環(huán)糊精對(duì)除草劑的包合、增溶與除草活性的研究.pdf

1、環(huán)糊精是由6、7、8個(gè)葡萄糖分子以α-1，4-葡萄糖苷鍵連接而成的環(huán)狀低聚物，分別稱為α-，β-和γ-環(huán)糊精。其中，常用的是β-環(huán)糊精(β-CD)。羥丙基-β-環(huán)糊精(HPCD)是在保持β-CD分子結(jié)構(gòu)骨架不變的情況下，由羥丙基取代β-CD中葡萄糖分子-OH上的H原子而形成的衍生物。環(huán)糊精及其衍生物的分子呈“內(nèi)疏水、外親水”的圓桶狀結(jié)構(gòu)，可以容納非極性分子而形成環(huán)糊精包合物，從而提高疏水性分子的水溶性和生物利用度。
　　除草劑是用

2、以消滅或控制作物田、苗圃、公路等場(chǎng)所雜草生長(zhǎng)的農(nóng)藥，除草劑的使用對(duì)抑制雜草生長(zhǎng)和減輕農(nóng)業(yè)勞動(dòng)量起到了巨大的作用，為農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收，提高農(nóng)民生活水平提供了堅(jiān)強(qiáng)的保障。黑龍江省作為我國(guó)重要的糧食生產(chǎn)和商品糧基地，既是全國(guó)化學(xué)除草的起源地，也是國(guó)內(nèi)最大的除草劑市場(chǎng)。目前，黑龍江省在大豆、玉米、高粱等作物田中應(yīng)用的除草劑主要有氯嘧磺隆、莠去津、咪草煙、甲氧咪草煙、氟磺胺草醚等。我省糧食總產(chǎn)“十連增”，位居全國(guó)第一，除草劑的使用可謂功不可沒(méi)，

3、但除草劑原藥都存在水溶性差、生物利用度低、土壤殘留嚴(yán)重等問(wèn)題，嚴(yán)重影響了它們的使用。因此，本文以β-CD和HPCD為主體分子，分別與疏水性除草劑氯嘧磺隆、咪草煙和莠去津等客體分子合成了環(huán)糊精-除草劑包合物，并利用紫外(UV)、紅外(FTIR)、核磁共振(NMR)、X-射線衍射(XRD)、X-射線光電子能譜(XPS)、差熱和熱重等方法和手段對(duì)包合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了確證和分析;同時(shí)，采用相溶解度法研究了兩種環(huán)糊精對(duì)三種除草劑的增溶作用，并確定了

4、環(huán)糊精與氯嘧磺隆、咪草煙包合反應(yīng)的包合比，求出了穩(wěn)定常數(shù)。最后，通過(guò)室內(nèi)生物活性測(cè)定的方法研究了包合物的除草活性。
　　1.以β-CD、HPCD、氯嘧磺隆、咪草煙和莠去津?yàn)樵?，采用共溶劑法、共沉淀法和超聲波法分別合成了六種包合物，產(chǎn)物均為白色固體，回收率在82％-88％之間。
　　2.通過(guò)UV、FTIR、NMR、XRD和XPS等手段對(duì)包合物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，結(jié)果表明:在包合物中，除草劑的紫外最大吸收波長(zhǎng)沒(méi)有太大變化，但吸收

5、的強(qiáng)度減弱;在FTIR、1H NMR、固體13C NMR和XPS等譜圖中，除草劑、環(huán)糊精等特征吸收峰、H質(zhì)子和C原子的化學(xué)位移及除草劑的N、S、Cl等表面元素的結(jié)合能都有所改變;XRD圖譜中除草劑、環(huán)糊精等衍射峰也發(fā)生了變化。這些都說(shuō)明包合物的結(jié)構(gòu)及固體形態(tài)與環(huán)糊精、除草劑和簡(jiǎn)單的物理混合物不同，可推斷包合物已經(jīng)形成。同時(shí)，熱重分析結(jié)果表明，環(huán)糊精與除草劑形成包合物后，除了β-CD-莠去律包合物的熱穩(wěn)定性降低外，其他包合物的熱穩(wěn)定性都大

6、于除草劑。
　　3.采用相溶解度法研究了環(huán)糊精對(duì)除草劑水溶性的影響，以及環(huán)糊精與氯嘧磺隆、咪草煙包合反應(yīng)的包合比和穩(wěn)定常數(shù)。結(jié)果表明:在過(guò)量的除草劑水溶液中加入不同濃度的環(huán)糊精水溶液，隨著環(huán)糊精濃度的增大，除草劑的濃度呈線性增加，說(shuō)明在水溶液中，環(huán)糊精對(duì)除草劑有明顯的增溶作用。但對(duì)三種除草劑的增溶效果有差異，其中環(huán)糊精使莠去津的水溶性增加最多，咪草煙次之，氯嘧磺隆最小。另外，根據(jù)相溶解度曲線可知，環(huán)糊精與氯嘧磺隆、咪草煙等包合反應(yīng)

7、的包合比均為1∶1，而且環(huán)糊精-咪草煙包合物的穩(wěn)定性大于環(huán)糊精-氯嘧磺隆包合物。
　　4.以玉米和稗草為指示植物，采用室內(nèi)培養(yǎng)皿法分別研究了除草劑、環(huán)糊精、包合物和物理混合物等各物質(zhì)對(duì)玉米、稗草生長(zhǎng)的根長(zhǎng)、根鮮重、芽長(zhǎng)和芽鮮重等生理指標(biāo)的影響，并根據(jù)生長(zhǎng)抑制率研究了包合物的生物活性。試驗(yàn)結(jié)果表明:六種包合物對(duì)玉米、稗草的生長(zhǎng)都有抑制作用，都有除草活性，但它們的活性有所不同，環(huán)糊精-莠去津包合物的除草活性最大，比莠去津原藥的除草效果