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CN1161020C - 作为草甘膦辅助剂的n-酰基肌氨酸盐 - Google Patents

作为草甘膦辅助剂的n-酰基肌氨酸盐 Download PDF

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Abstract

一种用于草甘膦除草剂的比常规辅助剂活性更高、刺激性更低、毒性更低的辅助剂，以及用这种辅助剂控制杂草的方法。这种辅助剂是含8至12个碳的肌氨酸或肌氨酸盐，例如椰油酰基肌氨酸钠、月桂酰基肌氨酸钠或其结合，它以低浓度与草甘膦组合并提供有效活性。

Description

作为草甘膦辅助剂的N-酰基肌氨酸盐
技术领域
本发明涉及除草剂领域。本发明具体涉及用于草甘膦的辅助剂。
背景技术
草甘膦即N-膦酰基甲基甘氨酸(HOOCCH2NHCH2PO(OH)2)是一种众所周知的出苗后使用的传导型广谱除草剂。典型的市售配方包含大约41％草甘膦的异丙胺盐并且据信还包含大约16-20wt％的牛油乙氧化胺表面活性剂。草甘膦是一种比较难以溶解的酸，因此通常是作为盐(例如异丙胺盐、钠盐或铵盐)配制和应用的。
表面活性剂被并入配方是为了提高草甘膦的活性。但是术语“表面活性剂”的概念是不确定的，因为制造商提供的形式不必是单一的化合物，它可以是混合物。例如，就乙氧基化的表面活性剂而言，乙氧基化的程度可以是并且通常是一种统计混合状态。文献描述了表面活性剂在草甘膦组合物中的用途，具体地说，在《杂草科学》，第25卷，第275-287页(1977)中论述了在草甘膦配方中包括表面活性剂的必要性。但是，牛油乙氧化胺是对眼睛有强烈刺激的物质。
传统的草甘膦配方为了提高草甘膦配方的耐雨性(rainfast)包括表面活性剂(例如硅氧烷)的使用。但是，把这样的配方转化成商品已受到双重限制，即受这样的表面活性剂并入这样的配方的成本和这样的辅助剂的水解不稳定性的限制。另一些包括表面活性剂的配方是在美国专利第5,362,705、5,180,414、5,118,338号中揭示的。
在配方中使用辅助剂通常是为了协助操作或提高杀虫剂、除草剂等的效率。术语“辅助剂”包括润湿剂、铺展剂、乳化剂、分散剂、发泡助剂、泡沫抑制剂、渗透剂和调节剂。例如，象Valent X-77铺展剂那样的辅助剂通常被用于改善另一种选择性的除草剂(吡氟禾草灵)的性能。但是，Valent X-77铺展剂和其它乙氧基化的非离子型表面活性剂包含可能形成1，4-二氧杂环己烷(一种已知的致癌物)的游离的环氧乙烷。
所以，本发明的一个目的是提供一种用于草甘膦的辅助剂和一些没有现有技术所存在的缺点的配方。
本发明进一步的目的是提供一些具有优异的活性、比传统配方较低的刺激性和毒性的的除草剂配方。
本发明的第三个目的是提供一种与传统配方相比表面活性剂用量比较低的高效的草甘膦配方。
发明内容
现有技术中存在的问题已经被本发明解决，本发明提供了一种用于草甘膦的辅助剂，它具有极好的活性以及比传统的辅助剂低的刺激性和毒性。这种辅助剂是C8至C22的肌氨酸或肌氨酸盐，例如椰油酰基肌氨酸钠、月桂酰基肌氨酸钠、油酰基肌氨酸的异丙胺盐、椰油酰基肌氨酸的异丙胺盐或者其结合，这样的辅助剂以等于或低于传统配方的浓度与草甘膦合并提供有效活性。
具体实施方式
N-酰基肌氨酸盐是来源于脂肪酸和肌氨酸的可生物降解的温和的表面活性剂。通常，肌氨酸盐是以它们的钠盐、钾盐、铵盐或异丙胺盐溶液的形式使用的。N-酰基肌氨酸盐是在精心控制的条件下通过肌氨酸的钠盐与适当的脂肪酰氯之间的Schotten-Baumam反应进行工业生产的：
Figure C9980694700051
其中R通常是由月桂酸、椰油酸、棕榈酸、肉豆蔻酸或油酸形成的链长为C10至C18的脂肪酸。反应完成后，对所生成的粗钠盐进行酸化处理以便使不溶于水的游离脂肪族肌氨酸与水溶性副产物分离并释放出来。然后，用适当的碱，例如碱金属的氢氧化物、氨、链烷醇胺(例如异丙醇胺、单乙醇胺或三乙醇胺)或氨基醇中和成盐。象月桂酰基肌氨酸钠、椰油酰基肌氨酸钠和肉豆蔻酰基肌氨酸钠那样的肌氨酸盐可以作为30％的活性水溶液从Hampshire化学公司购买，其商标为HAMPOSYL。
本发明人已经发现C8至C22的N-酰基肌氨酸盐，特别是椰油酰基肌氨酸、油酰基肌氨酸和月桂酰基肌氨酸的钠盐和异丙胺盐对于草甘膦是极好的辅助剂。肌氨酸盐在对耐受草甘膦的庄稼的植物毒性方面是低的、在包括水生毒性在内的毒性方面是低的、在刺激性(例如，对皮肤的刺激和对眼睛的刺激)方面是低的、并且在以比较低的浓度与草甘膦合并时使它呈现极好的活性。本发明的配方呈现极有效的表面张力下降(降到25达因/厘米以下)，这样的表面张力允许通过叶面的气孔渗入，这是一种包含不能把表面张力压低到30达因/厘米以下的牛油乙氧化胺的体系不可能利用的高效率的进入路径。
这些对本发明有用的肌氨酸的适当的盐包括一乙胺、二乙胺、三乙胺、碱金属盐(特别是钠盐和钾盐)、异丙胺、以及氨或氨基醇(例如三氨基或2-二甲氨基-2-甲基-1-丙醇)的盐。
优选这样使用30％的肌氨酸盐溶液，以致在典型的41％草甘膦-异丙胺盐商业配方中肌氨酸盐最终浓度为至多8％。更高的肌氨酸盐浓度也可以使用，但是，鉴于所涉及的成本比较低和要求植物毒性最小，上述范围内的浓度是优选的。由于这些理由，2-8％，最优选2-8％的浓度是特别优选的。
肌氨酸盐与各种各样的阳离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂和两性表面活性剂是相容的，而且这些表面活性剂可以合并到配方中，以便产生各种各样的效果。适合添加的表面活性剂的实例包括季铵化合物、椰油两性丙酸钠(sodium cocamphoprionate)、十二烷基硫酸钠、月桂基二甲基氧化胺和月桂基氯化吡啶。这些肌氨酸盐在扩展的浓度范围内与阳离子表面活性剂出乎意料地相容。
这些肌氨酸盐还能与各种各样的杀虫剂(例如吡氟禾草灵、普杀特和草铵膦)相容，而且这些杀虫剂可以被并入本发明的配方以获得多功能产品。类似地，相容的杀虫剂和杀真菌剂也可以并入，而且在处理耐受草甘膦的庄稼时可能是特别有用的。
各种各样的辅助剂，例如在杀虫剂配方中传统的粘着剂、铺展剂、润湿剂、耐雨添加剂也都可以添加。
这些配方可以采用下述方法制备，即首先将肌氨酸盐与水混合，然后将草甘膦除草剂与所获得的表面活性剂溶液混合。由于可以生产肌氨酸盐和草甘膦两者的干燥固体盐，所以用草甘膦作为辅助剂的干燥的固体配方在本发明的范围内。就这个目的而言有用而且适当的盐是碱金属盐(特别是钠盐)和链烷醇胺盐。
熟悉这项技术的人将明白草甘膦的最终浓度取决于特定的应用。一种通用的浓度是将41％的活性草甘膦溶液按80∶1的比例进一步稀释，尽管再高些或再低些的草甘膦的有效浓度也可以使用。
下面通过一些非限制性实施例进一步说明本发明。
                      实施例1
椰油酰基肌氨酸280克与59.11克异丙胺小心混合。得到的清澈透明的粘稠液体被溶解在水中，以便生产pH值大约为6.5的清澈透明的溶液。
在密闭的容器中让草甘膦酸169.07克与90克异丙胺在122克蒸馏水中进行反应，以便生产草甘膦酸异丙铵的盐溶液。(密闭容器是必不可少的，因为这个反应是放热反应而且异丙胺在约25℃下沸腾)。容器内的压力在开始时上升，然后随着反应进行逐渐降低。产物(一种清澈透明的粘稠液体)能够与水按任何比例混溶并且具有大约为6.5的pH值。
将草甘膦酸异丙铵20.49克(60％的草甘膦酸异丙铵)与0.6克椰油酰基肌氨酸异丙铵混合，并且添加29.7克蒸馏水，以便生产活性浓度相当于市售的草甘膦配方的41％的活性草甘膦酸异丙铵溶液。所生产的这种清澈透明的低粘度溶液易流动、pH值大约为6.5、并且容易按任何比例与水混溶。椰油酰基肌氨酸异丙铵的浓度为2％.。
采用类似的方法生产包含4％、8％和16％椰油酰基肌氨酸异丙铵的溶液。
                     实施例2
将油酰基肌氨酸349克与59.11克异丙胺混合。所得到的琥珀色粘稠液体能够溶于水并且产生pH值大约为6.5的清澈透明的溶液。
                     实施例3
将月桂酰基肌氨酸270克加热到刚好高于它的熔点，随后让它与59.11克异丙胺反应。所得到的清澈的粘稠液体在被冷却到室温时慢慢凝固，但是很容易再次融化。该产物溶解在水中时形成pH值大约为6.5的清澈透明的溶液。
                     实施例4
对实施例1中制备的2％、4％、8％和16％的配方的现场评估是就4种不同的杂草进行的，即雀麦(Bromus Secalinus)、宝盖草(Lamium Amplexicaule)、苘麻(Abutilon Theophrasti)和帕麦尔氏Ameranth(Amerantus Palmeri)。市售的Roundup(草甘膦酸异丙铵商品名)，RoundupUltra以及没有表面活性剂的草甘膦酸异丙铵被用作对照物。这些配方是在每英亩0.25磅活性组分(推荐比率的一半)的条件下进行试验，以便以功效为基础区分各种配方。结果展示在下面的表1至表4中。
表1
                                       植物种类：雀麦
                    施用率                控制率(％)
表面活性剂    (磅活性成分/英亩)  处理后7天    处理后13天
 CIPA 2％            0.25          60.0          95.7
 CIPA 4％            0.25          40.0          91.0
 CIPA 8％            0.25          43.3          94.7
 CIPA 16％           0.25          49.3          91.3
 Roundup             0.25          41.7          91.0
 Roundup Ultra       0.25          44.0          92.0
 草甘膦(无辅助剂)    0.25          45.0          88.3
表2
                                       植物种类：宝盖草
                    施用率                控制率(％)
表面活性剂    (磅活性成分/英亩)    处理后7天    处理后13天
 CIPA 2％            0.25             48.3          86.0
 CIPA 4％            0.25             35.0          89.3
 CIPA 8％            0.25             38.3          80.3
 CIPA 16％           0.25             46.7          78.3
 Roundup             0.25             36.7          83.7
 Roundup Ultra       0.25             43.3          84.0
 草甘膦(无辅助剂)    0.25             35.0          73.3
表3
                                       植物种类：苘麻
                    施用率                控制率(％)
表面活性剂    (磅活性成分/英亩)    处理后7天    处理后13天
 CIPA 2％            0.25             48.3          95.7
 CIPA 4％            0.25             33.3          93.3
 CIPA 8％            0.25             56.7          96.7
 CIPA 16％           0.25             60.0          90.7
 Roundup             0.25             48.3          99.3
 Roundup Ultra       0.25             35.0          95.3
 草甘膦(无辅助剂)    0.25             39.3          89.3
表4
                                    植物种类：帕麦尔氏Ameranth
                     施用率                控制率(％)
表面活性剂    (磅活性成分/英亩)    处理后7天    处理后13天
 CIPA 2％            0.25             86.7          98.7
 CIPA 4％            0.25             83.0          98.7
 CIPA 8％            0.25             82.3          99.3
 CIPA 16％           0.25             86.7          96.7
 Roundup             0.25             78.3          97.7
 Roundup Ultra       0.25             91.0          97.3
 草甘膦(无辅助剂)    0.25             80.7          94.0
这些结果表明缺乏表面活性剂的草甘膦配方是效率最低的。含椰油酰基肌氨酸异丙铵的草甘膦配方通常是前者浓度为2％和4％的效率高于前者浓度为8％和16％的效率。本发明所有的椰油酰基肌氨酸异丙铵配方通常都比Roundup和RoundupUltra配方效率高。
                       实施例5
牛角膜不透明性和渗透性检验是Gautheron，P.、Dukic，M.、Alix，D.和Sina，J.F.开发并发表的一种对眼睛的刺激作用的体外评估法，参阅“牛角膜不透明性和渗透性试验：一种对眼睛的刺激作用的体外评估法”， Fund.Appl.Toxicol.，18，442-449(1992)。按照这种检验法，从屠宰场收集牛的眼睛、然后剥离角膜。摹拟眼睛结构的塑料盒被用作试验角膜的夹持器。后舱填充细胞支撑介质以恢复角膜的自然形状和维持细胞的存活力。前舱填充液体或固体的试验制剂并且被分别培育10分钟或4小时。在结束暴露时，测量不透明性，其方法是让来自光密度计的可见光通过角膜照射在光传感器的表面上。未被试验材料改变的透明角膜将允许光线通过并且被光传感器检测。不透明的角膜将产生光线散射(廷德尔效应)和与眼睛的损伤程度成正比的降低的检测结果。在暴露后，把荧光素添加到塑料盒的前舱中。通过角膜被送到后舱的染料的量指示角膜的渗透程度。渗透性增加表明角膜的损伤。
牛角膜细胞毒性试验被用来作为对牛角膜不透明性和渗透性检验的补充。在完成牛角膜不透明性和渗透性检验之后从角膜上取下8mm的活组织切片。将该切片部分用溴化3-(4，5-二甲基噻唑-2-基)-2，5-二苯基四唑鎓(MTT)培育，以便确定在试验材料中暴露之后角膜的存活力究竟保留到什么程度。
MTT染料(在这项化验中使用的细胞存活力指示剂)借助线粒体被并入活细胞。这导致形成不可溶解的紫色的formazin晶体，这种晶体在用异丙醇提取之前留在细胞内部。用醇提取的紫色的强度与该组织的存活力成正比(即紫色越暗，存活的细胞越多)。细胞的存活力与试验制剂的毒性成反比；试验产品的毒性越低、存活的细胞就越多。
这些试验的结果如下：
          样品         体外不透明性   平均存活力(％)在第30分钟
  在第10分钟   在第30分钟
 草甘膦酸异丙铵41％油酰基肌氨酸异丙铵2％ 1.09 0.098 125
 草甘膦酸异丙铵41％油酰基肌氨酸异丙铵4％ 0.015 0.474 136
 草甘膦酸异丙铵41％椰油酰基肌氨酸异丙铵2％ 2.405 4.71 136
 草甘膦酸异丙铵41％椰油酰基氨酸异丙铵4％ 1.285 8.84 105
 草甘膦酸异丙铵41％RoundupRoundupUltra正对照物，BAC负对照物，盐水     -0.91.0302.075     3.2472.33912.38776.650         110443124N/A
这些结果表明本发明的配方对角膜组织的毒性比传统配方低得多。Roundup配方得到比含4％椰油酰基肌氨酸的配方略低的不透明性的结果，但对组织的毒性则高得多。RoundupUltra配方的不透明性和对组织的毒性比任何参加试验的配方都高。

Claims (14)

1.一种包括有效除草量的N-膦酰基甲基甘氨酸或其盐类和有效剂量的N-酰基肌氨酸盐辅助剂的除草剂组合物，其中N-酰基肌氨酸盐具有如下通式：
           RCON(CH3)CH2COOX
其中R是C8至C22的烷基或链烯基，X是氢、碱金属、铵、C1至C6的烷基胺或氨基醇，在所述的组合物中所述的辅助剂是以大于0至最多8％的相对含量的剂量存在的。
2.根据权利要求1的除草剂组合物，其中所述N-膦酰基甲基甘氨酸呈其异丙胺盐的形式。
3.根据权利要求1的除草剂组合物，其中所述的N-酰基肌氨酸盐选自月桂酰基肌氨酸的异丙铵盐、椰油酰基肌氨酸异丙铵盐以及月桂酰基肌氨酸的异丙铵盐与椰油酰基肌氨酸的异丙铵盐的混合物。
4.根据权利要求2的除草剂组合物，其中所述的N-酰基肌氨酸盐选自月桂酰基肌氨酸的异丙铵盐、椰油酰基肌氨酸异丙铵盐以及月桂酰基肌氨酸的异丙铵盐与椰油酰基肌氨酸的异丙铵盐的混合物。
5.根据权利要求1的除草剂组合物，其中所述辅助剂是月桂酰基肌氨酸异丙铵。
6.根据权利要求1的除草剂组合物，其中所述辅助剂是椰油酰基肌氨酸异丙铵。
7.根据权利要求1的除草剂组合物，呈干燥的固体形式。
8.根据权利要求1的除草剂组合物，进一步包括阳离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂或两性表面活性剂。
9.一种控制草地中的杂草的方法，该方法包括把有效剂量的除草剂组合物喷洒到所述草地上，其中所述除草剂组合物包括N-膦酰基甲基甘氨酸或其盐类和有效剂量的具有如下通式的N-酰基肌氨酸盐辅助剂：
             RCON(CH3)CH2COOX
其中R是C8至C22的烷基或链烯基，X是铵、C1至C6的烷基胺或氨基醇，在所述组合物中所述辅助剂的剂量为相对含量大于0至最多8％。
10.根据权利要求9的方法，其中所述N-膦酰基甲基甘氨酸呈其异丙胺盐的形式。
11.根据权利要求9的方法，其中所述辅助剂是月桂酰基肌氨酸异丙铵。
12.根据权利要求9的方法，其中所述辅助剂是椰油酰基肌氨酸异丙铵。
13.根据权利要求9的方法，其中所述辅助剂在除草剂组合物中的浓度为相对含量大于0至最多4％。
14.根据权利要求9的方法，其中所述的除草剂组合物进一步包括阳离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂或两性表面活性剂。
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