烯效唑－环糊精包合物，其制备方法及用途

摘要

本发明提供了一种植物生长调节剂，其通过将烯效唑溶解于适量有机溶剂中，与环糊精或其衍生物，进行包合反应，再经干燥制得。本发明烯效唑－环糊精包合物其烯效唑的溶解度、缓释性能和生物利用率得到了显著提高，在调节小麦、大豆、玉米、水稻等作物，控制茎节伸长，防治旺长和倒伏中将发挥显著作用。

说明书

技术领域

本发明属于农业技术领域，涉及一种植物生长调节剂的环糊精包合物，本发明还涉及改包合物的制备方法及用途。

背景技术

植物生长调节剂的应用是提高作物生产力的重要新技术手段(魏福香，安徽农业，1999，3，11)。随着环境问题的日益突出，化学农药在生产、销售和应用领域都面临巨大压力，国际粮农组织(FAO)和世界各国对农药残留的限制标准也在不断提高。传统制剂由于挥发、光解、水解或淋溶流失等造成的损失率达到50％-60％，同时在加工过程中往往使用大量有机溶剂，不仅增加了制剂成本，而且增加了环境大面积污染的可能。采用新型环保材料和制剂技术，提高农药的性能和生物利用效率，是解决农药应用与环境问题矛盾的重要途径之一。

烯效唑是一种农业应用十分广泛的植物生长延缓剂，已普遍应用于小麦、水稻、果树等作物，但其存在水溶性差(25℃水中溶解度仅为8.41mg/L)、易光解和光学异构失活等问题(段留生，作物化学控制原理与技术，中国农业大学出版社，2005)。目前烯效唑的商品制剂主要为乳油和可湿性粉剂，在兑水稀释喷施作物叶面时生物利用效率低，增加了靶标外损失和应用成本。

环糊精是由环糊精糖苷转移酶作用于淀粉得到的一系列环状多糖化合物的总称。环糊精分子内的吡喃葡萄糖以α-1，4糖苷键相结合，由于其具有独特的非极性疏水空腔结构，易与疏水性“客体”分子形成包合物，已广泛应用于食品、药物制剂、化妆品、农业和化学工业上。特别是医药制剂上，通过对药物的环糊精包合作用来增强其溶解性、化学稳定性或生物利用率(Wen X.-H.et al.J.Pharmaceutical andBiomedical Analysis，2004，34，517)。

本发明采用天然可降解的环糊精或其衍生物作为主体分子材料，通过一定的制备条件和工艺，制备出烯效唑-环糊精包合物，解决了烯效唑溶解性差、稳定性不好的难题，提高了烯效唑的水中溶解度，使适用更方便，提高了生物利用率，降低了使用时的环境污染。

发明内容

本发明的目的是提供烯效唑的环糊精包合物以及制备烯效唑的环糊精包合物的方法。

本发明人通过环糊精选择，研究环糊精和烯效唑的主客体比例，有机溶剂种类和包合工艺，制备了烯效唑的环糊精包合物，完成了本发明。

本发明制备烯效唑的环糊精包合物的方法，是将烯效唑溶解于适量的有机溶剂中，与环糊精或其衍生物，经过包合反应，再经干燥制得。

本发明包合物，其中烯效唑与环糊精或其衍生物的摩尔比为0.1～10∶1；优选摩尔比为0.25～2∶1。

本发明包合物，其中溶解烯效唑的有机溶剂为丙酮、乙醇、二甲基甲酰胺、乙酸乙酯、正丁醇；优选丙酮和乙醇。

本发明包合物，其中环糊精为任一种水溶性的环糊精或其衍生物，如β-环糊精、羟丙基-β-环糊精、甲基-β-环糊精或羟乙基-β-环糊精；优选β-环糊精。

本发明提供了一种通过饱和水溶液法制备所述包合物的方法，它包括如下步骤：

(1)在室温下向适量有机溶剂(如乙醇、二甲基甲酰胺、丙酮、乙酸乙酯)中缓慢加入烯效唑原药，并充分搅拌溶解，直到不能继续溶解为止，过滤，滤液为饱和溶液A；

(2)在室温下，在适量水中缓慢加入环糊精，并充分搅拌溶解，直到不能继续溶解为止，过滤，滤液为饱和溶液B；

(3)合并饱和溶液A和B，搅拌均匀并反应一段时间；

(4)过滤、洗涤、干燥。

本发明提供了一种通过超声波法制备所述包合物的方法，它包括如下步骤：

(1)用10倍重量的溶剂完全溶解烯效唑，充分搅拌均匀，制成溶液A；

(2)在室温下，在一定量水中缓慢加入环糊精，并充分搅拌溶解，直到不能继续溶解为止，过滤，滤液为溶液B；

(3)合并溶液A和B，用超声波破碎仪或超声波清洗机处理并反应一段时间；

(4)过滤、洗涤、干燥。

本发明还提供了一种通过共研磨法制备所述包合物的方法，它包括如下步骤：

(1)取环糊精加1/2重量水研磨均匀；

(2)再加入用10倍重量的溶剂溶解的烯效唑，继续研磨至白色乳状液；

(3)加水混匀，离心，上清液冻干。

本发明包合物为白色粉末。

本发明包合物的用途，其特征在于，将所述包合物加水溶解施用于作物，通过减少有机溶剂的使用量，提高烯效唑的溶解度和生物利用率，以调节生长，控制茎节伸长，防治旺长和倒伏；其中作物是小麦、大豆、玉米、水稻等。

本发明的优点在于：(1)发明制备了未见报道的具有提高生物利用率、水溶解性强、缓释的烯效唑-环糊精包合物；(2)发明制备的烯效唑-环糊精较其它传统制剂有更高的安全性和生物活性；(3)发明制备的烯效唑-环糊精较其它传统制剂大幅度减少有机溶剂的使用，且可通过不同的制备方法获得。

附图说明

图1：包合物X射线衍射图；

图2：包合物扫描电镜图；

图3：包合物在水中的释放动态。

具体实施方式

下面具体的制备实验和药效实验实例，仅对本发明作出详细说明，但不限制本发明。

实施例1：烯效唑-环糊精的制备

称取11.35克β-环糊精置于研钵中，加5ml水研磨均匀，再加入用2ml丙酮溶解的0.292克烯效唑(烯效唑与环糊精的摩尔比为0.1∶1)，继续研磨至形成白色乳状液，乳液加10毫升水混匀后，4000转/分离心10分钟，取上层清液，沉淀再加10毫升水洗，再次离心后取上清液，将两次上清液合并，4℃放置过夜，冷冻干燥至恒重，得到白色粉末即为本发明包合物，包合物得率为62.4％，有效成分烯效唑含量为1.8％。

实施例2：烯效唑-环糊精的制备

称取5.700克β-环糊精置于研钵中，加2.5ml水研磨均匀，再加入用1.5ml乙醇溶解的0.292克烯效唑(烯效唑与环糊精的摩尔比为0.25∶1)，继续研磨至形成白色乳状液，乳液加10毫升水混匀后，4000转/分离心10分钟，取上层清液，沉淀再加10毫升水洗，再次离心后取上清液，将两次上清液合并，4℃放置过夜，冷冻干燥至恒重，得到白色粉末即为本发明包合物，包合物得率为79.3％，有效成分烯效唑含量为11.6％。

实施例3：烯效唑-环糊精的制备

称取β-环糊精3.800克，溶于200毫升蒸馏水中，搅拌配制成饱和溶液A，再称取烯效唑0.978克，(烯效唑与环糊精的摩尔比为1∶1)溶于丙酮中，配制成饱和溶液B。室温800转/分搅拌下，将溶液B缓慢滴入溶液A中，继续搅拌4小时。结束后将所得悬浊液抽滤，滤饼依次用无水乙醇、水洗涤，真空干燥得白色粉末即为本发明包合物，包合物得率为63.2％，有效成分烯效唑含量为12.5％。

实施例4：烯效唑-环糊精的制备

称取β-环糊精1.900克，溶于100毫升蒸馏水中，搅拌配制成饱和溶液A，再称取烯效唑0.978克(烯效唑与环糊精的摩尔比为2∶1)，溶于丙酮中，配制成饱和溶液B。室温800转/分搅拌下，将溶液B缓慢滴入溶液A中，继续搅拌4小时。结束后将所得悬浊液抽滤，滤饼依次用无水乙醇、水洗涤，真空干燥得白色粉末即为本发明包合物，包合物得率为61.3％，有效成分烯效唑含量为11.2％。

实施例5：烯效唑-环糊精的制备

称取β-环糊精0.760克，溶于40毫升蒸馏水中，再向其中加入1.956克用6ml二甲基甲酰胺溶解的烯效唑溶液(烯效唑与环糊精的摩尔比为10∶1)，室温300瓦功率下，超声1小时，结束后将所得悬浊液抽滤，滤饼依次用无水乙醇、水洗涤，真空干燥得白色粉末即为本发明包合物，包合物得率为28.2％，有效成分烯效唑含量为1.1％。

实施例6：烯效唑-环糊精的制备

称取2.620克甲基-β-环糊精置于研钵中，加2ml水研磨均匀，再加入用2ml乙酸乙酯溶解的0.292克烯效唑(烯效唑与环糊精的摩尔比为0.5∶1)，继续研磨至形成白色乳状液，乳液加10毫升水混匀后，4000转/分离心10分钟，取上层清液，沉淀再加10毫升水洗，再次离心后取上清液，将两次上清液合并，4℃放置过夜，冷冻干燥至恒重，得到白色粉末即为本发明包合物，包合物得率为80.2％，有效成分烯效唑含量为2.9％。

实施例7：烯效唑-环糊精的制备

称取羟乙基-β-环糊精5.420克，溶于50毫升蒸馏水中，再向其中加入0.978克用3ml二甲基甲酰胺溶解的烯效唑溶液(烯效唑与环糊精的摩尔比为1∶1)，室温300瓦功率下，超声1小时，结束后将所得悬浊液抽滤，滤饼依次用无水乙醇、水洗涤，真空干燥得白色粉末即为本发明包合物，包合物得率为68.2％，有效成分烯效唑含量为7.1％。

实施例8：烯效唑-环糊精的制备

称取羟丙基-β-环糊精5.940克，溶于10毫升蒸馏水中，搅拌配制成饱和溶液A，再称取烯效唑0.489克(烯效唑与环糊精的摩尔比为0.5∶1)，溶于乙醇中，配制成饱和溶液B。室温800转/分搅拌下，将溶液B缓慢滴入溶液A中，继续搅拌4小时。结束后将所得悬浊液喷雾干燥得白色粉末即为本发明包合物，包合物得率为72.7％，有效成分烯效唑含量为11.1％。

实施例9：烯效唑-环糊精的制备

称取羟丙基-β-环糊精8.940克，溶于50毫升蒸馏水中，再向其中加入0.489克用6.5ml丙酮溶解的烯效唑溶液(烯效唑与环糊精的摩尔比为0.33∶1)，室温300瓦功率下，超声1小时，结束后将所得悬浊液，4℃放置过夜，冷冻干燥至恒重，得到白色粉末即为本发明包合物，包合物得率为78.3％，有效成分烯效唑含量为8.2％。

包合物检测实例

包合物的结构，可通过X射线衍射图(附图1)以及扫描电镜图(附图2)表征，图1和图2分别显示的是实施例2制得的包合物的X射线衍射图以及扫描电镜图，表明烯效唑与β-环糊精形成新的包合结构。

实施例2中制得的包合物在25℃标准水中溶解，烯效唑有效成分的溶解度为121.1mg/L，比烯效唑同等条件下溶解度增加14.4倍。包合物在水中释放动态见附图3，表现一定的缓释效果。

实验例1：包合物对水稻幼苗处理的效果试验

1、实验方法

材料为水稻，品种为越富。种子用0.1％次氯酸钠溶液杀菌30分钟，30℃光照培养箱中催芽2天，取芽长2毫米左右的种子转入到1％的琼脂上生长，保持湿度继续培养；待第一片完整叶顶端从第一片不完整叶伸出2毫米左右时，用微量注射器在第一片完整叶和第一片不完整叶之间点滴1.0微升配置好的50毫克/升烯效唑、200毫克/升(折合烯效唑含量为25毫克/升)制备实施例3中的包合物(以下称包合物3)和175毫克/升环糊精的溶液，并以清水为空白对照，每处理重复10株。继续培养4天，测定第二叶鞘长度(结果见表1)。

2、实验结果

如表1所示，对照材料烯效唑对水稻叶鞘伸长明显抑制，而另一对照材料环糊精未表现出显著的影响，而200毫克/升(折合烯效唑含量为25毫克/升)包合物3对水稻叶鞘伸长的抑制作用与50毫克/升烯效唑相当，结果表明包合物提高了烯效唑的生物活性。

    表1 烯效唑及其环糊精包合物对水稻幼苗叶鞘生长的影响

实验例2：包合物对玉米种子浸种的效果试验

1、实验方法

材料为玉米，品种为鲁单981。种子用0.1％次氯酸钠溶液杀菌30分钟，浸种12小时，分别为40毫克/升烯效唑、180毫克/升(折合烯效唑含量为20毫克/升)制备实施例4中的包合物(以下称包合物4)和160毫克/升环糊精的溶液，并以清水为空白对照，浸种后用垂直板发芽法进行幼苗培养，每个处理重复15粒种子以上。4天后调查幼苗根长、幼苗长、根部与幼苗部长度比例(结果见表2)。

2、实验结果

如表2所示，玉米种子用烯效唑浸种后，抑制了幼苗的生长，提高了根/幼苗比例；环糊精的单独使用未表现出上述效果；180毫克/升(折合烯效唑含量为20毫克/升)包合物4对玉米幼苗和根系的生长影响显著，提高了根/幼苗比例，结果优于40毫克/升烯效唑。结果表明，包合物提高了客体烯效唑的生物活性。

    表2 烯效唑及其环糊精包合物对玉米种子萌发生长的影响

实验例3：包合物在小麦种子浸种的效果试验

1、实验方法

材料为小麦，品种为农大213。种子用0.1％次氯酸钠溶液杀菌30分钟，浸种12小时，分别为40毫克/升烯效唑、300毫克/升(折合烯效唑含量约为25毫克/升)制备实施例9的包合物(以下称包合物9)275毫克/升环糊精的溶液，并以清水为空白对照，浸种后用垂直板发芽法进行幼苗培养，每个处理重复20粒种子以上。4天后调查幼苗根长、幼苗长、根部与幼苗部长度比例(结果见表3)。

2、实验结果

如表3所示，小麦种子用烯效唑浸种后，抑制了幼苗的生长，提高了根/幼苗比例；环糊精的单独使用效果不明显；300毫克/升(折合烯效唑含量为25毫克/升)包合物9对小麦幼苗和根系的生长影响显著，提高了根/幼苗比例，结果与40毫克/升烯效唑处理相当。结果表明，包合物提高了客体烯效唑的生物活性。

      表3 烯效唑及其环糊精包合物对小麦种子萌发生长的影响

实验例4：包合物在大豆幼苗处理的效果试验

1、实验方法

材料为大豆，品种为中黄13。种子用0.1％次氯酸钠溶液杀菌30分钟，进行盆栽试验。待幼苗生长至两片真叶完全展开时分别用50毫克/升烯效唑、160毫克/升(折合烯效唑含量为20毫克/升)包合物3和140毫克/升环糊精的溶液，并以清水为空白对照，每个处理重复10盆以上。6天后调查幼苗株高，计算幼苗生长速率(结果见表4)。

2、实验结果

如表4所示，烯效唑抑制了大豆幼苗的生长，而160毫克/升(折合烯效唑含量为20毫克/升)包合物3对大豆幼苗生长速率优于50毫克/升烯效唑处理，结果表明包合物提高了烯效唑的生物活性。

    表4 烯效唑及其环糊精包合物对大豆幼苗生长的影响