CZ2001628A3 - Sloučeniny a komplexy pro inhibici reakce rostlin na ethylen - Google Patents

Description

Regulace fyziologie rostlin, zejména metody omezení reakce rostlin nebo rostlinných výrobků na ethylen. Regulace má tři provedení. První se vztahuje na metody minimalizace nečistot, jež se mohou reverzibilně vázat na místa ethylenových receptorů u rostlin při syntéze cyklopropenu a jeho derivátů, jako je methylcyklopropen, čímž se eliminují negativní účinky, jež mají tyto nečistoty na rostliny ošetřené cyklopropenem a jeho deriváty. Druhé provedení se týká komplexů tvořených molekulárními zapouzdřovacími činidly, jako je cyklodextrin a cyklopropen a jeho deriváty, jako methylcyklopropen a také cyklopentadienu a diazocyklopentadienu a jejich derivátů, čímž poskytuje vhodný prostředek pro skladování a dopravu těchto sloučenin se schopností potlačovat ethylenovou reakci u rostlin, což jsou reaktivní a vysoce nestálé plyny vzhledem k okysličování a jiným potenciálním reakcím.Třetí provedení se týká vhodných metod aplikace těchto sloučenin na rostliny, pro potlačení reakce rostlin na ethylen k prodloužení jejich skladovací životnosti.

-1 Sloučeniny a komplexy pro inhibici reakce rostlin na ethylen

Oblast techniky

Tento vynález se obecně vztahuje na regulaci fyziologie rostlin, zejména na metody omezení reakce rostlin nebo rostlinných výrobků na ethylen pro prodloužení jejich skladovací životnosti. Vynález se vztahuje na prodlužování skladovací životnosti řezaných květin a ozdobných rostlin, hrnkovaných rostlin (jedlých a nejedlých), na přepichované sadby a rostlinnou potravu včetně ovoce, zeleniny a kořenových plodin.

Tento vynález má tři provedení. První se vztahuje na metody minimalizace nečistot schopných reverzibilní vazby na místa rostlinných receptorů ethylenu v průběhu syntézy cyklopropenu a jeho derivátů, zejména methylcyklopropenu. Některé nečistoty vznikající při výrobě cyklopropenu a jeho derivátů, zejména methylcyklopropenu, mají negativní účinky na ošetřované rostliny. Z tohoto důvodu, jsou-li rostliny ošetřovány cyklopropenem a jeho deriváty, zejména methylcyklopropenem, vyrobeným s využitím syntetických metod podle tohoto vynálezu jsou eliminovány negativní účinky těchto nečistot.

Druhé provedení tohoto vynálezu se vztahuje na komplexy tvořené z molekulárních zapouzdřovacích činidel, jako je cyklodextrin a cyklopropenu nebo jeho derivátů, jako je methylcyklopropen, a dále komplexy tvořené z molekulárních zapouzdřovacích činidel a cyklopentadienu nebo diazocyklopentadienu nebo jejich derivátů. Tyto komplexy molekulárních zapouzdřovacích činidel poskytují pohodlný a bezpečný prostředek pro skladování a dopravu sloučenin schopných inhibovat ethylenovou reakci u rostlin. Tyto komplexy molekulárních zapouzdřovacích činidel jsou důležité, neboť sloučeniny schopné inhibovat reakci na ethylen u rostlin jsou reaktivní • · · · • ·

-2plyny, a proto jsou vysoce nestálé v důsledku oxidace a jiných potenciálních reakcí.

Třetí provedení se vztahuje na výhodné metody pro aplikaci sloučenin k inhibici ethylenové reakce u rostlin tak, aby se prodloužila jejich skladovací životnost. Tyto metody zahrnují kontakt komplexu molekulárního zapouzdřovacího činidla s rozpouštědlem schopným rozpustit molekulární zapouzdřovací činidlo, čímž se uvolní sloučenina schopná inhibovat ethylenovou reakci, takže se může dostat do kontaktu s rostlinou.

Tento vynález se obecně vztahuje na regulaci růstu rostlin a na metody inhibice ethylenových reakcí u rostlin aplikací cyklopropenu, cyklopentadienu, diazocyklopentadienu nebo jejich derivátů, zejména methylcyklopropenu. Tento vynález se vztahuje konkrétně na metody syntézy a na komplexy molekulárních zapouzdřovacích činidel, a navíc na skladování, dopravu a aplikaci těchto plynů, jež potlačují ethylenovou reakci u rostlin.

Růstové reakce rostlin jsou ovlivňovány interními a externími faktory. Vnitřní řízení rostlinných procesů je ovlivňováno genetickým vyjádřením biologických hodin dané rostliny. Tyto postupy ovlivňují jak rozsah, tak i časování růstových procesů. Takové reakce jsou zprostředkovány signály různých typů, jež se předávají uvnitř buněk a mezi buňkami. Intracelulární komunikace v rostlinách nastává typicky prostřednictvím hormonů (nebo chemických poslů), a také jinými méně probádanými postupy.

Vzhledem k tomu, že k předávání komunikací v rostlině typicky slouží rostlinné hormony, je pro specifické buněčné reakce rostlin významná přítomnost i hladina takových hormonů. Rostlinný hormon, který je nejpodstatnější pro daný • · · · · ·

-3vynález, je ethylen, který má schopnost ovlivňovat mnoho důležitých aspektů růstu, vývoje a stárnutí rostliny. Nejvýznamnější účinky ethylenu zahrnují postupy normálně spojené se stárnutím, zejména se zráním plodů, vadnutím květů a odpadáním listů.

Je dobře známo, že ethylen může způsobit předčasné odumření rostlin, včetně květin, listů, ovoce a zeleniny. Může rovněž podporovat žloutnutí listů a zakrslý růst, a také předčasné opadání ovoce, květů a listů.

Vzhledem k těmto problémům indukovaným ethylenem se velmi aktivní a intenzivní výzkum zabývá vyšetřováním způsobů zábrany nebo snížení ničivých účinků ethylenu na rostliny.

Jeden významný typ ošetřování používaný pro zmírňování účinků ethylenu aplikuje inhibitory syntézy ethylenu. Tyto inhibitory syntézy ethylenu snižují množství ethylenu, jež je rostlina schopna produkovat. Tyto inhibitory syntézy ethylenu potlačují specificky reakce zprostředkovávané pyridoxal fosfátem, a tím zabraňují transformaci S-adenosylmethioninu na kyselinu 1aminocyklopropan-1-karboxylovou, jež je prekurzorem ethylenu. Staby et al. (Efficacies of Commercial Anti-ethylene Products for Fresh Cut Flowers, Hort Technology, s. 199-202, 1993) diskutují omezení těchto inhibitorů ethylenové syntézy. Vzhledem k tomu, že inhibitory syntézy ethylenu potlačují pouze tvorbu ethylenu u ošetřované rostliny, neomezují přitom negativní vlivy ethylenu ze zdrojů z prostředí. Tyto zdroje ethylenu z životního prostředí existují, neboť ethylen produkují i jiné plodiny, výfukové plyny nákladních automobilů, zařízení na spalování ethylenu a jiné zdroje, jež mohou všechny ovlivňovat rostlinu při kultivaci, dopravě, distribuci a konečném použití. Z tohoto důvodu jsou inhibitory ethylenové syntézy méně účinné než výrobky, jež maří ethylenové reakce u rostliny. Pokud se týče diskuse ethylenové reakce v rostlinách, viz US patent č.3, • · • 44 4 4 4 4 44 4 • 44 4 4 4 4 4 44 •4 444 4444444 44 • •• 44 4 444 ·· ·· ·· 4 44444

-4879,188.

Jiný významný typ ošetření používaný pro zmírnění účinků ethylenu využívá blokování receptoru signalizujícího působení ethylenu. Jedna z nejznámějších sloučenin k inhibici ethylenové reakce u rostlin i pro zábranu zhoubných účinků ethylenu ze zdrojů životního prostředí je thiosíran stříbrný (STS). Příkladem komerčního přípravku STS je roztok SILFLOR, dodávaný firmou Floralife, lne., Burrridge, lllinois. STS je velmi účinný pro inhibici ethylenové reakce rostlin a používá se proto, že se snadno šíří rostlinou a ve svém účinném rozpětí koncentrací není pro rostliny jedovatý. STS mohou používat pěstitelé, maloobchodníci i velkoobchodníci jako tekutinu, kterou absorbují stonky květin. I když je STS vysoce účinný prostředek, má závažný problém z hlediska likvidace odpadu. Likvidovat stříbrnou složku STS běžnými prostředky, jako je třeba laboratorní výlevka, je nezákonné, pokud se neprovede předčištění pro odstranění stříbra. Je rovněž zakázáno stříkat STS na hrnkované rostliny. V důsledku tohoto problému s odpadem, který typicky zanedbávají pěstitelé, se v současné době STS používá téměř výhradně u pěstitelů. Proto se fyziologové orientovaní na posklizňovou fázi usilovně snaží o nalezení alternativ pro STS. Pokud je známo vynálezcům tohoto vynálezu, jsou jedinými komerčně přijatelnými náhradami za STS cyklopropen, cyklopentadien, diazocyklopentadien a jejich deriváty.

Četné sloučeniny, jako je oxid uhličitý, který blokuje působení ethylenu, difundují z receptoru ethylenu nebo vazebného místa za několik málo hodin, Sisler & Wood, Plant Growth Reg. 7, 181-191, 1988. Jakkoli se těchto sloučenin může používat k potlačení působení ethylenu, jejich účinek je reverzibilní, a proto se jimi musí rostlina ošetřovat kontinuálně, má-li inhibiční účinek pro ethylen trvat déle, než jen několik málo hodin. Proto by měl efektivní prostředek pro inhibici • · · · · · • · · ··· « · · • · · ···« ··

-5ethylenové reakce v rostlinách poskytnout nevratné blokování vazebných míst ethylenu tak, aby se umožnilo ošetření, jež trvá krátce.

Příklad nevratného inhibičního agens pro ethylen je zveřejněn v US patentu č. 5,100,462. Avšak diazocyklopentadien popsaný vdaném patentu je nestabilní a má silný zápach. Sisler & Wood, Plant Growth Reg. 9, 157-164, 1990, ukázali v předběžné studii, že je cyklopentadien účinný blokovací prostředek vazby ethylenu. Avšak cyklopentadien popsaný v uvedeném odkazu je rovněž nestabilní a má výrazný zápach.

US patent č. 5,518,988 zveřejňuje použití cyklopropenu a jeho derivátů, včetně methylcyklopropenu, jako efektivních blokovacích činidel vazby ethylenu. Přestože sloučeniny v tomto patentu nejsou zatíženy zápachovými problémy diazocyklopentadienu a cyklopentadienu, neboť obsahují karbenovou skupinu, jsou relativně nestabilní v důsledku svého potenciálu podléhat oxidaci a jiným reakcím. Z tohoto důvodu existuje problém stability těchto plynů, a také nebezpečí exploze, jež nastává u těchto plynů, pokud jsou stlačeny. K vyřešení těchto problémů vyvinuli autoři tohoto vynálezu metodu začlenění těchto plynných sloučenin, jež inhibují ethylenovou reakci v rostlinách, do komplexu s molekulárním zapouzdřovacím činidlem tak, aby se stabilizovala jejich reaktivita, a tím aby vznikl vhodný a bezpečný prostředek z hlediska skladování, dopravy a aplikace, resp. přenosu aktivních sloučenin na rostlinu. Pro aplikaci nebo metody předávání těchto aktivních sloučenin stačí pouhé doplnění vody ke komplexu molekulárního zapouzdřovacího činidla.

Při snahách realizovat poznatky US patentu č. 5,518,988 působí problémy spojené se stabilitou plynů a s potenciálně výbušným prostředím při aplikaci stlačených plynů omezené použití prostředků, a tudíž i omezení jejich účinnosti.

······ ·· ♦ ·· · ··· ··· · · ·· • · · ···· · « · • · · · · ······· φ · ······· · · · ·· · · ·· · ·· ···

-6Podstata vynálezu

Pro vyřešení těchto problémů vyvinuli autoři tohoto vynálezu komplex molekulárního zapouzdřovacího činidla, který stabilizuje reaktivitu těchto plynů, takže poskytuje pohodlný a bezpečný prostředek pro skladování, dopravu a aplikaci nebo předání těchto plynů rostlinám.

Tento přístup je důležitým pokrokem oproti dosavadnímu stavu techniky, neboť umožňuje pohodlné a bezpečné skladování, dopravu a použití plynů, jež se jinak obtížně skladují, přepravují a dávkují. Tento vynález nyní umožní bezpečné, pohodlné a důsledné používání těchto plynů v terénu pěstitelem, kromě jejich použití při distribuci a v maloobchodní tržní situaci. Komplex methylcyklopropenu a molekulárního zapouzdřovacího činidla cyklodextrinu skutečně umožňuje skladovací životnost výrobku delší než jeden rok.

Jiným znakem molekulárních zapouzdřovacích činidel podle tohoto vynálezu je to, že jakmile zachytí do komplexu aktivní plynné činidlo, pak takový komplex (a tudíž i aktivní plynné činidlo) nevykazuje vysoký tlak par, a tudíž je chráněn před oxidací a jinými chemickými degradačními reakcemi. Plynná aktivní sloučenina, jako je cyklopropen nebo jeho deriváty, je zadržována v klecovité molekule, a v důsledku toho je tlak par tuhé látky velmi nízký díky slabým atomovým silám (van de Waalsovy a vodíkové vazby). Vazby těchto aktivních plynných sloučenin s těmito molekulárními zapouzdřovacími činidly zadržují aktivní sloučeninu až do okamžiku použití.

Tento vynález rovněž prodlužuje životnost rostlin poskytováním účinné a náležité dávky zapouzdřené aktivní sloučeniny schopné inhibovat ethylenovou reakci, která je následně desorbována do plynné formy pro aplikaci na rostlinu.

-7Vynález dále zachycuje uvolňování požadované aktivní sloučeniny z komplexu rozpouštěním komplexu ve vhodném rozpouštědle tak, aby se uvolnila aktivní plynná sloučenina, a proto slouží jako zdokonalený prostředek pro plynné ošetření rostlin.

Hlavní výhoda tohoto vynálezu spočívá vtom, že poskytuje účinný, uživatelsky příjemný produkt i pro netechnické zákazníky, majitele květinářství a velkoobchodníky. Navíc působí komplex molekulárního zapouzdřovacího činidla jako činidla pro řízené uvolňování účinné látky pro ošetření takovými aktivními plynnými sloučeninami, jako je cyklopropen a methylcyklopropen. V důsledku toho podporuje tento vynález menší míru vystavení člověka cílové sloučenině, než jak je tomu u jiných způsobů aplikace. Kromě toho má uživatel aplikaci plynné aktivní sloučeniny lépe pod kontrolou, neboť aktivní plynná sloučenina se pomalu uvolňuje z komplexu za přítomnosti vhodného rozpouštědla.

Jinou výhodou tohoto vynálezu je množství selektivní inkluze aktivních plynných sloučenin jako jsou cyklopropen a methylcyklopropen, do molekulárních zapouzdřovacích činidel. S využitím poznatků tohoto vynálezu lze v současné době zapouzdřit významná množství methylcyklopropenu a jiných aktivních sloučenin do molekulárního zapouzdřovacího činidla, jako je cyklodextrin, výrazně překračující normálně očekávané množství, jaké zpravidla nalézáme u ostatních tuhých látek.

Ještě jednou předností tohoto vynálezu oproti použití stlačených koncentrovaných plynů je eliminace potřebných nádrží na plyn, regulátorů a úřední schválení OSHA o splnění zákonných požadavků tlakových nádob na plyn. Vyplývají z toho podstatné úspory nákladů pro výrobce, ale také pro zákazníka. Kromě toho se eliminuje možnost exploze a zapálení, jež jsou • · · · · · · · · ··· · · · · · 4 • · f 4 4 4 4 44 spojeny s používáním plynových nádrží obsahujících vysoce reaktivní organické molekuly. Kromě toho eliminuje tento vynález autopolymerizaci a rozklad plynů, jež nastávají u stlačených plynů nebo u tekutin, jež je obsahují.

Jinou výhodou tohoto vynálezu oproti jiným systémům s inertními tuhými nosičovými systémy navrhovanými pro použití při aplikaci cyklopropenu, jako je prach, mastek, oxid křemičitý a mouka, je to, že poskytuje výrobek obsahující aktivní plynnou sloučeninu se zvýšenou stabilitou. Například molekulární zapouzdřovací činidlo cyklodextrin chrání aktivní molekulu cyklopropenu nebo methylcyklopropenu před vnějšími podmínkami, jako je degradace ultrafialovým zářením, což je problematické u fotosenzitivních sloučenin, jako jsou tyto látky.

Další výhoda tohoto vynálezu spočívá vtom, že komplex molekulárního zapouzdřovacího činidla umožňuje efektivnější využití aktivní plynné sloučeniny. Například snížené množství cyklopropenu může být použito pro efektivní ošetření ve srovnání s používáním dříve navrhovaných tuhých nosičů cyklopropenu nebo stlačených plynů. Plyne z toho méně odpadu a méně obalů potřebných pro komerční výrobek.

V jiném řešení se tento vynález vztahuje na syntézu cyklopropenu a jeho derivátů včetně methylcyklopropenu takovými metodami, jež snižují výskyt nečistot, jako jsou nebezpečné produkty reakce a vedlejší produkty, jež interferují s cyklopropenem a jeho deriváty při vazbě na vazebná místa ethylenu. Tyto nečistoty produktu reakce obsahují sloučeniny, jež mají pevnou, avšak reverzibilní vazbu na místo ethylenového receptoru a inhibují ireverzibilní vazbu cyklopropenu a jeho derivátů, zejména methylcyklopropenu. Syntéza těchto sloučenin cyklopropenu a derivátů je důležitá, protože pokud nenastane při ošetření rostliny nevratná vazba na místo receptoru, nebude rostlina chráněna proti účinkům ethylenu.

-9Dřívější způsoby syntetizování methylcyklopropenu působily problémy, když se methylcyklopropen začal užívat pro inhibici ethylenové reakce v rostlinách. Jakkoli je v US patentu č. 5,518,988 dobře dokumentováno, že methylcyklopropen a jiné podobné sloučeniny jsou aktivní proti ethylenu, bylo zjištěno, že ne všechny metody syntézy jsou stejně účinné nebo výhodné, jako je metoda syntézy, která je tímto nárokována.

Za prvé je třeba vyvarovat se při syntéze produktů (nebo nečistot), jež se reverzibilně vážou na stejné místo ethylenového receptoru, jako zamýšlená aktivní sloučenina. Vzhledem ktomu, že tyto nečistoty se nevážou nevratně způsobem odpovídajícím inaktivaci receptorového místa bez fytotoxicity, je efektivita použití takové směsi reakčního produktu bez dalšího zpracování snížená. Specifické nečistoty, kterých je třeba při syntéze se vyvarovat za tím účelem, abychom získali optimální účinnost reakční směsi, zahrnují methylencyklopropan, methylcyklopropany a butany.

Autoři tohoto vynálezu objevili, že ze všech Lewisových zásad používaných pro výrobu methylcyklopropenu jsou nejvýhodnější amid sodný a diisopropylamid lithný. Syntéza používající různé hydridy a hydroxidy kovů produkuje, jak bylo zjištěno, vysoké obsahy jiných produktů reakce, jež snižují výkonnost methylcyklopropenu při aplikaci na rostliny. Například použití butynů, 3-hydroxy-2-methylpropenů a jiných podobných výchozích materiálů vede zpravidla k nečistému produktu reakce, který není vhodný pro ošetřování rostlin.

Další znaky a přednosti tohoto vynálezu jsou popsány v podrobném popisu a v příkladech a budou z nich zjevné.

• •••«· ·*· «* · ··· ··· «·*· *·« ·*·» ·· * ·· t · f ······· * « ··♦*»·· » · · ·· «· ·· · ·· ···

-10Popis vynálezu

Při řešení metody minimalizace nečistot se tento vynález vztahuje na metodu minimalizace nečistot schopných reverzibilní vazby na místo rostlinných receptorů ethylenu, obsahující kroky reakce kovové soli amidu a halogenovaného karbenu v inertním prostředí, volitelně za přítomnosti nereaktivního rozpouštědla tak, aby se vytvořila sloučenina s touto strukturou

kde n je číslo od 1 do 4 a R se volí ze skupiny, kterou tvoří vodík, nasycený nebo nenasycený C1 až C4 alkyl, hydroxy, halogen, C1 až C4 alkoxy, amino a karboxy skupina. Tato metoda minimalizace nečistot je typově označována jako cyklopropenová metoda minimalizace nečistot. Přednostně užívané kovové soli amidu v této metodě minimalizace nečistot jsou amid sodný, amid lithný, amid draselný, diisopropylamid lithný a diisopropylamid sodný. Vhodné halogenované karbeny pro použití v této metodě minimalizace nečistot, jsou 3-chloro-3-methyl-

2- methylpropen, 3-bromo-3-methyl-2-methylpropen, 3-chloro-2-methylpropen a

3- bromo-2-methylpropen.

Ve specifičtější metodě pro minimalizaci nečistot se tento vynález vztahuje na metodu minimalizace nečistot schopných reverzibilní vazby na místo rostlinných receptorů ethylenu, obsahující kroky reakce kovové soli amidu a halogenovaného karbenu v inertním prostředí, volitelně za přítomnosti nereaktivního rozpouštědla tak, aby se vytvořil methylcyklopropen. Tato specifičtější metoda řešení minimalizace nečistot bývá nazývána methylcyklopropenová metoda minimalizace nečistot. Vhodné kovové soli amidu • · w * · · · · · ♦ · < · * ··«*·«« * pro použití v této specifičtější metodě minimalizace nečistot jsou amid sodný, amid lithný, amid draselný, diisopropylamid lithný a diisopropylamid sodný. Vhodné halogenované methyl propeny pro použití v této včleněné metodě minimalizace nečistot jsou 3-chloro-2-methylpropen a 3-bromo-2-methylpropen.

V jednom z řešení komplexů molekulárního zapouzdřovacího činidla, který je typově označován jako komplex cyklopropen - molekulární zapouzdřovací činidlo, je komplex tvořen molekulárním zapouzdřovacím činidlem a sloučeninou o této struktuře

kde n je číslo od 1 do 4 a R je zvoleno ze skupiny, kterou tvoří vodík, nasycený nebo nenasycený C1 až C4 alkyl, hydroxy, halogen, C1 až C4 alkoxy, amino a karboxy skupina. Vhodné molekulární zapouzdřovací činidlo pro použití v tomto řešení komplexu cyklopropen - molekulární zapouzdřovací činidlo, zahrnuje cyklodextrin, crown éter, polyoxyalkylen, proforin, polysiloxan, fopnazen a zeolit. Cyklodextrin, a zejména alfa cyklodextrin jsou obzvlášť vhodné. Vhodné sloučeniny schopné inhibovat ethylenovou reakci u rostlin pro použití v tomto komplexu cyklopropen - molekulární zapouzdřovací činidlo jsou cyklopropen a dimethylcyklopropen.

Ve specifičtějším řešení komplexu molekulárního zapouzdřovacího činidla, který je označován jako komplex methylcyklopropen - molekulární zapouzdřovací činidlo, tvoří komplex molekulární zapouzdřovací činidlo a methylcyklopropen. Vhodná molekulární zapouzdřovací činidla pro použití v tomto řešení komplexu • · i ; : i • ·

-12methylcyklopropen - molekulární zapouzdřovací činidlo zahrnují cyklodextrin, crown éter, polyoxyalkylen, proforin, polysiloxan, fofazen a zeolit. Cyklodextrin, a zejména alfa-cyklodextrin jsou obzvlášť vhodné.

V jiném řešení komplexu molekulárního zapouzdřovacího činidla, který je druhově označován jako komplex cyklopentadien - molekulární zapouzdřovací činidlo, tvoří tento komplex molekulární zapouzdřovací činidlo a sloučenina s touto strukturou

kde n je číslo od 1 do 4 a R se zvolí ze skupiny, kterou tvoří vodík, nasycený nebo nenasycený C1 až C4 alkyl, hydroxy, halogen, C1 až C4 alkoxy, amino a karboxy skupina. Vhodná molekulární zapouzdřovací činidla pro použití v tomto provedení komplexu cyklopentadien - molekulární zapouzdřovací činidlo zahrnují cyklodextrin, crown éter, polyoxyalkylen, proforin, polysiloxan, fofazen a zeolit. Cyklodextrin, a zejména alfa-cyklodextrin jsou obzvlášť vhodné.

V dalším řešení komplexu molekulárního zapouzdřovacího činidla, který je druhově označován jako komplex diazocyklopendtadien- molekulární zapouzdřovací činidlo, tvoří tento komplex molekulární zapouzdřovací činidlo a sloučenina s touto strukturou:

»

-13♦ ·· · • · • · • · · • 4 · 4 4 • *

kde n je číslo od 1 do 4 a R se zvolí ze skupiny, kterou tvoří vodík, nasycený nebo nenasycený C1 až C4 alkyl, hydroxy, halogen, C1 až C4 alkoxy, amino a karboxy skupina. Vhodná molekulární zapouzdřovací činidla pro použití v tomto řešení komplexu diazocyklopentadien - molekulární zapouzdřovací činidlo zahrnují cyklodextrin, crown éter, polyoxyalkylen, proforin, polysiloxan, fosfazen a zeolit. Cyklodextrin, a zejména alfa-cyklodextrin jsou obzvlášť vhodné.

V jedné z metod řešení aplikace sloučeniny rostlině pro inhibici ethylenové reakce u dané rostliny, kterážto metoda je druhově označována jako cyklopropenová metoda aplikace, obsahuje metoda krok provedení kontaktu komplexu tvořeného molekulárním zapouzdřovacím činidlem a sloučeninou mající následující strukturu:.

(R)<

kde n je číslo od 1 do 4 a R je zvoleno ze skupiny, kterou tvoří vodík, nasycený nebo nenasycený C1-C4 alkyl, hydroxy, halogen, C1 az C4 alkoxy, amino a karboxy skupina, s rozpouštědlem schopným rozpustit molekulární zapouzdřovací činidlo, a tím z něj uvolnit sloučeninu tak, aby mohla kontaktovat rostlinu. Přednostní molekulární zapouzdřovací činidla pro použití v této cyklopropenové metodě řešení aplikace obsahují cyklodextrin, crown éter, polyoxyalkylen, proforin, polysiloxan, fosfazen a zeolit. Cyklodextrin, a zejména alfa-cyklodextrin jsou obzvlášť vhodné. Přednostně používané sloučeniny schopné inhibovat ehtylenovou reakci v rostlinách pro použití v této cyklopropenové metodě aplikace jsou cyklopropen a dimethylcyklopropen. Přednostní rozpouštědlo pro použití v této cyklopropenové metodě aplikace je voda, a voda může navíc obsahovat kyselé nebo zásadité činidlo. Konkrétnějším rysem této cyklopropenové metody aplikace je probublávání plynu • ·

-14rozpouštědlem, když je v kontaktu s komplexem. Kromě toho je dalším specifickým rysem této cyklopropenové metody aplikace použití zahřátí rozpouštědla, buď předtím, než se dostane do kontaktu s komplexem, anebo v průběhu tohoto kontaktu.

V konkrétnější metodě aplikace, jež je specificky označována jako methylcyklopropenová metoda aplikace, obsahuje tato metoda krok kontaktování komplexu vytvořeného mezi molekulárním zapouzdřovacím činidlem a methylcyklopropenem s rozpouštědlem schopným rozpustit molekulární zapouzdřovací činidlo, a tak uvolnit metyhlcyklopropen z molekulárního zapouzdřovacího činidla tak, aby se mohl dostat do kontaktu s rostlinou. Přednostní molekulární zapouzdřovací činidla pro použití v této methylcyklopropenové metodě řešení aplikace obsahují cyklodextrin, crown éter, polyoxyalkylen, proforin, polysiloxan, fofazen a zeolit. Cyklodextrin, a zejména alfa-cyklodextrin jsou obzvlášť výhodné. Přednostním rozpouštědlem pro použití v této methylcyklopropenové metodě aplikace je voda, a voda může navíc obsahovat kyselé nabo zásadité činiclo. Například lze doplnit pufrovací roztok, který může být použit pro usnadnění uvolňování methylcyklopropenového plynu a obsahuje 0,75 % hydroxidu draslného a 0,75 % hydroxidu sodného po doplnění správného množství vody. Specifičtějším rysem této methylcyklopropenové metody řešení aplikace je probublávání plynu rozpouštědlem, když je v kontaktu s komplexem. Kromě toho je dalším specifickým rysemm této methylcyklopropenové metody aplikace zahřátí rozpouštědla předtím, než se dostane do kontaktu s komplexem, anebo v průběhu tohoto kontaktu.

V jiné metodě aplikace, jež je druhově označována jako cyklopentadienová metoda aplikace, tato metoda obsahuje krok kontaktování ·♦ ·

-15komplexu tvořeného molekulárním zapouzdřovacím činidlem se sloučeninou mající následující strukturu:

kde n je číslo od 1 do 4 a R se zvolí ze skupiny, kterou tvoří vodík, nasycený nebo nenasycený C1 až C4 alkyl, hydroxy, halogen, C1 až C4 alkoxy, amino a karboxy skupina, s rozpouštědlem schopným rozpouštět molekulární zapouzdřovací činidlo, a tím uvolnit sloučeninu z molekulárního zapouzdřovacího činidla tak, že se může dostat do kontaktu s rostlinou. Vhodná molekulární zapouzdřovací činidla pro použití v této cyklopentadienové metodě aplikace obsahují cyklodextrin, crown éter, polyoxyalkylen, proforin, polysiloxan, fofazen a zeolit. Cyklodextrin, a zejména alfa-cyklodextrin jsou obzvlášť vhodné. Přednostní rozpouštědlo pro použití v této cklopentadienové metodě aplikace je voda, a voda může navíc obsahovat kyselé nebo zásadité činidlo. Specifičtějším rysem této cyklopentadienové aplikační metody je probublávání plynu rozpouštědlem, když je v kontaktu s komplexem. Navíc je dalším specifickým rysem této cyklopentadienové metody aplikace zahřátí rozpouštědla předtím, než se dostane do kontaktu s komplexem, anebo v průběhu tohoto kontaktu.

V jiné metodě aplikace, jež je druhově označována jako diazocyklopentatienová metoda aplikace, obsahuje tato metoda krok kontaktování komplexu tvořeného molekulárním zapouzdřovacím činidlem a sloučeninou mající tuto strukturu:

-16• 444 44 44 φ44 • 44 444 4 4» • 4 4 4·····

4 · 4 44444444

kde n je číslo od 1 do 4 a R se zvolí ze skupiny, kterou tvoří vodík, nasycený nabo nenasycený C1 až C4 alkyl, hydroxy, halogen, C1 až C4 alkoxy, amino a karboxy skupina, s rozpouštědlem schopným rozpouštět molekulární zapouzdřovací činidlo, a tím uvolnit sloučeninu z molekulárního zapouzdřovacího činidla tak, že se může dostat do kontaktu s rostlinou. Vhodná molekulární zapouzdřovací činidla pro použití v této diazocyklopentadienové metodě aplikace obsahují cyklodextrin, crown éter, polyoxyalkylen, proforin, polysiloxan, fofazen a zeolit. Cyklodextrin, a zejména alfa-cyklodextrin jsou obzvlášť vhodné. Přednostní rozpouštědlo pro použití v této cklopentadienové metodě aplikace je voda, a voda může navíc obsahovat kyselé nebo zásadité činidlo. Specifičtějším rysem této diazocyklopentadienové aplikační metody je probublávání plynu rozpouštědlem, když je v kontaktu s komplexem. Navíc je dalším specifickým rysem této diazocyklopentadienové metody aplikace zahřátí rozpouštědla předtím, než se dostane dokontaktu s komplexem, anebo v průběhu tohoto kontaktu.

PODROBNÝ POPIS VYNÁLEZU

Sloučeniny, jež inhibují reakci rostlin na ethylen

Sloučeniny inhibující reakci rostlin na ethylen jsou zveřejněny v následujících odkazech, z nichž všechny jsou uváděny jako odkazy. US patent číslo 5,100,462 zveřejňuje, že diazocyklopentadien a jeho deriváty jsou efektivní blokační činidla, jež inhibují ethylenovou reakci u rostlin. Sisler et al. v Plant

-17·····♦ «' *· 4 • 9« · · ♦ 4 «» t · · · · 4 4 ·« *· 4*· ·····«·9

9 9 9 9 9 9 99 ·· 99 9 999 growth reg. 9, 157-164, 1990 zveřejňuje, že cyklopentadien je účinné blokační činidlo pro inhibici ethylenové reakce u rostlin. US patent číslo 5,518,988 zveřejňuje, že cyklopropen a jeho deriváty, včetně methylcyklopropenu, jsou efektivní blokační činidla pro inhibici ethylenové reakce u rostlin. Namísto opakování zveřejňovaných aspektů těchto odkazů v této specifikaci, jsou do ní zahrnuty ve své celistvosti odkazem na ně.

Deriváty cyklopropenu, cyklopentadienu a diazocyklopentadienu mohou obsahovat od 1 do 4 skupin R. Výhodnější počet těchto R-skupin jsou dvě, a nejvýhodnější jedna. Jak již bylo zmíněno, vhodné skupiny R zahrnují vodík, nasycený nebo nenasycený alkyl C1 až C4, hydroxy, halogen, alkoxy C1 až C4, amino a karboxy skupinu.

Termín alkyl se zde definuje tak, že označuje lineární nebo rozvětvené, nasycené nebo nenasycené alkylové skupiny. Příklady obsahují, aniž jsou na ně omezeny, methyl, ethyl, propyl, isopropyl a butyl. Zalkylových skupin podle tohoto vynálezu jsou nejvýhodnější jednouhlíkaté nebo lineární.

Řešení syntézy cyklopropenu a methylcyklopropenu

Podle tohoto vynálezu se cyklopropen a jeho deriváty vytvářejí reakcí kovové soli amidu v inertním prostředí, například soli amidu lithného, soli amidu sodného, soli amidu draselného, soli diisopropylamidu lithného, soli diisopropylamidu sodného nebo jiných solí amidů kovů a halogenovaného karbenu, jako je 3-chloro-3-methyl-2-methylpropen, 3-bromo-3-methyl-2methylpropen, 3-chloro-2-methylpropen, 3-bromo-2-methylpropen nebo nějaký jiný halogenovaný karben. Specifické sloučeniny vyjmenované výše jsou preferovány. Methylcyklopropen je vyráběn za stejných podmínek se stejnými solemi amidů kovů zmíněnými výše reakcí s halogenovanými methylpropeny.

· •••4 4»· ·· »·»

4 4 · « « 44 • · ·» · 4 · 4 *4 • · *44 4 44·· · «4 • 4 ♦ 4 44 ·44 ·· ♦ · 44 O44

-18Nejvýhodnější halogenované methylpropeny jsou proto 3-chloro-2-methylpropen a 3-bromo-2-methylpropen. Tyto halogenované methylpropeny vedou k velice čistému produktu pro uvažované použití a jsou snadno dostupné.

Vhodné metody výroby cyklopropenu a jeho derivátů včetně methylcyklopropenu jsou uvedeny v následujících příkladech. Ačkoli lze použít různá těkavá a netěkavá nereaktivní rozpouštědla, přednostní vhodná rozpouštědla jsou glycerin, minerální olej, polyethylenglykol, diglym a tetraglym. Použití nereaktivního rozpustidla je jedna z možností. Inertní prostředí lze vytvořit jakoukoli známou metodou včetně proplachování reakční nádoby dusíkem nebo jiným netečným plynem.

Poměr koncentrace soli amidu kovu a halogenovaného karbenu nebo halogenovaného methylpropenu je od molárního poměru asi 1:1 až po 4:1. Teplota reakce se může pohybovat v mezích asi od 20 °C do asi 60 °C a tlak při reakci může být v rozsahu asi od 1 až po 100 psi.

Výsledný exotermický reakční roztok se ponechává reagovat tak dlouho, až již nevzniká žádné reakční teplo. Po dokončení reakce se k reakčnímu roztoku přidá polární rozpouštědlo. Lze sice použít celou řadu polárních rozpouštědel, ale vhodné příklady takových polárních rozpouštědel zahrnují vodu, aceton a alkohol. Po přidání polárního rozpouštědla se odebere horní část nad reakčním roztokem, vychladí se a vpustí do druhé nádoby obsahující molekulární zapouzdřovací činidlo, jako je cyklodextrin a pufrovaná voda tak, aby se vytvořil žádoucí komplex molekulárního zapouzdřovacího činidla.

Když se plyn uvolňuje v původní nádobě při použití amidu sodného, nepolární rozpouštědlo se volí pro uvolnění plynu, když se použije lithné soli jako soli amidu kovu.

999

9999 99 «9 *99

9 9 · · 9 99 • 9 · 9 9 9 9 99 •9 «99 999999«9

9 9 9 99 «99

9« 99 99 9»«

-19Ačkoli to není nezbytné pro dosažení cílů tohoto vynálezu, může se u finálního výrobku použít frakční destilace.

Při jednom výhodném řešení se může objem nad reakčním roztokem vychladit kondenzátorem a vymrazovačkou. Kyselost vody používané společně s molekulárním zapouzdřovacím činidlem se upravuje přibližně na pH 4 až 6 a reakční produkt a molekulární zapouzdřovací činidlo se promíchávají po dobu 1 až 24 hodin při teplotách od pokojové teploty do 40 °C. Po vytvoření komplexu se odfiltruje přebytečná voda a výsledná kaše se vysuší tak, aby vznikl prášek. Příklady v dalším popisují metodu přípravy komplexu molekulárního zapouzdřovacího činidla z methylcyklopropenu a alfa cyklodextrinu.

Komplex molekulárního zapoudřovacího činidla

Jak bylo vysvětleno již dříve, je vytvoření komplexu z molekulárního zapouzdřovacího činidla a z plynné sloučeniny, schopné inhibovat reakci rostlin na ethylen, důležité ze dvou důvodů. Za prvé jsou napjaté karbeny, jako methylcyklopropen, značně nestabilní a reagují s kyslíkem, autopolymerují a reagují s jinými organickými sloučeninami,. Komplexy podle tohoto vynálezu překonávají takové problémy nestability. Za druhé je výhodné používat produkt, který má dlouhou skladovací životnost, snadno se s ním manipuluje a je poměrně nereaktivní. Komplexy podle tohoto vynálezu rovněž splňují tyto cíle.

Methylcyklopropen je reaktivní a výbušný při koncentracích nad 1 %. Kromě toho je obtížný pro manipulaci jako plyn, musí být stlačován v kovových nádobách nebo se musí používat nádoby nepropustné pro kyslík. Vzhledem ktomu, že pro většinu aplikací je zapotřebí méně než jedna ppm (jedna milióntina) a s výhodou dokonce méně než jedna ppb (jedna částice na miliardu) ···· ♦· ·· · 00 ··♦ ··· ··· ··· 9 9 9 9 99

999 9 9999 999

9 9 9 9 9 9 99

99 99 9 999 methylcyklopropenu v atmosféře, množství methylcyklopropenu, kterého je zapotřebí pro ošetření běžné místnosti, je asi jeden gram nebo méně. Doporučené dávkování je asi 500-700 ppb na dobu 4-6 hodin při pokojové teplotě, a to pro některé plodiny.

Molekulární zapouzdřovací činidlo je sloučenina, jež má strukturu zámku a klíče podobně jako enzym, a díky tomu se konkrétní substrát selektivně hodí do zapouzdřovacího místa.

Nejvýhodnější molekulární zapouzdřovací činidlo nalezené až do současné doby je alfa cyklodextrin. Jiná molekulární zapouzdřovací činidla, jako jsou crown étery, polyoxyalkylény, proforiny, polysiloxany, fofazeny a zeolity rovněž fungují, jak bylo zjištěno. Většinu z těchto molekulárních zapouzdřovacích činidel dodává Aldrich Chemical Company.

Komplex methylcyklopropenu s cyklodextrinem lze vytvořit ve vodě. Tak například když se voda odstraní poté, co methylcyklopropen probublá vodním roztokem alfa-cyklodextrinu, bylo zjištěno, že methylcyklopropen je pevně uzavřen v cyklodextrinové klečové struktuře. Kromě toho lze cyklodextrinový koláč po vysušení umlít na prášek a smíchat tak, aby měl rovnoměrnou koncentraci. Bylo s překvapením zjištěno, že tento konkrétní komplex (methylcyklopropen a alfa-cyklodextrin) je stabilní po dobu delší než jeden rok, jak bylo stanoveno zrychlenými studiemi životnosti. Kromě toho lze práškový komplex snadno odměřovat a balit ve vhodně dimenzovaných dávkách určených pro ošetřování rostlin.

Metoda realizace tohoto vynálezu poskytuje uživatelsky výhodnou aplikaci. Rovněž podporuje nízkou počáteční dávku aktivní sloučeniny a její ·····♦ * φ ·φ · * · · · · · φ φφ ♦ · · ···♦φ · • · φ ♦ · · φφφφ φ ·· ••49 · Φ φ φ φ snížení v případě opakovaných aplikací, ve srovnání s dříve navrhovanými systémy tuhých nosičů.

Pro tento vynález lze využívat celou řadu molekulárních zapouzdřovacích činidel za předpokladu, že mají správnou klečovou strukturu tvořící molekulární past pro sloučeniny schopné potlačovat ethylenovou reakci v rostlinách. Jak by tedy zjistila osoba znalá tohoto oboru, spadá i použití jiných molekulárních zapouzdřovacích činidel do myšlenky a rozsahu tohoto vynálezu.

Cyklodextriny, rovněž známé jako Schardingerovy dextriny jsou cyklické oligosacharidy tvořené glukózovými jednotkami s vazbou alfa-1,4. Šestičlenná prstencová struktura se nazývá alfa-cyklodextrin, sedmičlenný prstenec je betacyklodextrin a osmičlenný prstenec je gama-cyklodextrin. Obecně, sloučeniny, které se zapouzdřují, sedí uvnitř oligosacharidového prstence.

Jak je dobře známo, cyklodextriny se vytvářejí ze škrobu různých rostlin, jako jsou obilí, brambory, vosková kukuřice apod. Škrob může být modifikovaný nebo nemodifikovaný, získaný ze zrnin nebo hlíz a z frakcí jejich amylózy nebo amylopektinu. Vybraný škrob ve vodní suspenzi při vybraných koncentracích až do cca 35 % váhy tuhých látek se zpravidla rozpustí, například želatinizací, nebo postupem využívajícím ztekucovacícho enzymu, jako jsou enzymy typu bakteriální alfa-amylázy, načež se podrobí zpracování s využitím enzymu cyklodextrin glukozyl transferázy tak, aby vznikl cyklodextrin.

Množství jednotlivých cyklodextrinů alfa, beta a gama, vytvářených tím, že na škrob působí enzym glukozyl transferáza, bude kolísat v závislosti na zvoleném škrobu, na zvoleném enzymu glukozyl transferáze a na podmínkách zpracování. Volba parametrů pro konverzi s využitím enzymu glukozyl ·· ·

-22transferázy pro žádoucí výsledek v objemu získání každého jednotlivého cyklodextrinu jsou běžnou věcí, jež je dobře popsána v literatuře. Rovněž separace a čištění takto získaného cyklodextrinu jsou procesy běžné a odborníkům dobře známé.

V jednom provedení je cyklodextrin používaný pro komplex podle tohoto vynálezu alfa-cyklodextrin. Jak však zhodnotí odborník v tomto oboru, jakýkoli cyklodextrin nebo směs cyklodextrinů, cyklodextrinových polymerů i modifikovaných cyklodextrinů je podle tohoto vynálezu rovněž použitelná. Cyklodextriny lze objednat od firmy Američan Maize Products Company, Hammond, Indiana, stejně jako od jiných dodavatelů.

Ktomu, aby se vytvořil komplex molekulárního zapouzdřovacího činidla, smíchají se navzájem aktivní sloučenina a molekuly molekulárního zapouzdřovacího činidla v roztoku na dobu, která je postačující k vytvoření komplexu. Poté se komplex odstraní z roztoku a usuší se. Usušený komplex je pak připraven k použití.

Jak bylo uvedeno již dříve, výsledný komplex podle tohoto vynálezu poskytuje celou řadu výhod výrobcům i konečným uživatelům. Díky schopnosti cyklodextrinu vázat na sebe velké množství cyklopropenu, by tento vynález měl snížit počáteční dávkování cyklopropenu potřebné pro ošetření, a to ve srovnání s drive navrhovanými tuhými nosiči. Podobně by se takto měla snížit potřeba opakovaného ošetření s využitím cyklopropenu ve srovnání s tuhými nosiči navrhovanými dříve. Potenciál těchto výhod je demonstrován na příkladech uvedených v dalším, jež ukazují neočekávanou schopnost komplexu zachycovat velká množství cyklopropenu.

• •44·* ·

4

44

4·4·4

-23Další výhodou tohoto vynálezu je zvýšená stabilita komplexu methylcyklopropen/alfa-cyklodextrin ve srovnání se stlačeným plynem. Při zkouškách tepelné odolnosti bylo zjištěno, že koncentrovaný plynný methylcyklopropen, vystavený teplotám okolo 50 °C, zaznamenal ztrátu koncentrace ve výši 75 až 100 %. Když byl ponechán při pokojové teplotě, tvořil úbytek koncentrace tohoto plynu 30 - 42 %. Naproti tomu, pokud byl vystaven teplotě 50 °C komplex methylcyklopropen/alfa-cyklodextrin podle tohoto vynálezu, bylo pozorováno pouze 38 procentní snížení koncentrace methylcyklopropenu.

Tento vynález poskytuje rovněž vhodný produkt pro komerční využití. Tak například lze zvolená množství komplexu podle tohoto vynálezu zavařit do obalu pro maloobchodní i velkoobchodní použití. V jednom provedení je vhodné balení zhotoveno z polyvinylalkoholu. Vynálezci objevili, že polyvinylalkohol zvyšuje efektivitu uvolňování, snižuje vystavení účinkům a zajišťuje správné dávkování. Když chce spotřebitel komplex použít, může rozpustit prášek ve vodním roztoku (tj. ve vodě) a výsledný roztok aplikovat na rostlinu.

Je pochopitelné, že odborníkům v tomto oboru budou zjevné různé obměny a modifikace zde popsaných výhodných provedení. Takovéto změny a modifikace lze učinit bez odchýlení od ducha a rozsahu tohoto vynálezu a bez újmy na jeho zamýšlených přednostech. Proto se nároky vztahují i na takové změny a modifikace.

Kontrolované uvolňování sloučenin schopných potlačení reakce rostlin na ethylen

Kontrolované uvolňování methylcyklopropenu i jiných sloučenin

-24• · · · · · ···· · * · · ♦······ ·«« ·· ·· »· « ·· «·« schopných inhibovat reakci rostlin na ethylen z komplexu molekulárního zapouzdřovacího činidla, jako je cyklodextrin, je usnadněno přidáním přebytku vody. Doplnění kyselé nebo zásadité látky do vody rovněž usnadňuje rychlejší uvolňování aktivní sloučeniny. Rovněž zahřátí vody usnadňuje rychlejší uvolňování aktivní látky. Vzhledem ktomu, že methylcyklopropen má při normální pracovní teplotě od 4 do 25 °C vysoký tlak par, uniká rychle do atmosféry. Tím, že se methylcyklopropen uvolňuje z vodného komplexu v uzavřeném kontejneru nebo v místnosti, difunduje methylcyklopropen na místa ethylenových receptorů u všech rostlin vdané místnosti. Často bývá také užitečné použití větráků nebo jiných prostředků pro zajištění pohybu vzduchu tak, aby byl vzduch v místnosti rovnoměrnější. V závislosti na typu rostliny postačí obecně dávka menší než 1 ppm nebo případně menší než 500 ppb methylcyklopropenu nebo jiné aktivní sloučeniny v atmosféře utěsněného kontejneru nebo místnosti po dobu 2-6 hodin pro ochranu rostliny nebo rostlinných výrobků před dalším poškozením způsobeným ethylenem.

Rostliny vhodné pro tento vynález.

Termín rostlina se v tomto vynálezu používá obecně a zahrnuje rovněž rostliny s dřevnatým kmenem vedle polních plodin, hrnkovaných rostlin, řezaných květin, sklizeného ovoce a zeleniny a ozdobných pokojových rostlin. Některé z rostlin, jež mnohou být ošetřovány metodami podle tohoto vynálezu, jsou uvedeny v dalším.

Rostliny ošetřované sloučeninami podle tohoto vynálezu, jež inhibují ethylenovou reakci, musí být ošetřovány na úrovních, jež jsou pod hladinami fytotoxicity. Tato úroveň fytotoxicity se liší nejen podle rostlin, ale také podle jejich kultivarů.

····	·<·		•	·· t
•	•	•	• ·	•		•	•	• ·
•	•	•	•	•	•	•	•	•	•
•	•	•	• ·	•	····	• ·	•	•
• ·	•	•	•	•		•	•	•	•
«··	··	4·		•	··		·*·

Pokud se správně používají, zabraňují sloučeniny podle tohoto vynálezu četným ethylenovým účinkům, z nichž mnohé byly zveřejněny v US patentech čísla 5,518,988 a 3,879,188, jež oba jsou začleněny do tohoto spisu formou úplného odkazu. Tento vynález může výt využit pro boj s četnými reakcemi rostlin na ethylen. Ethylenové reakce mohou výt vyvolány buď exogenními nebo endogenními zdroji ethylenu. K ethylenovým reakcím patří například (i) zrání a/anebo stárnutí květin, ovoce a zeleniny, (ii) odpadání listí, květů a plodů, (iii) prodloužení životnosti ozdobných rostlin, jako jsou rostliny v květináči, řezané květiny, keře a dormantní sazenice, (iv) inhibice růstu některých rostlin, jako je hrách, a (v) stimulace růstu některých rostlin, jako například rýže.

Druhy zeleniny, jež mohou být ošetřovány metodami podle tohoto vynálezu pro inhibici stárnutí, zahrnují listovou zeleninu, jako je např. hlávkový salát (Lactuca sativa), špenát (Spinaca oleracea) a zelí (Brassica oleracea); různé kořeny a hlízy, jako brambory (Solanum tuberosum), mrkev (Daucus), cibulovina jako cibule (Allium sp.); byliny, jako je bazalka (Ocimum basilicum), oregano (Origanum vulgare) a kopr (Anethum graveolens); ale také sojové boby (Glycine max), limské fazole (Phaseolus limensis), hrách (Lathyrus sp.), kukuřice (Zea mays), brokolice (Brassica oleracea italica), květák (Brassica oleracea botrytis) a chřest (Asparagus officinalis).

Mezi ovoce, jež lze ošetřovat metodami podle tohoto vynálezu k inhibici dozrávání, patří rajská jablka (Lycopersicon esculentum), jablka (Malus domestica), banány (Musa sapientum), hrušky (Pyrus communis) papája (Carica papaya), mango (Mangifera indica), broskve (Prunus persica), meruňky (Prunus armeniaca), nektarinky (Prunus persica nectarina), pomeranče (Citrus sp.), citrony (Citrus limonia), limetky (Citrus aurantifolia), grapefruity (Citrus paradisi), tangeriny (Citrun nobilis deliciosa), kivi (Actinidia chinensis), melouny (například • · • ·

-26kantalupský) (C. cantalupensis), dýně (C. melo), ananas (Aranae comosus), persimmon (Diospyros sp.) a ostružiny (Fragaria nebo Rubus ursinus), borůvky (Vaccinium sp.), zelená fazolka (Phaseolus vulgaris), členové rodu Cucumis, jako je okurka (C. sativus) a avokada (Persea americana).

Ozdobné rostliny, které lze ošetřovat metodami podle tohoto vynálezu pro inhibici stárnutí a/anebo k prodloužení životnosti a vzhledu květin (jako opožděné vadnutí), zahrnují pokojové rostliny v květináči a řezané květiny. Mezi pokojové rostliny a řezané květiny, jež mohou být ošetřovány metodami podle tohoto vynálezu, patří azalka (Rhododendron spp.), hortenzie (Macrophylla hydrangea), ibišek (Hibiscus rosa sinensis), hledík větší (Antirhhinum sp.), mexický pryšec (Euphorbia pulcherima), kaktus (např. Cactaceae Schlumbergera truncata), begónie (Begonia sp.), růže (Rosa sp.), tulipány (Tulipa sp.), narcisy (Narcissus sp.), petúnie (Petunia hybrida), karafiát (Dianthus caryophyllus), lilie (např. Lilium sp.), mečík (Gladiolus sp.), alstromerie (Alstroemaria brasiliensis), anemonka (např. Anemone bland), orlíček (Aquilegia sp.), aralie (např. Aralia chinensis), astra (např. Aster carolinianus), buganvileje (Bougainvillea sp.), kamelie (Camellia sp.), zvonek (Campanula sp.), nevadlec hřebenitý (Celosia sp.), cypřišek (Chamaecyparis sp.), chryzantéma (Chrysanthemum sp.), klematis (Clematis sp.), brambořík (Cyclamen sp.), frézie (např. Freesia refracta) a orchideje z čeledi Orchidaceae.

Mezi rostliny, jež mohou být ošetřovány metodami podle tohoto vynálezu pro inhibici odpadávání listů, květů a ovoce patří bavlník (Gossypium spp.), jabloně, hrušně, třešně (Prunus avium), pekan (Carva illionensis), vinná réva (Vitis vinifera), olivovník (např. Olea europaea), kávovník (Coffea arabica), fazole (Phaseolus vulgaris) a fikus benjamínek (Ficus benjamina), a také sazenice různých ovocných stromů včetně jabloně, pokojových rostlin, keřů a sazenic stromů.

• · · • ·

-27Dále patří mezi keře, jež mohou být ošetřovány podle tohoto vynálezu pro inhibici odpadání listů ptačí zob (Ligustrum sp.), fotynea (Photina sp.), cesmína (llex sp.), kapradě čeledi Polypodiaceae, dále schefflera (Schefflera sp.), aglaonema (Aglaonema sp.), skalník (Cotoneaster sp.), dříšťál (Berberris sp.), myrta vosková (Myrica sp.), abelie (Abelia sp.), akacie (Acacia sp.) a bromelie z čeledi Bromeliaceae.

PŘÍKLADY

I když se četné příklady popsané v dalším vztahují na syntézu komplexů molekulárních zapouzdřovacích činidel a na dodávku, resp. aplikaci methylcyklopropenu na rostliny, bylo zjištěno, že stejné syntetické metody jsou úspěšné pro cyklopropen a jiné cyklopropenové deriváty a stejné komplexy molekulárních zapouzdřovacích činidel a předávání, resp. aplikační metody byly rovněž potvrzeny jako efektivní pro cyklopropen, cyklopentadien, diazocyklopentadien a jejich deriváty. V příkladech byl použit methylcyklopropen, neboť je to jeden z nejaktivnějších derivátů cyklopropenu, který se váže na vazebná místa pro ethylen u rostlin.

Příklad 1: Syntéza methylcyklopropenu

Za pokojové teploty se načerpá plynný dusík (čistota 99,95 %) do dusíkové nádoby (35 ¹/2 X 29 X 32) obsahující buď práškový amid sodný (90 % - NaNH2) nebo práškový diisopropylamid lithný (97 % - [(CH3)2 CH]₂ NLi).

♦ Zvláštní nádoba pro přidávání prášku se rovněž propláchne stejným plynným dusíkem. Propláchnutí dusíkem je nutné vzhledem ktomu, že uvedené Lewisovy báze reagují se vzduchem, a aby se eliminovala jakákoli kontaminace, než bude provedena syntetická reakce. Do nádoby pro přidávání prášku obsahující ···· ·· ·· · ··· ··· ··· • · · ···· · · • · · · · ······· · ···· ·· · · · • · · · ·♦ · · · ·

-28netečnou atmosféru se vloží amid sodný (nebo ekvivalentní molární koncentrace diisopropylamidu lithného) v množství od 365 - 1100 gramů, přičemž větší množství je výhodné. K odvážení správného množství Lewisovy báze se provádí veškeré vážení v dusíkové skříni proplachované dusíkem k eliminaci kyslíku a nebezpečí spontánního vznícení báze. Při práci s takovými bázemi je pro náležité bezpečí zapotřebí speciální péče.

Jakmile byla kompletně přidána Lewisova báze v práškové formě, musí se utěsnit otvory v nádrži pro přidávání prášku, kterých se používalo k proplachování, aby se vyloučil přístup vzduchu. Nádoba na doplňování prášku se připojí k hlavnímu systému. Reakční nádoba, která již byla propláchnuta dusíkem a byla částečně vyčerpána, se otevře tak, aby za pomoci proudu dusíku do ní mohl propadnout prášek. Dusík vstupuje do nádrže k přidávání prášku při transferu Lewisovy báze.

Po transferu prášku do reakční nádoby se uzavře kulový ventil. Po přidání prášku se doplní lehký minerální olej (vysušený za pomoci molekulárních sít) anebo jiné ekvivalentní rozpouštědlo po otevření spojovacího kulového ventilu a nechá se natéci do reakční nádoby za pomoci proudu dusíku. Množství oleje doplněného při reakci může být v rozmezí od 1 do 47 litrů, přičemž vyšší množství 47 I je výhodné. Reakční nádoba se pak propláchne a uzavře. Teplota v reakční nádobě se seřídí na teplotu kdekoli od 0 do 75 °C, s výhodou kolem 20 °C pro zahájení reakce. Teplotu lze zvyšovat nebo snižovat zahříváním nebo chlazením pláště při použití oběžného čerpadla. Pokud by se překročila kapacita nádoby, postup se zopakuje.

V průběhu přidávání příměsí se obsah reakční nádoby promíchává vrtulovým míchadlem, aleje třeba vyvarovat se rozstřikování obsahu. Po míchání ···♦·· ·· · · · • · · · · · ··· • · · φ φ φ φ · · • · ··· ······· · • · · · ·· · · · • ♦ · · «φ ♦ φφ φ

-29ρο dobu 1 - 60 minut, s výhodu asi 20 minut, se přidá do reakční nádoby 3chloro-2-methylpropen v množství od 0,15 do 1,0 litrů. V průběhu přidávání 3chloro-2-methylpropenu probíhá kontinuální proplachování plynným dusíkem. Tekuté reakční činidlo 3-chloro-2-methylpropen se přidává pomalu po dobu 20 minut. Při tomto přidávání se sleduje teplota reakční nádoby a udržuje se tak, aby byla pod 40 °C. Jakmile je kompletně přidán 3-chloro-2-methylpropen, je třeba, aby se obsah nádoby promíchával po dobu dalších 1-30 minut, s výhodou po dobu 15 minut, a s využitím vrtulového míchadla uvedeného výše. V tomto příkladu se používá v reakční nádobě tlak asi 2 atmosféry.

Po úplném zreagování 3-chloro-2-methylpropenu existuje žádoucí konečný produkt methylcyklopropen jako sodná sůl. Pro zreagování zbytku Lewisovy báze a pro usnadnění uvolnění methylcyklopropenového produktu, se zastaví proplach dusíkem a přidá se voda v objemu od 0,00 do 1,47 litrů, přičemž se voda připouští pod tlakem po dobu jedné hodiny. Když byla přidána všechna voda, otevře se kulový ventil spojující nádobu s kondenzátorem. Veškerý tlak se pak uvolní tím, že se nechá probublat plynný methylcyklopropenový produkt směsí cyklodextrinu rozpuštěného ve vodě (jak je vysvětleno dále v tomto příkladě).

Jakmile nastalo promísení reakčních příměsí, přenese se plyn vyplňující horní prostor v reakční nádobě do pětigalonové směšovací nádoby, která je již vyložena vakovým filtrem (plastový s mikropóry 5-25 mikronů) a obsahuje 0,9 2,8 kg alfa-cyklodextrinu, 0,575 litrů pufrovacího roztoku. Alfa-cyklodextrin se odváží na elektronické váze a přenese se do směšovací nádoby tak, že se nalije otvorem směšovací nádoby. Pufrovací roztok se připraví kombinací roztoku 0,2 M octanu sodného s roztokem 0,2 M kyseliny octové, což poskytne pH v rozmezí od 3 do 5. Plyn v horní části reakční nádoby se převede s využitím podtlaku do

-3015 psi u směšovací nádoby, uzavře se kulový ventil kondenzační/reakční nádoby a otevře se kulový ventil zajišťující spojení kondenzátoru (15 závitů, 3/8') se směšovací nádobou tak, aby plyn v kondenzátoru, který byl zchlazen na teplotu 0 - 10 °C chladicím oběžným čerpadlem, prošel do směšovací nádoby. Důvodem pro zchlazení plynu v kondenzátoru je to, aby se výrazně omezil vstup 3-chloro2-methylpropenu do směšovací nádoby. Nižší bod varu methylcyklopropenu (který je asi 12 °C) ve srovnání s vyšším bodem varu 3-chloro-2-methylpropenu (který je 70 °C) zabrání posledně jmenovanému před vstupem do směšovací nádoby. Kondenzátor je rovněž umístěn tak, aby se 3-chloro-2-methylpropen do reakční nádoby vrátil.

Jakmile přejde plyn z kondenzátoru, uzavře se kulový ventil kondenzační/směšovací nádoby a otevře se kulový ventil kondenzační/reakční nádoby tak, aby plyn z horní části reakční nádoby mohl protéci do kondenzátoru. Pak se uzavře kulový ventil kondenzační/reakční nádoby, znovu se otevře kulový ventil kondenzační/směšovací nádoby a plyn nateče do směšovací nádoby. Jakmile je původní objem horního prostoru přenesen do směšovací nádoby, začne se vytvářet v reakční nádobě podtlak, který lze sledovat odečtem namontovaného tlakoměru. Když to nastane, naplní se reakční nádoba plynným dusíkem (čistota 99,95 %) tak, že se uzavřou všechny spoje ke zbývajícím částem systému a plynný dusík se nechá vstupovat přívodním ventilem dusíku, když se vytvoří mírný podtlak. Když se reakční nádoba naplní plynným dusíkem, což je zjistitelné odečtem namontovaného tlakoměru, opět se přenese plyn z horní části reakční nádoby do směšovací nádoby. Proces se opakuje, dokud není směšovací nádoba naplněna plynem, jak indikuje tlakoměr. Na tomto kroku je výhodné, když je ve směšovací nádobě minimální koncentrace 80 000 ppm methylcyklopropenu. Tuto koncentraci lze spočítat stejným způsobem, jak bylo uvedeno shora. Po naplnění směšovací nádoby se uzavřou všechny spoje,

-31 ······ ·· · « » • · · 4 4 4 · ·4 • · · 4 4 4 4 44 • · 4 4 4 4444444· • 4 4 4 ·· * 44 ·· ·· 4 4 4 444 nádoba je odebrána ze systému a vložena do třepačky, kde se směs kompletně protřepá po dobu 1 - 5 hodin při teplotě do 70 °C. Při této operaci se methylcyklopropen zachytí v alfa-cyklodextrinu. Po protřepání obsahu se směšovací nádoba ponechá 0 - 72 h v klidu, s výhodou alespoň po dobu 24 hodin při teplotě 0 - 30 °C (s výhodou asi 4 °C). V dalším se obsah mísící nádoby, pokud obsahuje pufrovací roztok, odfiltruje formou vakuové filtrace tak, že se na dolní výpusť směšovací nádoby napojí vakuové čerpadlo, jež odstraní ze směsi pufrovací roztok, zatímco prášek zůstane uzavřen ve filtračním vaku.

Jakmile byl odstraněn pufrovací roztok, přenese se vlhký prášek, obsahující vázaný methylcyklopropen, na plastový podnos a nechá se uschnout na vzduchu po dobu 24 - 48 hodin. Po vysušení se odfiltrovaný materiál umele v práškovém mlýně tak, aby vznikl jemný prášek (přibližně 100 ok na palec). Pokud by materiál ve směšovací nádobě neobsahoval pufrovací roztok, nebylo by zapotřebí filtrace ani mletí. Po umletí se prášek vloží do práškového mlýna a nechá se asi 5- 10 minut míchat přibližně se 100 otáčkami za minutu. Když je prášek promíchán, provede se jeho analýza a smíchání s dextrózou nebo dextrinem pro dosažení žádoucí koncentrace zachyceného methylcyklopropenu. Je-li množství zachyceného methylcyklopropenu nižší než žádoucí koncentrace, sesype se a promele s dalšími vzorky. V obou případech se nově vytvořené prášky vždy po promíchání analyzují, aby se zjistilo, zda splňují specifikaci. Na každou zhotovenou náplň reakční nádoby lze naplnit 2-7 směšovacích nádob, v závislosti na množství methylcyklopropenu zbývajícího v reakční nádobě po přenesení horního objemu v nádobě. V závislosti na množství methylcyklopropenového plynu zbývajícího v reakční nádobě však bývá zapotřebí čekací doby 0-3 hodiny tak, aby se v reakční nádobě vytvořilo více methylcyklopropenového plynu. Když jsou směšovací nádoby naplněny a methylcyklopropenového plynu není dost, aby se naplnilo více nádob, reakční nádoba se ze systému odstraní, avšak ponechá se v digestoři.

-32····*· «·4 « * ··· · · · »»· • · * · · ·····»« · « • · · · · ·· · · · ♦♦ «··

Čištění: Na začátku čisticího procesu se do reakční nádoby pomalu vpouští voda. Voda se přidává pomalu proto, že reaguje s přebytečným amidem sodným. Když se amid sodný promíchá s vodou, vytvoří se čpavek a sodné soli. Po důkladném promytí reakční nádoby se ponechá dokonale vyschnout před dalším použitím. Tři přidávací nádoby se jednou týdně čistí vodou. Důkladně se proplachují vodou, až se v ní nenajdou žádné reaktanty. Také veškeré trubky/rozvody a kondenzátor se jednou za týden dobře promyjí vodou. Mísící nádoby a vnitřní filtrační vyložení se dobře promývají vodou po každém použití. Všechna odpadní voda se likviduje podle státních předpisů. Čistota, kromě proplachu nádob plynným dusíkem a zchlazování plynu v kondensátoru patří mezi bezpečnostní kroky, které rovněž zabraňují jakékoli kontaminaci methylcyklopropenu.

Příklad 2:_____Výroba methylcyklopropenu s využitím 3-bromo-2methylpropenu a diizopropylamidu lithného

Pod dusíkovou atmosférou se vloží asi 0,1 až 0,5 molů diisopropylamidu lithného do dvoulitrové nádoby. Pak se do nádoby doplní 100 ml netěkavého organického rozpouštědla, jako např. vysušeného minerálního oleje. Poté se do kontejneru dodá asi 0,1 až 0,5 molů 3-bromo-2-methylpropenu. Používá se amidu lithného a halogenovaného methylpropenu vmolárním poměru 1:1. Pak se nechá proběhnout exotermická reakce roztoku, až se přestane uvolňovat teplo. Pak se přidá do nádoby asi 0,1 až 0,5 molů polárního rozpouštědla., např. vody.

Obsah horního prostoru nad reakcí se přemístí odsátím stříkačkou nebo propláchnutím dusíkem při použití kondenzátoru a zchlazení s využitím vakuového systému, a to do nádoby obsahující přibližně 50 - 200 g alfa-33444444 4 · 4 4 44 • · · 4 4 4 4 44 4 • · · 4 4 4 4 444 • 4 444 4444444 44

4444 «4 4 444 · ·· ·· 4 4 ·444 cyklodextrinu a 50 - 200 ml vody upravené přibližně na pH 4 - 6. Chlazená past se udržuje na teplotě asi 0 - 10 °C, kdežto kondensátor má teplotu přibližně 10 20 °C. Roztok se pak míchá 1 - 24 hodin při teplotě od pokojové teploty do 45 °C. Nakonec se po skončení reakce roztoku odfiltruje přebytečná voda. Pak se koláč vysuší na práškovou formu. Takovýmto způsobem se vytvoří komplex podle tohoto vynálezu.

Rostliny se s výhodou vystavují takovému množství aktivní sloučeniny, jež nepůsobí fytotoxicky. V jednom řešení se přibližně 0,1 g zapouzdřeného cyklopropenu nebo jeho derivátu rozpustí tak, aby vznikl vodný roztok, načež se nechá působit na rostliny k prodloužení jejich životnosti nebo potlačení jejich reakce na ethylen, což stačí na 50 až 500 kubických stop ovzduší.

Metody podle tohoto vynálezu zahrnují na počátku krok zabezpečení komplexu podle tohoto vynálezu. Pak se komplex rozpouští tak, aby se uvolňovala jeho plynná podoba. Lze využívat celé řady roztoků, jež zpravidla obsahují polární rozpouštědla, jako je voda, DMSO, ethanol a methanol. Pro vystavení rostliny působení plynného cyklopropenu nebo jeho derivátů se vodný roztok s výhodou umisťuje poblíž rostlin. Alternativně může být prášek umístěn v aerosolové nádobce obsahující dostatečné množství vody a stlačený plyn 40 50 psi. Pak se plynný cyklopropen může na rostlinu nastřikovat.

Příklad 3: Uvolňování methylcyklopropenu z cyklodextrinu

K tomu, aby se mohl uvolňovat methylcyklopropen z cyklodextrinového molekulárního zapouzdřovacího činidla a ošetřovat rostliny, je třeba jako první věc udělat to, že se rostliny umístí do uzavřeného prostředí, s výhodou při vyšších teplotách, nejlépe od 13 do 24 °C. Množství methylcyklopropenu pro ··· · ·· • · · · « · ♦»· ♦ · · ···· · · • ♦ · · · ·····»♦ ·

-34rostliny, jako jsou karafiáty, by mělo být v mezích 100 - 500 ppb (dílů na miliardu methylcyklopropenu v atmosféře po uvolnění). Množství komplexu molekulárního zapouzdřovacího činidla, jež je potřebné pro uvolnění správného množství methylcyklopropenu nebo jakékoli jiné sloučeniny schopné inhibovat ethylenovou reakci u rostlin, bude záviset na ošetřované rostlině a na specifickém složení použitého komplexu. Před uvolněním aktivní sloučeniny se uzavře prostor a proud vzduchu se upraví tak, aby byly ošetřeny všechny rostliny v tomto prostoru. Pak se přidá do vody komplex methylcyklopropen/alfa-cyklodextrin. Množství použité vody by mělo tvořit alespoň desetinásobek hmotnosti cyklodextrinu a s výhodou stonásobek hmotnosti cyklodextrinu. Jiné faktory, které usnadňují úplnější uvolňování aktivní sloučeniny schopné potlačovat ethylenovou reakci u rostlin, jsou příměs kyselého nebo zásaditého agens do vody tak, aby byla upravena na kyselé nebo na zásadité pH. Poté se může voda obsahující cyklodextrinový komplex zahřát na 45 °C, aby se usnadnilo lepší uvolňování methylcyklopropenu. Uvolňování methylcyklopropenu je rychlejší při zahřátí nebo při změně pH, ale namísto těchto zákroků postačí použití většího množství vody pro dosažení úplného uvolnění methylcyklopropenu z cyklodextrinového komplexu. Doba ošetřování rostlin je zpravidla minimálně jedna hodina, ale je výhodné prodloužit ji alespoň na šest hodin, ledaže jsou rostliny uloženy při teplotě nižší než 15 °C, a vtom případě je výhodné dobu prodloužit (někdy až na 10 hodin). Po ošetření rostlin lze uzavřený prostor otevřít, pokud je to žádoucí. Methylcyklopropen již nyní rostliny chrání, neboť zablokoval všechny stávající ethylenové receptory. Toto ošetření bude chránit rostlinu před působením ethylenu, dokud si rostlina svým růstem nevytvoří nové nezablokované receptory ethylenu.

Příklad 4: Srovnávací pokusy •999 ·· 9 999 • 9 · 999 9999 ••9 9 9 V 9 999 ·· 999 9 9 9 9 9 9 9 99 •••9 99 9 999 «· 99 99 9 99999

-35Následující srovnávací příklady dokazují účinnost komplexů molekulárního zapouzdřovacího činidla podle tohoto vynálezu.

Srovnávací příklady ukazují přednosti tohoto vynálezu (s využitím komplexu alfa-cyklodextrin/methylcyklopropen) ve srovnání s tradičními tuhými inertními nosiči, jako jsou dřevitá moučka a molekulární síta. Tyto srovnávací příklady demonstrují konkrétně množství methylcyklopropenu absorbovaného tradičními tuhými nosiči ve srovnání s množstvím zachyceným při použití molekulárního zapouzdřovacího činidla alfa-cyklodextrinu podle tohoto vynálezu.

Srovnávací příklad s dřevitou moučkou

Tento pokus vyhodnocuje rozdíly mezi využíváním komplexu podle tohoto vynálezu a tuhým nosičem, jak je navrhován v US patentu čís. 5,518,988. Vynálezci testovali konkrétně absorpční množství, pokud je lze doložit, methylcyklopropenu v dřevité moučce. Použitá dřevitá moučka byla získána od Američan Wood Fibres a byla identifikována jako # 10010 tvrdé dřevo.

Pro vyhodnocení absorbovaného množství methylcyklopropenu bylo odváženo 0,01 g dřevité moučky (předtím vystavené methylcyklopropenu v pufrovaném vodním roztoku, jak popsáno v dalším pro srovnávací příklad s molekulárním sítem) do nádobky 25 ml a přidáno 5 ml deionizované vody. Pak byl 1 ml objemu nad roztokem z nádobky vstříknut do plynového chromatografu (celkem bylo testováno 20 ml prostoru nad roztokem). Kromě zkoušky s 0,01 g dřevité moučky bylo zkoušeno také 0,1 g. Také alfa-cyklodextrin byl testován za stejných podmínek. Experimentálně bylo zjištěno, že nelze detekovat žádnou vazbu methylcyklopropenu na dřevitou moučku. Ukazuje to, že použití suchého absorbentu, jako je dřevitá moučka, není účinné pro absorpci methylcyklopropenu.

-36Srovnávací příklad s molekulárním sítem

Pro vyhodnocení rozdílů mezi používáním komplexu molekulárního zapouzdřovacího činidla podle tohoto vynálezu a molekulárními síty byl proveden další srovnávací pokus. Pro toto srovnání byla vybrána molekulární síta, neboť patří mezi nejběžnější nosiče chemikálií v chemickém průmyslu.

V tomto srovnávacím příkladě byly použity dva typy molekulárních sít, 13X a 5A. Obě byla z produkce Aldrich Chemical Company v Milwaukee, Wisconsin. Každé molekulární síto bylo před použitím nejdříve po 30 minut sušeno při 50 °C. Po 25 gramech každého z nich pak bylo vloženo do samostatných 250 ml Erlenmeyerových nádob a zchlazeno na -80 °C tím, že byly vloženy do lázně suchého ledu s acetonem. 20 ml methylcyklopropenu (cca 60 000 ppm) bylo vstříknuto do nádobky a ponecháno v klidu po 24 hodin buď při pokojové teplotě nebo při 4 °C. Poté byl 1 g molekulárního síta odvážen do nádobky 20 ml a bylo přidáno 5 ml deionizované vody, aby se uvolnil methylcyklopropen. Jeden mililitr z prostoru nádobky nad kapalinou byl vstříknut do plynového chromatografu, aby byla stanovena koncentrace methylcyklopropenu adsorbovaného molekulárními síty. Byly získány tyto údaje o uvolňování methylcyklopropenu.

Molekulární síto/stav

13X chlazeno na 4 °C po 24 h

13X pokojová teplota 24 h

5A chlazeno na 4 °C po 24 h

5A pokojová teplota 24 h

Uvolněné množství ppm ppm nezjištěno nezjištěno

Srovnávací příklad komplexu alfa-cyklodextrinu ···· ·· ·· · ·« ··· · · · t ·« ♦ · · 9 9 9 9 99

9 999 99999999

9 9 9 9 9 9 99

9· *« '* » 999

-37Komplex alfa-cyklodextrin/methylcyklopropen použitý v tomto příkladě byl vytvořen zachycením 80 000 ppm methylcyklopropenu v pětigallonové mísící nádobě s1,3 kg alfa-cyklodextrinu v 0,575 I pufrovacího roztoku s4 pH. Pufrovací roztok byl připraven z roztoků 0,2 M octanu sodného a 0,2 M kyseliny octové. Tento pokus se označuje jako mokré sycení cyklodextrinu ve výsledcích diskutovaných v dalším. Byl proveden rovněž pokus se suchým sycením cyklodextrinu. Při suchém pokusu byl zajištěn kontakt methylcyklopropenu se suchým alfa-cyklodextrinem, tj. cyklodextrinem, který nebyl ve vodném roztoku. Při obou pokusech byla nádoba zchlazena na 4 °C a obsah byl míchán po dobu 24 hodin. Jakmile je methylcyklopropen vázán na cyklodextrin, klesne tlak asi ze 2 atmosfér na podtlak. Pak byl přidán plynný dusík pro dosažení atmosférického tlaku. Pufrovací roztok byl odstraněn odfiltrováním s využitím filtračního vaku uvnitř nádoby a cyklodextrinový koláč byl přenesen na plastový podnos a ponechán sušit na vzduchu po 48 hodin. Suchý cyklodextrin s vázaným methylcyklopropenem byl poté rozemlet v práškovém mlýnku na velikost ok síta 100 mm. Komplex byl uskladněn před analýzou po dobu dvou týdnů.

Pro vyhodnocení množství methylcyklopropenu tvořícího komplex nebo vázaného alfa-cyklodextrinem bylo 0,01 g cyklodextrinu (předtím vystaveného methylcyklopropenu, jak popsáno shora) odváženo do nádobky 25 ml a rozpuštěno s 5 ml deionizované vody. Poté byl jeden mililitr z horního prostoru v nádobce vstříknut do plynového chromatografu pro stanovení koncentrace methylcyklopropenu vdaném komplexu. Výsledky jsou uvedeny v dalším. Methylcyklopropen byl na cyklodextrin absorbován buď za mokra nebo za sucha, načež bylo provedeno vyhodnocení, jak popsáno shora.

Sycení cyklodextrinu Uvolněné množství voda 500-1000 ppm suchý 200-500 ppm ···♦ • ·

-38Tyto výsledky dokládají, že molekulární síto 13X bylo schopno adsorbovat pouze 15 ppm methylcyklopropenu. Adsorpční teplo patrně způsobilo podle chromatografických výsledků rozpad části methylcyklopropenu, ale odhaduje se, že nemohlo být ztraceno víc než 15 ppm. V kontrastu s tím demonstrují výsledky komplexu molekulárního zapouzdřovacího činidla podle tohoto vynálezu v podstatě kompletní zachycení methylcyklopropenu. Tyto dramatické rozdíly uvolňovaných množství methylcyklopropenu nebylo možno očekávat podle literatury. Komplex molekulárního zapouzdřovacího činidla podle tohoto vynálezu je jasné daleko nadřazen pasivní absorpci tuhých látek podle US patentu čís. 5,518,988.

··

-39Patentové nároky

Claims (47)

1. kde n je číslo od 1 do 4 a R se volí ze skupiny, kterou tvoří vodík, nasycený nebo nenasycený C1 až C4 alkyl, hydroxy, halogen, C1 až C4 alkoxy, amino a karboxy skupina.
2. 2. Metoda podle nároku 1, kde je kovová sůl amidu vybrána ze skupiny sestávající z amidu sodného, amidu lithného, amidu draselného, diisopropylamidu lithného a diisopropylamidu sodného.
3. 3. Metoda podle nároku 1, kde je halogenovaný karben vybrán ze skupiny tvořené 3-chloro-3-methyl-2-methylpropenem, 3-bromo-3-methyl-2methylpropenem, 3-chloro-2-methylpropen a 3-bromo-2-methylpropenem.
4. 4. Metoda podle nároku 2, kde je halogenovaný karben vybrán ze skupiny tvořené 3-chloro-3-methyl-2-methylpropenem, 3-bromo-3-methyl-2methylpropenem, 3-chloro-2-methylpropen a 3-bromo-2-methylpropenem.
5. 5. Metoda minimalizace nečistot schopných reverzibilní vazby na místo rostlinných receptorů ethylenu, obsahující kroky reakce kovové soli amidu a • ·

   4444 • · •4 •· ··44 halogenovaného karbenu v inertním prostředí, volitelně za přítomnosti nereaktivního rozpouštědla tak, aby se vytvořil methylcyklopropen.
6. 6. Metoda podle nároku 5, kde je kovová sůl amidu vybrána ze skupiny sestávající z amidu sodného, amidu lithného, amidu draselného, diisopropylamidu lithného a diisopropylamidu sodného.
7. 7. Metoda podle nároku 5, kde je halogenovaným methylpropenem 3chloro-2-methylpropen.
8. 8. Metoda podle nároku 6, kde je halogenovaným methylpropenem 3chloro-2-methylpropen.
9. 9. Komplex tvořený molekulárním zapouzdřovacím činidlem a sloučeninou o této struktuře (R) kde n je číslo od 1 do 4 a R je zvoleno ze skupiny, kterou tvoří vodík, nasycený nebo nenasycený C1 až C4 alkyl, hydroxy, halogen, C1 až C4 alkoxy, amino a karboxy skupina.
10. 10. Komplex podle nároku 9, kde je molekulární zapouzdřovací činidlo zvoleno ze skupiny zahrnující cyklodextrin, crown éter, polyoxylalkylen, proforin, polysiloxan, fofazen a zeolit.
11. 11. Komplex podle nároku 9, kde je sloučenina zvolena ze skupiny tvořené cyklopropenem a dimethylcyklopropenem.

    4· ·
12. 12. Komplex podle nároku 9, kde je molekulární zapouzdřovací činidlo cyklodextrin.
13. 13. Komplex podle nároku 12, kde je cyklodextrin alfa-cyklodextrin.

    A i
14. 14. Komplex tvořený molekulárním zapouzdřovacím činidlem a methylcyklopropenem.
15. 15. Komplex podle nároku 14, kde je molekulární zapouzdřovací činidlo vybráno ze skupiny tvořené cyklodextrinem. crown éterem, polyoxylalkylenem, proforinem, polysiloxanem, fofazenem a zeolitem.

    <
16. 16. Komplex podle nároku 14, kde je molekulární zapouzdřovací činidlo cyklodextrin.
17. 17. Komplex podle nároku 16, kde je cyklodextrin alfa-cyklodextrin.
18. 18. Komplex tvořený molekulárním zapouzdřovacím činidlem a sloučeninou s touto strukturou kde n je číslo od 1 do 4 a R se zvolí ze skupiny, kterou tvoří vodík, nasycený nebo nenasycený C1 až C4 alkyl, hydroxy, halogen, C1 až C4 alkoxy, amino a karboxy skupina.

    4.

    • · ···· ·« ·« · ♦· • · · · · ·· • · · * · · · ·· • · · · · · ···· · ·· • · · · ·· 9 99

    99 99 99 999

    99 9
19. 19. Komplex podle nároku 19, kde je molekulární zapouzdřovací činidlo vybráno ze skupiny tvořené cyklodextrinem. crown éterem, polyoxylalkylenem, proforinem, polysiloxanem, fofazenem a zeolitem.
20. 20. Komplex podle nároku 18, kde je molekulární zapouzdřovací činidlo cyklodextrin.
21. 21. Komplex podle nároku 20, kde je cyklodextrin alfa-cyklodextrin.
22. 22. Komplex tvořený molekulárním zapouzdřovacím činidlem a sloučeninou mající následující strukturu:

    kde n je číslo od 1 do 4 a R je zvoleno ze skupiny, kterou tvoří vodík, nasycený nebo nenasycený C1 až C4 alkyl, hydroxy, halogen, C1 až C4 alkoxy, amino a karboxy skupina.
23. 23. Komplex podle nároku 22, kde je molekulární zapouzdřovací činidlo zvoleno ze skupiny, kterou tvoří cyklodextrin, crown éter, polyoxyalkylen, proforin, polysiloxan, fofazen a zeolit.
24. 24. Komplex podle nároku 22, kde molekulární zapouzdřovací činidlo je cyklodextrin.
25. 25. Komplex podle nároku 24, kde cyklodextrin je alfa-cyklodextrin.

    • · ·« · ···· ·♦ • · · · · · · • · · «··· · · · • · ··· ······· · · ···· · ♦ * · · ♦ ·· *9 ·· · ·♦ ···
26. 26. Metoda aplikace sloučeniny na rostlinu pro inhibici ethylenové reakce u rostliny, přičemž metoda obsahuje krok kontaktování komplexu, který tvoří molekulární zapouzdřovací činidlo a sloučenina mající tuto strukturu kde n je číslo od 1 do 4 a R je zvoleno ze skupiny, kterou tvoří vodík, nasycený nebo nenasycený C1 až C4 alkyl, hydroxy, halogen, C1 až C4 alkoxy, amino a karboxy skupina s rozpouštědlem schopným rozpustit molekulární zapouzdřovací činidlo, a tím uvolnit sloučeninu z molekulárního zapouzdřovacího činidla tak, aby se mohla dostat do kontaktu s rostlinou.
27. 27. Metoda podle nároku 26, v níž je molekulární zapouzdřovací činidlo i zvoleno ze skupiny, kterou tvoří cyklodextrin, crown éter, polyoxyalkylén, proforin, polysiloxan, fofazen a zeolit.
28. 28. Metoda podle nároku 26, v níž je sloučenina zvolena ze skupiny, kterou tvoří cyklopropen a dimethylcyklopropen.
29. 29. Metoda podle nároku 26, v níž je molekulárním zapouzdřovacím činidlem cyklodextrin.
30. 30. Metoda podle nároku 29, v níž cyklodextrin je alfa-cyklodextrin.
31. 31. Metoda podle nároku 26, v níž rozpouštědlo obsahuje vodu.
32. 32. Metoda podle nároku 31, v níž voda navíc obsahuje kyselé nebo zásadité činidlo.

    • · • · ·· ·♦ ·«· ·· • · · · ··· · · · · · · • · · · · · ···· · · · • ♦ · · · · « ·· • · · · ·· · ··
33. 33. Metoda podle nároku 26, jež dále obsahuje probublávání plynu rozpouštědlem, když je v kontaktu s komplexem.
34. 34. Metoda podle nároku 26, jež dále obsahuje zahřátí rozpouštědla buď předtím, než se dostane do kontaktu s komplexem, anebo při tomto kontaktu.
35. 35. Metoda aplikace methylcyklopropenu na rostlinu pro inhibici reakce rostliny na etylén, přičemž metoda obsahuje krok kontaktování komplexu, vytvořeného mezi molekulárním zapouzdřovacím činidlem a methylcyklopropenem s rozpouštědlem, jež je s to rozpustit molekulární zapouzdřovací činidlo, a tím uvolnit methylcyklopropen z molekulárního zapouzdřovacího činidla tak, aby se mohl dostat do kontaktu s rostlinou.
36. 36. Metoda podle nároku 35, v níž se molekulární zapouzdřovací činidlo volí ze skupiny, kterou tvoří cyklodextrin, crown éter, polyoxyalkylen, proforin, polysiloxan, fofazen a zeolit.
37. 37. Metoda podle nároku 36, v níž molekulární zapouzdřovací činidlo je cyklodextrin.
38. 38. Metoda podle nároku 37, v níž cyklodextrin je alfa-cyklodextrin.
39. 39. Metoda podle nároku 35, v níž rozpouštědlo obsahuje vodu.
40. 40. Metoda podle nároku 39, v níž voda navíc obsahuje kyselé nebo zásadité činidlo.
41. 41. Metoda podle nároku 35, jež dále obsahuje probublávání plynu rozpouštědlem, když je v kontaktu s komplexem.

    ···· ·· ·· * ·· * • · • · • • « 4 • • • • · • · t · * • I» « • · « 9 9 • « • 9 • · • 9 9 « · • · ·· t 99 9
42. 42. Metoda podle nároku 35, jež dále obsahuje zahřátí rozpouštědla buď před kontaktem s komplexem nebo v průběhu tohoto kontaktu.
43. 43. Metoda aplikace sloučenin na rostlinu pro inhibici reakce rostliny na ethylen, přičemž tato metoda obsahuje krok kontaktování komplexu, tvořeného molekulárním zapouzdřovacím činidlem a sloučeninou mající tuto strukturu kde n je číslo od 1 do 4 a R je zvoleno ze skupiny, kterou tvoří vodík, nasycený nebo nenasycený C1 až C4 alkyl, hydroxy, halogen, C1 až C4 alkoxy, amino a karboxy skupina, s rozpouštědlem schopným rozpustit molekulární zapouzdřovací činidlo, a tím uvolnit sloučeninu z molekulárního zapouzdřovacícho činidla tak, aby se mohla dostat do kontaktu s rostlinou.
44. 44. Metoda podle nároku 43, v níž je molekulární zapouzdřovací činidlo zvoleno ze skupiny, obsahující cyklodextrin, crown eter, polyoxyalkylen, proforin, polysiloxan, fofazen a zeolit.
45. 45. Metoda podle nároku 43, v níž molekulární zapouzdřovací činidlo je cyklodextrin.
46. 46. Metoda podle nároku 45, v niž cyklodextrin je alfa-cyklodextrin.
47. 47. Metoda podle nároku 43, v niž rozpouštědlo obsahuje vodu.

    4··· 44 44 4 44 4 • 4 « 4 • 4 ¢9 4 44 4 4 4 4 4 4 4 4 t 4 4 4 4 4 4 4 4444 4 4 4 4 • 4 4 4 4 4 4 4 4 4 44 44 44 4 4 4 44 4

    -4^-