專利名稱：含烯唑醇生物活性組分的高分子型化學緩釋殺菌劑的制作方法
技術領域：
本發明屬于農用化學品領域。涉及一種控制釋放的聚合物殺菌劑及其制備方法及應用。更確切地，涉及一種高分子型化學緩釋殺菌劑及其制備方法及應用。
背景技術：
高分子型控制緩釋農藥是基于人們對環境保護的重視，對農藥的毒性、安全性、殘效性的規定日益嚴格而研究和開發的一種新型農藥緩釋劑。它利用高分子材料的穩定性和粘附性以克服小分子農藥易受風、雨水、微生物等因素影響而大量流失的缺點，本身一般不表現生物活性，但可在施藥環境中，以稍高于有效劑量緩慢釋放出活性組分，具有高效、安全、持效期長、環境友好的特點。目前所報道的高分子緩釋農藥以物理復合型的居多。US 2002/0103086A1中曾報道了烯唑醇、戊唑醇等三唑類殺菌劑的高分子控制釋放劑型，解決了烯唑醇使用受風、露水、雨水、微生物等因素影響，失效快、需要頻繁施藥缺陷。但該殺菌劑為母體農藥與高分子載體物理混合體。它們消耗大量高分子底物作為活性組分的溶媒，活性分子含量較低，釋放過程依賴于這些高分子材料的降解和活性分子的擴散，大量的聚合物殘留在應用環境中，往往會造成又一種環境污染，而生產成本和農業成本與常規劑型比較無明顯優勢。高分子型化學緩釋農藥則將常規的小分子農藥與高分子化合物以化學鍵的方式結合，通過化學鍵的水解斷裂，釋放活性組分，實現了真正分子級的控制釋放，因此釋放的劑量和速度依應用要求有著廣闊的調節空間，可以實現母體農藥臨界閾值意義上的最優化施用，生產成本和農業成本更為經濟合理，而可生物降解的高分子載體的運用，又為這種環境友好的綠色農藥劑型，開拓了廣闊的商品化前景。中國專利申請CN1419825A和CN 1419826A公開了以多菌靈和惡霉靈為母體農藥的高分子型化學緩釋農用殺菌劑。但是以三氮唑衍生物殺菌劑、尤其是以烯唑醇為活性組分的高分子型化學緩釋農藥的合成及應用，迄今尚未見報道。
發明內容
為了克服物理型烯唑醇高分子控制釋放劑型所存在的“高分子底物消耗量大、活性分子含量較低、大量的聚合物殘留易造成新的環境污染、生產成本無明顯優勢”的缺點，開發高效、環保型綠色農藥，滿足農業生產的需要，本發明提出了一種新的技術方案將烯唑醇殺菌劑以共價鍵的形式鏈接在高分子化合物載體上，制得高分子型化學緩釋殺菌劑。該殺菌劑在使用環境中發生化學鍵斷裂，釋放出高效殺菌活性成分，表現出殺菌活性和緩釋作用，可用作理想的農用殺菌劑。
本發明提出的含烯唑醇生物活性組分的高分子型化學緩釋殺菌劑，其聚合單元結構如式(1)所示 式中聚合度X、Y可相同或不同，X+Y為100～1.0×107。
本發明還涉及上述含有烯唑醇活性成分的高分子型化學緩釋殺菌劑的制備方法，包括以下步驟(1).以烯唑醇為底物與架橋劑進行縮合反應，(2).將步驟(1)制得的加合物與高分子載體進行接枝反應，得到高分子載體的懸垂側鏈上帶有高度生物活性片斷的高分子型化學緩釋殺菌劑。
由步驟(1)制得的加合物可以不經分離提純直接與高分子載體進行接枝反應。反應在有機溶劑中進行，較適宜的溶劑選自N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、1，2-二氯乙烷、氯仿、二氯甲烷、四氫呋喃、1，4-二氧六環、甲苯或二甲苯，優選N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺。
上述高分子型化學緩釋殺菌劑可以是水溶性的或非水溶性的，分子態的或分子聚集態的，粉末狀、粒狀、乳液狀或溶液狀的，也可以是干燥的或含水的。所用的高分子載體既可以是天然聚合物，也可以是合成高分子化合物。例如可以選自聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯和聚醋酸乙烯；聚丙烯酰胺、聚苯乙烯、苯乙烯一馬來酸酐交替共聚物、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丙酯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯酸辛酯、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丙酯、聚甲基丙烯酸丁酯；ABS樹脂、酚醛樹脂、脲醛樹脂、密胺樹脂、聚酯類、聚氨酯類或環氧樹脂類；聚硅醚，聚乳酸或聚乳酸-乙二醇酸共聚物；淀粉，纖維素，海藻膠，淀粉衍生物，樹皮，明膠或木質素磺酸鈉。優選的高分子載體為聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、淀粉或纖維素，更進一步優選的為聚乙烯醇。聚乙烯醇中，優選聚合度為100～1.0×107，更為優選的聚合度為1450-2600、醇解度為84-100％的市售商品；而以聚合度為1700、醇解度為88-99％的品種最為適宜。
本發明采用母體殺菌劑分子——架橋劑——聚合物之間共價鍵結合的系統來制備高分子型化學緩釋殺菌劑。
所使用的架橋劑可選自4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、甲苯-2，4-二異氰酸酯(TDI)、碳酰氯、均苯四甲酸酐、丁二酸酐、乙撐亞胺或環氧氯丙烷；優選4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)。
本發明所用的母體農藥分子還可以包括但不限于三氮唑型α，β不飽和醇衍生物類農用殺菌劑、植物生長調節劑或除草劑。例如除了優選的(E)-(RS)-1-(2，4-二氯苯基)-4，4-二甲基-2-(1，2，4-三唑-1-基)-1-戊烯-3-醇(烯唑醇)，還可以選用(E)-(RS)-1-(4-氯苯基)-4，4-二甲基-2-(1，2，4-三唑-1-基)-1-戊烯-3-醇或1-環己基-4，4-二甲基-2-(1，2，4-三唑-1-基)-1-戊烯-3-醇等母體農藥分子。
因此本發明優選的高分子型化學緩釋殺菌劑的制備方法如下(1).以烯唑醇為底物與4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)進行縮合反應(2).將步驟(1)制得的加合物不經分離提純，直接與聚乙烯醇(PVA)進行接枝反應，得到高分子載體的懸垂側鏈上帶有高度生物活性片斷的高分子型化學緩釋殺菌劑(DMP)化學反應式如下 式中聚合度X、Y可相同或不同，X+Y為100～1.0×107。
在縮合反應中，烯唑醇與4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)分子的兩個異氰酸根均可以反應。為避免反應中生成過多的烯唑醇二加合物，提高目的物的收率，應選用干燥過的有機溶劑。還應注意加料次序并控制反應溫度和反應時間在50-120℃良好攪拌下，將烯唑醇加入到含有MDI的溶液中，反應時間0.5-2.0小時。烯唑醇與MDI的摩爾比為0.25-1.00∶1.0。縮合反應完成后，再加入聚乙烯醇進行接枝反應。加入月桂醇二正丁基錫或三元胺等催化劑對反應有促進作用。
聚合度為100～1.0×107市售的聚乙烯醇商品均可以用作本發明高分子型化學緩釋殺菌劑的制備方法中的載體聚合物。低聚合度(X+Y為100)的高分子型化學緩釋殺菌劑具有較強的黏著性和較高的可降解性，活性成分水解釋放較快，持效期可達到30天左右，比較適合于即時速效性要求較高的植株葉面噴霧用途；高聚合度的緩釋殺菌劑(X+Y為7,500,000～10,000,000)具有較高的水解、光解和微生物降解穩定性，持效期可達60～80天，但活性成分釋放濃度較低，釋放20天左右時，其抑菌率保持在38％左右，適合用作拌種劑和土壤殺菌劑；較具代表性的聚合物I的聚合度為1700，其活性組分含量為18％(重量比)，藥效持效期可達30天或更長。
改變活性組分烯唑醇、架橋劑MDI和高分子載體聚乙烯醇的配比，可以得到不同活性組分含量的(例如重量含量1～50％)高分子型化學緩釋殺菌劑。優選烯唑醇含量為10～30％(重量)，更優選烯唑醇含量為15～25％(重量)。
本發明制備的高分子型化學緩釋殺菌劑可以直接使用，也可以進一步加工成水劑、乳劑、粉劑、可濕性粉劑和顆粒劑等各種劑型。這些加工方法是農藥加工技術人員所熟知。
與常規劑型相比，本發明的高分子型化學緩釋殺菌劑具有如下優點(1)在施用環境中通過水解、光解、微生物降解等方式，較快地釋放出足夠有效劑量，有較強的即時速效性，迅速殺滅已發生的病菌；(2)所選的母體農藥具有高效、低毒、低殘留、內吸性等特點，高分子底物消耗量小、活性分子含量高，可控制釋放，藥劑穩定；(3)母體農藥用量少，持效期長，施用次數少，可以降低生產成本、農業成本和減少環境污染。
具體實施例方式
以下實施例作為理解本發明的目的，用以進一步說明本發明，但并不限定本發明所陳述的權利要求。
例1 聚合物I的制備在125毫升配有溫度計、攪拌器、回流冷凝器及通氮氣裝置的四口瓶中，加入60毫升干燥的N，N-二甲基乙酰胺(DMAC)和0.714克(2.8毫摩)的4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)，通入氮氣，攪拌下，加熱升溫至100-110℃，滴加0.920克(2.8毫摩)的烯唑醇和10毫升干燥的DMAC的溶液。加畢，保溫攪拌約1小時后，加入3.200克聚乙烯醇(聚合度1700，醇解度99％)和10毫升干燥的DMAC的溶液，在100±5℃反應約2小時至終點。降溫至室溫，得到淺棕色凝膠即為粗產物。該產物經甲醇沉淀析出，過濾，真空干燥后，得到2.05克淡黃色固體即為最終產品——聚合物I18％烯唑醇含量(重量含量)。
例2 聚合物II～聚合物V的制備參照例1方法，分別以聚合度為100、1450、2600和7,500,000～10,000,000的聚乙烯醇為載體聚合物合成聚合物II～聚合物V，如表1所示
表1.高分子型化學緩釋殺菌劑(II～V)
聚合物I～聚合物V的紅外光譜IR νmax3600～3200cm-1(醇-OH特征吸收)，3400～3000cm-1(酰胺的N-H伸縮振動)，2980～2840cm-1(飽和烴C-H伸縮振動)，1730cm-1(s，C＝O)，1650cm-1、1620cm-1、1580cm-1、1510cm-1(烯烴C＝C，苯環骨架振動)，1560cm-1(m，C＝N)，1260cm-1(s，C-O-C)。
例3 聚合物I～聚合物V活性組分的水解釋放水解釋放試驗按照文獻(E1-Refaie Kenawy，et al.，J Appl Polym Sci，2001，80415-421)的方法，將100毫克粉碎的聚合物(DMP)置于裝有100毫升緩沖溶液的容量瓶中，水浴恒溫25℃，不加攪拌。pH＝4、7、9的緩沖溶液分別用乙酸-乙酸鈉、混合磷酸鹽和氯化銨-氨水等分別配制。周期性抽取試液采用HPLC法(Waters高效液相色譜儀，Waters 510pump，檢測器Waters486，254nm處為檢測波長)分析水解釋放出的活性組分——烯唑醇的含量。聚合物(DMP)的水解實驗結果表明在不同pH值的緩沖溶液中，活性組分的初始釋出濃度均很高，在1天后釋出量可達5～7％；低聚合度(X+Y為100)的聚合物II的活性成分水解釋放較快，隨時間的延長活性組分大量釋出，在20天后釋放達70～80％；高聚合度的聚合物V釋出速率平穩緩和，在45天后釋放達48～53％；而聚合度為1450～2600的聚合物I、III和IV，在45天后釋放達98％以上，更適宜作為控制釋放的高分子型化學緩釋殺菌劑。
例4生物活性測定供試藥劑聚合物I～聚合物V；對照藥劑烯唑醇原藥(含量91.78％)；試驗對象黃瓜白粉病(Erysiphe cucurbitacerarum)。
供試藥劑的處理濃度為80、20、5μg/ml，另設不施藥劑的空白對照，每個處理3次重復。選擇生長整齊一致的盆栽黃瓜幼苗的第二片真葉，剪去生長點，按所設濃度在作物噴霧機上進行噴霧處理，處理后的試驗材料自然晾干，并于噴藥后1、5、10、20天分別接種黃瓜白粉病孢子粉，然后放置人工氣候室中(溫度晝22℃、夜20℃，相對濕度80～90％)培養。均在接種10天后調查防治效果，按農業部農藥檢定所《農藥田間藥效試驗準則》的分級標準分級記載，以病情指數計算防治效果。
表2.高分子型化學緩釋殺菌劑抑菌效果對照
表3. 18％烯唑醇緩釋劑的緩釋作用測定結果(％)
本發明的高分子型化學緩釋殺菌劑具有與原藥一致的殺菌效果，但具有明顯的緩釋作用，藥效持效期可到達30天以上，有實際應用價值。
權利要求
1.含烯唑醇生物活性組分的高分子型化學緩釋殺菌劑，其聚合單元結構如式(1)所示 式中聚合度X、Y可相同或不同，X+Y為100～1.0×107。
2.權利要求1所述的高分子型化學緩釋殺菌劑的制備方法，包括以下步驟(1).以烯唑醇為底物與架橋劑進行縮合反應；(2).將步驟(1)制得的加合物與高分子載體進行接枝反應，得到高分子載體的懸垂側鏈上帶有高度生物活性片斷的高分子型化學緩釋殺菌劑；所述的架橋劑選自4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、甲苯-2，4-二異氰酸酯(TDI)、碳酰氯、均苯四甲酸酐、丁二酸酐、乙撐亞胺或環氧氯丙烷；所述的高分子載體選自聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、淀粉或纖維素。
3.按照權利要求2所述的制備方法，其特征在于所述的架橋劑選自4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯，所述的高分子載體選自聚乙烯醇。
4.權利要求1所述的含有烯唑醇生物活性組分的高分子型化學緩釋殺菌劑作為農用殺菌劑的用途。
全文摘要
一種含烯唑醇生物活性組分的高分子型化學緩釋殺菌劑，聚合單元結構如式(1)所示，式中聚合度X、Y可相同或不同，X+Y為100～1.0×10
文檔編號A01N25/10GK1714643SQ20041002088
公開日2006年1月4日 申請日期2004年7月2日 優先權日2004年7月2日
發明者劉冬雪, 臺立民, 徐龍鶴, 司乃國, 喻滔 申請人:沈陽化工研究院