JP4727120B2 - シクロプロペンの送達システム - Google Patents
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Description
本発明は、分子封入剤、たとえばシクロデキストリン、ならび植物におけるエチレン応答を抑制することができるシクロプロペンおよびその誘導体、たとえばメチルシクロプロペンから形成される複合体に関する。このような複合体は、反応性ガスであり、酸化およびその他の潜在的な反応性のために非常に不安定なこれらの化合物の貯蔵および輸送のための簡便な手段を提供する。このような複合体は、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送達する簡便な方法も提供する。
【0002】
エチレンは、植物におけるある特定のレセプターと結合することにより、花、葉、果実および野菜を含む植物の早期の死(premature death)を引き起こし得ることがよく知られている。これはまた、葉の黄化および矮小成長、ならびに未成熟な果実、花および葉の落下も促進させる。これらのエチレンにより誘発される問題のために、現在、植物に対するエチレンの有害な効果を防止または低減するための方法の探索に関する研究が活発に、熱心に行われている。米国特許第5518988号は、シクロプロペンおよびメチルシクロプロペンを含むその誘導体の、エチレン結合の効果的なブロッキング剤としての使用を開示する。しかしながら、これらの化合物に関する主な問題は、これらは典型的には不安定なガスであり、圧縮された場合に爆発の危険性をもたらすことである。これらの問題の解決法として、米国特許第6017849号は、その反応性を安定させ、これにより該活性化合物の簡便で安全な貯蔵、輸送、および植物への適用または送達手段を提供するために、これらのガス状化合物を分子封入剤複合体中に組み入れる方法を開示する。米国特許第5518988号に開示された最も活性なシクロプロペン誘導体である1−メチルシクロプロペンの好ましい分子封入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適用または送達は、単に該分子封入剤複合体に水を添加することにより達成される。米国特許第6017849号に開示された方法により調製される複合体は、粉末形態の物質を提供する。
【0003】
粉末複合体は、乾燥状態において安定であるが、水に添加された場合に1−メチルシクロプロペンを放出する。放出は非常に迅速であり、典型的には5分から30分かかり、ミリグラム程度の少量の粉末については完璧である。しかしながら、多量の粉末からの1−メチルシクロプロペンの放出は、非常に遅く、不完全であり、数日かかる場合もある。これは、果実貯蔵室全体を処理するために必要な多量の複合体粉末の場合に特に当てはまる。粉末/水混合物の撹拌は、多量の複合体の場合には1−メチルシクロプロペン放出を感知できるほどスピードアップしない。
【0004】
本発明者らは、驚くべきことに、1−メチルシクロプロペン/α−シクロデキストリン粉末を二酸化炭素発生添加剤、たとえば、クエン酸および炭酸水素ナトリウムと混合することにより、たとえば多量の粉末についても、粉末を水性溶剤と接触させた場合に、より有効に1−メチルシクロプロペンが放出されることを見出した。ほとんどの二酸化炭素がそれ自体、水が処方物に添加された後はじめの数分で放散されるが、1−メチルシクロプロペンの実際の放出は、はじめはゆっくり起こり、主な放出は水の添加後10〜60分であることは非常に驚くべきことである。継続した放出は水の添加後120分まで起こる。該処方のもう一つの特徴は、二酸化炭素の存在のために、非常に引火性の高い1−メチルシクロプロペンに関連する危険性が低減されることである。
【0005】
発泡性組成物は公知である。たとえば、国際特許出願番号WO98−EP4517は、ピロキシカム−β−シクロデキストリン複合体(2:5)として20mgのピロキシカム、炭酸グリシンナトリウム、フマル酸、PEG600、噴霧乾燥ラクトース、レモン香料、およびアスパルテームを含むタブレットを開示する。発泡錠は、標準的処方と比べて投与後15分でより高い血漿濃度を許容し、投与後のはじめの数時間で高い薬剤暴露を許容する。しかしながら、ピロキシカムは高融点固体であり;本発明のガス状シクロプロぺンと性質が非常に異なる。
【0006】
この処方は、1−メチルシクロプロペンの放出を劇的に向上させるが、1−メチルシクロプロペンの大部分を120分以内に放出させる必要性があることが多い。このことにより確実に目的作物が均一かつ完全に処理される。本発明者らはさらに、それ自体α−シクロデキストリンと複合体を形成できる水溶性物質(「置換物質」)を添加することは、1−メチルシクロプロペンの放出を向上させることを見出した。したがって、たとえば、1−メチルシクロプロペン/α−シクロデキストリン複合体とクエン酸、炭酸水素ナトリウム、および安息香酸の組み合わせにより、1−メチルシクロプロペンの非常に有効な放出が提供される。
【0007】
したがって、本発明は:
a)式:
【化3】
(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、またはナフチル基であり;置換基は独立して、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)のシクロプロペン;
b)その内部にシクロプロペンが封入される分子封入剤;
c)1またはそれ以上の二酸化炭素発生添加剤;および
d)任意に置換物質
を含む組成物である。
【0008】
本明細書において使用される、用語「アルキル」とは、直鎖および分岐鎖(C1−C20)ラジカルを意味し、例えば、メチル、エチル、n−プロプル、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、およびデシルが挙げられる。用語「アルケニル」および「アルキニル」は、(C3−C20)アルケニルおよび(C3−C20)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」とは、(C3−C6)シクロアルキル基で置換された(C1−C15)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」とは、1またはそれ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ラジカルを意味する。用語「ハロゲン」とは、フッ素、塩素、臭素、およびヨウ素を意味する。
【0009】
好ましくは、Rは(C1−C10)アルキルである。より好ましくは、Rは(C1−C8)アルキルである、さらにより好ましくは、Rは(C1−C4)アルキルである。最も好ましくは、Rはメチルである。
【0010】
好ましい封入剤としては、シクロデキストリン、クラウンエーテル、ポリオキシアルキレン、ポリシロキサン、およびゼオライトが挙げられる。より好まし封入剤としては、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、およびγ−シクロデキストリンが挙げられる。最も好ましい封入剤は、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は、α−シクロデキストリンである。最も好ましい封入剤は、R置換基のサイズによって変わるであろう。しかしながら、当業者らは、任意のシクロデキストリン、またはシクロデキストリン類の混合物、シクロデキストリンポリマー、および改質シクロデキストリンも本発明に従って用いることができることを理解するであろう。シクロデキストリンは、Wacker Biochem Inc.,Adrian,MIまたはCerestar USA,Hammond,IN、ならびに他の販売者から入手可能である。
【0011】
本明細書において使用される場合、特に記載しない限り、すべてのパーセントは重量パーセントであり、すべての部は重量部であり、両端を含み、組み合わせ可能である。すべての比は重量比であり、すべての比の範囲は両端を含み、組み合わせ可能である。すべてのモル範囲は両端を含み、組み合わせ可能である。
【0012】
本発明に利用可能なシクロプロペンは、米国特許第5518988号および第6017849号において開示されている方法を用いて調製される。本発明のシクロプロペン/分子封入剤複合体は、再度米国特許第6017849号に開示された一般的な方法を用いることにより、シクロプロペンを分子封入剤の溶液またはスラリーと接触させ、その後、複合体を単離することにより、調製される。
【0013】
本発明の組成物において、1またはそれ以上のアジュバント、たとえば、バインダー、滑剤、離型剤、界面活性剤および/または分散剤、湿潤剤、展着剤、分散剤、固着剤、接着剤、消泡剤、増粘剤、強化剤、および乳化剤を含むのが望ましい場合が多い。このような当該技術分野において一般的に用いられるアジュバントは、John W.McCutcheon,Inc.publication、Detergents and Emulsifiers、Annual、Allured Publishing Company,Ridgewood,New Jersey,USAにおいて見いだすことができる。アジュバントは、処方する際、またはその後のシクロプロペンが放出される際に組成物に添加することができる。
【0014】
組成物は易流動性(free−flowing)粉末の形態であってもよいし、凝集させて、タブレット、ウェハ、ペレット、ブリケット、または類似の物質にしてもよい。凝集させる場合、組成物は好ましくは加圧凝集させる。広範囲の加圧凝集装置が利用可能であり、組成物を凝集させるために用いることができる。これらは、例えば、プレス、グラニュレーター、および押出機を含む。好ましい凝集装置は、高圧凝集機、たとえば、ペレットプレス、タブレットプレス、およびローラープレスである。パングラニュレーターまたは押出機などの低圧〜中圧装置も用いることができる。しかしながら、これらは典型的には押出前にスラリー、ドゥー、またはペーストを形成するために水の使用を必要とするので、複合体からの脱離のために、調節不可能で相当量のシクロプロペンの損失が処理中に起こる可能性がある。
【0015】
このような圧力凝集装置を用いて、凝集されたシクロプロペン/封入剤複合体のタブレット、ウェハ、ペレット、ブリケット、および類似の形態は0.1mm未満から5cmより大きいサイズである。好ましくは、凝集された物質は0.5〜2cmのサイズである。好ましくは、凝集された物質はタブレットまたはウェハである。より好ましくは、凝集された物質はタブレットである。任意に、1−メチルシクロプロペンの放出の開始を遅らせるために、複合体のタブレット、ウェハ、ペレット、ブリケット、および類似の形態をポリマーまたは他の物質でコートすることができる。
【0016】
シクロデキストリン、ならびにシクロプロペン/シクロデキストリン複合体はそれ自体のタブレット結合特性を有するので、シクロデキストリンが分子封入剤である本発明の組成物は、アジュバントを追加せずに調製することができる。他の封入剤が、このような固有の結合特性を有していてもよい。
【0017】
1−メチルシクロプロペンは、本発明の組成物を水と接触させることにより該組成物から放出される。放出水の温度は重要ではない。好ましくは、放出水の温度は0℃から90℃であり;より好ましくは0℃から70℃であり;さらにより好ましくは0℃から50℃であり;最も好ましくは0℃から35℃である。一般に、水は加熱されず、常温で用いられる。水と組成物の重量比は、好ましくは1:1〜100:1であり;より好ましくは2:1〜20:1であり;最も好ましくは3:1〜15:1である。
【0018】
α−シクロデキストリンが分子封入剤である場合、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0.01重量%から5重量%;好ましくは0.1重量%〜5重量%;より好ましくは1重量%から5重量%の1−メチルシクロプロペンを含む。
【0019】
好ましくは、二酸化炭素発生添加剤は1またはそれ以上の酸および1またはそれ以上の炭酸塩または炭酸水素塩の組み合わせである。好ましくは、酸は:クエン酸、マレイン酸、コハク酸、乳酸、フマル酸、酒石酸、リンゴ酸、アジピン酸、p−トルエンスルホン酸、蓚酸、スルファミン酸、グルタル酸、ホウ酸、一塩基性リン酸ナトリウム、一塩基性リン酸カリウム、およびそれらの混合物である。好ましくは、炭酸塩または炭酸水素塩は、ナトリウム,アンモニウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、またはそれらの混合物の炭酸塩または炭酸水素塩である。
【0020】
炭酸塩または炭酸水素塩は、大粒子サイズの高圧凝集または粒子をポリマーフィルムなどの遅延物質の溶液でコーティングすることにより製造される、徐放性または遅延型放出形態であり得る(たとえば、米国特許第5674529号参照)。
【0021】
置換物質は、若干の水溶性および分子封入剤と複合体を形成する能力を有する1またはそれ以上の疎水性分子であることができる。分子封入剤がシクロデキストリンである場合、たとえば、安息香酸、ドデシル硫酸ナトリウム、および様々な他の界面活性剤が良好な置換物質である。置換物質はさらに、1またはそれ以上の水溶性物質、たとえば、ドデシルトリメチルアンモニウムクロリド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロミド、デシルトリメチルアンモニウムクロリド、デシルトリメチルアンモニウムブロミド、および類似の第四アンモニウム塩であってもよい。置換物質は、疎水性および水溶性物質の組み合わせであってもよい。置換物質は、商業的な混合物、たとえば、Arquad C−33、第四アンモニウム塩(Akzo Nobelから入手可能)であってもよい。
【0022】
組成物は粉末、タブレット、ペレット、顆粒、および類似の物質の形態をとることができる。
【0023】
従って、本発明の組成物の典型例としては、次のものが挙げられる:
【0024】
1−メチルシクロプロペン/分子封入剤部分は、他の添加剤とよく混合するか、または水が添加されるまで分離した状態に保つかのいずれかにすることができる。別法として、1−メチルシクロプロペン/分子封入剤部分および放出水を互いに接触させる前、接触中、または接触後に水を放出させるために1またはそれ以上の添加剤を添加することができる。
【0025】
好ましくは、本発明の非粉末(たとえば、タブレット)組成物は1.0g/ml以上、より好ましくは1.5g/ml以上、最も好ましくは1.7g/ml以上の密度を有する。
【0026】
本発明のいくつかの具体例を次の実施例において説明する。これらの実施例において、「1−MCP」は、1−メチルシクロプロペンであり、「α−CD]はα−シクロデキストリンである。
【0027】
実施例1
クエン酸および炭酸水素ナトリウム処方を用いた1−MCPの放出
1000mlビーカー中、100mlの水を、3.3重量%の1−MCPを含む2.0グラムの1−MCP/α−CD複合体粉末、19.6gのクエン酸および25.8gの炭酸水素ナトリウムのブレンドに添加した。このシステム全体は、注射器でガスをサンプリングするための隔壁を備えた36リットルPlexiglas気密チャンバー中にあった。温度は22℃であった。水を添加した後、チャンバーを密封し、チャンバー中の空気を1−MCP放出に関して周期的にサンプル採取した。実質的な発泡は1〜3分間続いた。分析は、次のパラメータを用いてガスクロマトグラフィーにより行った:
【0028】
対照として、2.0gの3.3%1−MCP/α−CD複合体粉末のみを用い、懸濁液を混合し、1−MCPの放出を助けるために2インチ磁気撹拌棒を用いて、手順を繰り返した。表1に結果を示す。2時間後、該処方について64%の1−MCPが放出されたが、撹拌された対照からは18%しか放出されなかった。
【0029】
【表1】
【0030】
実施例2
クエン酸、炭酸水素ナトリウム、および安息香酸処方を用いた1−MCPの放出
1000mlビーカー中、3.3重量%の1−MCPを含む2.0グラムの1−MCP/α−CD複合体粉末、19.6gのクエン酸、25.8gの炭酸水素ナトリウム、および5.0gの安息香酸のブレンドに100mlの水を添加した。このシステム全体は、注射器でガスをサンプリングするための隔壁を備えた36リットルPlexiglas気密チャンバー中にあった。温度は22℃であった。水を添加した後、チャンバーを密封し、チャンバー中の空気を1−MCP放出に関して周期的にサンプル採取した。実質的な発泡は1〜3分間続いた。分析は実施例1におけるのと同様にしてガスクロマトグラフィーにより行った。表2にクエン酸および炭酸水素ナトリウムのみを含む前記実施例と比較して結果を示す。わずか80分後で、安息香酸を含むサンプルは1−MCPの100%を放出したが、クエン酸および炭酸水素塩のみを有するサンプルはこの時点で50〜60%しか放出しなかった。
【0031】
【表2】
【0032】
実施例3
クエン酸、炭酸水素ナトリウム、およびドデシル硫酸ナトリウム処方を用いた1−MCPの放出
1000mlビーカー中、3.3重量%の1−MCPを含む2.0グラムの1−MCP/α−CD複合体粉末、19.6gのクエン酸、25.8gの炭酸水素ナトリウム、および0.5gのドデシル硫酸ナトリウム(SDS)のブレンドに100mlの水を添加した。このシステム全体は、注射器でガスをサンプリングするための隔壁を備えた36リットルPlexiglas気密チャンバー中にあった。温度は22℃であった。水を添加した後、チャンバーを密封し、チャンバー中の空気を1−MCP放出に関して周期的にサンプル採取した。実質的な発泡は1〜3分間続いた。分析は実施例1におけるのと同様にしてガスクロマトグラフィーにより行った。表3にクエン酸および炭酸水素ナトリウムのみを含む実施例1と比較して結果を示す。120分後に、SDSを含むサンプルは1−MCPの100%を放出したが、クエン酸および炭酸水素塩のみを有するサンプルはこの時点で64%しか放出しなかった。SDSを含むサンプルは対照よりもかなり発泡した。
【0033】
【表3】
【0034】
実施例4
クエン酸、炭酸水素ナトリウム、およびデキストロース処方を用いた1−MCPの放出
これは処方添加剤としてのα−CDと十分に複合体形成しない物質を用いた例である。1000mlビーカー中、3.3重量%の1−MCPを含む2.0グラムの1−MCP/α−CD複合体粉末、19.6gのクエン酸、25.8gの炭酸水素ナトリウム、および5.0gのデキストロースのブレンドに100mlの水を添加した。このシステム全体は、注射器でガスをサンプリングするための隔壁を備えた36リットルPlexiglas気密チャンバー中にあった。温度は22℃であった。水を添加した後、チャンバーを密封し、チャンバー中の空気を1−MCP放出に関して周期的にサンプル採取した。実質的な発泡は1〜3分間続いた。分析は実施例1におけるのと同様にしてガスクロマトグラフィーにより行った。表4にクエン酸および炭酸水素ナトリウムのみを含む実施例1と比較して結果を示す。二つの系についての放出は非常に類似し、α−CDと強力に複合体形成しない分子を添加することは1−MCPの放出の効率にあまり影響を及ぼさないことが確認される。
【0035】
【表4】
【0036】
様々なタブレットおよび放出溶液の例:
タブレット1:
二酸化炭素発生添加剤、たとえば、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウム、またはそれらの混合物;
1−MCP/α−シクロデキストリン複合体;
任意の打錠助剤、たとえば、バインダー、滑剤、分散剤、および消泡剤;
任意の可溶性強化剤、たとえば、二酸化珪素、二酸化ジルコニウム、または酸化アルミニウム;
遅延型放出のための任意のコーティング。
タブレット1放出溶液:
クエン酸、または類似の酸;
置換剤(たとえば、ドデシルトリメチルアンモニウムクロリド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロミド、デシルトリメチルアンモニウムクロリド、またはデシルトリメチルアンモニウムブロミド;
水;
任意の消泡剤。
タブレット2:
クエン酸、または類似の酸;;
1−MCP/α−シクロデキストリン複合体;
前記のような任意の打錠助剤および強化剤;
任意のコーティング。
タブレット2放出溶液:
二酸化炭素発生添加剤、たとえば、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウム、またはそれらの混合物;
置換剤;
水;
任意の消泡剤。
タブレット3:
酸、たとえば、クエン酸;
炭酸水素塩または炭酸塩、たとえば、炭酸水素ナトリウム;
1−MCP/α−シクロデキストリン複合体;
置換剤、たとえば、ドデシルトリメチルアンモニウムクロリド;
前記のような任意の打錠助剤および強化剤;
任意のコーティング。
タブレット3放出溶液:
水のみ。
タブレット4 − 次のものを含む多層錠:
a)徐放性二酸化炭素発生組成物を含むコアおよびタブレット3の組成物を含むシェル;または
b)徐放性二酸化炭素発生添加剤を含む内層およびタブレット3の組成物を含む外層。
タブレット4放出溶液:
水のみ。
【0037】
本発明のもう一つの態様は、固体1−MCP/α−CDが固体炭酸塩または固体炭酸水素塩あるいは類似の物質と混合され、二酸化炭素放出酸が水性溶液中に供給される組成物である。
【0038】
さらにもう一つの本発明の態様は、1−MCP/α−CDが固体酸などと混合され、二酸化炭素放出炭酸塩または炭酸水素塩が水性溶液中に供給される組成物である。
Claims (5)
- 水溶液で提供される酸と混合されたときに、二酸化炭素を放散し、かつシクロプロペンを放出する固体組成物であって、
a)式:
b)前記シクロプロペンを内部に封入することができる分子封入剤であって、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、γ−シクロデキストリン、シクロデキストリンポリマー、改質シクロデキストリン及びそれらの混合物から選択される分子封入剤;
c)炭酸塩または炭酸水素塩;並びに、任意に、
d)安息香酸、ドデシル硫酸ナトリウム、ドデシルトリメチルアンモニウムクロリド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロミド、デシルトリメチルアンモニウムクロリド、デシルトリメチルアンモニウムブロミドおよびそれらの混合物から選択される置換物質、および/または、
e)アジュバント;
を含む組成物。 - 水溶液で提供される炭酸塩または炭酸水素塩と混合されたときに、二酸化炭素を放散し、かつシクロプロペンを放出する固体組成物であって、
a)式:
b)前記シクロプロペンを内部に封入することができる分子封入剤であって、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、γ−シクロデキストリン、シクロデキストリンポリマー、改質シクロデキストリン及びそれらの混合物から選択される分子封入剤;
c)酸;並びに、任意に、
d)安息香酸、ドデシル硫酸ナトリウム、ドデシルトリメチルアンモニウムクロリド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロミド、デシルトリメチルアンモニウムクロリド、デシルトリメチルアンモニウムブロミドおよびそれらの混合物から選択される置換物質、および/または、
e)アジュバント;
を含む組成物。 - Rが(C1−C8)アルキルである請求項1又は2記載の組成物。
- Rがメチルである請求項3記載の組成物。
- a)式:
b)前記シクロプロペンを内部に封入することができる分子封入剤であって、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、γ−シクロデキストリン、シクロデキストリンポリマー、改質シクロデキストリン及びそれらの混合物から選択される分子封入剤;および
c)i)酸又はii)炭酸塩もしくは炭酸水素塩;並びに、任意に、
d)安息香酸、ドデシル硫酸ナトリウム、ドデシルトリメチルアンモニウムクロリド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロミド、デシルトリメチルアンモニウムクロリド、デシルトリメチルアンモニウムブロミドおよびそれらの混合物から選択される置換物質、および/または、
e)アジュバント;
を含む組成物から、前記シクロプロペンを放出する方法であって、
i)前記c)が酸であるときは、水溶液で提供された炭酸塩もしくは炭酸水素塩と前記組成物を接触させる工程、又は、
ii)前記c)が炭酸塩もしくは炭酸水素塩であるときは、水溶液で提供された酸と前記組成物を接触させる工程
のいずれかを含む方法。
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