驱虫物质一般会将昆虫驱离或者使得昆虫排斥原本昆虫可接受 的食物源或者栖所。对于驱虫剂而言，至少85％在美国销售的用于 驱虫的驱虫剂含有N，N-二乙基-间甲苯甲酰胺(DEET)作为它们的 主要活性成分。此外，消费者报告试验表明含有最高浓度DEET的产 品驱蚊效果持续时间最长。虽然是有效的驱虫剂，但是DEET具有不 良气味并且给皮肤以油腻的感觉。此外，虽然该化合物再次得到EPA 登记在美国使用，但是对于其安全性，尤其是对于将其应用于儿童时 的安全性的关注程度越来越高(Briassoulis，G.；Narlioglou，M.； Hatzis，T.(2001)Human & Experimental Toxicology，20(1)， 8-14)。一些研究已经提出，高浓度DEET在一些个体中可能会引起 过敏反应或者中毒反应。其它与DEET相关的缺点包括：1)它是合 成化学制品，即它不能从天然来源中得到；2)它显示出有限的活性 谱—例如，它不是驱除黑腿虫或者鹿虱的期望的有效化学制品 (Schreck，C.E.，Fish，D.& McGovern，T.P.(1995)，Journal of the American Mosquito Control Association，11(1)，136-140)；3)DEET 溶解或者损害多种塑料制品和涂漆的表面；和4)DEET可以增塑一些 一般用于局部制剂中的惰性成份，这导致用户的可接受性较低。
由于上述限制因素，具有驱虫活性但不含有DEET的产品受到消 费者的青睐。特别是，对含有天然产品的组合物的需要正在逐步提高。 新的待选驱虫剂应该具有合意的性能平衡，和优选达到或者超过 DEET的正面性能，和/或不具有它的负面性能(Hollon，T.，(2003)， The Scientist，2003年6月16日，25-26)。其次，可能的DEET替 代物应该合宜地显示出优良的驱虫活性、高残留活性和对人类(或者 宠物)以及环境低毒性的结合。此外，对可以从天然植物原料中获得 的或者可以由天然植物原料合成的、并且使用起来合宜的驱虫剂化合 物的需求日益增加。任何取代DEET的选择物都应该对人类认为有毒 的多种昆虫显示出驱虫活性，昆虫包括但不限于咬人昆虫、钻木类昆 虫、有毒昆虫和居家昆虫等等。
许多植物种产生用作驱虫剂和芳香化学制品的天然来源的香精 油(芳香油)[Hay，R.K.M.，Svoboda，K.P.，Botany，in‘Volatile Oil Crops：their biology，chemistry and production’.Hay，R.K.M.， Waterman，P.G.(著).Longman Group UK Limited(1993)]。香 茅油，因其对昆虫的普遍驱除性而闻名，得自禾本科植物冬香茅 (Cymbopogon winterianus)和亚香茅(C.nardus)。用作芳香化学 制品来源的植物的实例包括蜜蜂花(Melissa officinalis)(蜜蜂花属)、 白苏子(紫苏属)、Posostemon cablin(广藿香)和多种熏衣草(熏 衣草属)。所有这些出产有价值的油的植物实例都属于唇形科 (Lamiaceae)族。荆芥属(猫薄荷)植物也属于该科，并且它们产 生为商业次要品目的香精油。这种油富含于一类通称为环烯醚萜的类 单萜化合物中[Inouye H.Iridoids，Methods in Plant Biochemistry， 7：99-143(1991)]，更具体而言，富含于甲基环戊烷样荆芥内酯 [Clark，L.J.等人，The Plant Journal，11：1387-1393(1997)]及其 衍生物中。
长期以来，环烯醚萜类单萜类是熟知对多种昆虫物种有效的驱虫 剂(Eisner，T.，(1964)，Science，146：1318-1320；Eisner，T.， (1965)，Science，148：966-968；Peterson，C.和Coats，J.，(2001)， Pesticide Outlook，12：154-158；Peterson，C.等人，(2001)，Abstracts of Papers American Chemical Society，222(1-2)：AGR073)。荆 芥油(主要是荆芥内酯)的驱虫活性研究表明，通过短期曝晒后，该 荆芥油是对许多昆虫物种的驱虫剂，但是对于许多其它物种它不是驱 虫剂(Eisner，T.，(1964)，Science，146：1318-1320)。
美国专利4,663,346公开了具有含有二环环烯醚萜内酯(例如蚁 素)的组合物的驱虫剂。此外，美国专利4,869,896公开了将这些二 环环烯醚萜内酯组合物应用于含有DEET的增效驱虫剂混合物中。美 国专利6,524,605公开了包括由猫薄荷植物荆芥获得的荆芥内酯的驱 虫剂，以及荆芥内酯立体异构体作为驱虫剂的不同效力。
已知含有二氢荆芥内酯(DHN)(一类由荆芥内酯衍生得到的环 烯醚萜类单萜类(如附图1所示))的组合物能够提供杀虫作用。例 如，光臀虹臭蚊属蚂蚁的肛腺分泌物组分研究表明其中存在相当大量 的异二氢荆芥内酯，同时还存在异蚁素(Cavill，G.W.K.和D.V. Clark.，(1967)，J.Insect Physiol.，13：131-135)。当时，已知异 蚁素具有良好的‘致命’杀虫活性。
Cavill等人(1982)(Tetrahedron，38：1931-1938)公开了在 蚂蚁驱虫剂分泌物中存在二氢荆芥内酯，但是据称化合物琉蚁二醛是 主要的驱虫剂组分。
Jefson，M.等人(1983)(J.Chemical Ecology，9：159-180) 公开了在蒸气相中，二氢荆芥内酯在25秒钟内对蚂蚁表现出有效的 驱避性。没有对更长的时间进行研究。暴露于纯二氢荆芥内酯蒸气 25秒钟后，大约50～60％的破坏单家蚁停止采食。关于驱虫剂作用 的持续时间，没有给出任何指征。

本发明的一种实施方案是包括下面通式所示的二氢荆芥内酯或 者二氢荆芥内酯立体异构体的混合物的物质的驱虫组合物：

本发明的另一实施方案是应用于人类、动物或者无生命主体时驱 离昆虫的物质的组合物，所述物质包括上面通式所示的二氢荆芥内酯 或者二氢荆芥内酯立体异构体的混合物。
本发明的另一实施方案是一种驱离一种或多种昆虫的物质的组 合物，昆虫选自蜜蜂、黑蝇、恙螨、跳蚤、绿头蝇、蚊子、厩蝇、壁 虱、黄蜂、钻木类昆虫、家蝇、樟脑蟑螂、虱子、蟑螂、木虱、粉甲 虫和豆甲虫、尘螨、蛾、蠹虫和象鼻虫，所述物质包括上面通式所示 的二氢荆芥内酯或者二氢荆芥内酯立体异构体混合物。
本发明的另一实施方案是一种物质的组合物，所述物质具有统计 学上不能与N，N-二乙基-间甲苯甲酰胺区分的平均完全保护时间，该 物质包括上面通式所示的二氢荆芥内酯或者二氢荆芥内酯立体异构 体的混合物。
本发明的另一实施方案是一种物质的驱虫剂组合物，所述物质包 括按重量计约0.001％～约80％的上面通式所示的二氢荆芥内酯或者 二氢荆芥内酯立体异构体的混合物。
本发明的另一实施方案是一种制造驱虫剂组合物或者驱虫剂制 品的方法，所述方法包括：将上面通式所示的二氢荆芥内酯或者二氢 荆芥内酯立体异构体的混合物形成组合物或者制品，或者将上面通式 所示的二氢荆芥内酯或者二氢荆芥内酯立体异构体混合物并入组合 物或者制品中。
本发明的另一实施方案是一种给予、增加或者增强制品驱虫效果 的方法，所述方法通过将上面通式所示的二氢荆芥内酯或者二氢荆芥 内酯立体异构体的混合物并入到制品中进行。
本发明的另一实施方案是一种将昆虫驱离人类、动物或者无生命 宿主的方法，所述方法通过将昆虫暴露于上面通式所示的二氢荆芥内 酯或者二氢荆芥内酯立体异构体的混合物而进行。被驱离的昆虫可以 是，例如，蚊子、厩蝇和壁虱中的一种或多种。
本发明的另一实施方案是上面通式所示的二氢荆芥内酯或者二 氢荆芥内酯立体异构体的混合物将昆虫驱离人类、动物或者无生命宿 主的用途。驱离的昆虫可以是，例如，蚊子、厩蝇和壁虱中的一种或 多种。
本发明的另一实施方案是一种用于生产式(XVI)二氢荆芥内酯 的方法，所述方法根据以下方案进行，在负载于催化剂载体(不是 SrCO3)上的钯存在下，氢化式(XV)荆芥内酯而得到产物：

申请人已经发现，二氢荆芥内酯作为一类新有效驱虫剂化合物效 果很好，它不具有现有技术中组合物的不利性能特征。当用作驱虫剂 时，DHN通过使昆虫食物来源或者生活环境对昆虫无吸引力或者令 其讨厌，以此防止其对植物和动物(包括人类)或者对制品的损害。

图1是(7S)-荆芥内酯的结构，显示了天然存在的环烯醚萜(甲基 环戊烷样)荆芥内酯的化学结构，其中左上的结构是(4aS，7S，7aR)-荆 芥内酯(顺式，反式-荆芥内酯)，右上的结构是(4aR，7S，7aS)-荆芥内酯 (顺式，顺式-荆芥内酯)，左下的结构是(4aS，7S，7aS)-荆芥内酯(反式，顺 式-荆芥内酯)，以及右下的结构是(4aR，7S，7aR)-荆芥内酯(反式，反式- 荆芥内酯)。
图2是从氢化前(A)和氢化后(B)分馏的猫薄荷油的GC-MS分析 得到的总离子色谱图，显示了从市售猫薄荷油经蒸馏富集荆芥内酯后 的馏分(A)以及对由该馏分通过氢化反应得到的物质(B)进行气 相色谱/质谱(GC-MS)联用分析得到的总离子色谱图。
图3是从GC-MS分析得到的荆芥内酯(A)峰和二氢荆芥内酯(B) 峰的质谱，显示了通过图2中GC-MS分析鉴定的富集荆芥内酯的馏 分(A)和氢化物质(B)的主要组分的质谱图。
图4是分馏的猫薄荷油中荆芥内酯的13C NMR分析，显示了对 将市售购得的猫薄荷油蒸馏富集荆芥内酯后的馏分进行的13C NMR 分析。
图5是氢化的猫薄荷油中二氢荆芥内酯的13C NMR分析，显示 了由二氢荆芥内酯分析获得的13C NMR谱，其中所述二氢荆芥内酯 是通过将市售猫薄荷油蒸馏富集荆芥内酯后的馏分氢化而得到的。
图6是试探密度分布随时间的变化图(伊蚊；由氢化荆芥内酯立 体异构体的混合物衍生得到的二氢荆芥内酯)，显示了在体外驱虫活性 试验中，在各种驱虫剂对雌性伊蚊试验期间试探密度随时间的分布。
图7显示了反式，顺式-荆芥内酯的13C NMR分析。
图8显示了由反式，顺式-荆芥内酯的氢化衍生得到的二氢荆芥内 酯的13C NMR分析。
图9显示了在体外驱虫活性试验中，在由顺式，反式-荆芥内酯氢 化衍生得到的二氢荆芥内酯对雌性伊蚊进行试验期间，试探密度随时 间的分布。
图10显示了在体外驱虫活性试验中，在各种驱虫剂对厩蝇(厩 蝇属)进行试验期间，降落密度随时间的分布。
图11是在各种驱虫剂对按蚊属蚊子(白足蚊子)进行试验期间，试 探密度分布随时间的变化图，显示了在体外驱虫活性试验中，在各种 驱虫剂对雌性按蚊(白足按蚊)进行试验期间，试探密度随时间的分布。

荆芥内酯是具有如下通式结构的化合物：

如上所示，四个手性中心位于荆芥内酯的甲基环戊烷样骨架上的4、 4a、7和7a位碳原子上；(7S)-荆芥内酯可以由一些植物和昆虫得到。
已知二氢荆芥内酯是一些荆芥属唇形科植物香精油的次要组分 (Regnier，F.E.等人，(1967)，Phytochemistry，6：1281-1289； DePooter，H.L.等人，(1988)，Flavour and Fragrance Journal，3： 155-159；Handjieva，N.V.和S.S.Popov，(1996)，J.Essential Oil Res.，8：639-643)。二氢荆芥内酯如下式1所定义：

         式1
其中1、5、6和9表示分子的四个手性中心，并且所示结构包含二氢 荆芥内酯所有的立体异构体。可以由(7S)-荆芥内酯衍生得到的二 氢荆芥内酯立体异构体的结构如下所示。
化合物名称如下所示：
         
(1S，5S，9S，6R)-5，9-二甲基    (1S，9S，5R，6R)-5，9-二甲基
-3-氧杂二环[4.3.0]-壬-2-酮       -3-氧杂二环[4.3.0]-壬-2-酮
             
(1S，5S，9S，6S)-5，9-二甲基         (1S，9S，6S，5R)-5，9-二甲基
-3-氧杂二环[4.3.0]-壬-2-酮            -3-氧杂二环[4.3.0]-壬-2-酮
                   
(9S，5S，1R，6R)-5，9-二甲基           (9S，1R，5R，6R)-5，9-二甲基
-3-氧杂二环[4.3.0]-壬-2-酮             -3-氧杂二环[4.3.0]-壬-2-酮
                    
(9S，6S，1R，5S)-5，9-二甲基           (9S，6S，1R，5R)-5，9-二甲基
-3-氧杂二环[4.3.0]-壬-2-酮              -3-氧杂二环[4.3.0]-壬-2-酮
“二氢荆芥内酯”(DHN)应当被理解为包含任何和全部二氢荆 芥内酯立体异构体及其混合物，除非详细说明了具体异构体或者混合 物。当二氢荆芥内酯由荆芥内酯天然存在来源制备得到时，可以预期 立体异构体在摩尔浓度上存在一些差异。无论如何，由天然存在来源 进行制备是优选的制备方法。
Regnier等人，op.cit.公开了由荆芥内酯制备DHN，通过催化氢 化从荆芥属植物(猫薄荷)香精油分离的荆芥内酯进行。由此，一种 合成二氢荆芥内酯的优选和便利方法就是将荆芥内酯氢化，所述荆芥 内酯是从通过多种方法从荆芥属植物(猫薄荷)中分离的香精油中获 得的相对纯的荆芥内酯。催化剂例如氧化铂和钯(负载于碳酸锶上) 得到产率为24～90％的二氢荆芥内酯(Regnier等人，op.cit.)。特 别优选的方法公开于美国申请SN 10/405,444中，该申请提交于2003 年4月2日，出于各种目的，该申请的全文在此引入作为本文的一部 分。香精油分离的方法是本领域熟知的，提取油的方法的实例包括(但 不限于)蒸汽蒸馏、有机溶剂提取、微波促进的有机溶剂提取、超临 界流体抽提、机械提取和花香吸取法(首先冷提取到油脂内，接着再 用有机溶剂提取)。
众所周知，从不同荆芥属物种分离的香精油具有不同比例的荆芥 内酯的各天然存在的立体异构体(Regnier等人，op.cit.；DePooter 等人，op.cit.；handjieva等人，op.cit.)。因此，由任何荆芥属物种 获得的油制备的DHN将必定是其立体异构体的混合物，所述混合物 的组成取决于获得混合物的荆芥属的具体物种。
如上所述，四个手性中心存在于荆芥内酯的甲基环戊烷样骨架内 的碳4、4a、7和7a位上，如下所示：

氢化荆芥内酯后，可能存在总共八对二氢荆芥内酯对映异构体。 在这些立体异构体中，迄今为止公开的天然存在的立体异构体是(9S) -二氢荆芥内酯。根据本发明优选的驱虫剂物质包括任何或者所有可 能的二氢荆芥内酯立体异构体的混合物。进一步优选的驱虫剂物质包 括(9S)-二氢荆芥内酯混合物。最优选的是由(7S)-荆芥内酯衍生 获得的(9S)-二氢荆芥内酯立体异构体。它包括通常称为顺式，反式- 荆芥内酯、顺式，顺式-荆芥内酯、反式，顺式-荆芥内酯和反式，反式-荆 芥内酯的化合物，如附图1所示。优选通过荆芥得到的主要立体异构 体(顺式，反式和反式，顺式)。
氢化反应完成后，所得的异构体产物的混合物可以通过常规方法 (例如制备性液相色谱法)得到分离，从而得到各对高度纯化的二氢 荆芥内酯非对映异构体。这允许以对特定昆虫最为有效的方式使用多 种不同的非对映异构体。优选从植物中分离出具体的荆芥内酯异构 体，以通过氢化将其转化为它相应的一对非对映异构体。
除了不同荆芥属物种之间在荆芥内酯立体异构体含量上的差异 之外，还已知在同一物种内也存在差异。给定物种的植物可以产生具 有不同组分的香精油，这取决于它们生长的条件或者在收获时所处的 生长阶段。事实上，在紫花猫薄荷中已经发现，油组成上的差异与生 长条件或者在收获时的成长阶段无关(Clark，L.J.等人，op.cit.)。 显示出不同油组成的单一物种的植物被称作化学型(chemotypes)。 在紫花猫薄荷中，存在在不同荆芥内酯立体异构体比例中显示出显著 差异的化学型。因此，优选生产特定二氢荆芥内酯对映异构体的方法 是氢化由已知含有特定荆芥内酯立体异构体的荆芥属化学型提取出 来的油。
被本发明组合物驱离的昆虫包括无脊椎动物大类中的任意一种， 其特征在于其在成虫期(非成虫期包括幼虫和蛹)躯体被划分为头部、 胸部和腹部、三对足和通常(但也不尽是)两对膜翼。因此，该定义 包括但不限于多种咬人昆虫(例如蚂蚁、蜜蜂、黑蝇、恙螨、跳蚤、 绿头蝇、蚊子、厩蝇、壁虱、黄蜂)、钻木昆虫(例如白蚁)、有毒 昆虫(例如家蝇、樟脑蟑螂、虱子、蟑螂、木虱)和居家害虫(例如 粉甲虫和豆甲虫、尘螨、蛾、蠹虫、象鼻虫)。在一种实施方案中， 例如，本发明DHN组合物是广阔范围内常见害虫的有效驱虫剂，常 见害虫例如上述提及的那些害虫，同样包括咬人昆虫、钻木昆虫、有 毒昆虫和家居害虫，最具体而言包括蚊子、厩蝇和壁虱(例如鹿壁虱)。
在另一种实施方案中，本发明DHN组合物可有效驱离以下任何 一种或多种昆虫，所述昆虫选自蜜蜂、黑蝇、恙螨、跳蚤、绿头蝇、 蚊子、厩蝇、壁虱、黄蜂、钻木昆虫、家蝇、樟脑蟑螂、虱子、蟑螂、 木虱、粉甲虫和豆甲虫、尘螨、蛀虫、蠹虫和象鼻虫。然而，被驱离 的昆虫还可以是一种或多种选自上述亚组的昆虫，所述亚组由本段第 一句中所述整个昆虫组中略去的一种或多种昆虫组成。因此，被驱离 的昆虫可以不只是选自可以由上述整个昆虫组形成的任何范围亚组 的昆虫情形，但是可以排除由整个昆虫组形成亚组时已经略去的昆 虫。此外，由上面列举的整个昆虫组略去的多种昆虫形成的亚组可以 是整个昆虫组的独立组成部分，如此使得被驱离的昆虫排除整个昆虫 组的所有其它昆虫。
宿主是任何受昆虫影响的植物或者动物。一般认为宿主是昆虫可 接受的食物来源或者昆虫可接受的栖所。宿主可以是动物(包括但不 限于宠物和/或其它驯养动物)、人类、植物或者所谓“昆虫敏感制 品”，所述“昆虫敏感制品”包括任何受昆虫影响的无生命制品。这 可以包括建筑和家具等等。
在本发明的另一实施方案中，基于阻止昆虫落在制品上或者阻止 昆虫占据制品周围空间的目的，将DHN结合进宿主(例如昆虫敏感 制品)中以形成驱虫制品。预期应用这种技术方案的情形是，在用本 发明DHN组合物处理之前，制品可能已经显示出一些程度的驱虫活 性的情形。在这种情形下，可以预期通过使用本发明DHN组合物， 制品的驱虫活性将得到增强。
驱虫剂是任何阻止昆虫接近宿主的化合物或者组合物。应当理 解，上述用法没有对具有短期效果的化合物与显示出长期有益效果的 化合物和/或对昆虫状态产生显著影响之前需要很高表面浓度的化合 物进行区分。
由此，术语“驱虫剂”表示与根本不进行处理时相比给予宿主防 护昆虫能力的化合物或者组合物。“保护作用”理想地导致统计学上 昆虫数目的显著减少，例如可以通过测量试验中的平均完全保护时间 (“CPT”)对其进行有效地测定，在所述试验中，对昆虫接近经处 理的动物(包括人类)和经处理的无生命表面的行为进行观察。平均 CPT是指重复试验时间的平均长度，在试验中对昆虫在处理表面上 首次降落、试探或者叮咬(在是咬人昆虫的情况下)或者爬行(在是 爬行动物(例如壁虱或者恙螨)的情况下)之前的时间进行观测[参 阅，例如US EPA Office of Prevention，Pesticides and Toxic Substances product performance test guidelines OPPTS 810.3700；和 Fradin，M.S.，Day，J.F.(2002)，New England Journal of Medicine， 347，13-18]。在本发明的一个例证性实施方案中，本文中的驱虫剂组 合物具有在统计学上不能与DEET区分的平均CPT。在表明DHN组 合物和DEET的平均CPT在统计学不能区分的试验中，所使用的试 验条件(包括活性成分的量)必须毫无疑问是等同的，或者如果不等 同，必须仅仅是方式的不同，所述方式不妨碍为了引证所述存在条件 的目的而进行的结果应用。
如上所述，与DEET相比，DHN在性能上较为有利。此外，DHN 可以有利地由源自于植物的天然存在荆芥内酯进行制备，然而DEET 和许多其它驱虫剂并非由天然来源制备，天然来源是选择有效驱虫剂 时消费者考虑重要的因素。由天然来源进行的制备也提供了低生产成 本的潜在可能性。
本发明尤其惊人的方面是DHN在表现有效驱虫活性的同时，相 对于DEET的气味也提供了相当大的改进。本发明的DHN化合物和 组合物具有宜人的香味。DHN物质的香味特征使得它们可用于给予、 改变、增加或者增强驱虫剂组合物或者制品的总体嗅觉组分，例如， 通过利用或者缓和由组合物中一种或多种其它成分引起的嗅觉反应。 明确而言，可以将本发明的DHN组合物用于掩蔽或者改变由最终驱 虫剂组合物或者制品的制剂中其它成分引起的气味，和/或通过给予 特征香味或者芳香增强产品对消费者的吸引力。
应当理解，DHN或者任何驱虫剂的效力取决于活性成分在将其 应用的宿主表面上的表面浓度。许多本领域中已知的化合物为了表现 驱虫活性都是如此使用，然而，它们仅仅在相对浓的形式下才表现出 驱虫活性。参阅，例如McGovern等人的美国专利4,416,881，该专 利公开了浓度为6.25～25％的驱虫剂的应用。在其它本领域技术代表 性情形中，常常发现DEET浓度远低于1％时需要重复应用，直至获 得有效的表面浓度，然而浓度高于30％将导致过高的表面浓度，这 既浪费又会促进不希望的副作用产生。因而本发明的另一优点是 DHN不仅在浓度与用于DEET的浓度类似时提供有效的驱虫活性， 而且DHN可以使用最高达并且包括纯DHN的浓度(即，如果期望， 本文中组合物可以含有按重量计100％的DHN)。DHN的有效驱虫 性能对于DHN活性成分的经济应用在浓度水平的很宽范围内提供了 多种选择。
在本发明的一种实施方案中，将有效量的DHN并入到适于应用 至宿主植物或者动物的组合物中，优选应用至人类皮肤。适宜的组合 物包括DHN和赋形剂，赋形剂优选醇类(例如异丙醇)、洗液(例 如，诸如在本领域熟知的许多护肤霜)或者含硅粘土。优选DHN以 按重量计约0.1％～30％的浓度存在于本发明的驱虫剂组合物中，优 选按重量计约0.5％～20％，并且最优选按重量计约1％～15％。
为了使驱虫剂产生效力，从宿主皮肤或者处理制品上蒸发的活性 成分的蒸发速率必须充分高，这样以产生对目标昆虫具有预期效果的 蒸气密度。然而，必须在蒸发速率与期望的驱虫剂效果持续时间之间 达成一个平衡—蒸发速率过高将耗尽表面上的驱虫剂，造成效力损 失。许多外界因素都会影响蒸发速率，例如环境温度、处理表面的温 度和存在或者不存在气流。本发明组合物具有至少为最小有效蒸发速 率的皮肤表面蒸发速率，并且优选具有持续至少5小时的至少为最小 有效蒸发速率的皮肤表面蒸发速率。
一般，渗入和透过皮肤是不希望的造成皮肤表面化合物损失的方 式。例如，已知将驱虫剂吸收到人类皮肤中，一方面会引起潜在毒性 的忧虑，并且显然将从活性驱虫剂中除去驱虫剂的吸收量。对于驱虫 剂制品必须进行类似的考虑。
虽然DHN在一般的使用条件下能提供有效的驱虫活性，但是在 一些环境下可以合宜地降低其蒸发速度。如果期望，可以应用多种策 略降低DHN的蒸发速率。例如，一种方法是将DHN与聚合物或者 其它惰性成份组合使用，迫使DHN在可以蒸发之前需要透过混合物 转移至其表面。然而，如果结果是稀释了可以应用于宿主皮肤表面或 者存在于驱虫剂制品表面上的DHN溶液的浓度，这样做会降低制剂 的总体效能，这在蒸发策略选择中必须进行考虑。另外，可以将活性 成分微量密封入胶囊以控制从宿主皮肤表面或者驱虫剂制品上的损 失率。再另外，可以制备在皮肤表面或者驱虫剂制品上慢慢碎裂以释 放活性成分的前体分子。
例如，可以通过例如亚微型胶囊释放活性成分，其中仅仅按照将 空气充入气囊的方式将活性成分包封于(围绕)滋养皮肤的蛋白质内。 蛋白质可以以例如20％的浓度使用。一种驱虫剂的应用包含许多这 类悬浮在水基洗液或者水中用于喷射应用的蛋白质胶囊。与皮肤接触 后，蛋白质胶囊开始崩解，释放装入胶囊中的二氢荆芥内酯。
当各个微小胶囊耗尽，然后接着被接触皮肤和释放其活性成分的 新胶囊替代时，该步骤继续进行。该方法一次应用可以持续24小时。 因为蛋白质对皮肤的粘着性是十分显著的，因此这些制剂非常耐汗 (出汗)和水。
当进行应用时，它们是干燥和舒适的，没有油腻感。该系统会产 生非常有效的保护，但是仅仅将其用在皮肤上时有效，因为衣服并不 具备释放蛋白质的能力。替代系统使用聚合物包覆驱虫剂，这样减缓 了早期蒸发而剩下更多可用于后期蒸发的二氢荆芥内酯。与非封装产 品相比，这种系统通常可以使驱虫剂的有效时间增加25％～50％，但 是由于聚合物的存在通常会感觉油腻。在另一种替代系统中，增效剂 用来不断刺激组合物中二氢荆芥内酯的蒸发。
在本发明中，对于上述公开的二氢荆芥内酯可以使用多种载体或 者稀释剂。所述载体可以将制剂调节到驱虫剂分子的有效浓度。当配 制成适于人类或者动物皮肤的局部驱虫剂时，优选将驱虫剂分子混入 皮肤学上可接受的载体中。载体可以进一步提供拒水性、防止皮肤刺 激和/或缓和和调理皮肤。
当选择用于任何驱虫剂制剂的一种或多种载体时应当考虑的因 素包括市场可购买性、成本、驱虫活性、蒸发速率、气味和稳定性。 一些载体自身就具有驱虫特性。此外，载体还应该优选不会对环境产 生危害的载体。
适于本发明的载体是在配制驱虫剂产品领域中已知的一种或多 种市售的有机和无机流态、固态或半固态载体或者载体制剂。例如， 载体可以包括硅酮、矿脂或者羊毛脂。
有机液态载体的实例包括液态脂肪族烃(例如戊烷、己烷、庚烷、 壬烷、癸烷及其类似物)和液态芳香烃。其它液态烃类的实例包括通 过煤蒸馏和多种类型及等级的石化原料蒸馏所产生的油，包括经石油 分馏得到的煤油。
其它的石油类包括通常称为农业喷淋油的油类(例如，所谓的轻 型和中级喷淋油类，由石油蒸馏中的中间馏分组成并且仅仅轻微挥 发)。上述油通常是高度精制的，并且可能仅仅含有微量的不饱和化 合物。此外，这类油通常是石蜡油类，并且据此可以用水和乳化剂乳 化、稀释至较低浓度和用作喷淋油。使用硫酸浸提木浆所获得的妥尔 油，和石蜡油类一样，也可以类似使用。其它的有机液态载体可以包 括液态萜烃和萜烯醇，例如α-蒎烯、双戊烯和萜品醇等等。
其它的载体包括脂肪族和芳香族醇、酯、醛和酮、矿物油、高级 醇、细碎的有机和无机固体材料。除了上述液态烃类之外，载体可以 包含常规的乳化剂，所述乳化剂可以用来使二氢荆芥内酯化合物分散 在水中从而被水稀释以用于终端应用。
脂肪族一元醇包括甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁 醇和叔丁醇。适宜的醇包括二元醇(例如乙二醇和丙二醇)和频哪醇。 适宜的多羟基醇包括丙三醇、阿糖醇、赤藻糖醇和山梨醇等等。最后， 适宜的环状醇包括环戊醇和环己醇。
另外，常规的或者所谓的“稳定剂”(例如叔丁基亚硫酰基二甲 基二硫代碳酸酯)可用于与载体或者包括本发明组合物的载体联合使 用或者作为其组分之一。
可用于本发明组合物的固态载体包括细碎的有机和无机固态物 质。适宜的细碎固态无机载体包括硅质矿(例如合成和天然粘土、皂 土、硅镁土、漂白土、硅藻土、高岭土、云母、滑石和细碎的石英等 等)以及合成得到的硅质物质(例如白炭黑和沉淀及气相白炭黑)。 细碎的固态有机物质的实例包括纤维素、锯屑和合成有机聚合物等 等。半固态或者胶态载体的实例包括蜡状固体、凝胶(例如凡士林油) 和羊毛脂等等，以及众所周知的可以提供半固态载体产品的液态和固 态物质的混合物，所述混合物用于提供本发明范围内的有效驱虫活 性。
包含二氢荆芥内酯的本发明驱虫剂组合物还可以包含个人护理 产品制剂领域公知的辅剂，例如增稠剂、缓冲剂、螯合剂、防腐剂、 香味剂、抗氧化剂、胶凝剂、稳定剂、表面活性剂、软化剂、着色剂、 芦荟液、蜡、其它的渗透增强剂及其混合物和治疗活性剂或者化妆用 活性剂。
对本发明组合物有用的治疗活性成分或者化妆用活性成分包括 杀真菌剂、遮光剂、防晒剂、维生素、鞣剂、植物提取物、消炎药、 抗氧化剂、游离基清除剂、类维生素A、α-醇酸、润肤剂、防腐剂、 抗生素、抗菌剂或者抗组胺剂，并且它们可以以达到期望治疗学或者 化妆效果的有效量存在。
本发明组合物也可以与非二氢荆芥内酯驱虫剂混合，非二氢荆芥 内酯例如包括于以下化合物：二苯基乙二酮、苯甲酸苄基酯、2，3，4，5- 双(丁-2-烯)四氢糠醛、丁氧基聚丙二醇、N-丁基-N-乙酰苯胺、6，6- 二甲基-5，6-二氢-1，4-吡喃酮-2-甲酸正丁基酯、己二酸二丁酯、邻苯二 甲酸二丁酯、琥珀酸二正丁酯、N，N-二乙基-间甲苯甲酰胺、驱蚊灵、 邻苯二甲酸二甲酯、2-乙基-2-丁基-1，3-丙二醇、2-乙基-1，3-己二醇、 吡啶2，5-二甲酸二正丙酯、2-苯基环己醇、对-烷-3，8-二醇和N，N- 二乙基琥珀酰胺酸正丙酯中。
为了满足任何具体应用的需要，本发明DHN组合物可以包括许 多种上述辅剂。各个成分的具体的比例将根据应用的需要类似地进行 确定。然而，优选本发明组合物应该包括按重量计至少约0.001％的 DHN，或者按重量计约0.001％～约80％的DHN，或者按重量计约 0.01％～约30％的DHN，或者按重量计约0.1％～约30％的DHN， 优选按重量计约0.5％～约20％，最优选按重量计约1％～约15％。 一般而言，驱虫剂组合物应该包含充分量的活性驱虫剂物质，以在一 段时期内(优选持续至少几个小时的时间)有效地将昆虫驱离宿主。
二氢荆芥内酯在本发明中可以以单个非对映异构体或者多种非 对映异构体的混合物的形式使用，或者同其它驱虫剂组合使用。DHN 可以以适于具体需要的任何浓度使用，包括使用纯DHN。然而，预 期在根据本发明的驱虫剂组合物或者驱虫剂制品中的DHN的量将通 常不超过按重量计约80％。
可以对本发明组合物进行配制和包装，从而可以以多种形式递送 产品，包括形成溶液、悬浮液、乳膏剂、膏剂、凝胶、膜剂或者喷淋 剂，这取决于优选使用的方法。载体可以是适合于将二氢荆芥内酯通 过压缩气体分散于大气中的气雾剂组合物。
局部驱虫剂合意的特性包括低毒性、对水浸或者出汗损失的抵抗 性、轻微或者没有气味或者至少是令人愉快的气味、易于应用和在宿 主皮肤上迅速形成干燥的不粘表膜。为了获得这些性能，用于局部驱 虫制品的制剂应当满足：通过用有效量的驱虫剂制品接触所述动物的 皮肤、毛皮或者羽毛，将昆虫侵染的动物(例如有跳蚤的狗、有虱的 家禽、有壁虱的母牛和人类)用本发明驱虫剂组合物进行处理，将昆 虫驱离动物宿主。因此，将制品分散于大气或者将组合物分散成液态 雾或者细粉尘可以使得驱虫剂组合物落在期望的宿主表面上。同样， 液态/半固态/固态驱虫剂制品在宿主上的直接分散是使宿主面接触有 效量驱虫剂组合物的有效方法。
特别由于与DHN相关的令人愉快的芳香味，本发明进一步的实 施方案是将DHN并入基本无驱虫活性的产品中，以便所述产品提供 有效程度的驱虫活性。所述产品包括(但不限于)古龙香水、洗液、 喷淋剂、乳膏剂、凝胶剂、膏剂沐浴和淋浴凝胶剂、起泡产品(例如 修剪泡沫体)、化妆品、除臭剂、洗发香波、毛发光洁剂/润发剂和 个人的肥皂组合(例如洗手肥皂和沐浴/淋浴肥皂)。
本发明另外预期的实施方案是通过将DHN并入制品，使其在多 种对昆虫破坏敏感的制品中提供有效驱虫活性的实施方案。在一种一 般实施方案中，制品是户外制品，但不必必须是。预期的制品包括但 不限于空气清新剂、蜡烛、多种香味制品、纤维、被单、纺织品、纸 张、涂料、墨水、粘土、木材、家具(例如庭院用和装饰用家具)、 地毯、卫生用品、塑料和聚合物等等。
在一种实施方案中，将二氢荆芥内酯与聚合物组合以提供可塑 性、降低的蒸发速率和控制释放。上述聚合物可以是生物可降解的适 宜聚合物，包括但不限于高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、生物可降解 的热塑性聚氨酯、生物可降解的乙烯高聚物和聚(ε-羟基己酸内酯) 均聚物，以及与例如U.S.4,496,467、U.S.4,469,613和U.S.4,548,764 中公开的组合物包含相同的组合物。优选的生物可降解聚合物包括 DuPont 的生物可降解聚酯和聚L-丙交酯。
本发明也涉及制造DHN的方法，其中使用钯催化剂。在此使用 的术语“催化剂”是指影响化学反应速率(而不是反应平衡)并且从 所述方法中无化学变化地分离的物质。
用于式(XVI)二氢荆芥内酯的制备方法涉及在负载于催化剂载 体(不是SrCO3)上的钯存在下，根据以下方案对式(XV)荆芥内 酯进行氢化：

在此使用的术语“促进剂”是一种将其加入以增强催化剂物理或 者化学性能的化合物。化学促进剂通常会增强催化剂活性并且可以在 催化剂组分化学处理的任意步骤中将其并入催化剂中。化学促进剂通 常会增强催化剂的物理或者化学性能，但是也可以将其加入以防止不 期望的副反应发生。“金属促进剂”是一种将其加入以增强催化剂物 理或者化学性能的金属化合物。
荆芥内酯的氢化在适宜活性金属氢化催化剂存在下进行。 Augustine，Heterogeneous Catalysis for the Synthetic Chemist， Marcel Decker，New York，N.Y.(1996)中公开了一般而言用于氢 化的可接受的溶剂、催化剂、装置和方法。许多加氢催化剂都是有效 的，包括(但不限于)以铱、钯、铑、镍、钌、铂和铼及其化合物、 其组合物及其负载形式作为主要成分的加氢催化剂。
用于本发明方法的金属催化剂可以用作负载催化剂或者用作无 负载催化剂。负载催化剂是一种其中活性催化剂通过以下方法沉积在 载体物质上的催化剂，对活性催化剂进行喷淋、浸泡或者物理混合， 接着进行干燥、煅烧和如果必要，通过例如还原或者氧化的方法对其 进行活化，如此沉积在载体物质上。往往用作载体的物质是具有高总 表面积(外部和内部总表面积)的多孔固体，所述高总表面积可以提 供高浓度活性部位/单位重量催化剂。催化剂载体可以增强催化剂性 能，并且因为使用活性金属催化剂更为有效，所以通常优选负载催化 剂。未负载在催化剂载体上的催化剂为未负载催化剂。
催化剂载体可以是任何固态、惰性物质，包括但不限于氧化物， 例如二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、碳酸钙、硫酸钡和碳。催化剂载 体可以为粉剂、颗粒和丸剂等等形式。优选本发明的载体物质选自碳、 氧化铝、二氧化硅、硅铝石(silica-alumina)、二氧化钛、钛铝石 (titania-alumina)、钛硅石(titania-silica)、钡、钙和其化合物及 其组合物。适宜的载体包括碳、SiO2、CaCO3、BaSO4和Al2O3。此 外，负载催化的金属可以具有相同的载体物质或者不同的载体物质。
在本发明的一种实施方案中，更优选载体为碳。进一步优选的载 体(尤其是碳)为表面积大于100～200m2/g的载体。更进一步优选 的载体(尤其是碳)为表面积至少为300m2/g的载体。
市售的可用于本发明的碳包括出售的为以下商标的碳：Bameby & SutcliffeTM、DarcoTM、NucharTM、Columbia JXNTM、Columbia LCKTM、Calgon PCBTM、Calgon BPLTM、WestvacoTM和Barnaby Cheny NBTM。同样市售的碳为例如Calsicat C、Sibunit C或者Calgon C(市售注册商标为)。
优选催化金属和载体系统的组合包括吸附在碳上的钯(例如在 ESCAT#142催化剂(Englehart)中)。
虽然催化剂在载体上的重量百分数并非决定性的，但是应当理 解，金属的重量百分数越高反应进行得越快。优选金属在负载催化剂 中的含量为负载催化剂总重量(催化剂重量加上载体重量)的约0.1 wt％～约20wt％。更优选催化金属的含量为占负载催化剂总重量的 约1wt％～约10wt％。更进一步优选催化金属的含量为占负载催化 剂总重量的约3wt％～约7wt％。
任选金属促进剂可以在本发明方法中与催化金属一起使用。适宜 的金属促进剂包括：1)周期表第1族和第2族的元素；2)锡、铜、 金、银及其组合物；和3)更少量的周期表第8族金属的组合物。
温度、溶剂、催化剂、压力和混合速率都是影响氢化的参数。可 以对这些参数间的关系进行调整，从而在所述方法的反应中得到期望 的转化率、反应速率和选择性。
在本发明的上下文中，优选温度为约25℃～250℃，更优选为约 50℃～约150℃，并且最优选为约50℃～100℃。氢气压力优选为约 0.1～约20MPa，更优选为约0.3～10MPa，并且最优选为约0.3～4 MPa。反应可以在不加入溶剂或者在溶剂存在下进行。有效的溶剂包 括氢化领域已知的溶剂，例如烃类、醚类和醇类。最优选醇类，尤其 是低级烷醇，例如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇。根据优选的实施 方案进行的反应中，可以获得至少为70％的选择性，其中一般选择 性至少为85％。选择性是转化的物质即二氢荆芥内酯的重量百分数， 其中转化的物质是参与氢化反应的那部分原料。
本发明的方法可以在任何连续方法通常使用的设备中以间歇式、 顺序间歇式(即许多间歇式反应器)或者连续方式进行(参阅，例如， H.S.Fogler，Elementary Chemical Reaction Engineering， Prentice-Hall有限公司，NJ，USA)。将作为反应产物的冷凝水通过 通常用于这种分离的分离方法除去。
氢化反应完成后，可以通过常规方法(例如通过蒸馏、通过结晶 或者通过制备性液相色谱)将所得的二氢荆芥内酯异构体产品混合物 进行分离，从而得到高度纯化的二氢荆芥内酯对映异构体对。手性色 谱可以用来分离对映异构体。
本发明在以下具体实施方案中将得到进一步描述，但不限于以下 实施方案。
实施例
在下文实施例中，符号“w/v”是指活性成分(单位是克)在100 mL溶液中的重量。
使用的其它缩略语如下：“h”表示小时，“min”表示分钟，“sec” 表示秒，“d”表示天，“mL”表示毫升，“L”表示升，“m/z”表 示质量(m)与电荷(z)的比例，“ppm”表示百万分之一，“mol％” 表示以摩尔计的百分比，“Hz”表示赫兹(1/秒)和“psig”表示磅/ 平方英寸表压。
实施例1
通过蒸汽分馏荆芥油所进行的荆芥内酯的制备
通过蒸汽蒸馏来自猫薄荷荆芥属的草本物质，制备得到市售的荆 芥油样品(，Bloomfield，NJ，USA)。原始样品油的气相层析 -质谱联用(GC-MS)分析表明其主要组分是荆芥内酯立体异构体(图 1)。然而，购买的油是高度污染的天然产物，可以合意地对萃取液 进行精制以得到纯化的荆芥内酯。我们对其进行精馏以除去与荆芥内 酯相比具有较高和较低沸点的杂质。
由此，通过对接收到的油的分馏制备得到荆芥内酯馏分(2升容 量；用0.24＂SS填充的12英寸x1英寸填充柱；可变回流头；约2mm Hg，收集80℃～99℃之间的馏分)。图2A显示了通过荆芥香精油 商业样品分馏制备的富集荆芥内酯的馏分的GC-MS总离子色谱图。 操作条件为：HP5-MS柱，25m x 0.2mm；烘箱120℃，2min，15 ℃/min，210℃，5min；1ml/min的He。m/z为166的峰是荆芥内酯； 未标记峰对应于少量的倍半萜化合物杂质。
在图3A中显示了图2A中主峰(6.03min，荆芥内酯)的质谱图。 对所述油和纯化物质还进行了1H和13C NMR分析，列出了13C数据 (图4)。将文献中报道的四种可能的立体异构体的13C化学位移与 样品得到的谱图进行比较。检测出三种立体异构体，以位于170ppm 附近的羰基区域为基础对其进行定量。
原始油和富集物质的化学位移都提供于表1中。荆芥内酯的各个 碳原子得到鉴定，如图4所示。
表1
存在于猫薄荷(荆芥)香精油的商业样品和经蒸汽蒸馏纯化的馏 分中的荆芥内酯立体异构体的13C化学位移和mol％值

该分析表明在所述油中，荆芥内酯以下述比例存在：80.2mol％ 顺式，反式-荆芥内酯、17.7mol％反式，顺式-荆芥内酯和2.1mol％顺式， 顺式-荆芥内酯。这些数据表明荆芥内酯在纯化物质中的比例为：84.5 mol％顺式，反式-荆芥内酯、14.3mol％反式，顺式荆芥内酯和1.2mol％ 顺式，顺式荆芥内酯。此纯化馏分的GC-MS分析表明其主要由这些荆 芥内酯(m/z166)组成，伴有微量倍半萜类石竹烯和律草烯(数据 未显示)。
实施例2
二氢荆芥内酯的制备
将107g如实施例1所述由猫薄荷油蒸馏得到的荆芥内酯馏分溶 于乙醇(200ml)中，并将其置于装有12.7g 2％Pd/SrCO3(Aldrich 41，461-1)催化剂的Fisher-Porter烧瓶中。将试管排空和用H2充气 两次，然后充入30psig的H2。在室温下搅拌48h后，将试管排空和 将内装物通过硅藻土过滤以除去催化剂。
将溶剂在真空下除去，得到透明油状物。
对上述物质进行GC-MS分析(HP5-MS柱，25m x 0.2mm；烘 箱120℃，2min，15℃/min，210℃，5min；1ml/min的He)。总 离子色谱图如附图2B所示。该分析表明，主要成分(65.43％面积； Rt 7.08min)为二氢荆芥内酯异构体，m/z为168；此组分的质谱如 图3B所示。所述谱图含有一个m/z为113的离子，被确定为二氢荆 芥内酯(Jefson，M.等人，op.cit)。表示剩余二氢荆芥内酯非对映 异构体的五个附加峰也显示在色谱图中，所述二氢荆芥内酯非对映异 构体可能由存在于原料中的三种荆芥内酯衍生而来。这些峰出现在： Rt 5.41min，6.8％面积，m/z 168；Rt 5.93min，1.2％面积，m/z 168； Rt 6.52min，4.88％面积，质量168；Rt 6.76min，13.8％面积，m/z 168 和Rt 7.13min，1.25％面积，m/z 168。通过GC-MS没有检测出残余 的荆芥内酯。
还对该物质进行了1H、13C和系列2D NMR分析。13C NMR谱 图(附图5)的羰基区域表明存在至少五个自旋体系，其中一个自旋 体系的量大于其它四个(大约75％)。检测到极少的残余荆芥内酯。
根据偶合常数分析和观察到的不同NOE穿越峰的强度，确定所 述物质主要成分的立体化学为式2的二氢荆芥内酯((9S，5S，1R，6R) -5，9-二甲基-3-氧杂二环[4.3.0]壬-2-酮)。

式2
甲基(i)和质子(d)之间的距离大于甲基(j)和质子(e)之 间的距离，该观察结果与顺-反立体化学构型一致。
类似地，通过13C化学位移，立体异构体异二氢荆芥内酯 ((9S，5R，1R，6R)-5，9-二甲基-3-氧杂二环[4.3.0]壬-2-酮(式3))得 到了鉴定，它以3.6％存在。

式3
由此，GC-MS和NMR数据表明，正如所料，荆芥内酯立体异 构体混合物的氢化得到相应的二氢荆芥内酯非对映异构体。由顺式， 反式-荆芥内酯(原料的84.5Mol％)衍生而来的非对映异构体对(式 2和式3)是主要的二氢荆芥内酯，占氢化后混合物的78.6％。
实施例3
二氢荆芥内酯混合物的驱虫活性试验
对根据实施例2(命名为“mDHN”)制备的DHN评价其对于 雌性伊蚊的驱虫效果。
将大约250只雌性伊蚊引入到含有5个孔的室内，每个孔都用 Baudruche(动物肠管)膜覆盖。将孔内充满含有柠檬酸钠(防止凝 结)和ATP(每26ml血液含72mg ATP二钠盐)的牛血，并将其 加热至37℃。将含有一种如表2中所示测试样品的25μl体积的异丙 醇施加于各个膜上。
表2
用于驱虫活性测试的试验设计

5分钟后，将4天大的雌性蚊子加入室内。在20分钟内，每隔2 分钟对用于各次处理的试探膜的蚊子的数目进行记录。各个数据表示 三次重复试验的平均值。
表3显示了在雌性伊蚊首次试探各处理膜之前所经历的时间。括 号中的数值为三次重复试验的平均标准误差(SEM)。
表3
二氢荆芥内酯浓度对“首次试探”平均时间的影响

在4.6分钟内蚊子开始试探未处理的对照孔。发现5％二氢荆芥 内酯浓度阻止蚊子“首次试探”的时间为大约19分钟，对比于DEET (1％w/v)的“首次试探”时间为12分钟。发现较低浓度的二氢荆 芥内酯(1％w/v和2.5％w/v)阻止首次试探的平均时间分别为8分 钟和9.3分钟。
对雌性伊蚊在经二氢荆芥内酯处理的膜上的降落/试探密度分布 随时间的变化进行分析，分布如图6中的图表所示。确定试验期间允 许在各个膜上的试探总数，并将结果汇总于表4中。发现浓度为5％ 的DHN差不多可以消除蚊子试探达20分钟，在整个20分钟测试时 间内仅记录了个别试探，而DEET(1％w/v)允许平均4.55只蚊子 降落。同样发现较低浓度的DHN(1％w/v和2.5％w/v)也表现出驱 虫活性(与未处理的对照相对比)，但是与阳性对照(DEET 1％w/v) 相比处于较低水平。
表4
根据驱虫剂浓度允许的试探次数

数据同样表明二氢荆芥内酯在所有测试浓度下都有驱虫活性，尽 管只有在5％(w/v)时才观察到相对于1％DEET显著增加的驱虫活 性。
实施例4
由反式，顺式-荆芥内酯制备二氢荆芥内酯
许多植物都由猫薄荷紫花猫薄荷种子(Chiltern种子，Cumbria， UK)长成。将采自单株植物的叶对浸入乙酸乙酯中，2小时后将溶 剂除去并通过气相色谱对浸出液进行分析。由此，确定了在它们的油 中主要产生反式，顺式-荆芥内酯的植物(Clark，L.J.等人，op.cit.)， 并将它们培育成熟。将这些植物的叶片物质进行采集、冷冻干燥、浸 入乙酸乙酯中并将浸出液浓缩。通过硅胶色谱法(己烷/乙酸乙酯(9: 1))从浓缩的浸出液中纯化荆芥内酯，然后使用相同的溶剂混合物 在二氧化硅上通过制备性薄层色谱进行纯化。将溶剂除去并且再溶于 己烷后，在干冰上对反式，顺式-荆芥内酯进行结晶。GC-MS和NMR (1H和13C)分析证实该结晶物质为反式，顺式-荆芥内酯。与表1的 化学位移对比的该13C化学位移如表5中所示。
表5.实施例4中制备的荆芥内酯样品的13C化学位移，与反式， 顺式-荆芥内酯(表1)的化学位移进行对比

在乙醇中使用ESCAT#142催化剂(Englehart)在50℃下将这样 制备的反式，顺式-荆芥内酯氢化4小时。GC-MS和NMR(1H和13C) 证实反式，顺式-荆芥内酯已经定量地转化为相应的二氢荆芥内酯立体 异构体，其中一个显著过量。主要非对映异构体的NMR分析：1H NMR(500MHz，CDCl3)：d0.97(d，3H，J＝6.28Hz)，0.98(d， 3H，J＝6.94Hz)d 1.24(m，2H)，1.74(m，1H)，1.77(m，2H)， 1.99(m，2H)，2.12(dd，1H，J＝6.86和13.2Hz)，2.51(m，1H)， 3.78(tr，1H，J＝11.1Hz)，4.33(dd，1H，J＝5.73和11.32Hz)； 13C(500MHz，CDCl3)：d 15.43，18.09，27.95，30.81，31.58，35.70， 42.51，51.40，76.18，172.03.13C NMR谱(附图8)表明该主要非对 映异构体占产物的大约93.7％。根据观察到的亚甲基与内酯氧、带有 甲基的立体异构次甲基碳、甲基自身以及桥头次甲基的耦合，可以推 断非对映异构体最可能是式4的(1S，9S，5R，6R)-5，9-二甲基-3-氧杂 二环[4.3.0]壬-2-酮。

  式4
观察到的耦合的数值与根据Karplus方程(参见， Spectrophotometric Identification of Organic Compounds，第四版， Robert M.Silverstein，G.Clayton Bassler和Terence C.Morill，1981， 208-210页)计算得到的上述结构中相邻碳原子上质子间的二面角一 致。
实施例5
通过氢化反式，顺式-荆芥内酯制备的二氢荆芥内酯的驱虫活性试 验
基本上如实施例3所述，对实施例4中制备的二氢荆芥内酯(式 4)进行针对伊蚊的驱虫活性试验。试验设计汇总于表6中，并且所 显示的数据都得自五次重复试验。
表6
用于驱虫活性测试的试验设计

表7显示了DHN浓度对于雌性伊蚊首次试探各处理膜之前所经 历的时间的影响。
表7
二氢荆芥内酯浓度对达到“首次试探”的平均时间的影响

发现浓度为1％的二氢荆芥内酯阻止蚊子“首次试探”的时间大 约为16分钟。在相同浓度下的DEET显示首次试探的平均时间为14.8 分钟。发现较低浓度的二氢荆芥内酯(0.5％w/v和0.2％w/v)阻止 首次试探的平均时间分别为9.6分钟和8.4分钟。
对雌性伊蚊在经二氢荆芥内酯处理的膜上的降落试探密度分布 随时间的变化进行分析，如图9中图表所示。确定试验期间允许在各 个膜上试探的总数，并将结果汇总于表8中。发现浓度为1.0％的DHN 完全排除蚊子试探的时间为10分钟，而DEET(1％w/v)允许蚊子 开始试探的时间为6分钟。同样发现较低浓度的二氢荆芥内酯(0.5％ w/v和0.2％w/v)也表现出驱虫活性(与未处理的对照相对比)，但 是在比阳性对照(DEET 1％(w/v))更低的水平下。
表8
在20分钟观察期内根据驱虫剂和浓度允许试探的次数

对于各驱虫剂处理，在各观察期内使用以下方程对驱虫活性百分 比进行计算：
％驱虫活性＝100-[(T/C)×100]
其中：
T＝在时间tx时重复测定的蚊子试探处理孔的次数的平均值
C＝在时间tx时蚊子试探IPA对照孔的平均次数
然后将所得百分比进行反正弦转化，并且利用根据五次重复测定 值计算的驱虫活性进行方差分析(ANOVA)。使用 Student-Newman-Keuls test进行平均值的多重比较。然后将得自 ANOVA的平均反正弦转化回百分比。结果示于表9中。
表9
根据ANOVA计算的平均驱虫活性百分数

1％ DHN在驱虫活性上排在首位，并且与1％DEET在统计学上 不可区分。
实施例6
二氢荆芥内酯针对厩蝇(厩蝇属)的驱虫活性测试
基本上按照实施例3所述的方法，对由反式，顺式-荆芥内酯氢化 衍生得到的DHN(主要由1S，9S，5R，6R-5，9-二甲基-3-氧杂二环[4.3.0] 壬-2-酮(式4)组成)(命名为“试验样品#1”)和根据实施例2制 备的二氢荆芥内酯混合物(命名为试验样品#2；mDHN)针对厩蝇属 的驱虫活性进行试验。在此使用的DHN与实施例4制备的DHN的 区别在于，它衍生于由商品油(Berje，NJ)结晶得到的反式，顺式- 荆芥内酯的氢化作用(使用Pd/SrCO3催化剂)。在这些试验中，包 括了另外的阳性对照化合物，即对烷-3，8-二醇(PMD)，得自于 Takasago International Corp.(美国)，Rockleigh，NJ。将试验设计 汇总于表10中，并且所有呈现的数据都是五次重复试验的平均值。
表10
用针对厩蝇的驱虫活性测试的试验设计

在这些试验中，“首次降落”的准确时间不能得到确定，因为对 于各试验变量的五次重复试验中，有三次或更多次降落发生于首次2 分钟曝露期之前。
对厩蝇在经二氢荆芥内酯处理的膜上的降落密度分布随时间的 变化进行分析，如图10中图表所示。确定试验期间允许在各个膜上 的降落总数，并将结果汇总于表11中。将昆虫曝露于测试孔后降落 开始，并且在大约5分钟后可以看到峰随时间逐渐降低。总的来说， 在用浓度为1％的二氢荆芥内酯处理的膜上的降落次数显著少于在未 处理(IPA)膜上观察到的降落次数，以及与用DEET(1％w/v)处 理的膜上的降落次数相当。在驱离降落中，在整个试验过程中对烷 -3，8-二醇(PMD)比二氢荆芥内酯或者DEET更为低效，并且虽然 可以观察到一些初始驱虫活性，但是6分钟后该化合物就会变得无 效。此数据同样表明1％二氢荆芥内酯显示与1％ DEET相当的驱虫 活性。
表11
在20分钟测试期间允许降落的次数

如实施例5所述进行驱虫活性百分数分析和统计分析，结果示于 表12中。
表12
根据ANOVA计算的平均驱虫活性百分数

mDHN、DEET和DHN在统计学上表现得同样好，提供43.2～ 55.5％的驱虫活性，并且都在统计学上好于PMD，当与IPA对比时， PMD仅仅给出了4.7％的驱虫活性。
实施例7
二氢荆芥内酯对按蚊属蚊子(白足按蚊)的驱虫活性测试
基本上按照实施例3所述方法，对由反式，顺式-荆芥内酯氢化衍 生得到的DHN(主要由1S，9S，5R，6R-5，9-二甲基-3-氧杂二环[4.3.0]壬 -2-酮(式4)组成)(命名为“试验样品#1”)和根据实施例2制备 的二氢荆芥内酯混合物(命名为试验样品#2；mDHN)针对一百只未 饲养成熟的雌性白足按蚊的驱虫活性进行试验。在此使用的DHN与 实施例4制备的DHN的区别在于，它衍生于由商品油(Berje， Bloomfield，NJ)结晶得到的反式，顺式-荆芥内酯的氢化作用(使用 Pd/SrCO3催化剂)。再次将PMD包括在内作为另外的对照。将试验 设计汇总于表13中，并且所有数据都是五次重复试验的平均值。
表13 用于按蚊属蚊子驱虫活性测试的试验设计

在这些试验中，达到“首次试探”的准确时间不能得到确定，因 为在对于各变量的五次重复试验中，有两次或更多次试探发生于首次 2分钟曝露期之前。针对按蚊属蚊子在经二氢荆芥内酯处理的膜上的 降落试探密度分布随时间的变化进行分析，如图11中图表所示。将 昆虫曝露于测试孔后试探开始，并且此后随时间的进行而逐渐增加。 总的来说，在整个试验中，在用浓度为1％的二氢荆芥内酯处理的膜 上的降落次数显著少于在未处理(IPA)膜上观察到的降落次数。
对试验期间允许在各个膜上的试探总数进行确定，并将结果汇总 于表14中。数据表明，与同等浓度的DEET或者PMD任意之一相 比，1％的二氢荆芥内酯显示出更高的驱虫活性。
表14
在20分钟测试期间允许降落的次数

如实施例5所述进行驱虫活性百分数分析和统计分析，结果示于 表15中。
表15
根据ANOVA计算的平均驱虫活性百分数

mDHN在统计学上要优于DEET并且提供46.1％的驱虫活性。 DHN在统计学上与mDHN相等，在统计学上也与DEET相等，提供 32.9％的驱虫活性。DEET和PMD，分别提供13.3％和11.5％的驱虫 活性，在统计学上的效力是相等的。
实施例8
二氢荆芥内酯对鹿壁虱(肩胛硬蜱)的驱虫活性
对如实施例7中制备的由反式，顺式-荆芥内酯氢化衍生得到的 DHN(主要由1S，9S，5R，6R-5，9-二甲基-3-氧杂二环[4.3.0]壬-2-酮(式 4)组成)和根据实施例2制备的二氢荆芥内酯混合物针对肩胛硬蜱 稚虫(I Scapularis)的驱虫活性进行试验，将DEET包括在试验中 作为阳性对照。
将25μl各化合物(在异丙醇中浓度为30％(w/v))应用于直 径4cm的圈内，所述圈戴在六个男性志愿者的左前臂上。每个志愿 者在此前臂上都有单独应用于一个圈内的两种驱虫剂；戴在另一手臂 上的一个直径4cm的圈未进行处理以用作壁虱吸引的对照。
把实验室培养的未喂食的鹿壁虱肩胛硬蜱稚虫置入棉签上的1 mm未处理圈内如果观察到正常的探索行为，和/或昆虫 在未经处理区域爬行，就认为其合格并且然后将其置于处理区域。将 在60秒内在处理区域上探索或者爬行的合格壁虱记录为没有受到驱 离。将在60秒内在处理区域上不进行探索或者爬行的合格壁虱记录 为受到驱离。另外，将在处理区域上爬行但是在另外60秒内从上面 掉下的合格壁虱记录为受到驱离。
在大约一个小时的间隔中，每个志愿者有5个向各处理圈提供的 合格壁虱。持续曝露，直至任何一组5个提供的壁虱中有3个被认为 是“受到引诱”。在同一或随后的曝露期内，将第一个非驱离壁虱称 为第一引诱壁虱，随后为第二引诱壁虱。将第一个确定引诱壁虱的时 间认为是该志愿者全部驱虫活性‘中止’的时间。
表16
将30％(w/v)的DHN、mDHN和DEET局部应用于人类志愿 者时免于鹿壁虱肩胛硬蜱的平均完全保护时间

数据(表16)表明，DEET提供免于鹿壁虱肩胛硬蜱的平均完全 保护时间为124分钟，同时类似地DHN的有效时间为109分钟，以 及mDHN(DHN非对映异构体的混合)为85分钟。由此，显然DHN 和mDHN都是对鹿壁虱的驱虫剂。对于保护时间进行ANOVA，表 明DHN、mDHN和DEET在它们针对这些壁虱的驱虫活性持久性 方面在统计上是不可区分的。
实施例9
应用于人类主体的二氢荆芥内酯针对白足按蚊属蚊子的驱虫活 性
使用成熟的人类志愿者，对如实施例7中制备的由反式，顺式-荆 芥内酯氢化衍生得到的DHN(主要由1S，9S，5R，6R-5，9-二甲基-3-氧杂 二环[4.3.0]壬-2-酮(式4)组成)和根据实施例2制备的二氢荆芥内 酯混合物对白足按蚊的驱虫活性进行试验，将DEET加入作为阳性对 照。使用有两个套管入口孔各在两个相对侧一侧的测验笼子(2×2× 2英尺)，在中央有一个扶手。将侧面和顶部进行屏蔽并且将底部装 配上镜子以便于观察。将两百只成熟的雌性蚊子放入测试笼子内，所 述蚊子从来没有进食过血液并且在使用前24小时已经停止了它们的 正常饮食(10％蔗糖)。每个志愿者预先被确认为有引诱能力，有 10只蚊子在30秒内落在他们伸入笼子内的未经处理的前臂上。
将1.0ml各化合物(在异丙醇中为5％或者10％(w/v))应用 于六个男性志愿者的前臂上250cm2的区域内，对肢体的其余部分已 经进行处理使得昆虫难于接近。将不同的驱虫剂单独应用于每个志愿 者的前臂上。使应用的驱虫剂干燥30分钟后，每隔30分钟将前臂置 于测试笼子5分钟时间，对每个曝露期间蚊子试探或者叮咬的次数进 行记录。对于每个志愿者上的每个驱虫剂的驱虫活性中止进行记录。 把中止定义为首次确定叮咬发生的时间；将首次证实的叮咬定义为一 次叮咬，其后是在同一或者下一曝露期内的第二次叮咬。数据显示于 表17中，作为平均完全保护时间。数据表明DHN和mDHN赋予了 显著长时间的免于叮咬的完全保护(例如在10％(w/v)下分别为3.5 和5小时)，这比得上在相同浓度下DEET所提供的完全保护时间。
使用ANOVA对数据进行分析，以及该数据表明5％和10％ mDHN溶液在效力上分别与5％和10％DEET是不可区分的。5％和 10％DHN溶液，虽然在统计学上与相应的mDHN溶液相等，但是提 供了较短的保护时间。
表17
浓度为5％和10％(w/v)的二氢荆芥内酯局部应用于人类志愿 者，针对雌性白足按蚊属蚊子的平均完全保护时间。

本申请是申请日为2003年9月18日、发明名称为“包括二氢荆 芥内酯的驱虫剂组合物”的PCT/US2003/029344的发明专利申请的分 案申请，原申请的中国专利申请号为03827095.1。
本申请是2003年3月19日申请的U.S.申请SN10/392,455的部分 继续申请，出于各种目的，该申请的全文在此引入作为本文的一部分。