CN104910228B - 十六元大环内酯类化合物及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种十六元大环内酯类化合物及其应用,其中该化合物的结构通式如下:所述R为CH3或C2H5。该化合物在制备防治农林害虫和害螨药物中具有广泛的应用。
Description
技术领域
本发明涉及大环内酯类化合物技术领域,特别是指一种十六元大环内酯类化合物及其应用。
背景技术
由链霉菌产生的十六元大环内酯类化合物具有高活性、广谱性的特点,已在农林植物的害虫、害螨防治中得到广泛应用。该类化合物已被开发成多种农药产品,如阿维菌素、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐、米尔贝霉素等,在农药市场上已占有很大的份额。该类化合物在自然环境中与土壤结合紧密,不易被冲刷和下渗;在光照条件下或在土壤微生物作用下迅速降解成无活性的化合物,其分子碎片最终作为碳源被植物和微生物分解利用,没有任何残留毒性,已经成为一种农用和兽用的高效生物源杀虫剂。
由于该类化合物的显著特点,国内外对其同系物进行了广泛的研究。一方面采用合成手段对其进行分子结构改造,一方面采用遗传改良方法对其产生菌进行突变,以期发现新的活性更高的化合物。对其分子结构修饰已合成上千种化合物,已商品化的有伊维菌素(ivermectin)、埃玛菌素(emamectin)、道拉菌素(doramectin)、埃珀利诺菌素(eprinomectin)和色拉菌素(selamectin)等。改造后的新化合物克服了原母体化合物的某些不足,在防治范围、杀虫活性和对人畜及环境毒性等方面有了进一步的改善。但是活性还不能满足现实情况的要求。
发明内容
本发明提出一种十六元大环内酯类化合物及其应用。
本发明的技术方案是这样实现的:
一种十六元大环内酯类化合物,其中该化合物的结构通式如下:
所述R为CH3或C2H5。
上述化合物的制备方法如下:
将来源于产阿维菌素的细胞株,即保藏于美国模式培养物集存库(Americantypeculturecollection),即ATCC,保藏登记号为:ATCCNO:31267,命名为除虫链霉菌MA-4680(StreptomycesavermitilisMA-4680)的菌株,经两步基因改造而获得:
一是除虫链霉菌MA4680aveD基因的失活。利用PCRtargeting技术,将除虫链霉菌MA-4680aveD基因的第442-522位碱基替换成新的81bp的碱基序列,构建aveD基因突变的重组质粒。将该重组质粒导入除虫链霉菌MA-4680,通过传代后筛选出aveD基因失活的基因工程菌——除虫链霉菌AD28。
二是将除虫链霉菌AD28的aveA1基因置换成吸水链霉菌(Streptomycesmilbemycinicus,菌株编号HS023,于2013年6月18日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC),保藏中心地址为:北京市朝阳区北辰西路1号院中国科学院微生物研究所,保藏编号为CGMCCNo.7677)的milA1基因。所述的分离和提纯的方法为:发酵液经100~200目筛网过滤后,滤渣用甲醇提取,提取液浓缩至一定体积后用EtOAc萃取,将萃取液浓缩后依次进行硅胶柱层析,RP-18柱层析所得到的化合物。
一种十六元大环内酯类化合物在制备防治农林害虫和害螨药物中的应用。
作为优选的技术方案,所述应用的剂型为水分散粒剂、乳油、水悬浮剂或油悬浮剂、微乳剂、或片剂。
作为优选的技术方案,所述水分散粒剂或片剂包括化合物、填料、以及表面活性剂,其质量百分比为0.5-90%:10-95%:3-20%。
作为优选的技术方案,所述乳油包括化合物、溶剂、以及表面活性剂,其质量百分比为0.5-90%:5-85%:2-15%。
作为优选的技术方案,所述水悬浮剂或油悬浮剂包括化合物、水或溶剂,以及表面活性剂,其质量百分比为0.5-90%:10-80%:5-20%。
作为优选的技术方案,所述微乳剂包括化合物、水或溶剂,以及表面活性剂,其质量百分比为0.5-50%:40-95%:4-15%。
作为优选的技术方案,所述粒剂包括化合物、填料,以及表面活性剂,其质量百分比为0.5-60%:30-98%:1-25%。
作为优选的技术方案,所述片剂包括化合物、填料,以及表面活性剂,其质量百分比为0.5-90%:9-99%:0.5-20%。
作为优选的技术方案,所述填料是白炭黑、膨润土、硅藻中一种或几种混合物;溶剂是甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、松脂油中的一种或几种混合物;表面活性剂是壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、十八烷醇聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚、松香酸聚氧乙烯酯、失水山梨醇脂肪酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物、十二烷基苯磺酸钙、十二烷基三甲基氯化铵、甜菜碱的一种或几种混合物。
作为优选的技术方案,应用的方式为喷雾或撒施。
有益效果
本发明的水分散粒剂、乳油、水悬浮剂或油悬浮剂、微乳剂、或片剂,可有效防治朱砂叶螨、二斑叶螨,小菜蛾、甜菜夜蛾、斜纹夜蛾、棉铃虫,小地老虎、金针虫,粘虫、松毛虫、松材线虫病,水稻螟虫等农林作物害虫。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方案或现有技术中的技术方案,下面将对实施方案或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方案,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述化合物R为CH3的质谱图。
图2为本发明所述化合物R为CH3溶于CDCl3中的1H-NMR谱图。
图3为本发明所述化合物溶于R为CH3溶于CDCl3中的13C-NMR谱图。
图4为本发明所述化合物R为CH3溶于CDCl3中的DEPT135图谱。
图5为本发明所述化合物R为C2H5的质谱图。
图6为本发明所述化合物R为C2H5溶于CDCl3中的1H-NMR谱图。
图7为本发明所述化合物溶于R为C2H5溶于CDCl3中的13C-NMR谱图。
图8为本发明所述化合物R为C2H5溶于CDCl3中的DEPT135图谱。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种十六元大环内酯类化合物命名为天维菌素Tenvermectin,其结构通式为:
当R=CH3为天维菌素A(TEVA),R=C2H5为天维菌素B(TEVB)。在工程菌产生的代谢产物中,天维菌素A和天维菌素B的比例为8:2或7:3或9:1或10:0。
制备方法:将发酵液用滤布过滤得到滤饼,滤饼用乙醇提取两次,得到乙醇提取液体。乙醇提取液经过真空浓缩至干,即得含有天维菌素B1和B2的浸膏;
浸膏硅胶拌样后,上硅胶柱,用90:10,80:20,70:30,6:40的石油醚/丙酮梯
度洗脱,分段收集洗脱流分,TLC检测,得到含有天维菌素1和2的组分并
真空浓缩至干。
上述组分在以下条件下进行反向色谱分离:
液相系统:Agilent1100半制备高压液相色谱仪
色谱柱:ZORBAX.EclipseXDB-C18(250mm*9.4mm)
洗脱剂:甲醇/乙腈/水=46:46:8
流速:1.5mL/min
检测波长:λ=240nm
收集保留时间为17.1min的峰得到天维菌素A;收集保留时间为21.5min的峰得到天维菌素B。
实施例2
天维菌素对害虫和害螨的生物活性
①天维菌素对朱砂叶螨的室内活性测定:以朱砂叶螨为试虫,对天维菌素的室内活性进行了测定,并以阿维菌素为对照药剂,比较了天维菌素和阿维菌素的活性。
供试生物:朱砂叶螨(Tetranychuscinnabarinus):在人工气候室条件下[(26±1)℃,RH(70±5)%,H/D14],接种于蚕豆苗上培养。
供试药剂:96%(w/w)阿维菌素,98%(w/w)天维菌素(TEVA:TEVB=8:2):分别称取1g96%阿维菌素和98%天维菌素加入烧杯中,并加入93g甲醇和6g表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚,制成浓度为10000mg/L的制剂,用水稀释成浓度为0.005、0.01、0.025、0.05mg/L的药液供试。
实验方法:采用叶碟浸虫浸液法:选择室内饲养、生理状态一致的成螨虫。选取生长一致的蚕豆叶片,用打孔器做成直径2cm叶碟,叶背朝上置于塑料皿中心的脱脂棉上,每皿3片叶蝶,用小号毛笔挑接成螨接种到叶碟上,每叶碟30头,并加适量水,放于(26±1)℃,光照强度3000~4500lx、14h/d,RH50%~75%的培养室内。2h后于体视显微镜下检查成螨数,每皿叶碟上螨的数量不低于20头。制备好的质量浓度0.005、0.01、0.025、0.05mg/L的药剂放于烧杯中,用镊子夹住叶片从低浓度到高浓度依次浸药,浸药时间为5s,对照用蒸馏水处理雌成螨,每个质量浓度为一处理,每处理重复3次。待叶片上的药剂晾干,将处理过的叶碟置于(26±1)℃和14h光周期的人工气候室培养24h,并于培养皿中加少量水保湿。
浸药后螨虫非常活跃,处理后5-8小时就开始减慢活动,12-24小时后虫体静止。
死亡判定标准:检查时用毛笔轻触螨体,完全不动者判定为死亡
实验结果:
表1天维菌素和阿维菌素对朱砂叶螨的活性
结论:天维菌素对朱砂叶螨的LC50为0.0049mg/L,阿维菌素对朱砂叶螨的LC50为0.0083mg/L,天维菌素对朱砂叶螨的活性高于阿维菌素。
②天维菌素对棉铃虫和粘虫的活性测定
以3龄棉铃虫HelicoverpaarmigeraHubner和3龄粘虫Mythimnaseparate Walker为试虫,测定了天维菌素的活性,并以米尔贝霉素和阿维菌素为对照药剂。
供试生物:棉铃虫HelicoverpaarmigeraHubner,3龄幼虫;粘虫MythimnaseparateWalker,3龄幼虫。
供试药剂:0.5%天维菌素乳油,2%米尔贝霉素乳油,0.5%阿维菌素乳油。以水稀释为一定的浓度供试。
试验方法:采用饲料混药喂虫法,测定供试药剂对试虫的胃毒活性。
试验结果:供试药剂对3龄棉铃虫和3龄粘虫的活性见表2和表3。
表2供试药剂对3龄棉铃虫的活性
表3供试药剂对3龄粘虫的活性
实验结果表明,在相同的药剂浓度下,天维菌素对棉铃虫和粘虫的活性高于米尔贝霉素和阿维菌素。
③天维菌素对松材线虫的活性测定
松材线虫是引起松材线虫病的病原,每年导致我国南方松树的大量死亡。以松材线虫为试虫,测定了天维菌素、阿维菌素、伊维菌素、米尔贝霉素、甲维盐等十六元大环内酯类化合物的室内活性。以比较该类药剂对松材线虫活性差异。
试验药剂:0.5%阿维菌素乳油、0.5%天维菌素乳油、0.5%伊维菌素乳油、2%米尔贝霉素乳油、2.5%甲维盐微乳剂5种药剂。
试验方法:采用浸液法。每种药剂药剂设立5个质量浓度2、5、10、20、50mg/L,每浓度重复3次,24h统计实验结果。
试验结果:各种药剂对松材线虫的毒力见表4。
表4几种十六元大环内酯类化合物对松材线虫的毒力测定
试验结果表明,在供试的十六元大环内酯类化合物中,天维菌素对松材线虫的活性最高。
实施例3
天维菌素对柑橘叶螨的田间防治效果
柑橘红蜘蛛是柑橘的主要害虫之一,虫体小、繁殖快、世代多,危害严重。将天维菌素制备成2%水分散粒剂,进行了防治柑橘红蜘蛛的试验,以确定天维菌素的田间防效。
供试药剂:2%天维菌素水分散粒剂(天维菌素、乙醇以及烷基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物,其质量百分比为2%:96%:4%),2%阿维菌素乳油
试验时期:5月上旬,柑橘幼果期。
试验设计:药剂稀释2000、4000和8000倍液,即10mg/L、5mg/L和2.5mg/L三个浓度;每浓度重复3次;每小区10株柑橘,小区随机排列;以清水为对照,对照为10株柑橘。每浓度处理喷药液50kg。施药时天气晴朗,施药后24h内无雨。
数据调查处理:每小区调查5株树,每树按东、南、西、北、中5个方位定点调查2个枝条,每枝条调查5张叶片,统计活螨数量。施药前调查活螨基数,药后3d、5d、7d、14d各调查1次,计算螨虫口减退率。依此计算防治效果。
试验结果:天维菌素对柑橘叶螨的防治效果见表5。
表5天维菌素对柑橘叶螨的田间防治效果
田间试验表明,天维菌素对柑橘叶螨有很高的防治效果,优于阿维菌素。
实施例4
天维菌素对甜菜夜蛾的田间防治效果
甜菜夜蛾是危害蔬菜的主要害虫,防治难度较大。将天维菌素制备成5%微乳剂,进行了田间防治试验。
试验药剂:5%天维菌素微乳剂(天维菌素、乙醇、异丙醇以及脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯,其质量百分比为5%:40%:40%:15%),2%阿维菌素乳油
试验方法:防治对象甜菜夜蛾,作物为京丰1号。供试药剂设3g.ai./hm2、6g.ai./hm24个处理。每施药小区30m2,每处理设4次重复,清水为对照。使用常规方法喷雾,将药液均匀喷施到作物叶片的正反面,用液量为900g/hm2。施药当日晴天。
数据调查与处理:药前调查虫口基数,药后3d、10d调查防治效果,每小区5点取样调查,每点调查5株甜菜夜蛾虫口,以活虫虫口数、虫口减退率计算防治效果。
虫口减退率=(施药前虫口数—施药后虫口数)/施药前虫口数×100%
防治效果=(处理虫口减退率—对照虫口减退率)/(1—对照虫口减退率)×100%
试验结果:实验结果见表6
表6天维菌素对甜菜夜蛾田间防治效果
实施例5
天维菌素对小菜蛾的田间防治效果
试验药剂:5%天维菌素悬浮剂(天维菌素、松油酯以及表面活性剂(月桂醇聚氧乙烯醚),其质量百分比为5%:90%:5%),4.5%高效氯氰菊酯乳油。
试验方法:试验在甘蓝田中进行,设清水处理为对照。小区面积20m2,随机排列,4次重复。每次喷药液量900kg/hm2,用MATABI背负式喷雾器喷细雾防治。采用5点取样法,每点查4株,每小区20株。药前查基数,药后查残留活虫数,计算虫口减退率。
校正防治效果%=(对照虫口减退率-处理区虫口减退率)÷对照虫口减退率。
对试验结果进行方差分析,用Duncan's法比较处理间药效差异的显著性。
实验结果见表7。
表7天维菌素对小菜蛾田间防治效果
田间试验表明,天维菌素对小菜蛾有很好的田间防治效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种十六元大环内酯类化合物在制备防治农林害虫和害螨药物中的应用,其特征在于,该化合物的结构通式如下:
所述R为CH3或C2H5。
2.根据权利要求1所述的一种十六元大环内酯类化合物在制备防治农林害虫和害螨药物中的应用,其特征在于,所述应用的剂型为水分散粒剂、乳油、水悬浮剂、油悬浮剂、微乳剂或片剂。
3.根据权利要求2所述的一种十六元大环内酯类化合物在制备防治农林害虫和害螨药物中的应用,其特征在于,所述水分散粒剂或片剂包括化合物、填料或溶剂、以及表面活性剂,其质量百分比为0.5-90%:10-95%:3-20%。
4.根据权利要求2所述的一种十六元大环内酯类化合物在制备防治农林害虫和害螨药物中的应用,其特征在于,所述乳油包括化合物、溶剂,以及表面活性剂,其质量百分比为0.5-90%:5-85%:2-15%。
5.根据权利要求2所述的一种十六元大环内酯类化合物在制备防治农林害虫和害螨药物中的应用,其特征在于,所述水悬浮剂或油悬浮剂包括化合物、溶剂,以及表面活性剂,其质量百分比为0.5-90%:10-80%:5-20%。
6.根据权利要求2所述的一种十六元大环内酯类化合物在制备防治农林害虫和害螨药物中的应用,其特征在于,所述微乳剂包括化合物、溶剂和水、以及表面活性剂,其质量百分比为0.5-50%:40-95%:4-15%。
7.根据权利要求2所述的一种十六元大环内酯类化合物在制备防治农林害虫和害螨药物中的应用,其特征在于,所述水分散粒剂包括化合物、填料,以及表面活性剂,其质量百分比为0.5-60%:30-98%:1-25%;所述片剂包括化合物、填料,以及表面活性剂,其质量百分比为0.5-90%:9-99%:0.5-20%。
8.根据权利要求3所述的一种十六元大环内酯类化合物在制备防治农林害虫和害螨药物中的应用,其特征在于,所述填料是白炭黑、膨润土、硅藻中一种或几种混合物;溶剂是甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、松脂油中的一种或几种混合物;表面活性剂是壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、十八烷醇聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚、松香酸聚氧乙烯酯、失水山梨醇脂肪酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物、十二烷基苯磺酸钙、十二烷基三甲基氯化铵、甜菜碱的一种或几种混合物。
9.根据权利要求1所述的一种十六元大环内酯类化合物在制备防治农林害虫和害螨药物中的应用,其特征在于,应用的方式为喷雾或撒施。
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