstand abgegossen. Der Mahlgutrückstand wird zur weiteren Entfernung der wäßrigen Phase durch ein Leinentuch gepreßt. Die gesamte erhaltene wäßrige Phase (1,9 l) wird mit 250 ml Essigsäureethylester gemischt und im Schütteltrichter bei Raumtemperatur 6 Stunden stehen gelassen. Nach dieser Zeit wird die obere, esterreiche Phase (ca. 150 ml) abgetrennt, zur wäßrigen Phase 200 ml Essigsäureethyleser zugegeben und wieder gemischt. Nach Abnahme der Esterphase nach ca. 4 Stunden wird die Extraktion mit 200 ml Ester wiederholt. Die drei Esterphasen (insgesamt ca. 500 ml) werden vereinigt und im Vakuum bei ca. 45 °C auf 1/10 ihres Volumens eingeengt. Der Destillationsrückstand wird noch warm langsam in 400 ml Petrolether eingerührt, wobei der azadirachtinhaltige Wirkstoff ausfällt und sich nach ca. 30 Minuten vollständig am Boden abgesetzt hat. Die flüssige Phase wird abgeschüttet, der Niederschlag in ca. 20 ml frischen Petrolether aufgenommen, zentrifugiert und der Petrolether vom Niederschlag abgeschüttet. Nach Trocknung des Niederschlages für 12 Stunden bei 30 °C werden 4,61 g eines leicht gelblichen Pulvers erhalten, dessen Azadirachtingehalt nach HPLC-Analyse 44 % beträgt.

Bei zweimaliger Wiederholung der Wasserextraktion des Mahlgutrückstandes mit Essigsäureethylester werden noch 0,87 g und 0,58 g pulverförmiges Rohazadirachtin mit Azadirachtingehalten von 35 und 41 % erhalten. Insgesamt ergab diese Extraktion also 6,06 g gelbliches Pulver bei einer Azadirachtinmenge von 2,6 g. Die Analyse des Azadirachtingehaltes der Neem-Kerne von denen ausgegangen wurde ergibt 2,9 g Azadirachtin/kg Kerne. Die Gesamtausbeute an Azadirachtin beträgt also 90 %.

Beispiel 2:

Extraktion mit Tensiden

5 kg Neem-Kerne werden unter Verwendung eines Fleischwolfes, mit einer Vorsatzscheibe deren Löcher einen Durchmesser von etwa 6 mm besitzen, gemahlen und in 70 l Wasser mit einer Temperatur von 20 °C eingerührt. Nach 10 stündigem Stehen wird die obere, wäßrige Phase (45 l) vom Mahlgutrückstand (35 l) abgetrennt und in einem 60 l Faß mit Auslauf unten mit 1,45 l p-tertiär-Octylphenol-7,5-glykolether bei 18 ° C gut durchmischt.

Mittels eines an einem auf 75 °C eingestellten Umwälzthermostaten angeschlossenen PVC-Schlauches (15 m Länge, 2 cm äußerer Durchmesser), der in das 60 l Faß gewickelt ist, wird der tensidhaltige Wasserextrakt innerhalb von 3 Stunden auf 63 °C erwärmt, wobei sich schon bald eine tensidreiche Phase am Faßboden abscheidet, die ca. alle 30 Minuten durchgerührt wird. Bei erreichen einer Temperatur von 63 °C wird die Lösung noch ca. 30 Minuten stehen gelassen und sodann die untere Phase (5,5 l) abgelassen. Der Azadirachtingehalt der oberen und unteren Phase beträgt 2,7 bzw. 5,4 g. Für die tensidreiche Phase entspricht dies einer Azadirachtinkonzentration von 1 g Azadirachtin/l. Diese Lösung kann beispielsweise nach Verdünnung mit Wasser im Verhältnis 1 : 50 direkt als Pflanzenschutzmittel eingesetzt werden. Durch Wiederholung der Phasentrennung mit frischem Tensid oder Erhöhung der anfänglichen Tensidkonzentration kann die Ausbeute gesteigert werden.

Für dieses Verfahren ist es sinnvoll die Trübungstemperatur in einem möglichst weiten Temperaturbereich einstellen zu können. Dies ist beispielsweise möglich bei Verwendung von Mischungen verschiedener Tenside (wie p-tertiär-Octylphenol-7,5-glykolether und p-tertiär-Octylphenol-8-10-glykolether; für diese beiden Substanzen wird ein nahezu linearer Zusammenhang zwischen der Trübungstemperatur und der Massenzusammensetzung der beiden Tenside gefunden).

Zusammenfassend ist festzuhalten:

Ausführliche Wirksamkeitsuntersuchungen (bezogen auf den Azadirachtingehalt) zeigen, daß die biologische Aktivität der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnenen Wirkstoffe, derjenigen des reinen Azadirachtin etwa gleich kommt.

Die beschriebenen Verfahren haben den Vorteil, daß sie mit einem Minimum an Extraktionsschritten und wenigen organischen Lösungsmitteln auskommen und dabei der Ölgehalt der Produkte trotzdem vernachlässigbar ist. Aus den bei diesen Verfahren anfallenden Rückständen kann nach Wunsch das Neem-Öl leicht nach bekannten Verfahren extrahiert werden.

Die beschriebenen Verfahren stellen eine sehr einfache und wirtschaftliche Möglichkeit da, ein botanisches, umweltfreundliches Insektizid herzustellen.