一種環氧蟲啶的環糊精包合物及其可濕性粉劑的制備的制作方法

本發明屬于殺蟲劑領域，具體涉及一種環氧蟲啶-環糊精包合物、環氧蟲啶-環糊精包合物的可濕性粉劑，及其制備方法。

背景技術：
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環氧蟲啶是首個對乙酰膽堿受體表現出拮抗性的新煙堿類殺蟲劑，具有作用機制特殊，殺蟲活性高的特點。在對傳統新煙堿殺蟲劑產生嚴重抗性的害蟲防治中顯示出廣闊的應用前景。

環氧蟲啶的化學結構式

目前環氧蟲啶的合成以及環氧蟲啶殺蟲劑可濕性粉劑、水分散顆粒劑、懸浮劑、水乳劑等劑型均已有文獻報道，如中國發明專利CN201110081047.1提供了一種環氧蟲啶的水分散粒劑(申請公布號為CN102197808A)；中國發明專利申請CN201110081050.3提供了一種環氧蟲啶的懸浮劑(申請公布號為CN102197804A)；中國發明專利申請CN201110441201.1提供了一種環氧蟲啶的水乳劑(申請公布號為CN102405920A)；中國發明專利申請CN201110397931.6提供了一種環氧蟲啶的油懸劑(申請公布號為CN103125481A)；中國發明專利申請CN201110081030.6提供了一種環氧蟲啶可濕性粉劑(申請公布號為CN102197807A)等。

環糊精及其衍生物具有“內疏水、外親水”的特殊分子結構，可包載多種分子而形成包合物。中國發明專利CN02149737.0提供了一種將魚藤酮與環糊精或其衍生物通過共沉淀法、固相反應法反應，生成魚藤酮環糊精或其衍生物的包合物；所獲得的魚藤酮環糊精或環糊精衍生物的包合物對松材線蟲殺滅作用顯著(申請公布號為CN1425292A)；中國發明專利CN02149735.4提供了一種α-三聯噻吩的環糊精或其衍生物的包合物，環糊精的空間位阻及絡合作用保護了處于其空腔內的α-三聯噻吩，α-三聯噻吩的降解反應的速率下降，殺蟲劑變得穩定，也提高了腔內α-三聯噻吩在水中的溶解度；中國發明專利申請CN200810240120.3提供了一種吡蚜酮-β-環糊精的包合物，延長吡蚜酮的持效期和藥效(申請公布號：CN101743959A)。可見，環糊精與農藥制備成包合物可賦予農藥分子增溶、控制釋放、高穩定性等性質，對于農藥新劑型的應用具有重要價值。

目前環氧蟲啶包合物尚未見相關報道，關于環氧蟲啶-環糊精包合物的可濕性粉劑也尚未見報道。

技術實現要素：
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本發明的目的在于提供一種環氧蟲啶的環糊精包合物及其制備方法，本發明的另一目的在于提供該環氧蟲啶的環糊精包合物的可濕性粉劑及其制備方法。

本發明所要解決的技術問題之一在于是針對環氧蟲啶水溶性不好、穩定性差而提供一種良好的溶解度和穩定性的環氧蟲啶新劑型。雖然本申請人之前也研發出環氧蟲啶的水分散顆粒劑、懸浮劑、水乳劑等新劑型，但是水溶性不好、穩定性差的問題一直未克服。

為制備環氧蟲啶-環糊精包合物的可濕性粉劑用于稻飛虱防治，對環氧蟲啶-環糊精包合物的可濕性粉劑的載藥量、藥效持久性等方面也進行了考查。

本發明擬研發環氧蟲啶-環糊精包合物，利用環糊精及其衍生物具有“內疏水、外親水”的特殊分子結構，通過分子包合的作用來提高環氧蟲啶的溶解度和穩定性等性能。

作為本發明第一方面的環氧蟲啶-環糊精包合物，包含有效成分環氧蟲啶和載體環糊精，所述環氧蟲啶-環糊精包合物是環氧蟲啶分子進入環糊精分子的疏水空腔發生包合反應形成的包合物。

所述環糊精為β-環糊精、羥丙基-β-環糊精、2,6-二甲基-β-環糊精、羧甲基-β-環糊精中的一種，優選β-環糊精。

所述環氧蟲啶與環糊精的物質的量之比為1:1～4，優選1:2。

作為本發明第二方面的環氧蟲啶-環糊精包合物制備方法，是將環氧蟲啶與環糊精按物質的量之比1:1～4(優選為1:2)緩慢加入溶媒，混合，調節溶液的pH值為6～10，于25℃～60℃震蕩0.5～8小時，環糊精包合物形成后除去溶媒，干燥，制得環氧蟲啶-環糊精包合物。

本發明以環氧蟲啶與環糊精的物質的量之比、溶媒、pH值、溫度、時間、干燥方式為考察因素，單因素法優選制備工藝。優化結果參見表1—表8。

所述溶媒為水、甲醇、乙醇、丙酮、乙腈和二甲基亞砜中的一種或多種，優選水、乙醇；溶媒的體積以環氧蟲啶的質量為100mg時溶劑體積為5～40mL，優選30mL。

以10mL/min的速度緩慢滴加溶媒

所述溶液的pH值為6～10，優選8～9，最優為8。

所述包合溫度為25℃～60℃，優選40℃。

所述包合時間為0.5～8小時，優選2小時。

所述干燥方式為減壓真空干燥、冷凍干燥或噴霧干燥，優選減壓真空干燥。

所述環氧蟲啶-環糊精包合物具的優點之一為環氧蟲啶-環糊精包合物在水溶液中的溶解度提高：經測定，本發明提供的不同制備工藝得到的環氧蟲啶-環糊精包合物，25℃條件下水中的溶解度為6.4～14.3mg/mL，與環氧蟲啶的水中溶解度(約0.2mg/mL)相比，提高了30倍以上。因采用環糊精分子包合技術，制備得到的環氧蟲啶-環糊精包合物的可濕性粉劑與傳統劑型(環氧蟲啶的水分散顆粒劑、懸浮劑、水乳劑)相比，具有一定的優越性。

所述環氧蟲啶-環糊精包合物具的優點之一為環氧蟲啶-環糊精包合物較環氧蟲啶原藥在水溶液中的穩定性提高：經實驗測定，游離藥物的水溶液在室溫條件下放置48h后水解90％；而本發明提供的環氧蟲啶包合物在水中的穩定性均明顯提高，在室溫條件下放置48h后水解30％。

作為本發明第三方面的環氧蟲啶-環糊精包合物可濕性粉劑，其配方為：取一定量的環氧蟲啶-環糊精包合物，環氧蟲啶藥量的質量分數為5％，加入粉劑載體和質量分數為1％的助劑2020；所述的粉劑載體選自白炭黑或特高嶺土中的任一或兩者的組合。

由于優化制備的5％環氧蟲啶-β-環糊精包合物可濕性粉劑的pH值均小于8，而環氧蟲啶的pH值為8.5最為穩定，因此添加適量穩定劑碳酸鈉和磷酸氫二鉀使得pH穩定在8.5。

所述環氧蟲啶-環糊精包合物可濕性粉劑含藥量、潤濕時間、pH值、懸浮率和貯存穩定性均達到了可濕性粉劑的質量要求，含藥量為5.03％，潤濕時間為27s，懸浮率為91.37％，pH值在8～9范圍，貯存前后有效成分的分解率小于5％，懸浮率和潤濕時間均無明顯差異，能過325目標準篩，環糊精包合物水中溶解度大、無粉塵，污染小，更加環保。

本發明制備的環氧蟲啶-環糊精包合物，具有良好的溶解度和穩定性，且制備方法具有操作簡便、條件可控、成本較低、不污染環境、對人無危害和對畜牧安全等優點，有利于工業化生產。優化得到的環氧蟲啶-環糊精包合物可濕性粉劑均達質量要求，且田間試驗證明，5％環氧蟲啶-β-環糊精可濕性粉劑最具有防止稻飛虱的效果。

附圖表說明：

圖1為環氧蟲啶(A)、β-環糊精(B)、環氧蟲啶和β-環糊精物理混合物(C)以及環氧蟲啶β-環糊精包合物(D)的紅外光譜圖。

圖2為環氧蟲啶(A)、β-環糊精(B)、環氧蟲啶和β-環糊精物理混合物(C)、環氧蟲啶β-環糊精包合物(D)的X-射線衍射圖。

圖3為環氧蟲啶(A)、β-環糊精(B)以及環氧蟲啶β-環糊精包合物(C)的掃描電鏡圖。

圖4為環氧蟲啶-β-環糊精包合物與環氧蟲啶的水中穩定性比較(n＝3)。

圖5為90克/公頃和120克/公頃的5％環氧蟲啶-β-環糊精可濕性粉劑和25％環氧蟲啶可濕性粉劑防治效果的對比；其中A為90克/公頃；B為120克/公頃。

具體實施方式：

以下結合附圖和具體實施例，對本發明作進一步說明。應理解，以下實施例僅用于說明本發明而非用于限定本發明的范圍。

下述具體實施例中的方法，如無特殊說明，均為常規方法。

實施例中用到的環氧蟲啶純度為98％，煅燒高嶺土、硅藻土、輕質碳酸鈉、白炭黑、特高嶺土、助劑1004和助劑2020細度≥800目均由上海生農生化有限公司提供；β-環糊精、乙腈購自國藥集團化學試劑有限公司；磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉和無水乙醇購自上海凌峰試劑有限公司。

實施例1：稱取100mg環氧蟲啶和352mgβ-環糊精加入到10mL水中，調節溶液的pH為10，于40℃攪拌反應2h，反應完成后減壓蒸餾除去反應溶劑，真空干燥24h即得環氧蟲啶-β-環糊精包合物。

實施例2：稱取100mg環氧蟲啶和352mgβ-環糊精，加入10mL的10％的甲醇水溶液，調節溶液的pH為10，于40℃攪拌反應2h，反應完成后減壓蒸餾除去反應溶劑，真空干燥24h即得環氧蟲啶-β-環糊精包合物。

實施例3：稱取100mg環氧蟲啶，稱取352mgβ-環糊精，加入20mL的20％的乙醇水溶液，調節溶液的pH為10，于40℃攪拌反應2h，反應完成后減壓蒸餾除去反應溶劑，真空干燥24h即得環氧蟲啶-β-環糊精包合物。

實施例4：稱取50mg環氧蟲啶和477.4mg羥丙基-β-環糊精，加入20mL的50％的乙醇水溶液，調節溶液的pH為9，于40℃攪拌反應2h，反應完成后減壓蒸餾除去反應溶劑，真空干燥24h即得環氧蟲啶/羥丙基-β-環糊精包合物。

實施例5：稱取50mg環氧蟲啶和412.74mg 2,6-二甲基-β-環糊精，加入20mL的50％的乙醇水溶液，調節溶液的pH為9，于40℃攪拌反應2h，反應完成后減壓蒸餾除去反應溶劑，真空干燥24h即得環氧蟲啶-2,6-二甲基-β-環糊精包合物。

實施例6：稱取100mg環氧蟲啶，稱取352mgβ-環糊精，加入30mL的20％的乙醇水溶液，調節溶液的pH為8，于40℃攪拌反應2h，反應完成后減壓蒸餾除去反應溶劑，真空干燥24h即得環氧蟲啶-β-環糊精包合物。

實施例7：0.92％白炭黑和0.08％助劑2020，與實施例6制備的環氧蟲啶-β-環糊精包合物混合，研磨均勻，得環氧蟲啶-β-環糊精包合物可濕性粉劑。

實施例8：選擇0.24375％白炭黑，0.74375％特高嶺土，0.0125％助劑2020，與實施例6制備的環氧蟲啶-β-環糊精包合物混合，研磨均勻，得環氧蟲啶-β-環糊精包合物可濕性粉劑。

實施例9：選擇0.5572％白炭黑，0.4141％特高嶺土，0.0287％助劑2020，與實施例6制備的環氧蟲啶-β-環糊精包合物混合，研磨均勻，得環氧蟲啶-β-環糊精包合物可濕性粉劑。

實施例10：選擇19％白炭黑，14％特高嶺土，1％助劑2020，2％碳酸鈉，8％磷酸氫二鉀與56％例6制備的環氧蟲啶-β-環糊精包合物混合，研磨均勻，制得5％環氧蟲啶-β-環糊精包合物可濕性粉劑。

實施例11：混料設計實驗

在混料設計中，實驗的響應值與每種成分所占的百分比有關，白炭黑、特高嶺土和助劑2020質量分數的百分比之和為1，混合，研磨均勻，制備得到環氧蟲啶-β-環糊精包合物可濕性粉劑。本實驗中助劑2020的比例限定在0～5％。

潤濕時間的測定方法：于250mL的燒杯中加入標準硬水100mL，將其放置在25℃的恒溫水浴中，保持燒杯內液面與水浴液面齊平。稱量1.0g樣品，在燒杯口處一次性均勻傾倒入燒杯中，立即計時，直到樣品全部潤濕停止計時，記下時間，即為潤濕時間。

懸浮率的測定方法：取30℃的標準硬水50mL加入250mL燒杯中，再稱取1.0g樣品加入燒杯中，手搖蕩作圓周運動2min，將其放置在30℃的恒溫水浴中放置4min，然后用30℃的硬水將其洗入250mL具塞量筒中，蓋上塞子，上下翻轉30次，水浴中靜置30min，保持水浴液面與具塞量筒的液面相平，取出，抽去225mL懸浮液，將剩余25mL過濾，分離固體，干燥，稱重，根據下面公式計算重量懸浮率W(％)。

公式中：m₁為配制懸浮液所取樣品的質量，單位為g；m₂為留在量筒底部25mL懸浮液中的樣品的質量，單位為g；為換算系數。

pH值的測定方法：參照農藥pH值測定標準GB/T 1601-93。

表1為混料設計實驗方案及響應值

表2為不同方法制備的環氧蟲啶-環糊精包合物的結果比較

表3為乙醇的含量對包合反應的影響

表4為反應時間對包合反應的影響

表5為反應溫度對包合反應的影響

表6為反應溶劑的體積對包合反應的影響

表7為反應體系的pH對包合反應的影響

表8為振蕩速度對包合反應的影響

實施例12：

一、包合物形成可行性

水溶液中環氧蟲啶在200～400nm之間有強的紫外吸收，加入自身無紫外吸收的環糊精，藥物的吸光度隨環糊精濃度的增加呈規律性增強，表明水溶液中環糊精與藥物存在明顯的包合作用。通過相溶解度法研究表明，β-環糊精與環氧蟲啶的包合比為1:1，表觀穩定常數為40.88L/mol。

二、環糊精包合物的表征

1.紅外光譜分析

由圖1可知，環氧蟲啶(A)與β-環糊精(B)各有其自身的紅外特征吸收峰。當β有環糊精與環氧蟲啶物理混合時(C)，其光譜表現為兩者的簡單疊加，表明未形成包合物。圖D為實施例6制備的環氧蟲啶-β-環糊精包合物的紅外光譜圖，從圖中可看出，在1500～1600cm^-1處環氧蟲啶吡啶環上的C＝C伸縮振動峰、2900～3000cm^-1處吡啶環上C-H伸縮振動峰均明顯減弱，說明環氧蟲啶被環糊精包合。

2.X-射線衍射分析

取環氧蟲啶、β-環糊精、兩者的物理混合物(摩爾比1:1)和環氧蟲啶β-環糊精包合物適量，用粉末X射線衍射法分析，根據圖譜中各物質特征衍射峰強度的減少或消失證明包合物的形成。

由圖2可知，環氧蟲啶(A)和β-環糊精(B)都有強烈的衍射峰，代表了各自特有的晶型，而環氧蟲啶與β-環糊精物理混合物(C)的X射線衍射圖譜是環氧蟲啶和β-環糊精的X射線衍射圖譜的疊加。而環氧蟲啶在2θ＝15.9°、20.52和21.94處的衍射峰在包合物圖譜(D)中沒有出現，原因在于環氧蟲啶進入β-環糊精空腔，發生包合反應，進行交互作用，晶型發生改變，表示環糊精包合物已形成。

3.掃描電鏡圖

分別取環氧蟲啶、β-環糊精、兩者的物理混合物(摩爾比1:1)和環氧蟲啶-環糊精包合物適量，通過掃描電子顯微鏡觀察各種粉末的表面形態。

由圖3可知，環氧蟲啶(A)以明顯的片狀晶體形式存在，β-環糊精(B)為平行四邊形塊狀晶體，而環氧蟲啶-β-環糊精包合物(C)不同于前兩者，存在較多形狀不規則的無定型體。環氧蟲啶分子嵌入β-環糊精，使環糊精原有的晶格排列發生變化，藥物結晶也由明顯的片狀向無定型轉變。

三、環糊精包合物及其可濕性粉劑性質考察

1.包合物溶解度的測定

稱取過量實施例6制備的環氧蟲啶-環糊精包合物粉末溶于1mL水中，超聲0.5h后，振蕩5h，將飽和溶液過膜除去未溶解的包合物，取續濾液稀釋一定倍數后進行含量測定。經計算，在25℃的水中，不同制備工藝所得的環糊精包合物的溶解度為6.42～14.34mg/mL，與游離藥物的溶解度(0.2mg/mL)相比，提高了30倍以上。

2.包合物的水溶液穩定性研究

稱取三批環氧蟲啶-環糊精包合物溶于超純水中，于25℃恒溫振蕩，分別于2h、5h、10h、24h、48h處取點測量藥物含量。

由圖4可知，游離藥物的水溶液在室溫條件下放置48h后水解90％；而環氧蟲啶包合物在水中的穩定性明顯提高，在室溫條件下放置48h后只水解了30％。

3.包合物可濕性粉劑的潤濕時間質量評價

于250mL的燒杯中加入標準硬水100mL，將其放置在25℃的恒溫水浴中，保持燒杯內液面與水浴液面齊平。稱量1.0g樣品，在燒杯口處一次性均勻傾倒入燒杯中，立即計時，直到樣品全部潤濕停止計時，記下時間，即為潤濕時間。

經實驗檢測，5％環氧蟲啶-β-環糊精可濕性粉劑潤濕時間為27s。

4.包合物可濕性粉劑的懸浮率質量評價

取30℃的標準硬水50mL加入250mL燒杯中，再稱取1.0g樣品加入燒杯中，手搖蕩作圓周運動2min，將其放置在30℃的恒溫水浴中放置4min，然后用30℃的硬水將其洗入250mL具塞量筒中，蓋上塞子，上下翻轉30次，水浴中靜置30min，保持水浴液面與具塞量筒的液面相平，取出，抽去225mL懸浮液，將剩余25mL過濾，分離固體，干燥，稱重，根據下面公式計算重量懸浮率W(％)。

公式中：m₁為配制懸浮液所取樣品的質量，單位為g；m₂為留在量筒底部25mL懸浮液中的樣品的質量，單位為g；為換算系數。

經實驗檢測，5％環氧蟲啶-β-環糊精可濕性粉劑懸浮率為91.37％。

5.包合物可濕性粉劑的pH值、含藥量和貯存穩定性質量評價

稱取適量的實施例8制備的5％環氧蟲啶-β-環糊精可濕性粉劑，溶解，稀釋一定倍數，測定含量，平行3次。pH值得測定參照農藥pH值測定標準GB/T 1601-93。參照HG/T 19136-2003標準中規定的方法進行熱貯穩定性檢測。用內徑6～6.5cm容量250mL的燒杯和直徑大小與燒杯配套，恰好產生2.45kPa的平均壓力的圓盤，將20g試樣放入燒杯，不加任何壓力，使其鋪成等厚度的平滑均勻層。將圓盤壓在試樣上面，置燒杯于烘箱中，在54±2℃的恒溫箱(或恒溫水浴)中放置14d。取出燒杯，拿出圓盤，放入干燥器中，使試樣冷至室溫，于24h內完成對有效成分含量等規定項目的檢測。

經實驗檢測，5％環氧蟲啶-β-環糊精可濕性粉劑含藥量為5.03％，pH值在8～9范圍，貯存前后有效成分的分解率小于5％。

6.包合物水中穩定性實驗

稱取三批環氧蟲啶和環氧蟲啶-β-環糊精溶于超純水中，體系中環氧蟲啶的初始濃度約為167μg/mL，將上述溶液于25℃、150r/min條件下恒溫振蕩，分別于不同時間點取點測量藥物含量，實驗結果見圖5。

由圖3可知，環氧蟲啶經環糊精包合后，其在水溶液中的穩定性明顯增強。環氧蟲啶水溶液放置72h后幾乎全部水解；環氧蟲啶-β-環糊精較未包合的藥物，穩定性明顯增強，放置72h水解40％左右。綜上所述，β-環糊精對環氧蟲啶的包合明顯提高了環氧蟲啶的在水中的穩定性。

7.環氧蟲啶兩種制劑的田間藥效試驗

本試驗安排在南昌縣蓮塘鎮福林村的水稻田內，該稻田土壤為壤土，有機質含量高，土壤肥力較高，雜草較少，此地栽培以雙季水稻為主，且多年連作，所有試驗小區的土壤肥力和栽培條件均一致，施藥期間田間保持3～5cm高的水層。在(水稻處于孕穗末期)稻飛虱百叢蟲量達1000頭時施藥1次，采用壓力均一、噴頭口徑為1.2mm的贛豐電動噴霧器由低劑量至高劑量依次進行施藥，按每公頃用藥量加水450L稀釋后施藥。調查取樣方法為平行跳躍式，調查時將塑料盆(45×35×3cm)側放至水稻基部，拍打水稻2次，記錄掉入盆內的稻飛虱數量，每小區調查10個點，每點調查2叢水稻。施藥前調查蟲口基數，施藥后1天、3天、7天、14天和21天分別取樣調查1次蟲口數量。試驗藥劑、對照藥劑和空白對照的小區處理為隨機區組排列，每個處理設置4次重復，共24個小區，每小區面積40m²。試驗過程中其他田間管理正常。

在施藥劑量為90克/公頃時，比較5％環氧蟲啶-β-環糊精可濕性粉劑和25％環氧蟲啶可濕性粉劑的田間藥效(見圖5A)。在施藥劑量為90克/公頃時，在7天時二者均有達到80％防治效果，在21天時，與25％環氧蟲啶可濕性粉劑相比，5％環氧蟲啶-β-環糊精的可濕性粉劑的防治效果有顯著性的增加，說明5％環氧蟲啶-β-環糊精可濕性粉劑的防治效果優于25％環氧蟲啶可濕性粉劑。

施藥劑量為120克/公頃時的田間藥效試驗(見圖5B)，7天和14天時防治效果試驗表明，兩者的防治效果無顯著差異；21天時，與25％環氧蟲啶可濕性粉劑相比，5％環氧蟲啶-β-環糊精的可濕性粉劑的防效效果有有意的增加(P<0.05)。

施藥后觀察在21天內25％環氧蟲啶可濕性粉劑和5％環氧蟲啶-β-環糊精可濕性粉劑對作物的影響，各處理區水稻生長正常，均無藥害現象，環氧蟲啶的兩種制劑在施藥量60～120克/公頃之間對水稻安全。

以上已對本發明創造的較佳實施例進行了具體說明，但本發明創造并不限于所述實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本發明創造精神的前提下還可作出種種的等同的變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權利要求所限定的范圍內。