一類脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖及其制備方法與應用
【專利摘要】本發(fā)明提供了一類脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖，其分子結構式如式(I)所示，該衍生物的制備方法為：先將脫氫松香酸進行羥基保護得到芐基化脫氫松香酸，再采用SOCl2進行酰胺化，并與殼聚糖共聚得到芐基化脫氫松香酸羧基?殼聚糖衍生物，再在Pd/C催化劑作用下，通入氫氣，脫保護得所需脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖。本發(fā)明所提供的新型脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖對松線蟲病具有優(yōu)良的防治效果，可用于制備農藥、園藝等領域的殺蟲、殺菌劑，具有高效、低毒、環(huán)境友好的優(yōu)點。其中n為自然數(shù)，殼聚糖為分子量300～2000的低分子殼聚糖。
【專利說明】
一類脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖及其制備方法與應用
技術領域
[0001] 本發(fā)明屬于農藥技術領域，具體涉及一種可以作為有害生物防治劑活性成分的脫 氫松香酸衍生物接枝殼聚糖及其制備方法與應用。
【背景技術】
[0002] 隨著人類對農藥破壞環(huán)境以及危害人類等的重視，部分高毒、安全性差的農藥被 禁止使用，研究開發(fā)低毒、安全性高、高效的農藥成了目前的新目標。近年來，部分新合成的 植物源農藥已經(jīng)代替了鹵代烴類、硫代異硫氰酸酯類、氨基甲酸酯類和有機磷類等高毒農 藥，脫氫松香類衍生物就是其中一類。
[0003] 脫氫松香酸(脫氫樅酸），具有抗菌、抗病毒、拒食活性、緩釋活性等活性。松香可以 通過歧化反應方便地得到脫氫松香酸，因此廉價易得。而由松香制備的植物源農藥，由于使 用成本低，環(huán)境相容性好，是從保護環(huán)境的角度尋求控制線蟲的新方法，目前研究、開發(fā)植 物源農藥成為防治根結線蟲的新發(fā)展趨勢。利用脫氫松香酸為原料可以合成多種具有生物 活性的化合物，在抗菌、殺蟲等方面有顯著的效果。脫氫松香酸化學結構如下：
[0004]
[0005] 殼聚糖在農業(yè)上可應用于植物生長調節(jié)，并且因無毒、無害、無污染、可安全降解 等特點而具有廣泛應用。殼聚糖對植物氨同化關鍵酶具有明顯的生理調節(jié)功能，可以提高 植物同化NH 4+的能力，有利于蛋白質的生物合成與積累，改善植物的營養(yǎng)品質及園藝性狀； 并能迅速激發(fā)植物的防衛(wèi)反應，啟動植物的防御系統(tǒng)，有效地提高植物的抗病性。同時通過 殼聚糖結合蛋白的分離、純化及其生化特性的研究為進一步確定殼聚糖的作用機制奠定了 基礎。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明的第一個目的是提供對松線蟲害蟲具有優(yōu)良防治效果，同時具有高效、低 毒、低殘量、環(huán)境相容性好等特點的一類脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖，以滿足松科植物保 護對高效安全殺蟲、殺菌劑的需求。
[0007] 本發(fā)明解決技術問題所采用的技術方案如下；
[0008] -類脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖，其分子結構式如式(I)所示：
[0009]
[0010] 其中η為自然數(shù)，殼聚糖為分子量300~2000的低分子殼聚糖。
[0011 ]作為優(yōu)選，所述殼聚糖為分子量1500~2000的低分子殼聚糖。
[0012]本發(fā)明的第二個目的是提供一種制備化合物（I)的方法，所述制備方法包括如下 步驟：
[0013] ⑴羥基的保護
[0014] 稱取脫氫松香酸，用甲醇溶解，加入芐基氯和催化劑碳酸氫鈉，在50°C下攪拌4~ 6h后，加水攪拌，用二氯甲烷萃取，取下層溶液，旋轉蒸發(fā)，再用甲醇重結晶，即得芐基化脫 氫松香酸粗品；
[0015]
[0016] 、一 …一,。
[0017]稱取芐基化脫氫松香酸裝入反應容器中，采用DMS0溶解，再緩慢滴加 S0C12,滴加 完畢緩慢升溫到110°C，控制反應容器真空度為0.1 MPa，回流反應3~5h，一邊反應一邊采用 20%Na0H水溶液吸收反應產生的氣體，反應結束后，蒸出剩余的DMS0和略微過量的S0C12， 再向反應容器中加入殼聚糖-水懸濁液，常溫攪拌反應1~3h后，過濾，濾餅干燥，再用甲醇 重結晶得所需芐基化脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖；
[0018]
[0019] ⑶脫保護
[0020]在反應容器中加入步驟(2)所得芐基化脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖，水作溶劑， Pd/C作催化劑，通入氫氣，于80°C下攪拌lh，過濾，濾餅干燥，再用甲醇重結晶就可以得到脫 氫松香酸衍牛物接枝殼聚糖。
[0021
[0022]作為優(yōu)選，步驟(2)中所述殼聚糖-水懸濁液的質量濃度為15%。
[0023]作為優(yōu)選，所述殼聚糖的分子量在300~2000之間。
[0024] 作為優(yōu)選，步驟(1)中所述脫氫松香酸、芐基氯與碳酸氫鈉的摩爾比是1:2~2.4:2 ~2.4〇
[0025] 作為優(yōu)選，步驟(2)中所述芐基化脫氫松香酸與殼聚糖的質量比是1:0.8~1.5。
[0026] 作為優(yōu)選，步驟(3)中所述芐基化脫氫松香酸羧基-殼聚糖和水的質量比是1:7,芐 基化脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖和Pd/C催化劑的質量比為500:1。
[0027]本發(fā)明的第三個目的是提供脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖的應用，以脫氫松香酸 衍生物接枝殼聚糖為活性成分，加入農藥助劑制成殺蟲、殺菌的水乳劑、微乳劑、乳劑或可 濕粉劑。
[0028]常用的農藥助劑包括：
[0029] 液體載體，如水;有機溶劑，如甲苯、二甲苯、甲醇、丁醇、乙二醇、丙醇、二甲亞砜、 動物和植物油或脂肪酸;乳化劑、分散劑，有助于農藥成分分散;穩(wěn)定劑、控制釋放助劑、增 效劑，有助于延長藥效;消泡劑、警戒色、防漂移劑，增加安全性;其他助劑，如濕潤劑或增稠 劑。
[0030]式（I)所示的脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖用作殺蟲、殺菌劑中的活性成分時，所 制備殺蟲劑可以根據(jù)制備劑型在1 %~99%進行選擇。通常，在水乳劑中含有5-40% (重量 百分比，下同）所述的活性成分，優(yōu)選其含量為25-40%;在微乳劑中含有5-40%的活性成 分，優(yōu)選其含量為25-30% ;在乳油中含有1-90%的活性成分，優(yōu)選其含量為25-90%。
[0031]本發(fā)明的有益效果為：
[0032] 1、本發(fā)明所提供的新型脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖對松線蟲病具有優(yōu)良的防 治效果，可用于制備農藥、園藝等領域的殺蟲、殺菌劑，具有高效、低毒、環(huán)境友好的優(yōu)點。
[0033] 2、由廉價易得的脫氫松香酸和殼聚糖為原料制備脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖， 方法簡單，操作簡便，原料廉價易得，適用于工業(yè)化生產。
【具體實施方式】
[0034]下面結合具體實驗實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明不受實施例限 制。
[0035] 實施例1脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖的制備
[0036] (1)羥基的保護
[0037] 稱取10.0(^(0.033111〇1)的脫氫松香酸，用甲醇溶解，加入9.0(^(0.07111〇1)芐基氯 和5.7g(0.068mol)催化劑碳酸氫鈉，在50°C下攪拌6h后，加水攪拌，用二氯甲燒萃取，取下 層溶液，旋轉蒸發(fā)，再用甲醇重結晶得15.92g芐基化脫氫松香酸淡黃色晶體，收率83.8%， 純度96.5%。
[0038] (2)酰胺化
[0039]稱取10.00g芐基化脫氫松香酸導入裝有球形冷凝管（帶氣體吸收裝置，以20% NaOH溶液作為洗手液），恒壓滴液漏斗和溫度計的250ml三口燒瓶中。將原料以適量的DMS0 溶解，然后緩慢滴加 S0C12 2.5g，滴加完畢緩慢升溫到110°C，在減壓條件下（真空0.1 MPa) 回流4h，反應結束后改為蒸餾裝置，減壓蒸出反應體系發(fā)的DMS0和略微過量的S0C12,再向 燒瓶中加入溶解有67g 15 %殼聚糖-水懸濁液，常溫攪拌反應2h，加入200ml水析出，并用水 洗滌三遍，旋蒸，再用甲醇重結晶得16.62g芐基化脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖淡黃色晶 體，收率83.1%，純度92.6%。
[0040] (3)脫保護
[0041] 在反應容器中加入步驟(2)所得10.00g芐基化脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖，用 70ml水溶解，以0.02g Pd/C為催化劑，進行加氫去保護，得到8.86g脫氫松香酸衍生物接枝 殼聚糖淡黃色晶體，收率88.6%，純度93.2%。產品的紅外數(shù)據(jù)分析為:3522.3cnf 1 (N-H伸縮 振動），3420 · 2cm-1 (OH伸縮振動），3019 · 2cm-1 (苯環(huán)CH伸縮振動），2983 · 5cm-1 (甲基C-H伸縮 振動），1697. lcm-1 (酰胺C = 0伸縮振動），1591.0cm-Η苯環(huán)呼吸振動），1537.7cm-1 (苯環(huán)呼吸 振動），1446.8cm-1 (C-H彎曲振動），1371.6cm-1 (C-H搖擺振動）。
[0042] 實施例2 [0043] (1)羥基的保護
[0044] 稱取10.0(^(0.033111〇1)的脫氫松香酸，用甲醇溶解，加入9.58(0.075111〇1)芐基氯 和6.20g (0.074mol)催化劑碳酸氫鈉，在50 °C下攪拌4h后，加水攪拌，用二氯甲燒萃取，取下 層溶液，旋轉蒸發(fā)，再用甲醇重結晶得16.34g芐基化脫氫松香酸淡黃色晶體，收率83.7%， 純度95.4%。
[0045] (2)酰胺化
[0046]稱取10.00g芐基化脫氫松香酸導入裝有球形冷凝管（帶氣體吸收裝置，以20% NaOH溶液作為洗手液），恒壓滴液漏斗和溫度計的250ml三口燒瓶中。將原料以適量的DMS0 溶解，然后緩慢滴加 S0C12 2.5g，滴加完畢緩慢升溫到110°C，在減壓條件下（真空0.1 MPa) 回流3h，反應結束后改為蒸餾裝置，減壓蒸出反應體系發(fā)的DMS0和略微過量的S0C12,再向 燒瓶中加入溶解有77g 15 %殼聚糖-水懸濁液，常溫攪拌反應lh，加入200ml水析出，并用水 洗滌三遍，旋蒸，再用甲醇重結晶得18.20g芐基化脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖淡黃色晶 體，收率75.7 %，純度90.9 %。
[0047] (3)脫保護
[0048]在反應容器中加入步驟(2)所得10.00g芐基化脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖，用 70ml水溶解，以0.02g Pd/C為催化劑，進行加氫去保護，得到8.90g脫氫松香酸衍生物接枝 殼聚糖淡黃色晶體，收率89.0%，純度94.2%。
[0049] 實施例3
[0050] (1)羥基的保護
[0051 ] 稱取10 · 00g(0 · 033mol)的脫氫松香酸，用甲醇溶解，加入8 · 40g(0 · 066mol)芐基氯 和5.60g (0.066mol)催化劑碳酸氫鈉，在50 °C下攪拌5h后，加水攪拌，用二氯甲燒萃取，取下 層溶液，旋轉蒸發(fā)，再用甲醇重結晶得14.75g芐基化脫氫松香酸淡黃色晶體，收率80.16%， 純度96.1%。
[0052] (2)酰胺化
[0053]稱取10.00g芐基化脫氫松香酸導入裝有球形冷凝管（帶氣體吸收裝置，以20% NaOH溶液作為洗手液），恒壓滴液漏斗和溫度計的250ml三口燒瓶中。將原料以適量的DMS0 溶解，然后緩慢滴加 S0C12 2.5g，滴加完畢緩慢升溫到110°C，在減壓條件下（真空0.1 MPa) 回流5h，反應結束后改為蒸餾裝置，減壓蒸出反應體系發(fā)的DMS0和略微過量的S0C12,再向 燒瓶中加入溶解有70g 15 %殼聚糖-水懸濁液，常溫攪拌反應3h，加入200ml水析出，并用水 洗滌三遍，旋蒸，再用甲醇重結晶得18.70g芐基化脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖淡黃色晶 體，收率81.3%，純度92.1%。
[0054] (3)脫保護
[0055]在反應容器中加入步驟(2)所得10.00g芐基化脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖，用 70ml水溶解，以0.02g Pd/C為催化劑，進行加氫去保護，得到9.20g脫氫松香酸衍生物接枝 殼聚糖淡黃色晶體，收率88.6%，純度93.9%。
[0056] 下列實施例描述以本發(fā)明化合物為活性成分的制劑例，所述的制劑可用作農業(yè)、 園藝和花卉栽培領域的殺蟲、殺菌劑。本發(fā)明的實施方式并不局限以下內容。
[0057] 實施例4脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖的應用
[0058]取實驗例1脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖產物10g溶于由40g二甲苯和35g二甲基 甲酰胺組成的混合溶劑中，然后加入土溫80乳化劑15g，攪拌并均勻混合得到活性成分為 10%的乳油。
[0059] 下面將敘述以本發(fā)明化合物為活性成分的殺蟲、殺菌劑的試驗例。但是，本發(fā)明的 實施方式并不限于以下內容。
[0060] 實施例5松材線蟲的殺蟲實驗
[0061] 取10g木肩，用貝曼漏斗法分離得到松線蟲，采用番茄灰葡萄孢在25°C很恒溫下進 行室內培養(yǎng)。將培養(yǎng)的線蟲用無菌水洗出，離心消毒濃縮配制成每mL含2 500條左右的線蟲 懸液，供試驗備用。
[0062] 采用實驗室(懸浮液+農藥直接觸殺法)進行殺蟲效果測試。用純凈水將實施例4所 得的殺蟲、殺菌劑乳油進行稀釋，稀釋10倍，20倍，30倍。在培養(yǎng)皿內同時加入lmL測試濃度 的殺蟲劑和1 ml線蟲懸浮液，震動混合后放置lh，2h。在顯微鏡下檢查線蟲的成活情況，統(tǒng) 計線蟲死亡率，評價其殺蟲效果。實驗結果見表1:
[0063] 表1脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖對松材線蟲的殺蟲效果
[0064] LOOM」買施例6對致病菌的汆菌試驗
[0066]供試菌種為中國浙江蟲株上分離的優(yōu)勢細菌為泛菌屬的Pantoea toletana，中國 江蘇溧水蟲株分離的菌株與另一個日本菌株為同一種，即陰溝腸桿菌，線蟲株成團泛菌。
[0067] 取冰凍的菌種，在37°C溫水下進行復蘇，離心去除上清液，取等量菌種分別置于相 同培養(yǎng)皿中在28°C下培養(yǎng)24h。24h后，取2ml實施例4殺蟲劑，滴于培養(yǎng)皿中間，培養(yǎng)7d，觀察 結果見表2:
[0068] 表2脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖的殺菌效果
[0069]
[0070] 并計算得MIC(Pantoea toletana) = 12yg/mL [0071 ]實施例7大鼠毒性試驗
[0072]取一定量實驗例1脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖產物，通過灌胃測大鼠經(jīng)口吸入 LD50。實驗分為對照組(無脫氫松香酸)與混有脫氫松香酸食物（l，1.5,2,2.5,3g/Kg)組，每 天灌胃一次，連續(xù)兩周，觀察大鼠行動，并記錄中毒表現(xiàn)、癥狀出現(xiàn)和消失、死亡時間等。通 過計算得LD50 = 2.6g/Kg，毒性較低。
[0073]通過實施例5、6、7的實驗結果可以看出，本發(fā)明所述脫氫松香酸衍生物接枝殼聚 糖具有較好的殺蟲殺菌效果，且毒性較低。
[0074]以上僅列舉了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，本發(fā)明的保護范圍并不限制于此，本領域 技術人員在本發(fā)明權利要求范圍內所作的任何改變均落入本發(fā)明保護范圍內。
【主權項】
1. 一類脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖，其分子結構式如式(I)所示：其中η為自然數(shù)，殼聚糖為分子量300~2000的低分子殼聚糖。2. 如權利要求1所述的脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖，其特征在于，所述殼聚糖為分子 量1500~2000的低分子殼聚糖。3. 制備如權利要求1所述脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖的方法，其特征在于，所述制備 方法為： (1) 羥基的保護 稱取脫氫松香酸，用甲醇溶解，加入芐基氯和催化劑碳酸氫鈉，在50°C下攪拌4~6h后， 加水攪拌，用二氯甲烷萃取，取下層溶液，旋轉蒸發(fā)，再用甲醇重結晶，即得芐基化脫氫松香 酸粗品； (2) 酰胺化 稱取芐基化脫氫松香酸裝入反應容器中，采用DMSO溶解，再緩慢滴加 SOCl2，滴加完畢緩 慢升溫到110 °C，控制反應容器真空度為0 . IMPa，回流反應3~5h，一邊反應一邊采用20 % NaOH水溶液吸收反應產生的氣體，反應結束后，蒸出剩余的DMSO和略微過量的SOCl2,再向 反應容器中加入殼聚糖-水懸濁液，常溫攪拌反應1~3小時后，過濾，濾餅干燥，再用甲醇重 結晶得所需芐基化脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖； (3) 脫保護 在反應容器中加入步驟(2)所得芐基化脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖，水作溶劑，Pd/C 作催化劑，氫氣氣氛下，于80°C下攪拌lh，過濾，濾餅干燥，再用甲醇重結晶就可以得到脫氫 松香酸衍生物接枝殼聚糖。4. 如權利要求3所述的脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖制備方法，其特征在于，步驟(2) 中所述殼聚糖-水懸濁液的質量濃度為15%。5. 如權利要求3或4所述的脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖制備方法，其特征在于，所述 殼聚糖為分子量300~2000的低分子殼聚糖。6. 如權利要求3所述的脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖制備方法，其特征在于，步驟（1) 中所述脫氫松香酸、芐基氯與碳酸氫鈉的摩爾比是1:2~2.4:2~2.4。7. 如權利要求3所述的脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖制備方法，其特征在于，步驟(2) 中所述芐基化脫氫松香酸與殼聚糖的質量比是1:0.8~1.5。8. 如權利要求3所述的脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖制備方法，其特征在于，步驟(3) 中所述芐基化脫氫松香酸羧基-殼聚糖和水的質量比是1:7,芐基化脫氫松香酸衍生物接枝 殼聚糖和Pd/C催化劑的質量比為500:1。9.如權利要求1所述脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖的應用，其特征在于：以權利要求1 所述的脫氫松香酸衍生物接枝殼聚糖為活性成分，加入農藥助劑制成殺蟲、殺菌的水乳劑、 微乳劑、乳劑或可濕粉劑。
【文檔編號】C07H15/256GK106008620SQ201610374069
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】童耀陽, 閆曉玉, 黃潔, 金志敏, 周良普
【申請人】浙江工業(yè)大學