JP4270465B2 - シクロプロペン用の湿度活性化デリバリーシステム - Google Patents

Description

本発明は、シクロプロペンおよび分子カプセル化剤複合体を含む組成物であって、湿り空気を使用して分子カプセル化剤からシクロプロペンの放出を提供する追加の成分を更に含む、シクロプロペンについての新規なデリバリーシステムに関する。かかるシクロプロペン類およびそれらの誘導体、たとえば、メチルシクロプロペンは、植物におけるエチレン応答を阻害することができる。シクロプロペン／分子カプセル化剤複合体は、典型的には反応性ガスであり、高度に不安定であるシクロプロペンを貯蔵し、輸送する便利な手段を提供する。かかる複合体は、また、植物の貯蔵期間を延長するためにこれらの化合物を植物にデリバリーする便利な方法を提供する。

エチレンが、植物中のある種の受容体と結合して、植物または植物部分、たとえば、花卉、葉、果実および野菜の早熟死を引き起こす可能性があることは良く知られている。エチレンは、また、葉の黄色化および成長阻害ならびに果実の早熟、開花および葉の落下を促進する。これらのエチレンから誘発される問題の故に、非常に活発で、集中した研究が、現在エチレンの植物に対する悪影響を防止しまたは減少させる方法の調査について行われている。米国特許第５，５１８，９８８号は、エチレンの影響を遮断するための有効な薬剤として、シクロプロペンおよびその誘導体、たとえば１−メチルシクロプロペンの使用を開示する。しかしながら、これらの化合物についての大きな問題は、それらが典型的に圧縮された場合に爆発の危険をもたらす不安定なガスであることである。この問題に対する一つの解決策は、シクロプロペンを分子カプセル化剤複合体に組み込んで、その反応性を安定化させ、それによりその活性物質を貯蔵し、輸送し、かつ植物に適用しまたはデリバリーする便利で安全な手段を提供することである。最も活性なシクロプロペン、１−メチルシクロプロペンについて、好ましい分子カプセル化剤は、シクロデキストリンであり、α−シクロデキストリンが最も好ましい。これらの活性化合物の植物への適用またはデリバリーは、単に水を分子カプセル化剤複合体に加えることにより達成される。本複合体は、粉末形態の物質を提供する米国特許第６，０１７，８４９号において開示された方法により調製される。

上記の１−メチルシクロプロペン／α−シクロデキストリン複合体は、その粉末が水に添加された場合に非常に迅速に１−メチルシクロプロペンを放出する。しかしながら、この放出を達成するためには大量の水が必要とされ、１−メチルシクロプロペン／α−シクロデキストリン複合体の重量の少なくとも１０倍、好ましくは２０倍の水が必要である。ガス、たとえば、空気または窒素等によるスパージングがまた放出ついて有益である。水の添加およびガスのスパージングを使用せずに複合体からシクロプロペンの完全な放出を達成することは有益であろう。これにより、使用者は、大量処理コンテナ、チャンバーまたはルームにおいてではなく、直接出荷コンテナにおいて、シクロプロペンガスで花卉、果実または野菜を取り扱うことが可能になるであろう。米国特許第６，４２６，３１９号は、より少量の水を要するα−シクロデキストリン複合体からのシクロプロペンのデリバリーシステムを開示する。これは、複合体を水吸収性物質、たとえば、１以上の有機物質、たとえば超吸収剤ポリマー、たとえばポリアクリル酸ナトリウム（架橋）、多糖体、アクリルアミド／アクリレートコポリマーおよびカルボキシメチルセルロース；１以上の無機潮解性化合物、たとえば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化リチウム、塩化亜鉛、硝酸マグネシウムおよび硝酸アルミニウム；およびこれらの組み合わせおよび混合物と混合することにより達成される。

米国特許第５，５１８，９８８号明細書 米国特許第６，０１７，８４９号明細書 米国特許第６，４２６，３１９号明細書

本発明者らは、驚くべきことに、ある限定された数の物質が、湿り空気から取り込まれた少量の水だけを利用してα−シクロデキストリン複合体からシクロプロペンの放出を引き起こす上で特に効果的であることを見出した。

本発明は、従って、
ａ）下記式の１以上のシクロプロペンがカプセル封入された分子カプセル化剤：

（式中、Ｒは水素、または置換もしくは非置換アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、シクロアルキルアルキル、フェニルもしくはナフチル基であり；ここで置換基は、存在する場合、独立してハロゲン、アルコキシまたは置換もしくは非置換フェノキシである）；
ｂ）１以上のポリエーテル、１以上のポリオールまたはこれらの混合物から選択される１以上の吸湿性または潮解性物質；
ｃ）任意に、１以上の基体；および
ｄ）任意に、１以上補助剤、
を含む組成物である。

本明細書において、他に記載のない限り、全てのパーセンテージは重量パーセンテージであり、全ての部は重量部であり、それらは両端を含みかつ組み合わせ可能である。全ての比率は重量基準であり、全ての比率の範囲はその両端を含みかつ組み合わせ可能である。全てのモル範囲は、その両端を含みかつ組み合わせ可能である。

本明細書において、用語「アルキル」は、直鎖および分岐鎖（Ｃ_１〜Ｃ_２０）基の両方、たとえばメチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、１−エチルプロピル、ｎ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、イソブチル、２，２−ジメチルプロピル、ペンチル、オクチルおよびデシルを意味する。用語「アルケニル」および「アルキニル」は、（Ｃ_３〜Ｃ_２０）アルケニルおよび（Ｃ_３〜Ｃ_２０）アルキニル基、たとえば２−プロペニル、２−ブテニル、３−ブテニル、２−メチル−２−プロペニルおよび２−プロピニルを意味する。用語「シクロアルキルアルキル」は（Ｃ_３〜Ｃ_７）シクロアルキル基で置換された（Ｃ_１〜Ｃ_１５）アルキル基、たとえば、シクロプロピルメチル、シクロプロピルエチル、シクロブチルメチルおよびシクロペンチルエチルを意味する。用語「ハロアルキル」は、１以上の水素原子がハロゲン原子で置換されているアルキル基を意味する。用語「ハロゲン」は、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素を意味する。

本発明の一態様において、Ｒは（Ｃ_１〜Ｃ_１０）アルキルである。好ましい態様においては、Ｒは（Ｃ_１〜Ｃ_８）アルキルである。より好ましいた態様においては、Ｒは（Ｃ_１〜Ｃ_４）アルキルである。最も好ましくは、Ｒはメチルである。

本発明の目的にとって、用語「複合体」はその中にシクロプロペンをカプセル封入した分子カプセル化剤を意味する。有用なカプセル化剤としては、置換または非置換シクロデキストリン、クラウンエーテルおよびゼオライトが挙げられる。本発明の好ましい態様において、カプセル化剤は、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリンまたはγ−シクロデキストリンである。本発明の他の好ましい態様において、特にシクロプロペンが１−メチルシクロプロペンである場合、カプセル化剤はα−シクロデキストリンである。好ましいカプセル化剤は、Ｒ基のサイズに応じて変化するであろう。しかしながら、当業者が認識するように、任意のシクロデキストリンまたはシクロデキストリン混合物、シクロデキストリンポリマー、変性シクロデキストリン、またはこれらの混合物を、また本発明に従い利用することができる。シクロデキストリンは、Ｗａｃｋｅｒ Ｂｉｏｃｈｅｍ Ｉｎｃ．、エイドリアン（ＭＩ）またはセレスター（ＵＳＡ）、ハモンド（ＩＮ）ならびに他の販売業者から入手可能である。

本発明に適用可能なシクロプロペンは、米国特許第５，５１８，９８８号および第６，０１７，８４９号に開示された方法を使用して調製された公知の物質である。本発明のシクロプロペン分子カプセル化剤複合体は、シクロプロペンを分子カプセル化剤の溶液またはスラリーと接触させ、次いで複合体を単離し、再び米国特許第６，０１７，８４９号に開示された一般的方法を使用することにより調製される。１−メチルシクロプロペンの場合は、ガスがα−シクロデキストリンの水溶液中にバブリングされ、これからまず複合体が沈殿し、次いで濾過により単離される。

多岐に亘るポリエーテル、ポリオールまたはこれらの混合物を、本発明の組成物に使用することができる。これらの例としては、ポリオール類、たとえばグリセリン、エリスリトール、キシリトール、マンニトール、マルチトールおよびソルビトール、ならびにポリエーテル類、たとえば、ポリエチレングリコールおよびポリプロピレングリコール、ならびに、これらの混合物が挙げられる。本組成物中に、たとえば、増量剤、バインダー、可塑剤、滑剤、界面活性剤、湿潤剤、展着剤、分散剤、固着剤、接着剤、消泡剤、増粘剤および乳化剤等の１以上の補助剤を含むことが望ましい。当該技術分野で共通して使用されるかかる補助剤は、Ｊｏｈｎ Ｗ．ＭｃＣｕｔｃｈｅｏｎ、Ｉｎｃ．出版物「Ｄｅｔｅｒｇｅｎｔｓ ａｎｄ Ｅｍｕｌｓｉｆｉｅｒｓ，Ａｎｎｕａｌ」、Ａｌｌｕｒｅｄ Ｐｉｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ、米国、ニュージャーシー州、リッジウッドに見出され得る。

本発明の一態様において、複合体は１以上のポリエーテル、１以上のポリオールまたはこれらの混合物、任意に補助剤（たとえばエチルセルロース等のバインダー）と混合され、次いで、たとえば、紙またはプラスチックフィルム等の基体上に層状にコーティングされる。基体は、複合体をその上にコーティングすることができ、かつ複合体と反応しない任意の材料であり得る。コーティングプロセスは、圧力によりなされてもよく、あるいは熱または溶媒により助長されてもよい。コーティング方法が深刻に粉末複合体を劣化させず、シクロプロペンの早期放出を引き起こさず、またはシクロプロペンの放出を阻害しない限り、当業者に公知の任意のコーティング方法を、基体上に粉末複合体をコーティングするために利用することができる。このコーティングされた基体は、次いでそのまま使用することができ、または、保護包みまたはサンドイッチ中に配置されてもよく、これはたとえば、Ｔｙｖｅｋ（商標）ブランドの保護材等の濾紙または多孔性プラスチックス等、多様な蒸気透過性材料から製造され得る。このサンドイッチが花卉、果実および野菜の保管に典型的な環境等の湿り環境に置かれる場合、１−メチルシクロプロペンガスが放出される。本発明のデリバリーシステムは１−メチルシクロプロペンのゆっくりとした放出を提供するが、いくつかの態様においては、薄いコーティングを使用して１−メチルシクロプロペンの比較的迅速な放出を提供する。同一のプロセスが、他のシクロプロペン／分子カプセル化剤複合体に等しく適用可能である。

用語「湿り環境」または「湿り空気」は、その相対湿度が５０％より高く、好ましくは７０％より高く、より好ましくは８０％より高い環境を意味する。本発明の一態様において、分子カプセル化剤からのシクロプロペンの放出割合は、５０％相対湿度において、吸湿性または潮解性物質の存在下または不存在下の双方において同様であるが、８０％相対湿度において、吸湿性または潮解性物質の存在下における分子カプセル化剤からのシクロプロペンの放出割合は、吸湿性または潮解性物質の不存在下におけるよりもより早い。用語「同様」は２０％以内を意味し；用語「より早い」は２０％を超える割合を意味する。

上記した組み合わせは、種々の組成物の包みまたはサンドイッチ中に配置することができ、または多層フィルム系に包含させることもできる。一態様において、サンドイッチは上層および下層から成り、少なくともその一つは蒸気透過性である。サンドイッチを、使用直前まで水蒸気不透過性コンテナに貯蔵することができる。代替的に、コーティングされた基体自身を、使用直前まで水蒸気不透過性コンテナに貯蔵することができる。かかるコンテナとしては、たとえば、バイアル、密封ホイルポーチ、密封プラスチックまたはポリマーポーチ、ポリマーミクロスフェア、多層フィルムおよびモノリスポリマー構造が挙げられる。

本発明の組成物は、０．０１重量パーセントから９９重量パーセントの複合体、１重量パーセントから９９．９９重量パーセントの吸湿性または潮解性物質、０重量パーセントから９９重量パーセントの基体および０重量パーセントから９９重量パーセントの１以上の補助材を含むことができる。一態様において、本発明の組成物は下記成分を含む：
１−メチルシクロプロペン／α−シクロデキストリン複合体 ０．０１〜９５％；
吸湿性または潮解性物質 ５〜９５％；
基体 ０〜９４．９９％；
補助材 ０〜５０％。

他の態様において、本発明の組成物は下記成分を含む：
１−メチルシクロプロペン／α−シクロデキストリン複合体 ０．１〜２５％；
吸湿性または潮解性物質 ５〜７５％；
基体 ２０〜９３％；
補助材 ０〜５０％。

更に他の態様において、本発明の組成物は下記成分を含む：
１−メチルシクロプロペン／α−シクロデキストリン複合体 ０．５〜５％；
吸湿性または潮解性物質 ５〜２５％；
基体 ３０〜９０％；
補助材 ０〜２０％。

これらの比率は、分子量、カプセル化剤のシクロプロペン取り込み性、および吸湿性または潮解性物質の水吸収度の相違により、異なるシクロプロペン、異なるカプセル化剤および吸湿性または潮解物質について変化するであろう。当業者は、これら種々の組み合わせの最適比率を容易に決定することができる。

本発明の他の態様は、植物の存在下で、本発明の組成物と水とを接触させる工程を含む、植物におけるエチレン応答を阻害するために植物にシクロプロペン化合物をデリバリーする方法である。

本発明のいくつかの態様を、次の実施例により例示する。
下記の実施例において、１−メチルシクロプロペン／α−シクロデキストリン複合体は、米国特許第６，０１７，８４９号の方法に従い調製された。

実施例１−湿り環境における１−メチルシクロプロペンの放出
０．３１ｇの１−メチルシクロプロペン／α−シクロデキストリン複合体、
０．３３ｇのソルビトール、
０．４７ｇのクエン酸アセチルトリブチル、
１．４０ｇのエチルセルロースおよび
７．５０ｇのアセトン
の混合物を紙上にコーティングした。アセトンを蒸発させ、得られたコーティングは（計量により）測定された結果、２６ｇ／平方メートル（「ｍ^２」）であった。密封ガラスコンテナ中の１００％相対湿度へのこのコーティングされた紙の暴露によって、４時間以内に１−メチルシクロプロペンの期待された放出の９０％以上を与えた。

実施例２−湿り環境における１−メチルシクロプロペンの放出
０．２９ｇの１−メチルシクロプロペン／α−シクロデキストリン複合体、
０．９７ｇのポリエチレングリコール、
０．９７ｇのエチルセルロースおよび
７．７０ｇのアセトン
の混合物を紙上にコーティングした。アセトンを蒸発させ、得られたコーティングは（計量により）測定された結果、２２ｇ／ｍ^２であった。密封ガラスコンテナ中の１００％相対湿度へのこのコーティングされた紙の暴露によって、４時間以内に１−メチルシクロプロペンの期待された放出の９０％以上を与えた。

実施例３−湿り環境における１−メチルシクロプロペンの放出
２．５ｇの１−メチルシクロプロペン／α−シクロデキストリン複合体および
９７．５ｇのポリエチレングリコール
の混合物を紙上にコーティングした。コーティングは（計量により）測定された結果、２５ｇ／ｍ^２であった。このコーティングされた紙は、接着剤コーティングされたポリプロピレンおよびＴｙｖｅｋ（商標）防護物質の間に挟まれた。密封ガラスコンテナ中の９１％相対湿度へのこのサンドイッチの暴露によって、２時間以内に１−メチルシクロプロペンの期待された放出の９０％以上を与えた。

実施例４−湿度による１−メチルシクロプロペンの放出
２．５ｇの１−メチルシクロプロペン／α−シクロデキストリン複合体および
９７．５ｇのポリエチレングリコール
の混合物を紙上にコーティングした。コーティングは（計量により）測定された結果、２５ｇ／ｍ^２であった。このコーティングされた紙は、紙包み中に配置された。密封ガラスコンテナ中の１００％相対湿度へのこの包みの暴露によって、２時間以内に１−メチルシクロプロペンの期待された放出の９０％以上を与えた。

実施例５−湿度による１−メチルシクロプロペンの放出
２．５ｇの１−メチルシクロプロペン／α−シクロデキストリン複合体および
９７．５ｇのポリエチレングリコール
の混合物を紙上にコーティングした。コーティングは（計量により）測定された結果、２５ｇ／ｍ^２であった。このコーティングされた紙は、濾紙シート間に挟まれた。密封ガラスコンテナ中の１００％相対湿度へのこのサンドイッチの暴露によって、２時間以内に１−メチルシクロプロペンの期待された放出の９０％以上を与えた。

実施例６−湿度による１−メチルシクロプロペンの放出
２．５ｇの１−メチルシクロプロペン／α−シクロデキストリン複合体および
９７．５ｇのポリエチレングリコール
の混合物を紙上にコーティングした。コーティングは（計量により）測定された結果、２５ｇ／ｍ^２であった。このコーティングされた紙は、Ｔｙｖｅｋ（商標）防護物質のシート間に挟まれた。密封ガラスコンテナ中の１００％相対湿度へのこのサンドイッチの暴露によって、２時間以内に１−メチルシクロプロペンの期待された放出の９０％以上を与えた。

実施例Ａ（比較）−湿度による１−メチルシクロプロペンの放出
２．５ｇの１−メチルシクロプロペン／α−シクロデキストリン複合体、
５ｇの塩化カルシウムおよび
９２．５ｇのラクトース
の混合物を、１８００ポンドのプレス圧力を使用して０．５０インチ直径の約０．２７５ｇの平坦面ウェーハに錠剤化した。密封ガラスコンテナ中の９０％相対湿度へのこのタブレットの暴露によって、６から７時間以内に１−メチルシクロプロペンの期待された放出の、最大で４２から４５％だけを与えた。

実施例Ｂ（比較）−湿度による１−メチルシクロプロペンの放出
２．５ｇの１−メチルシクロプロペン／α−シクロデキストリン複合体、
５ｇの塩化カルシウムおよび
９２．５ｇのラクトース
の混合物を、１８００ポンドのプレス圧力を使用して０．５０インチ直径の約０．２７５ｇの平坦面ウェーハに錠剤化した。密封ガラスコンテナ中の１００％相対湿度へのこのタブレットの暴露によって、６から７時間以内に１−メチルシクロプロペンの期待された放出の、最大で５２から５８％だけを与えた。

Claims (10)

1. ａ）下記式の１以上のシクロプロペンがカプセル封入された分子カプセル化剤：
   

   

   （式中、Ｒは水素、または置換もしくは非置換アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、シクロアルキルアルキル、フェニルもしくはナフチル基であり；ここで置換基は、存在する場合、独立してハロゲン、アルコキシ、または置換もしくは非置換フェノキシである）；および
   ｂ）１以上のポリエーテル、１以上のポリオールまたはこれらの混合物から選択される１以上の吸湿性または潮解性物質
   を含む組成物。
2. Ｒが（Ｃ_１〜Ｃ_８）アルキルである、請求項１に記載の組成物。
3. Ｒがメチルである、請求項１に記載の組成物。
4. 分子カプセル化剤がシクロデキストリンまたはシクロデキストリンの混合物である、請求項１に記載の組成物。
5. 分子カプセル化剤がα−シクロデキストリンである、請求項１に記載の組成物。
6. ａ）１以上の基体；または
   ｂ）１以上の補助剤；または
   ｃ）１以上の基体および１以上の補助剤
   を更に含む、請求項１に記載の組成物。
7. ａ）分子カプセル化剤からのシクロプロペンの放出割合が、５０％相対湿度において、吸湿性または潮解性物質の存在下および不存在下の双方において２０重量パーセント以内であり；かつ
   ｂ）８０％相対湿度において、吸湿性または潮解性物質の存在下における分子カプセル化剤からのシクロプロペンの放出割合が、吸湿性または潮解性物質の不存在下の場合よりも、２０重量パーセントを超えて多い
   請求項１に記載の組成物。
8. 水不透過性コンテナ中に包含される請求項１に記載の組成物を含む製品。
9. 組成物と湿り空気とを接触させる工程を含む、請求項１に記載の組成物からシクロプロペンを放出する方法。
10. 植物の存在下で、請求項１記載の組成物と湿り空気とを接触させる工程を含む、植物におけるエチレン応答を阻害するためにシクロプロペン化合物を植物にデリバリーする方法。