SE447483B - Inklusionskomplex av 2-kloretylfosfonsyra och alfa-,beta- och/eller gamma -cyklodextrin samt sett for framstellning derav - Google Patents

Description

44? 483 2 De i hfifläelfl Üillåänålíäa 2-klor-etylfosfonsyrakoncentra- tens pH är cirka 2, detta för att nedbrytning av föreningen skall förhindras. Detta låga pH föredrages icke vid användningen (korrosion) och är icke heller fördelaktigt på grund av att 5 2-kloretylfosfonsyran, som intränger i växten, visserligen ut- övar den önskade lokala effekten men också vid absorbtion till följd av den systemiska effekten utöver en aktivitet även på- följande âr och då skadar knopparna.

Förevarande uppfinning grundar sig på upptäckten att 2- 10 kloretylfosfonsyra bildar kristalliniska inklusionskomplex med cyklodextriner, vilka komplex kan förvaras i pulverform utan nâgra restriktioner och kan upplösas strax före besprutningen.

Inklusionskomplexen enligt förevarande uppfinning kan användas även för bepudring. I detta fall ger de kristalliniska komple- l5 xen prolongerad verkan.

Halten.2-klor-etylfosfonsyra i inklusionskomplexen enligt förevarande uppfinning uppgår till 10-50 %.

I fortsättningen betecknas för korthetsskull 2-klor-etyl- fosfonsyran med "Ethrel". 20 Ethrel-cyklodextrinkomplexen enligt uppfinningen skiljer sig från hittills kända eten-cyklodextrinkomplex icke endast ge- nom att de har högre etenhalt. Den grundläggande skillnaden är att ethrel-cyklodextrinkomplexen uppvisar sin effekt på bio- logiskt sätt. När ett sådant komplex appliceras på ytan av en 25 levande växt, tränger komnïzret in i växten och sprider sig i vävnaderna och organen och det gasformiga etenet,som är den kompo- nent som utövar den tillväxtreglerande h0rm0HakÜiVitêÜen, ut- vecklas vid cellernas pH. Det kända etencyklodextrinkomplexet stimulerar mognaden hos skördade, omogna tomater och bananer 50 genom frigöring av eten i ett slutet område under nedbrytningen.

Denna etenbildning är extremt snabb och det bildas mycket höga lokala etenkoncentrationer och - förluster. Ä andra sidan fri- göres eten ur ethrelcyklodextrinkomlexen enligt förevarande uppfinning i minst två steg (först frigöras ethrel ur'etrhel- cyklodextrinkomplexet och därefter frigöras eten ur ethrel).

I det sistnämnda steget tillförsäkras retardering och även långvarig eteneffekt, som är viktig för den biologiska svars- reakÜi0n0n- Ethrel-cyklodextrinkomplexet kan icke endast an- 4 vändas för stimulering av mdgnaden under lagring (slutet för- 40 varingsutrymme med hög etenhalt) utan det kan också användas \| UI 10 20 50 w 'm 40 447 483 för olika ändamål,(exempelvis reglering av hela blommnings- fruktbildningsmekanismen hos den levande, växande plantan) genom lämpligt val av tid, sätt och ändamål med applikatio- nen.

Enligt uppfinningen avses också ett förfarande för fram- ställning av ett inklusionskomplex av 2-kloretylfosfonsyra och cyklodextrin. Detta förfarande innefattar omsättning av 2-kloretylfosfonsyra medcx-, ß- och/ellerö”-cyklodextrin el- ler en blandning av ett eller flera av dessa cyklodextriner bildat med ett linjärt dextrin och/eller partiellt nedbruten stärkelse.

Han förfar företrädesvis på det sättet, att man till cyklodextriner eller en blandning av cyklodextriner och lin- jära dextriner eller en vattenlösning därav sätter en lösning av 2-kloretylfosfonsyra i vatten eller en blandning av vatten och ett med vatten blandbart organiskt lösningsmedel. Som lös- ningsmedel kan man lämpligen använda lägre alkoholer och ke- toner.

Uppfinningen belyses i följande exempel, men den är givet- vis icke begränsad till de speciella åtgärder och detaljer som angives i exemplen.

Exempel l Sätt att framställa ett komplet av G-cyklodextrin och 2- kloretylfosfonsyra.

En 50 % vattenlösning av ct-cyklodextrin framställdes i destillerat vatten under uppvärmning (70-80 °G) och försattes under kraftig omrörning med en lika stor volym av en 40 % lös- ning av kloretylfosfonsyra (Rol-Fruct, en produkt från Chinoin).

Den så erhållna lösningen kyldes med iskallt vatten under fort- satt omrörning och reaktionsblandningen fick stå i kylskåp över natten. De utfällda små kristallerna avfiltrerades och torkades i en vakuurexsickator över kaliumhydroxid i två dagar. Den så erhållna torrprodukten hade svagt grönaktíg färgton, var lätt att pulverisera, var vit i pulverform och bestod av små pulver- liknande kristaller. Utbyte 104 % (räknat på den satsade mäng- den d-cyklodextrin). Produkten är ett komplex avzx-cyklodextrin och kloretylfosfonsyra.

Fri klorJonhalt: O % (enligt Volhard), Bunden klorhalt: ?,Oš % (efter upphettning enligt Volhard vid kokning med en l-normal kaliumhydroxidlösníng i en timme). “xfl 20 \.\' O UK V1 40 --__~_“_***--~a P00 L* QUALJIY 447 485 7,05 % cl syra >-5,55 % eten-f--->2e,6 % 2 kioretylfosføn- > 2,7 mol/mol m-cyklodextrin.

På grundval av etenhalten: Mängden utvecklad gasformig eten bestämdes med hjälp av reaktionskinetiska mätningar med hjälp av en apparat enligt Warburg. Det genomsnittliga resul- tatet av upprepade mätningar var 745/ul eten per 20 mg komplex. ?45Afl.eten/20 mg komplex---à 4,6 % eten.

Detta uppgår till 25 % av införlivad 2-kloretylfosfonsyra (2 mol/mol). Om man tar i betraktande införlivning av 2 mol 2- klorotvlfosïonsyra per 1 molcx-cykíodextrin, uppgår 'utbytet till 80,2fiåräknat på de teoretiska värdet.

Röntgendiffraktionsfl-pulverdiagramet för a-cyklodextrán skiljer sig avsevärt från det för komplexet av a-cyklodextrin och 2~kloretylfosfonsyra. Diagrammet för oroyklodextrin upp- _ visar~skarpa reflektionstoppar vid värden för 20° = 11,7; 12,5; 15,5; 14,3; 21,8, under det att diagramet för komplexet av cyklodextrin och 2-kloretylfosfonsyra uppvisar ett signifikant reflektionsmaximum endast vid 20°.

Om man bestämmer mängden eten som utvecklas i en apparat enligt Warburg som funktion av tiden kan man beräkna en reaktions- hastighetskonstant av första ordningen, som är kännetecknande för nedbrytning av 2-kloretylfosfonsyra. Detta åskàdliggöres i tabell l. I' tabell. II visas att i en homogen vattenlösning acce- lererar cyklodextrin etenbildning i väsentlig grad.

Tabell I t (°c) pa k (minufi'1) 2? 6,64 9,2 X 1o'5 8,04 56,8 X 1o"5 11 158,2 X 1o"5 59 6,64 5,5 X 1o"4 8,04 15,8 X 1o"“ 11 57,8 X 1o*“ 4? 6,64 1,4 X 1o'5 8,04 6,0 X 1o"5 11 24,4 X 1o"5 Tabell II 6 (°c) pH of-on-GEPA GEPA k/X ' ik (mínut_l) k'minut_l 2? 6,64 9,2 X 1o"5 7,6 X 1o'5 1,21 8,04 56,8 X 1o"5 26,9 X 1o"5 1,56 11 158,2 X 1o-5 86,0 X 10-5 1 60 10 20 50 \N xn 40 'JTI 4 4 7 4 8 3 f_- Q-klor-etjyl.Posfonsyra. šyempel 2 Framställning av ett komplex av B-cyklodextrin och 2- kloretylfosfonsyra.

Av ß-cyklodextrin framställdes en BO % lösning i destil- ierat vatten under uppvärmning (80-9000). Samma volym av en 40 ß lösning av 2-kloretylfosfonsyra (Rol-Fruct från Chinoin) sattes under kraftig omrörning till den fortfarande varma lös- ningen. Den så erhållna lösningen kyldes i ett iskallt vatten- bad under oavbruten omrörning. Lösningen fick därefter stå i isskåp över natten, varvid lösningen omvandlades till en tjock kristallsuspension. Det utfällda komplexet avfiltrerades un- der kylning, tvättades med kall moderlut och torkades i en vakuumeewsickator över kaliumhydroxid. För torkningen behövdes 2-5 dagar, men torkningen kan påskyndas genom finfördelning.

Man erhöll en grönektig produkt som visade sig vara lätt att pulverisera. I pulverform bildade den små vita kristaller. Ut- byte 60-70 % räknat på den satsade mängdenlß-cyklodextrin.

Ualten 2-kloretylfosfonsyra i det så bildade ß-cyklo- dextrin-2-kloretylfosfonsyrakomplexet bestämdes genom argen- tometrisk kloridhaltmätning enligt Volhard och mängden bildat eten bestämdes genom nedbrytning av komplexet (enligt Warburg).

Vattenlösningen av komplexet visade sig vara fri från klorid- joner (enligt Volhard). Halten bunden klor i 2-kloretylfosfonsyran bestämdes enligt Volhard genom upphettning till kokning med en 1-normal kaliumhydroxidlösning i 15 minuter. 5 % klor ----¿ 2,4 % eten---9 12 % 2-kloretylfosfonsyra---e»1,15 mol 2-kloretylfosfonsyra per l mol B-cyklodextrin. Mängden genom nedbrytning bildat eten motsvarade också en införlivning av 1,2 mol 2-kloretylfosfonsyra per 1 mol.ß-cyklodextrin.

Exempel 5 Framställning av ett komplex avlf-cyklodextrin och 2- kloretylfosfonsyra Till en varm (70-80°C), 50 % vattenlösning avglïcyklodex- trin sattes en lika stor volym av en 40 % lösning av 2-klor- etylfosfonsyra (Rol-Fruct av Chinoin) under omrörning på sätt analogt det som beskrives i de föregående exemplen. En klar lösning erhölls. Denna kyldes i iskallt vatten, och fick stå i kylskåp över natten. Den utfällda produkten avfiltrerades och torkades i en vakuumexsiokator i 2 dagar. Den torra produkten \.H \~ .u \_,"] m' kn aqn G ; PUDR 44.7 483 i hade grönaktig nyans och bildade i pulveriserad form vita pulverk istaller. Utbyte 65 % räknat på den satsade mängden Kïeyklodextrin. Produkten visade sig vara ett komplex av Kl cyklodextrin och 2-kloretylfosfonsyra. I 2-kloretylfosfonsyran var halten fri klorid bestämd enligt Volhard O %. Halten bunden klorid likaledes bestämd enligt Volherd var efter upp- hcïtning till kokning med kaliumhydrorid i l timme: 5,3 % Cl---»H35 % eten--s2l,2 % 2-kloretylfosfonsyra ---åinförlivning 2,4 mol/mol.

Exemgel 4 En rå cyklodextrinomvandlingsblandning framställdes av stärkelse på känt sätt med användning av cyklodextrin-tran- lukosilasensym erhållet genom odling av Bacillus macerans.

.Den på detta sätt erhållna råa omvandningsblandriingen innehöll cirka 40-80 % ßartiellt nedbruten stärkelse, linjära dextriner, 58-42 % B-cyklodextrin, 2-lO %|-cyklodextrin och 4-10 %2F-cyklodextrin. Blandningensgenomsnittligafsammansätt- ning var sådan, att förutom 6 delar B-cyklodextrin bildades 2 dels-me -cykirodearcrin och 2 delar öïcyl-flodexrrin.

Ur den så erhållna råa omvandlingsblandningen framställ- des också 2-kloretylfosfonsyrakomplexet genom att man vid 5000 _ e en 50 % vattenlösning av omvandlingsblandningen och till denna lösning satte en 40 % vattenkísning av 2-kloretyl- fosfonsyra i en mängd svarande mot 20-50 % räknat på den to- tala mängden i reaktionsblandningen ingående cyklodextrin.

Blsndningen fick stå i kylskåp över natten och upparbetades därefter på sätt som angives i de föregående exemplen. Komple- t av 2-kloretylfosfonsyra bildat med olika cyklodextriner utfälldes tillsammans med en del av de linjära dextrinerna.

Ercduktens halt av 2-kloretylfosfonsyra uppgick till l8 %.

Exemnel Q Den partiellt nedbrutna stärkelsen och de linjära dextri- nerna som bildades under framställningen avß«-cyklodextrin av- lägsnades genom utfällning. Ãterstoden underkastades kristalli- sation. Moderluten från den första kristallisationssatsen inne- 'nëll af, ß - och Öø-cylclodezfrtriner i ungefärligen lika mängder.

Denna produkt har hittills kaserats. Enligt uppfinningen kan den emellertid utnyttjas för framställning av ett inklusions- komplex av 2-kloretylfosfonsyra och cyklodextrin.

Den vid den första kristallisationen av B-cyklodextrin.er-.

...J \.'"~ IX) f:- H? LN '_ u* *Jl LLC- .»~“i \\ ÜSN' ”y 447 483 hållna moderluten indunstades i vakuum till en indunstnings~ dterrtod med en halt Fast substans av PO %. lill 100 liter koncentrerad moderlut sattes 15 liter av en lösning av 2~klor- etylfosfonsyra (torrsubstanshalt'4O viktprocent). Blandningen tyldes under omrörning och fick därefter stå över natten. Den utfëllda produkten avfiltrerades och torkades. Man erhöll på detta sätt 21 kg av en vit, pulverliknande produkt med 2~klor~ etylfosfonsyrahalt 20,2 %.

Exempel 5 Med ett komplex av ethrel och cyklodextrin accelereras mognaden hos röd peppar.

Komplexet av ethrel och cyklodextrin kan med framgång användas för acceleration av mognaden hos röd peppar tack vare det faktum, att komplexet eenom långsam och långvarig utveckling av eten tillförsäkrer harmoni i produktens ekono- miska och biologiska värde under mogningsförloppet. När eten användes för att accelerera mognandet blir de biologiska egen- skaperna (färg och-groningsförmågà efter i viss grad. Denna icke önskvärda biverkan kan minskas genom användning av det nya komplexet enligt förevarande uppfinning och detta beled- sagan av en förbättrad acceleration av mognandet. rigmenthait ä' 3 l/ha ethrel Sn 3 l/ha ethrelcyklodextrinkomplex 120 En ytterligare fördel är att användningen av ethrel~ cyklodextrinkomplexet enligt uppfinningen medför ínbesparing av den aktiva beståndedelen. Dessutom kan nämnas cyklodextri- nets direkt positiva effekt på ökningen av skörden.

Exempel W. ïtövernragna sellerifröns groning regleras med ett kom~ plex av ethrel och cyklodextrin.

Komplexet kan med fördel användas, antingen enbart eller tillsammans med andra tillväxtregulatorer, för stimulering av groning och ökning av den procentuella groningen hos ytöver- dragna sellerifrön med låg groningsförmåga och även för bild» ning ett likformigt växtbestånd. Sellerifrön ytbelades genom eemmanblandning med cirka 0,5 % av ett ethrel-cyklodextrin- komplex enligt förevarande uppfinning i en konventionell dra~ 10 u: O KN xvq 40 447 483 s gêeringspanna. De så ytbelagda fröna kan förvaras under lämp- liïa omständigheter i flera månader utan någon minskning av etenutvecklingen. En ytterligare fördel med användning av kom- plaxet för ytöverdragning av fröna är att man undviker korro- sion av apparatdelar, detta i motsats till vad fallet är vid utspridning av ethrel vid lågt pH.

Det är tidigare känt (T.H. Thomas N.L. Biddington, D.

Palevish: Improving the performance of pelleted celery seeds víth growth regulator treatments, Acta Kort. Tech. Commun, I HS., Eague, 1978, 83:255-245) att groning av sellerifrön kan pâ- :kgndas genom en kombinerad behandling genomförd med flera till- växthormoner. Dessa förfaranden innefattar vanlig blötläggning i gibberellinsyra och ethrel i 48 timmar, torkning och efterföl- jande ytöverdragning i en dragêeringspanna, vilket är omständ- ligt och tidskrävande. Ã andra sidan förenklas förfarandet genom användning av komplexet enligt förevarande uppfinnng (tillsats av komplexet till ytöverdragsmaterialet, ytöverdragning av fröna och efter- följande groning av de ytöverdragna fröna i en lösning av gibbe- rellinsyra).

Exem el 8 a 1 Sellerifrön ytöverdragna med ett komplex av ethrel och cyklodextrin fick gro i en 100 ppm vattenlösning av gibberel~ linsyra i en petriskål i mörker vid 25°C. De därvid iakttagna värderna för groningsförmåga och - procent är sammanställda i följande tabell. antal dagar 8 12 20 icke ytöverdragna sellerifrön - ~ - överdragna sellerifrön + gibberellinsyra 50 60 60 . f 7 normala selleridrageer ~ - “ Poon oeQUÅLITY normala selleridragéer + gibberellinsyra - - - selleridragéer ytöverdragna med ett komplex av ethrel och cyklodextrin - - - v: 10 20 25 50 KN \a 40 9 447 485 antal dagar 8 12 20 selleridragéer ytöverdragna med ett komplex av ethrel och cyklodextrin och behandlade med gibberellinsyra 10 20 20 Exem el 8 b Sellerifrön ytöverdragna med ett komplex av ethrel och cyklodextrin torkadee i en vakuumtorkung vid l00°C, var- igenom dragéerua förlorade 50 % av sitt vanliga vatten- innehåll. De så behandlade dragéerna fick gro i en petri- skål vid 2500 i mörker och i en 100 ppm vattenlösning av gibberellinsyra. På detta sätt kan groningsprocent och - förmåga förbättras. antal dagar 8 12 20 ethrel-cyklodextrindragêer utan torkning + gibberellin- syra 10 20 20 ethrel~cyklodextrindragéer torkade vid 10000 + gibberellin- syra 10 40 40 Följande biologiska test genomfördes för bestämning av eteneffekten hos ett komplex av 2-kloretylfosfonsyra och cyklo- dextrin (i fortsättningen för korthets skull beteoknat med "kompleïet"): 1) Den endogena etenbildningen i växtvävnaderna mättes i enligt- het med den av Mrs.Tétényi, Bot. Közl. 62:2, 89-94, 1977 publi- cerade metoden. Frön av Éisum sativum L. cv (Dvärg Rajna) desin- fekterade med väteperoxid fick gro i mörker vid 2700 i 48 tim- mar. För testet isolerades akotyledoniska hypokotyder och tio av dessa placerades i en ampull innehållande en våt filtrer- pappersremsa tillsammans med den för provning avsedda växten.

Ampullerna tillslöts två gånger med gummihättpr och prov om vardera l ml gasformig eten som bildades i det slutna utrymmet inom 24 timmar injioierades direkt i en gaskromatograf.

Mätningarna genomfördes i en gaskromatograf (Jeol typ 810) försedd med en flamdetektor för jonisation. Man använde en glas- 5.: \_!'1 20 40 a Pnon 1° GUÅLITL 447 483 kolonn med diameter 5 mm och höjd 5 meter. Denna var fylld med 10 % DEGS Chrom W 60/80 mesh. Temperaturen i kolonnen var 5000, i injektionsblocket 15000 och vid detektorn 10000. Som bärgas 2 med en strömningshastighet av 20 ml/minut. Den i anläggningen utvecklade etengasen identifierades och uppmät- tes med hjälp av en etenstandard erhållen ur en kolv, från vilken en kalibreringskurva framställdes. Prover förbehandlade enligt 'de tre inbördes olika förfaranden användes för testet. Kon- trollgroddarna placerades direkt i skålarna utan någon behand- ling (A) Andra groddar vältrades i kristallerna av komplexet och infördes i skålarna tillsammans med den vidhäftande sub- stansen (B). En tredje serie prover utgjordes av kristallerna av komplexet häftande vid det våta filtrerpapperet (C).

Endast det gasprov som togs från gasutrymmet över de grod- dar som behandlats med komplexpulvret gav en etentopp (58-40 C2H2/10 groddar, 24 timmar). Detta visar att komplexet penetra- rade in i de levande vävnaderna i fast eller löst form eller i form av en lösning av den frigjorda 2-kloretylfosfonsyran och att etenet bildades i vävnaderna under fysiologiska betingelser användes N vid angivet pH. 0 2) En av de mest karakteristiska eteneffekterna som utövas på växterna är abscission. Följande abscissiontest genomfördes: Phaseolus vulgaris L. cv. Juliska (bönplantor) odlades i en fytobox under standardbetingelser (Flar Floralux Fx fluorescent lampa, 4000 lux, fotoperiod 12 timmar) i plastkärl 10 X 10 om (tre plantor_i varjekärl). Plantorna dekapiterades, varpå de primära bladen på rötterna bepudrades med komplexet. Sålunda euplioerades på bladen så mycket aktiv beståndsdel som häftade vid dem. Som kontrollplantor med primära blad och nedsänkta i vatten (obehandlade) eller i en 2-CEPA-lösning användes. Plantor- na hölls därefter i fytoboxen. Redan efter 55 timmar uppvisade de med komplexet behandlade plantorna 100 % abscission. Bladen på kontrollplantorna föll icke av.

Av ovanstående data framgår det, att komplexet på något sätt penetrerar bladytan och till och med sprider sig i lämpliga delar i växten (bladskaften) och eten frigöres i vävnaderna vid cellernas pH och inducerar abscissionen.

Kontrollprovet genomfördes med en planta nedsänkt i en lösning av 2-GEPA. I detta fall uppträdde ingen abscission. Det- ta visar att bepudring med komplexet enligt förevarande upp- 11 447 485 fírnífig resulterar i högre eteneffekt än vuå som kan uppnås genom appliceríng pf bladen genom nedsänkníng i lösningen och en ,likatícn. (Det är atü märka, att den högsta flnvända 2~CEPA .. . _; H . . *n1ngskoncentrat1onen, namllgen 10 , fortlarande lcxe ska- d. 3 dgr b1advävnader.)

Claims (5)

10 15 20 25' 447 483 Patentkrav

1. Inklusionskomplex av 2-kloretylfosfonsyra och 0(-, ß - och/eller(f'-cyklodextrin, varvid komplexet innehåller 10 - - 30 viktprocent 2-kloretylfosfonsyra, företrädesvis 10 4 15 % 2-kloretylfosfonsyra.

2. Sätt att framställa kristalliniska inklusionskomplex av 2-kloretylfosfonsyra enligE'krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att man omsätter Z-kloretylfosfonsyra medo( -, ß- och/el- ler 3”-cyklodextrin eller en blandning av en eller flera av nämnda cyklodextriner framställd av linjära dextriner och/el- ler partiellt nedbruten stärkelse.

3. Sätt enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att man sätter en vattenlösning av 2-kloretylfosfonsyra till cyklo- dextriner eller en blandning av cyklodextriner och linjära dextriner eller till en vattenlösning därav.

4. Sätt enligt krav 2, k ä n n e t e cfk n a t av att man sätter en lösning av 2-kloretylfosfonsyra i en blandning av vatten och ett med vatten blandbart organiskt lösningsmedel till cyklodextriner eller en blandning av cyklodextriner och linjära dextriner eller en vattenlösning därav.

5. Sätt enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av att man använder lägre alkoholer och/eller ketoner som lösningsmedel.