CN105357962A - 用于延缓释放挥发性化合物的凝胶制剂 - Google Patents

Abstract

本申请公开了用于缓慢释放或延长释放至少一种活性挥发性化合物的包装材料/基质及其制备方法。本申请提供由特定预聚物聚合的凝胶基质，在聚合期间任选加入引发剂。将活性挥发性化合物封装在分子包封剂中形成分子复合物的形式，将分子复合物进一步结合到凝胶基质中。本申请也提供制备这种凝胶基质的方法和使用这种凝胶基质的方法。

Description

用于延缓释放挥发性化合物的凝胶制剂

乙烯是一种用于植物生长、发育、衰老和环境压力的重要调节剂；其主要影响植物成熟、花衰老和叶脱落的相关过程。在环境压力下的植物生长期间或植物保存和运输期间，通常产生大量的乙烯。因此，在收获之前，在高温或干旱的压力下，植物例如水果和农作物的产率将降低。新鲜植物例如蔬菜、水果和花在收获之后的商业价值由过量的乙烯气体降低，其中该乙烯气体加速水果成熟、花衰老和叶子过早脱落。

为了防止乙烯的不利影响，使用1-甲基环丙烯(1-MCP)担任乙烯接收体，从而抑制乙烯的结合和引出作用。1-MCP与接收体的亲合力比乙烯与接收体的亲和力大。1-MCP同样通过反馈抑制影响一些物种的生物合成。因此，1-MCP广泛用于收获之后的新鲜保存和收获之前的植物保护。

但是由于1-MCP是具有高化学活性的气体，因此难以处理。为了解决这个问题，通过含有溶解在内部油相中的1-MCP气体的水包油型乳液，已经成功将该1-MCP气体包封，但是1-MCP在最终产品中的浓度较低(<50ppm)。

尽管1-MCP为有效的乙烯抑制剂，通过干扰在接收体位点的乙烯结合过程来延长水果和蔬菜的保质期，但1-MCP仅可保护一些物种(例如蜡花(ChamelauciumuncinatumSchauer)，盾叶天竺葵(PelargoniumpeltatumL.))的花器官抵抗乙烯48至96小时。此后植物将再次对乙烯敏感，因为将重新生成新的乙烯接收体。需要用1-MCP再处理，但是这在出口处理期间并不方便。因此，仍然需要一种递送系统，用于延长释放包括1-MCP的挥发性化合物。

发明内容

本发明涉及用于缓慢释放或延长释放至少一种活性挥发性化合物的这种包装材料/基质及其制备方法。本申请提供由特定预聚物聚合的凝胶基质，在聚合期间任选加入引发剂。将活性挥发性化合物封装在分子包封剂中形成分子复合物的形式，将分子复合物进一步结合到本申请提供的凝胶基质中。本申请也提供制备这种凝胶基质的方法和使用这种凝胶基质的方法。

一方面，提供制备凝胶基质/包装材料的方法。所述方法包括：

(a)提供活性组分，其包含活性挥发性化合物的分子复合物；和

(b)通过将烯键式不饱和基团交联生成可聚合的预聚物用于封装(a)的活性组分，从而得到具有封装的活性组分的基质；和

其中与不封装在基质中的对照分子复合物相比，在接触溶剂(例如水或水蒸气)时实现所述活性挥发性化合物的延长释放。

在一种实施方式中，活性挥发性化合物包含环丙烯化合物，分子复合物包含由分子包封剂封装的环丙烯化合物。在进一步的实施方式中，环丙烯化合物具有下式：

其中R是取代或未取代的烷基、烯基、炔基、环烷基、环烷基烷基、苯基或萘基；其中所述取代基独立地为卤素、烷氧基、或取代或未取代的苯氧基。在另一种实施方式中，R是C_1-8烷基。在另一种实施方式中，R是甲基。

在另一种实施方式中，环丙烯化合物具有下式：

其中R¹是取代或未取代的C₁-C₄烷基、C₁-C₄烯基、C₁-C₄炔基、C₁-C₄环烷基、环烷基烷基、苯基或萘基；R²、R³和R⁴是氢。在另一种实施方式中，环丙烯化合物包含1-甲基环丙烯(1-MCP)。

在一种实施方式中，上述实施方式中任一种的分子包封剂包括α-环糊精，β-环糊精，γ-环糊精，或其组合。在另一种实施方式中，所述分子包封剂包括α-环糊精。

在一种实施方式中，所述方法进一步包括将至少一种吸收性聚合物加入至基质。在进一步的实施方式中，所述吸收性聚合物选自：聚丙烯酸，聚丙烯酰胺，丙烯酸和马来酸酐的共聚物，及其组合。

在另一种实施方式中，可聚合的预聚物包括丙烯酸酯改性的多元醇。在进一步的实施方式中，可聚合的预聚物包括(甲基)丙烯酸酯化的多元醇。在另一种实施方式中，可聚合的预聚物包括聚醚多元醇。在另一种实施方式中，多元醇选自聚丙二醇(PPGs)，聚乙二醇(PEGs)，及其组合。在另一种实施方式中，多元醇使用丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)或其组合改性。在另一种实施方式中，AA与多元醇的摩尔比为1:1至30:1；3:1至20:1；或5:1至10:1。在另一种实施方式中，所述活性组分与所述丙烯酸酯改性的多元醇的按重量计的比率为0.05％至25％；0.1％至10％；或1％至5％。

在一种实施方式中，所述方法进一步包括在聚合前加入至少一种引发剂。在进一步的实施方式中，所述引发剂选自：偶氮二异丁腈，过氧化二碳酸二异丙酯，2’,2’-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)，过氧化二碳酸二环已酯，2,2’-(二氮烯-1,2-二基)二(2-甲基丙酸二甲酯)，及其组合。在另一种实施方式中，溶剂包括水或湿气。

在一种实施方式中，使用热量使凝胶基质/包装材料聚合。在另一种实施方式中，辐射不用于使凝胶基质/包装材料聚合。在另一种实施方式中，将凝胶基质流延到现有包装膜上，然后聚合成凝胶，从而在现有包装膜上形成涂层。在另一种实施方式中，不使用现有的包装膜，不借助于另一种包装膜/包装材料使预聚物聚合成凝胶。在进一步的实施方式中，不借助于另一种包装膜/包装材料使预聚物聚合成包装材料。

在一种实施方式中，在步骤(b)过程中活性挥发性化合物的损失小于2％；小于5％；小于10％；小于20％；或小于25％。在另一种实施方式中，在步骤(b)过程中活性挥发性化合物的损失为0.1％至25％；1％至20％；1.5％至10％；或2％至5％。

另一方面，提供通过本申请公开的方法制备的包装材料/凝胶基质。另一方面，提供本申请提供的凝胶基质在制备用于延迟包括果实的植物部分成熟的包装材料中的用途。另一方面，提供处理植物或植物部分的方法。所述方法包括用本申请所述的凝胶基质/包装材料储存所述植物或植物部分。

另一方面，提供制备缓慢释放包装材料/凝胶基质的方法。所述方法包括：

(a)通过使具有至少一个羟基的多元醇与丙烯酸(AA)或甲基丙烯酸(MAA)反应，生成丙烯酸酯改性的多元醇；

(b)将活性挥发性化合物的分子复合物分散到所述丙烯酸酯改性的多元醇中，从而形成所述分子复合物和所述丙烯酸酯改性的多元醇的浆料；和

(c)通过热量或辐射使所述浆料聚合成网状物；

其中与不封装在基质中的对照分子复合物相比，在接触溶剂(例如水或水蒸气)时实现所述活性挥发性化合物的延长释放。

在一种实施方式中，步骤(b)和(c)是无溶剂的。在另一种实施方式中，所述网状物基质为凝胶形式。在另一种实施方式中，通过在45℃至100℃；55℃至85℃；或65℃至80℃的温度保温(incubation)提供热量。在进一步的实施方式中，保温时间为2小时至48小时；4小时至24小时；或8小时至16小时。在另一种实施方式中，辐射不包括紫外(UV)光。

在一种实施方式中，使浆料流延到现有包装膜上，然后聚合成凝胶，从而在现有包装膜上形成涂层。在另一种实施方式中，不使用现有的包装膜，不借助于另一种包装膜/包装材料使浆料聚合成凝胶。在进一步的实施方式中，不借助于另一种包装膜/包装材料使浆料聚合成包装材料。

在一种实施方式中，活性挥发性化合物包含环丙烯化合物，所述分子复合物包含由分子包封剂封装的环丙烯化合物。在进一步的实施方式中，所述环丙烯化合物具有下式：

其中R是取代或未取代的烷基、烯基、炔基、环烷基、环烷基烷基、苯基或萘基；其中所述取代基独立地为卤素、烷氧基、或取代或未取代的苯氧基。在另一种实施方式中，R是C_1-8烷基。在另一种实施方式中，R是甲基。

在另一种实施方式中，所述环丙烯化合物具有下式：

其中R¹是取代或未取代的C₁-C₄烷基、C₁-C₄烯基、C₁-C₄炔基、C₁-C₄环烷基、环烷基烷基、苯基或萘基；R²、R³和R⁴是氢。在另一种实施方式中，环丙烯化合物包含1-甲基环丙烯(1-MCP)。

在一种实施方式中，上述实施方式中任一种的分子包封剂包括α-环糊精，β-环糊精，γ-环糊精，或其组合。在另一种实施方式中，所述分子包封剂包括α-环糊精。

在一种实施方式中，所述方法进一步包括将至少一种吸收性聚合物加入至基质。在进一步的实施方式中，所述吸收性聚合物选自：聚乙烯醇(PVA)，聚丙烯酸，聚丙烯酰胺，丙烯酸和马来酸酐的共聚物(AA-MA共聚物)，聚天冬氨酸钠(sPASp)，及其组合。

在另一种实施方式中，多元醇选自聚丙二醇(PPGs)，聚乙二醇(PEGs)，及其组合。在另一种实施方式中，多元醇使用丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)或其组合改性。在另一种实施方式中，AA与多元醇的摩尔比为1:1至30:1；3:1至20:1；或5:1至10:1。在另一种实施方式中，所述活性组分与所述丙烯酸酯改性的多元醇的按重量计的比率为0.05％至25％；0.1％至10％；或1％至5％。

在一种实施方式中，所述方法进一步包括在聚合前加入至少一种引发剂。在进一步的实施方式中，所述引发剂选自：偶氮二异丁腈，过氧化二碳酸二异丙酯，2’,2’-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)，过氧化二碳酸二环已酯，2,2’-(二氮烯-1,2-二基)二(2-甲基丙酸二甲酯)，及其组合。在另一种实施方式中，溶剂包括水或湿气。

在一种实施方式中，在步骤(b)和/或(c)过程中活性挥发性化合物的损失小于2％；小于5％；小于10％；小于20％；或小于25％。在另一种实施方式中，在步骤(b)和/或(c)过程中活性挥发性化合物的损失为0.1％至25％；1％至20％；1.5％至10％；或2％至5％。

另一方面，提供通过本申请公开的方法制备的包装材料/凝胶基质。另一方面，提供所供给的凝胶基质在制备用于延迟包括果实的植物部分成熟的包装材料中的用途。另一方面，提供处理植物或植物部分的方法。所述方法包括用本申请所述的凝胶基质/包装材料储存所述植物或植物部分。

附图说明

图1显示丙烯酸酯改性的Voranol3322(m≥3，n≥3)的代表性结构。

图2显示各种丙烯酸酯改性的多元醇，其可用作本发明的单体。图2A显示聚乙二醇350单丙烯酸酯(MPEGMA)的代表性结构；图2B显示丙烯酸酯改性的聚乙二醇400(AM-PEG)的代表性结构；图2C显示丙烯酸酯改性的VoranolRA640(AM-V640)的代表性结构。

图3显示可用于本发明的各种吸水性聚合物。图3A显示丙烯酸-马来酸酐共聚物(AA-MA共聚物)的结构；图3B显示聚天冬氨酸钠(sPASp)的结构；图3C显示聚乙烯醇(PVA)的结构。

图4显示可用于本发明的另外的单体或混合物。

图5显示可用于本发明的引发剂的代表性结构。

具体实施方式

气体1-甲基环丙烯(1-MCP)是干扰乙烯接收体结合过程的化学物质。1-MCP对接收体的亲合力大于乙烯与接收体的亲和力。在鲜度管理中，1-MCP甚至在极小浓度(～100ppb)也可有效阻隔乙烯。但是，1-MCP是难以处理和储存的气体；其在高于13,300ppm的浓度也是可燃的。结果，在目前农业应用中，1-MCP通常作为分子包合复合物(inclusioncomplex)例如α-环糊精(α-CD)复合物稳定化，从而易于在储存和运输过程中处理。将活性成分1-MCP囚入α-CD和所得结晶复合物，有时称为高活性成分产品(HAIP)。HAIP通常包括100-150μm针状晶体，但是如果需要可以空气研磨成3-5μm细粉末。在环境温度在衬有湿气隔离物的密封容器内，可以在不损失1-MCP的情况下将HAIP产品储存至多2年。尽管产品比起1-MCP气体本身来对于应用较为方便，但其仍具有一些缺点：(1)其为粉末形式，因此难以在现场或围住的空间中处理；和(2)其对水敏感，且当与水接触时在短时间段内即可完全释放1-MCP气体。在与水或甚至湿气接触之后，1-MCP气体将以不与容器用途协调的速率快速释放，因为在有机会将产品在现场中喷射之前大多数气体将会在容器顶部空间损失。

一方面，提供包含活性挥发性化合物(例如1-甲基环丙烯或1-MCP)的包装材料，其在双重封装基质中制备，延长释放活性挥发性化合物。包装材料可通过以下方法制备：

(a)提供活性组分，其包含活性挥发性化合物的分子复合物(例如1-MCP和α-环糊精分子复合物)；和

(b)通过将烯键式不饱和基团交联生成可聚合的预聚物用于封装(a)的活性组分，从而得到具有封装的活性组分的基质；

其中与不封装在基质中的对照分子复合物相比，在接触溶剂(例如水或水蒸气)时实现所述活性挥发性化合物的延长释放。

在一种实施方式中，也可以将吸收性聚合物(例如聚丙烯酸，聚乙烯醇，丙烯酸和马来酸酐的共聚物，或聚丙烯酰胺(polyacrylamide)/聚丙烯酰胺(polyacrylicamide))混入到基质中，延长或减慢活性挥发性化合物的释放。在一种实施方式中，吸收性聚合物与丙烯酸酯改性的多元醇的按重量计的比率为1％至20％。

在另一种实施方式中，可聚合的预聚物包含丙烯酸酯改性的多元醇，其可为丙烯酸酯和Dow商业多元醇的反应产物。在进一步的实施方式中，可聚合的预聚物包含(甲基)丙烯酸酯化的多元醇，包括聚醚多元醇。在另一种实施方式中，活性组分可为Dow商业产品，例如SmartFresh^TM，HAIP，或EthylBloc^TM。在另一种实施方式中，溶剂包括水或水蒸气湿气。在另一种实施方式中，聚合物基质为散装凝胶(bulkgel)、粉末或膜浆料(filmpaste)的形式。

另一方面，提供制备用于活性挥发性化合物的缓慢释放的包装材料/基质的方法，包括：

(a)通过使具有至少一个羟基的多元醇与丙烯酸(AA)或甲基丙烯酸(MAA)反应，生成丙烯酸酯改性的多元醇；

(b)将活性挥发性化合物的分子复合物(例如1-MCP和α-环糊精复合物的分子复合物)分散到所述丙烯酸酯改性的多元醇中，从而形成所述分子复合物和所述丙烯酸酯改性的多元醇的浆料；和

(c)通过热量或辐射使所述浆料聚合成网状物；

其中与不封装在基质中的对照分子复合物相比，在接触溶剂时实现所述活性挥发性化合物的延长释放。

在一种实施方式中，步骤(b)和(c)是无溶剂的。在另一种实施方式中，所述网状物基质为凝胶形式。在另一种实施方式中，通过在55℃至85℃的温度保温提供热量。在进一步的实施方式中，保温时间为2小时至48小时。在另一种实施方式中，辐射不包括紫外(UV)光。

在一种实施方式中，使浆料流延到现有包装膜(例如聚乙烯或聚乙烯醇)上，然后聚合成凝胶，从而在现有包装膜上形成涂层。在另一种实施方式中，不使用现有的包装膜，不借助于另一种包装膜/包装材料使浆料聚合成凝胶。在进一步的实施方式中，不借助于另一种包装膜/包装材料使浆料聚合成包装材料。

基于本申请公开的方法制备的包装材料/基质可具有至少一种以下优势：(1)基质的独特双重封装结构防止稀释时的初始水渗透，延长在较长时间段内的释放速率；(2)与之前的制剂相比，最少的1-MCP损失；和(3)最终产品似乎方便使用，且制剂易于储存和运输。

对于乙烯抑制剂，也可以用其它活性复合物替代HAIP，所述其它活性复合物例如SmartFresh^TM或其可封装在本申请提供的网状物基质中。

多元醇不限于Dow产品，Voranol3322。其它DowVoranol产品或相关的Dow聚醚多元醇或具有不同分子量的聚丙二醇(PPGs)或具有不同分子量的聚乙二醇(PEGs)可用作多元醇。

丙烯酸(AA)或甲基丙烯酸(MAA)可用于经由AA或MAA与本申请所述的多元醇的酯化将多元醇改性。

其它可替换的可交联系统可用于主题发明，例如环氧化多元醇可与二胺反应，形成聚合物凝胶。其它实例包括聚合物凝胶，其中异氰酸酯改性的多元醇与二胺或胺反应；和/或异氰酸酯改性的多元醇与柠檬酸三乙酯反应。

在合成丙烯酸改性的Voranol3322的一种实施方式中，AA与Voranol3322的摩尔比可为3:1至20:1。在HAIP和丙烯酸改性的Voranol3322(AM-Voranol3322)的分散体的组合物的另一种实施方式中，HAIP的浓度可为0.1重量％至10重量％。

另外的单体或其混合物的实例示于图4。在一些实施方式中，聚合期间使用引发剂。在进一步的实施方式中，引发剂选自偶氮二异丁腈，过氧化二碳酸二异丙酯，2’,2’-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)，过氧化二碳酸二环已酯，2,2’-(二氮烯-1,2-二基)二(2-甲基丙酸二甲酯)，及其组合(也示于图5)。

在一种实施方式中，聚合期间或之前可使用表面活性剂。合适的表面活性剂包括例如，阴离子表面活性剂，非离子表面活性剂，及其混合物。一些合适的阴离子表面活性剂包括但不限于硫酸盐和磺酸盐。一些合适的非离子表面活性剂包括但不限于脂肪醇乙氧基化物、脂肪酸乙氧基化物、聚环氧乙烷和聚烯烃的嵌段共聚物及其混合物。

如本申请使用，材料在下述情况下是不溶于水，如果该材料在25℃可以溶于水的量为1克材料或更少/100克水。

如本申请使用，当涉及粉末颗粒的集合时，短语“大多数或全部的粉末颗粒”是指50重量％-100重量％的粉末颗粒，基于粉末颗粒集合的总重量。

如本申请使用，“溶剂化合物”是下述化合物，其在1个大气压的沸点为20℃至200℃，且在1个大气压在包括20℃-30℃的温度范围内是液体。“溶剂”可以是溶剂化合物或溶剂的混合物。非水性溶剂可以是不包含水或基于溶剂的重量含有量为10重量％或更少的水的溶剂。

如本申请使用，术语“含水介质”是指在25℃为液体且基于含水介质的重量包含75重量％或更多的水的组合物。认为溶于含水介质的成分是含水介质的一部分，但是不认为不溶于含水介质的物质是含水介质的一部分。如果成分的单个分子分布于整个液体中并且与液体分子密切接触，则该成分为“溶解”于液体。

如本申请使用，当陈述任何比率是X:1或更高时，则意味着该比率为Y:1，其中Y是X或更高。同样，当陈述任何比率是R:1或更低时，该意味着比率为S:1，其中S是R或更低。

本发明实践包括使用一种或多种环丙烯化合物。如本申请使用，环丙烯化合物是具有下式的任何化合物

其中R¹、R²、R³和R⁴各自单独地选自H和下式的化学基团：

-(L)_n-Z

其中n是0-12的整数。L各自是二价基团。合适的L基团包括，例如，含有一个或多个选自H、B、C、N、O、P、S、Si或其组合的原子的基团。L基团的原子可以通过单键、双键、三键或其组合相互连接。L基团各自可以是线性、支化、环状或其组合。在任何一个R基团(即R¹、R²、R³和R⁴中的任何一个)中，杂原子(即，既不是氢也不是碳的原子)的总数为0-6。独立地，在任何一个R基团中，非氢原子的总数为50或更少。Z各自是一价基团。Z各自独立地选自氢、卤素、氰基、硝基、亚硝基、叠氮基、氯酸根、溴酸根、碘酸根、异氰基(isocyanato)、异腈基(isocyanido)、异硫氰基、五氟硫基、以及化学基团G，其中G是3-14元环系。

R¹、R²、R³和R⁴基团独立地选自合适的基团。适宜用作R¹、R²、R³和R⁴中的一个或多个的基团尤其为，例如，脂族基团、脂族氧基基团、烷基膦酸根(alkylphosphonato)基团、环脂族基团、环烷基磺酰基、环烷基氨基、杂环基团、芳基、杂芳基、卤素、甲硅烷基、其它基团、及其混合物和组合等。适宜用作R¹、R²、R³和R⁴中的一个或多个的基团可以是取代或未取代的。

合适的R¹、R²、R³和R⁴基团尤其是，例如，脂族基团。一些合适的脂族基团包括，例如，烷基、烯基和炔基。合适的脂族基团可以是线性的、支化的、环状的或其组合。独立地，合适的脂族基团可以是取代或未取代的。

如本申请使用，如果有用的化学基团的一个或多个氢原子被取代基取代，则认为有用的化学基团是“取代的”。

同样，合适的R¹、R²、R³和R⁴基团尤其是，例如，取代和未取代的杂环基团，其通过其间的氧基、氨基、羰基或磺酰基连接于环丙烯化合物；这样的R¹、R²、R³和R⁴基团的实例是杂环基氧基、杂环基羰基、二杂环基氨基和二杂环基氨基磺酰基。

同样，合适的R¹、R²、R³和R⁴基团尤其是，例如，取代和未取代的杂环基团，即其通过其间的氧基、氨基、羰基、磺酰基、硫代烷基、或氨基磺酰基连接于环丙烯化合物；这样的R¹、R²、R³和R⁴基团的实例是二杂芳基氨基、杂芳基硫代烷基、和二杂芳基氨基磺酰基。

同样，合适的R¹、R²、R³和R⁴基团尤其是，例如，氢、氟、氯、溴、碘、氰基、亚硝基、叠氮基、氯酸根基、溴酸根基、碘酸根基、异氰基、异腈基、异硫氰基、五氟硫基；乙酰氧基、甲酰乙氧基(carboethoxy)、氰酸基、硝酸基、亚硝酸基、高氯酸基、丙二烯基、丁基巯基、二乙基膦酸根基、二甲基苯基甲硅烷基、异喹啉基、巯基、萘基、苯氧基、苯基、哌啶基、吡啶基、喹啉基、三乙基甲硅烷基、三甲基甲硅烷基；及其取代的类似物。

如本申请使用，化学基团G是3至14元环系。适宜作为化学基团G的环系可以是取代或未取代的；它们可以是芳族的(包括例如苯基和萘基)或脂族的(包括不饱和脂族、部分饱和脂族、或饱和脂族)；它们可以是碳环的或杂环的。在杂环G基团中，一些合适的杂原子是，例如，氮、硫、氧及其组合。适宜作为化学基团G的环系可以是单环、二环、三环、多环、螺环或稠合的；在合适的为二环、三环或稠合的化学基团G环系中，单个化学基团G中的各个环可以全部为相同类型或者可以为两种或多种类型(例如芳族环可以与脂族环稠合)。

在一种实施方式中，R¹、R²、R³和R⁴中的一个或多个是氢或(C₁-C₁₀)烷基。在另一种实施方式中，R¹、R²、R³和R⁴各自是氢或(C₁-C₈)烷基。在另一种实施方式中，R¹、R²、R³和R⁴各自是氢或(C₁-C₄)烷基。在另一种实施方式中，R¹、R²、R³和R⁴各自是氢或甲基。在另一种实施方式中，R¹是(C₁-C₄)烷基，R²、R³和R⁴各自是氢。在另一种实施方式中，R¹是甲基，R²、R³和R⁴各自是氢，环丙烯化合物在本申请称为1-甲基环丙烯或“1-MCP”。

在一种实施方式中，可以使用在一个大气压的沸点为50℃或更低；25℃或更低；或15℃或更低的环丙烯化合物。在另一种实施方式中，可以使用在一个大气压的沸点为-100℃或更高；-50℃或更高；-25℃或更高；或0℃或更高的环丙烯化合物。

本申请公开的组合物包括至少一种分子包封剂。在优选的实施方式中，至少一种分子包封剂包封一种或多种环丙烯化合物或一种或多种环丙烯化合物的一部分。包括包封在分子包封剂分子中的环丙烯化合物分子或环丙烯化合物分子的一部分的复合物在本申请称为“环丙烯化合物复合物”或“环丙烯分子复合物”。

在一种实施方式中，存在至少一种环丙烯化合物复合物，即包合复合物(inclusioncomplex)。在这种包合复合物的进一步的实施方式中，分子包封剂形成空穴，环丙烯化合物或环丙烯化合物的一部分位于该空穴内。

在这样的包合复合物的另一种实施方式中，分子包封剂的空穴内部基本上是非极性的或疏水性的，或者两者都是，且环丙烯化合物(或环丙烯化合物的位于空穴内的部分)也基本上是非极性的或疏水性的，或者两者都是。虽然本发明并不限于任何特别的理论或机理，但是认为，在这种非极性环丙烯化合物复合物中，范德华力或疏水相互作用或其二者可使环丙烯化合物分子或其一部分保持在分子包封剂的空穴内。

分子包封剂的量可有用地表征为分子包封剂摩尔数与环丙烯化合物摩尔数的比率。在一种实施方式中，分子包封剂摩尔数与环丙烯化合物摩尔数的比率可以是0.1或更大；0.2或更大；0.5或更大；或0.9或更大。在另一种实施方式中，分子包封剂摩尔数与环丙烯化合物摩尔数的比率可以是10或更低；5或更低；2或更低；或1.5或更低。

合适的分子包封剂包括，例如，有机和无机分子包封剂。合适的有机分子包封剂包括，例如，取代的环糊精、未取代的环糊精和冠醚。合适的无机分子包封剂包括，例如，沸石。同样合适的有合适的分子包封剂的混合物。在一种实施方式中，分子包封剂包括α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精或其组合。在进一步的实施方式中，分子包封剂包括α-环糊精。

在一种实施方式中，复合物粉末的中值粒径可以为100微米或更小；75微米或更小；50微米或更小；或25微米或更小。在另一种实施方式中，复合物粉末的中值粒径可以为10微米或更小；7微米或更小；或5微米或更小。在另一种实施方式中，复合物粉末的中值粒径可以为0.1微米或更大；或0.3微米或更大。可以使用商业仪器例如由HoribaCo.或MalvernInstruments制造的那些通过光衍射测定中值粒径。

在另一种实施方式中，复合物粉末的中值纵横比可以为5:1或更低；3:1或更低；或2:1或更低。如果得到的复合物粉末具有不合乎需要的高中值纵横比，可以使用机械方法例如碾磨来将中值纵横比降低到所需值。

浆料中提供的载体组合物的量可以用环丙烯化合物在浆料中的浓度来表征。在一种实施方式中，合适的浆料具有的环丙烯化合物浓度按照单位毫克环丙烯化合物/升浆料可以为2或更高；5或更高；或10或更高。在另一种实施方式中，合适的浆料具有的环丙烯化合物浓度按照单位毫克环丙烯化合物/升浆料可以为1000或更低；500或更低；或200或更低。

浆料可以任选地包括一种或多种辅料，例如而不限于，一种或多种金属络合剂，醇，增量剂，颜料，填料，粘结剂，增塑剂，润滑剂，湿润剂，扩展剂，分散剂，固着剂，粘合剂，消泡剂，增稠剂，输送剂，乳化剂或其混合物。本领域中通常使用这种辅料中的一些可得于JohnW.McCutcheon，Inc.publicationDetergentsandEmulsifiers，Annual，AlluredPublishingCompany，Ridgewood，N.J.，U.S.A.中。金属络合剂的实例(如果使用的话)包括螯合剂。醇的实例(如果使用的话)包括4个或更少碳原子的烷基醇。

在一些实施方式中，至少一种活性挥发性化合物可以包含一种或多种植物生长调节剂。如本申请中所用的短语“植物生长调节剂”包括但不限于，乙烯，环丙烯，草甘膦(glyphosate)，草铵膦(glufosinate)，和2,4-滴(2,4-D)。其它合适的植物生长调节剂已披露于国际专利申请公布WO2008/071714A1中，将其全部内容引用以作参考。

实施例

实施例1

样品制备和测试

对照试验1：HAIP(1-MCP/α-CD分子复合物)得自AgroFreshInc.，其中1-MCP为4.5wt％，基于样品HAIP的总重量。重复三次实验，确认HAIP浸入水中时释放1-MCP。将20毫克HAIP加入到三个250ml顶部空间瓶的每一个中。通过注射器将2ml水加入到瓶中，然后将瓶机械振荡两小时。2小时之后，分析三个瓶中的每个瓶的顶部空间，取样约250μl顶部空间体积用于分析。每次取样中，通过气相色谱将从HAIP释放的1-MCP的量定量，其中顺式-2-丁烯用作内标。这三个样品的数据示于表1。

对照试验2：使用饱和盐溶液以使顶部空间瓶在恒定温度产生恒定的相对湿度。例如，饱和硝酸钾(KNO₃)溶液使顶部空间瓶在4℃产生95％的湿度。饱和氯化钾(KCl)溶液使顶部空间瓶在4℃产生88％的湿度。

将20mgHAIP放置在顶部空间瓶的上部，顶部空间瓶由塑料支撑。瓶用带有Mininert隔膜的阀密封。将3ml硝酸钾注射入瓶内。小心不要使溶液直接接触样品。将瓶放入4℃冰箱内。在注射水之后的1小时、5小时、24小时、96小时、168小时、264小时和336小时，分析每个瓶的顶部空间，其中每次分析均取出约250μl的顶部空间体积。每次取样中，通过气相色谱对1-MCP的量进行定量，其中顺式-2-丁烯用作内标。表2显示1-MCP的顶部空间浓度和1-MCP相对于总值的释放百分比。

对照试验3：将20mgHAIP放置在54℃烘箱内保持14天。然后将老化样品加入到250ml顶部空间瓶内。通过注射器将2ml水加入到瓶内，然后将瓶放置在机械振荡器上，剧烈混合至少24小时。振荡之后，对250μl顶部空间气体进行取样，通过气相色谱在2小时、24小时进行分析。用顺式-2-丁烯作为内标对1-MCP的顶部空间浓度进行定量。分析表明，1-MCP在老化之后仍然保留70％，这意味着HAIP老化期间可损失30％的1-MCP。

实施例2

另外的试样

样品2-1(试样)-合成丙烯酸酯改性的Voranol3322：将75gVoranol3322和24g丙烯酸加入到500ml圆形瓶中，然后加入150ml甲苯，然后也将0.5g作为引发剂的氢醌和2g作为催化剂的对甲苯磺酸加入到以上溶液中。在甲苯回流之前，将迪安和斯塔克装置(DeanandStarkapparatus)、水分离器安装在圆形瓶的顶部上。将混合物在油浴罐中在磁力棒下搅拌。将油的温度加热至约130℃(甲苯的沸点为约110℃)，直到甲苯回流到迪安和斯塔克装置中。开始时，不透明溶液回流并且收集在水分离器中。然后，在收集管内也发现相分离，下部为水。将水及时除去以防止回流到反应器内。回流反应可持续24小时。

大部分甲苯在旋转蒸发下除去。将20ml去离子水加入到以上粗制溶液中，剧烈振荡。加入20g碳酸钠，仍剧烈振荡，确保碳酸钠与未反应的丙烯酸反应。此后将20g硫酸钠加入到以上浆料中进行干燥。然后将浆料静置一段时间，发生分离。

将以上浆料溶液经由色谱分离进行纯化，将色谱柱用中性氧化铝填充。乙酸乙酯用作洗脱溶剂(fluentsolvent)。将滤液的多数溶剂在旋转蒸发下除去。将微量溶剂通过使用真空泵除去。得到60g最终的丙烯酸酯改性的Voranol3322。

合成凝胶制剂：将0.1gHAIP和0.1g2,2’-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)(ABVN)加入到3g丙烯酸酯改性的Voranol3322中。将混合物经由机械搅拌器在1500rpm充分共混，形成均匀浆料。小心在整个反应期间不使湿气和水参与反应。使浆料在70℃的真空烘箱中反应4小时。通过A11Basic研磨机将凝胶制剂磨成粉末。粉末的平均粒度为约1mm。

完全释放试样：将250mg样品2-1加入到250ml顶部空间瓶中。将瓶用带有隔膜的Mininert密封。通过注射器将3ml水加入到瓶内，然后将瓶放置在机械振荡器上，剧烈混合至少24小时。振荡之后，对250μl顶部空间气体进行取样，在1小时、24小时通过气相色谱进行分析。使用顺式-2-丁烯用作内标对1-MCP的顶部空间浓度进行定量。表3显示1-MCP的顶部空间浓度和1-MCP相对于总值的释放百分比的数据。如果在凝胶制剂制备期间损失一些1-MCP，则1-MCP在浸入水中时不是100％释放。

缓慢释放试样：将250mg样品2-1放置在顶部空间瓶的上部，顶部空间瓶由塑料支撑。将瓶用带有隔膜的Mininert密封。将3ml硝酸钾(KNO₃)注射到瓶内。小心不要使溶液直接接触样品。将瓶放入4℃的冰箱内。在注射水之后的2小时、5小时、24小时、96小时、168小时、240小时、和336小时，对瓶的顶部空间气体进行分析，其中每次分析均取出约250μl的顶部空间体积。每次取样中，通过气相色谱对1-MCP的量进行定量，其中顺式-2-丁烯用作内标。表4显示1-MCP的顶部空间浓度和1-MCP相对于总值的释放百分比。

凝胶制剂的稳定性：将250mg样品2-1放置在54℃烘箱中14天。然后将老化样品加入到250ml顶部空间瓶中。通过注射器将3ml水加入到瓶内，然后将瓶放置在机械振荡器上，剧烈混合至少24小时。振荡之后，对250μl顶部空间气体进行取样，通过气相色谱进行分析。用顺式-2-丁烯作为内标对1-MCP的顶部空间浓度进行定量。表5显示1-MCP在54℃储存14天期间的损失。

凝胶制剂制备期间损失极少的1-MCP。1-MCP释放可在约90％湿度延长至少15天，在一些情况下15天之后仍可观察到1-MCP释放。为了调节1-MCP在所述湿度的释放时间，可使用吸水性聚合物。样品在54℃烘箱中老化14天之后损失约7％的1-MCP，其显示良好的储存稳定性。因此，样品2-1具有比纯HAIP好的储存稳定性，因为HAIP老化之后损失30％的1-MCP。

实施例3

使用不同多元醇的另外试样

三种不同的丙烯酸酯改性的多元醇用作单体，包括聚乙二醇350单丙烯酸酯(MPEGMA)，丙烯酸酯改性的聚乙二醇400(AM-PEG)，和丙烯酸酯改性的VoranolRA640(AM-V640)。这三种单体的结构示于图2A-C中。

凝胶制剂用不同的本申请所述丙烯酸酯改性的多元醇进行合成/聚合，由这三种单体合成的凝胶制剂分别命名为GF-MPEGMA，GF-(AM-PEG)，和GF-(AM-V640)。对于所有凝胶制剂，在95％的湿度在4℃进行1-MCP释放分布(releaseprofile)。表6显示，对于由本实施例中所有丙烯酸酯改性的多元醇合成的凝胶制剂而言，1-MCP的顶部空间浓度和1-MCP相对于总值的释放百分比。

因此，各种丙烯酸酯改性的多元醇可用作合成凝胶制剂的原料。对于测试的所有凝胶制剂而言，均可延长1-MCP释放。但是在336小时(14天)内仅释放约30％的1-MCP，显示比由丙烯酸酯改性的Voranol3322合成的凝胶制剂释放缓慢。

实施例4

含有吸水性聚合物的试样

三种吸水性聚合物(包括丙烯酸-马来酸酐共聚物(AA-MA共聚物)，聚天冬氨酸钠(sPASp)，和聚乙烯醇(PVA))用作添加剂，以增强凝胶制剂的1-MCP释放。这三种吸水性聚合物的结构示于图3A-C。

样品4-1：将0.1gHAIP、0.1g2,2’-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)(ABVN)、和0.15gAA-MA共聚物(5wt％，基于总的凝胶制剂)加入到2.7g丙烯酸酯改性的Voranol3322中。将混合物经由机械搅拌器在1500rpm充分共混，形成均匀浆料。小心在整个反应期间不使湿气和水参与反应。使浆料在70℃的真空烘箱中反应4小时。得到凝胶制剂，用A11Basic研磨机将其磨成粉末。粉末的平均粒度为约1mm。含有20wt％AA-MA共聚物的凝胶制剂根据以上步骤合成。也将所述制剂磨成粒度为约1mm的粉末。

使用3ml饱和硝酸钾(KNO₃)以使顶部空间瓶在4℃产生95％的湿度。对于含有5wt％和20wt％AA-MA共聚物的凝胶制剂，在95％湿度在4℃进行1-MCP释放分布。结果示于表7。

实施例5

含有吸水性聚合物的另外试样

三种水吸收性聚合物AA-MA共聚物、sPASp和PVA用作添加剂，以增强凝胶制剂的1-MCP释放。

样品5-1：将0.1gHAIP、0.1g2,2’-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)(ABVN)、和0.3g吸水性聚合物(三种不同的吸水性聚合物相应地用作添加剂，添加剂的含量固定在10wt％，基于总的凝胶制剂)加入到2.5g丙烯酸酯改性的Voranol3322中。将混合物经由机械搅拌器在1500rpm充分共混，形成均匀浆料。小心在整个反应期间不使湿气和水参与反应。使浆料在70℃的真空烘箱中反应4小时。得到凝胶制剂，用A11Basic研磨机将其磨成粉末。粉末的平均粒度为约1mm。

使用3ml饱和氯化钾(KCl)以使顶部空间瓶在4℃产生88％的湿度。对含有10wt％吸水性聚合物(AA-MA共聚物，sPASp或PVA)的凝胶制剂在88％的湿度在4℃进行1-MCP释放分布。结果示于表8。

凝胶制剂的稳定性：将250mg的每种粉末样品放置在54℃烘箱中14天。然后将老化样品加入到250ml顶部空间瓶中。通过注射器将3ml水加入到每个瓶中，然后将每个瓶放置在机械振荡器上，剧烈混合至少24小时。振荡之后，对250μl顶部空间气体进行取样，通过气相色谱进行分析。用顺式-2-丁烯作为内标对1-MCP的顶部空间浓度进行定量。表9显示在54℃储存14天期间1-MCP的损失。

根据聚合物或聚合物在凝胶制剂中的含量，吸水性聚合物可改变1-MCP的释放分布。不管是否加入吸水性聚合物，在制备凝胶制剂期间都未损失1-MCP。对于加入10wt％水吸收性聚合物的这些凝胶制剂而言，在54℃烘箱老化14天之后损失极少的1-MCP。

Claims (40)

1.制备凝胶基质的方法，所述方法包括：

(a)提供活性组分，其包含活性挥发性化合物的分子复合物；和

(b)通过将烯键式不饱和基团交联生成可聚合的预聚物用于封装(a)的活性组分，从而得到具有封装的活性组分的基质；和

其中与不封装在基质中的对照分子复合物相比，在接触溶剂时实现所述活性挥发性化合物的延长释放。

2.权利要求1的方法，其中所述活性挥发性化合物包含环丙烯化合物，所述分子复合物包含由分子包封剂封装的环丙烯化合物。

3.权利要求2的方法，其中所述环丙烯化合物具有下式：

其中R是取代或未取代的烷基、烯基、炔基、环烷基、环烷基烷基、苯基或萘基；其中所述取代基独立地为卤素、烷氧基、或取代或未取代的苯氧基。

4.权利要求3的方法，其中R是C_1-8烷基。

5.权利要求3的方法，其中R是甲基。

6.权利要求2的方法，其中所述环丙烯化合物具有下式：

其中R¹是取代或未取代的C₁-C₄烷基、C₁-C₄烯基、C₁-C₄炔基、C₁-C₄环烷基、环烷基烷基、苯基或萘基；R²、R³和R⁴是氢。

7.权利要求2的方法，其中所述环丙烯化合物包括1-甲基环丙烯(1-MCP)。

8.权利要求2的方法，其中所述分子包封剂包括α-环糊精，β-环糊精，γ-环糊精，或其组合。

9.权利要求2的方法，其中所述分子包封剂包括α-环糊精。

10.权利要求1的方法，其进一步包括将至少一种吸收性聚合物加入到所述基质。

11.权利要求10的方法，其中所述吸收性聚合物选自：聚乙烯醇(PVA)，聚丙烯酸，聚丙烯酰胺，丙烯酸和马来酸酐的共聚物(AA-MA共聚物)，聚天冬氨酸钠(sPASp)，及其组合。

12.权利要求1的方法，其中所述可聚合的预聚物包括丙烯酸酯改性的多元醇。

13.权利要求12的方法，其中所述多元醇使用丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)、或其组合改性。

14.权利要求13的方法，其中AA与多元醇的摩尔比为3:1至20:1。

15.权利要求12的方法，其中所述活性组分与所述丙烯酸酯改性的多元醇的按重量计的比率为0.1％至10％。

16.权利要求1的方法，其进一步包括在聚合前加入至少一种引发剂。

17.权利要求16的方法，其中所述引发剂选自：偶氮二异丁腈，过氧化二碳酸二异丙酯，2’,2’-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)，过氧化二碳酸二环已酯，2,2’-(二氮烯-1,2-二基)二(2-甲基丙酸二甲酯)，及其组合。

18.根据权利要求1的方法制备的凝胶基质。

19.权利要求18的凝胶基质在制备用于延迟植物部分成熟的包装材料中的用途。

20.制备缓慢释放包装材料/凝胶基质的方法，其包括：

(a)通过使具有至少一个羟基的多元醇与丙烯酸(AA)或甲基丙烯酸(MAA)反应，生成丙烯酸酯改性的多元醇；

(b)将活性挥发性化合物的分子复合物分散到所述丙烯酸酯改性的多元醇中，从而形成所述分子复合物和所述丙烯酸酯改性的多元醇的浆料；和

(c)通过热量或辐射使所述浆料聚合成网状物；

其中与不封装在基质中的对照分子复合物相比，在接触溶剂时实现所述活性挥发性化合物的延长释放。

21.权利要求20的方法，其中步骤(b)和(c)是无溶剂的。

22.权利要求20的方法，其中所述网状物基质为凝胶形式。

23.权利要求20的方法，其中通过在55℃至85℃的温度保温提供热量。

24.权利要求23的方法，其中保温时间为4小时至24小时。

25.权利要求20的方法，其中所述活性挥发性化合物包含环丙烯化合物，所述分子复合物包含由分子包封剂封装的环丙烯化合物。

26.权利要求25的方法，其中所述环丙烯化合物具有下式：

其中R是取代或未取代的烷基、烯基、炔基、环烷基、环烷基烷基、苯基或萘基；其中所述取代基独立地为卤素、烷氧基、或取代或未取代的苯氧基。

27.权利要求26的方法，其中R是C_1-8烷基。

28.权利要求26的方法，其中R是甲基。

29.权利要求25的方法，其中所述环丙烯化合物具有下式：

其中R¹是取代或未取代的C₁-C₄烷基、C₁-C₄烯基、C₁-C₄炔基、C₁-C₄环烷基、环烷基烷基、苯基或萘基；R²、R³和R⁴是氢。

30.权利要求25的方法，其中所述环丙烯化合物包括1-甲基环丙烯(1-MCP)。

31.权利要求25的方法，其中所述分子包封剂包括α-环糊精，β-环糊精，γ-环糊精，或其组合。

32.权利要求25的方法，其中所述分子包封剂包括α-环糊精。

33.权利要求20的方法，其进一步包括将至少一种吸收性聚合物加入到所述基质。

34.权利要求33的方法，其中所述吸收性聚合物选自：聚乙烯醇(PVA)，聚丙烯酸，聚丙烯酰胺，丙烯酸和马来酸酐的共聚物(AA-MA共聚物)，聚天冬氨酸钠(sPASp)，及其组合。

35.权利要求20的方法，其中AA与多元醇的摩尔比为3:1至20:1。

36.权利要求20的方法，其中所述活性组分与所述丙烯酸酯改性的多元醇的按重量计的比率为0.1％至10％。

37.权利要求20的方法，其进一步包括在聚合前加入至少一种引发剂。

38.权利要求37的方法，其中所述引发剂选自：偶氮二异丁腈，过氧化二碳酸二异丙酯，2’,2’-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)，过氧化二碳酸二环已酯，2,2’-(二氮烯-1,2-二基)二(2-甲基丙酸二甲酯)，以及其组合。

39.根据权利要求20的方法制备的凝胶基质。

40.权利要求39的凝胶基质在制备用于延迟植物部分成熟的包装材料中的用途。