ЛАКТОНЫ В КАЧЕСТВЕ РАСТВОРИТЕЛЕЙ В АГРОХИМИЧЕСКИХ СОСТАВАХ
LACTONES AS SOLVENTS IN AGROCHEMICAL COMPOSITIONS

Настоящее изобретение относится к применению растворимого в воде производного лактона в качестве растворителя в агрохимических составах, а также к таким составам per se как в концентрированной, так и в разведенной форме, и к способам получения таких составов. В частности, настоящее изобретение относится к таким составам (и более конкретно к эмульгируемым концентратам и/или эмульсиям или микроэмульсиям), содержащим производное лактона, которое содержит шесть атомов углерода, и по меньшей мере один агрохимический активный ингредиент, выбранный из группы, состоящей из гербицида, антидота, инсектицида, фунгицида, нематоцида, моллюскоцида и регулятора роста растений.
Жидкие составы на основе растворителя распространены в агрохимической отрасли. Существуют термодинамически стабильные однофазные составы, в которых пестицид растворен в растворителе, поэтому продукт можно легко вылить из контейнера в бак для распыления, где затем его разбавляют водой.
Концентрированные составы, которые основаны на водорастворимых растворителях, как правило, называют дисперсионными концентратами (DC). Такие составы может быть трудно получить в виде состава, поскольку растворенный пестицид склонен к кристаллизации при разведении. Обычно с данным явлением связывают потерю водорастворимого растворителя в водной фазе.
В дополнительном типе составов пестициды объединяют с растворителем и эмульгаторами с образованием эмульгируемых концентрированных составов (ЕС). При разведении водой в баке для распыления полученная эмульсия легко диспергируется по всему баку и обеспечивает однородную концентрацию пестицида. Обычно такие составы содержат нерастворимое в воде масло в качестве ключевого ингредиента. При разведении в воде масло образует капли (образуя таким образом эмульсию в воде), которые содержат пестицид. Не допускается кристаллизация пестицида, поскольку он остается в масле. Однако такие нерастворимые в воде масла часто характеризуются низкой растворяющей способностью по отношению к пестицидно активным агрохимическим ингредиентам. Кроме того, их высокая липофильность может оказывать нежелательное влияние на экологию или безопасность, поскольку они могут распределяться в тканях организма млекопитающих, рыб, водных организмов или полезных насекомых.
В попытке устранить данные недостатки в составах ЕС часто применяют систему нескольких растворителей, в которой один компонент, который представляет собой растворитель, содержит растворитель или растворители, которые плохо растворяются в воде (т.е. характеризуются высоким коэффициентом распределения вода/октанол или logP для октанола), и второй компонент, который представляет собой растворитель, содержит растворитель или растворители, которые легко растворяются в воде (т.е. имеют низкий logP для октанола). Примером такой системы растворителей является комбинация Solvesso 200 ND (logP для октанола 3,7) и ацетофенона (logP для октанола 1,58). Предназначением липофильного растворителя (высокий logP для октанола, в данном случае Solvesso 200 ND) является образование нерастворимых в воде капель при разведении. Такое масло с низкой растворимостью в воде не растворяется при степени разбавления, применяемой в баке для распыления. Растворитель с более высокой растворимостью в воде (низкий logP для октанола, в данном случае ацетофенона) выступает в качестве лучшего растворителя для пестицида, однако он может растворяться в воде при разведении, что приводит к осаждению пестицида. Таким образом, необходимо достигнуть баланса при разработке состава с правильной смесью растворителей.
Неожиданно было обнаружено, что гамма-капролактон, который характеризуется высоким значением растворимости в воде, составляющим 11% вес/вес, и подобные производные лактона хорошо подходят для образования составов ЕС. Растворители с такой степенью растворимости в воде, как правило, не являются пригодными в эмульгируемых концентрированных составах, поскольку они не образуют капель масла при разведении в воде.
Однако, несмотря ни на что, в данном документе показано, что гамма-капролактон и другие подобные производные лактона можно применять в таких составах в качестве растворителя для агрохимического активного ингредиента без необходимости применения масла. Хотя можно было ожидать, что применение такого производного лактона в качестве такого растворителя приведет к кристаллизации при разведении, было обнаружено, что эта проблема не возникает, что позволяет пользователю применять водорастворимый растворитель в роли масла. Дополнительным преимуществом является то, что не только не допускается кристаллизация активного ингредиента, но и растворитель не является липофильным и поэтому потенциально представляет меньшую проблему для окружающей среды или для водных организмов и т.п.
Таким образом, в первом аспекте настоящее изобретение предусматривает агрохимическую композицию, где композиция представляет собой концентрат эмульсии (ЕС) или эмульсию в воде (EW), содержащую (i)
агрохимический активный ингредиент и (ii) производное лактона, которое содержит шесть атомов углерода; где агрохимический активный ингредиент (i) растворен в производном лактона (ii).
Во втором аспекте настоящее изобретение предусматривает применение производного лактона, которое содержит шесть атомов углерода, в качестве растворителя для пестицидно активного агрохимического активного ингредиента в эмульгируемом концентрате, эмульсии в воде или микроэмульсии.
В третьем аспекте настоящее изобретение также предусматривает способ получения агрохимической композиции, которая представляет собой эмульгируемый концентрат, эмульсию в воде или микроэмульсию, при этом способ включает
(i) растворение агрохимического активного ингредиента в производном лактона, где производное лактона содержит 6 атомов углерода; и
(ii) объединение раствора, полученного на стадии (i), с водой или другим водным растворителем, который не смешивается с производным лактона, применяемым на стадии (i).
Производные лактона для применения в настоящем изобретении представляют собой мономерные лактоны, содержащие всего 6 атомов углерода. В идеале они будут нести замещение в лактоновом кольце. Предпочтительно они будут смешиваться с водой (т.е. характеризуются растворимостью в воде ≥1 г/л) и характеризоваться низким logP для октанола (≤0,6). Таким образом, ε-капролактон (как показано в данном документе) и поли-ε-капролактон не считаются подходящими производными лактона для применения в настоящем изобретении.
Еще более предпочтительно, лактоновое кольцо будет 5-членным. Особенно предпочтительные производные лактона для применения в настоящем изобретении включают гамма-капролактон (γ-капролактон), также известный как γ-этил-γ-бутиролактон, или 5-этилтетрагидрофуран-2-он, характеризующийся следующей структурой:
и имеет регистрационный номер CAS 695-06-7, и 2-ацетил-гамма-бутиролактон (2-ацетил-γ-бутиролактон), также известный как 2-ацетилбутиролактон, 3-ацетилдигидро-2[3Н]-фуранон или 3-ацетилоксолан-2-он, характеризующийся следующей структурой:
и имеет регистрационный номер CAS 517-23-7. Наиболее предпочтительно производное лактона представляет собой γ-капролактон.
Выражение "агрохимический активный ингредиент" и фраза "агрохимикат" могут применяться взаимозаменяемо и, как используется в данном документе, относятся к небольшой молекуле/химическому веществу (т.е. не биологическому средству). Термины охватывают гербициды, антидоты, инсектициды, фунгициды, нематоциды, моллюскоциды и регуляторы роста растений. Для целей настоящего изобретения химические вещества, которые рассматриваются в качестве "питательных веществ" или "удобрений" для растений, не охватываются термином. В особенно предпочтительных вариантах осуществления агрохимикат, который растворяется в производном лактона, будет выбран из группы, состоящей из гербицида, антидота, инсектицида, фунгицида и регулятора роста растений. Наиболее предпочтительно агрохимикат будет выбран из группы, состоящей из гербицида, антидота, инсектицида и фунгицида.
Из примеров видно, что производные лактона, описанные в данном документе, в частности γ-капролактон, способны солюбилизировать разнообразный спектр агрохимикатов, которые имеют сильно различающуюся структуру, растворимость в воде и способы действия. Соответственно, производные лактона для применения в настоящем изобретении можно применять для получения составов ЕС (или эмульсий или микроэмульсий) с любым агрохимикатом, т.е. любым гербицидом, антидотом, инсектицидом, фунгицидом, нематоцидом, моллюскоцидом или регулятором роста растений.
Подходящие гербициды включают бициклопирон, мезотрион, фомесафен, тралкоксидим, напропамид, амитраз, пропанил, пириметанил, диклоран, текназен, токлофос-метил, флампроп М, 2,4-D, МСРА, мекопроп, клодинафоп-пропаргил, цигалофоп-бутил, диклофоп-метил, галоксифоп, квизалофоп-Р, пиноксаден, индол-3-илуксусную кислоту, 1-нафтилуксусную кислоту, изоксабен, тебутам, хлортал-диметил, беномил, бенфуресат, дикамбу, диклобенил, беназолин, триазоксид, флуазурон, тефлубензурон, фенмедифам, ацетохлор, алахлор, метолахлор, претилахлор, тенилхлор, алоксидим, бутироксидим, клетодим, циклодим, сетоксидим, тепралоксидим, пендиметалин, динотерб, бифенокс, бутафенацил, оксифлуорфен, ацифлуорфен, флуорогликофен-этил, бромоксинил, иоксинил, имазабетабенз-метил, имазапир, имазаквин, имазетапир, имазапик, имазамокс, пирибензоксим, пирифталид, флумиоксазин, флумиклорак-пентил, пиклорам, амидосульфурон, хлорсульфурон, никосульфурон, римсульфурон, триасульфурон, триалат, пебулат, просульфокарб, молинат, атразин, симазин, цианазин, аметрин, прометрин, тербутилазин, тербутрин, сулкотрион, изопротурон, линурон, фенурон, хлоротолурон и метоксурон.
Подходящие фунгициды включают флуксапироксад, флуопирам, пентиопирад, фураметпир, пенфлуфен, биксафен, седаксан, изопиразам, 3-дифторметил-1-метил-1 Н-пиразол-4-карбоновой кислоты метокси-[1-метил-2-(2,4,6-трихлорфенил)этил]амид, солатенол, мандипропамид, азоксистробин, трифлоксистробин, крезоксим-метил, фамоксадон, метоминостробин, пикоксистробин, ципроданил, карбендазим, тиабендазол, диметоморф, винклозолин, ипродион, дитиокарбамат, имазалил, прохлораз, флуквинконазол, эпоксиконазол, флутриафол, азаконазол, битертанол, бромуконазол, ципроконазол, дифеноконазол, гексаконазол, мефентрифлуконазол, паклобутазол, пропиконазол, тебуконазол, триадимефон, тритиконазол, фенпропиморф, тридеморф, фенпропидин, манкозеб, метирам, хлороталонил, тирам, зирам, каптафол, каптан, фолпет, флуазинам, флутоланил, флудиоксонил, цифлуфенамид, оксатиапипролин, карбоксин, металаксил, бупиримат, этиримол, димоксистробин, флуоксастробин, орисастробин и протиоконазол.
Подходящие инсектициды включают тиаметоксам, имидаклоприд, ацетамиприд, клотианидин, динотефуран, нитенпирам, фипронил, абамектин, эмамектин, бендиокарб, карбарил, феноксикарб, изопрокарб, пиримикарб, пропоксур, ксилилкарб, асулам, хлорпрофам, эндосульфан, гептахлор, тебуфенозид, бенсултап, диэтофенкарб, пиримифос-метил, альдикарб, метомил, циперметрин, биоаллетрин, дельтаметрин, ламбда-цигалотрин, цигалотрин, цифлутрин, фенвалерат, имипротрин, перметрин и галфенпрокс.
Подходящие регуляторы роста растений включают паклобутразол, тринексапак-этил и 1-метилциклопропен.
Подходящие антидоты включают беноксакор, клоквинтосет-мексил, циометринил, дихлормид, фенхлоразол-этил, фенклорим, флуразол, флуксофеним, мефенпир-диэтил, MG-191, нафталиновый ангидрид, N-(2-метоксибензоил)-4-[(метиламинокарбонил)амино]бензолсульфонамид и оксабетринил.
ом
ом
Разумеется, в разных изданиях The Pesticide Manual [особенно в 14- и 15- изданиях] также раскрыта подобная информация о агрохимикатах, любые из которых могут соответствующим образом применяться в настоящем изобретении.
В определенных вариантах осуществления агрохимикат (или по меньшей мере один агрохимикат), который растворяется в производном лактона, как определено в настоящем изобретении (в частности в γ-капролактоне), характеризуется растворимостью в воде, составляющей 10 г/л или меньше при 20°С. Более предпочтительно растворимость в воде указанного агрохимиката составляет ≤1 г/л, еще более предпочтительно ≤500 мг/л, еще более предпочтительно ≤250 мг/л, еще более предпочтительно ≤100 мг/л, еще более предпочтительно ≤50 мг/л и наиболее предпочтительно ≤20 мг/ л при 20°С.
Особенно предпочтительные агрохимикаты для включения в композиции включают одно или несколько веществ, приведенных ниже в таблице 4, а также агрохимикаты, сходные по структуре и/или способу действия с приведенными в таблице 4.
Концентраты эмульсии, эмульсии типа "масло в воде" или микроэмульсии, содержащие производное лактона, как определенно в данном документе (предпочтительно γ-капролактон или 2-ацетилбутиролактон), а также по меньшей мере один агрохимикат, приведенный ниже в таблице 4, образуют конкретные варианты осуществления настоящего изобретения. Следует отметить, что γ-капролактон является особенно эффективным, если речь идет о получении ЕС или эмульсии азоксистробина.
Из примеров также видно, что можно солюбилизировать в комбинации больше одного (в частности два, три или четыре) агрохимических активных ингредиентов с помощью описанных в данном документе производных лактона. Настоящее изобретение может быть особенно пригодным для объединения агрохимических активных ингредиентов, которые в противном случае было бы трудно солюбилизовать в водорастворимых растворителях или в растворителях, имеющих разную растворимость в воде, в случае если один (или больше) агрохимикат является плохо растворимым в воде, в то время как второй (или дополнительный) агрохимикат является легкорастворимым в воде.
Композиции по настоящему изобретению обычно будут содержать агрохимикат в количестве, которое рекомендуется в данной области техники. Обычно агрохимикат присутствует в концентрации от приблизительно 0,001% до 90% вес./об. Специалист в данной области техники поймет, что композиции по настоящему изобретению могут быть представлены в форме готового к применению состава (например, эмульсии (EW) или микроэмульсии) или в форме концентрата (состав ЕС), пригодного для дальнейшего разведения конечным пользователем, и при этом концентрация агрохимиката будет соответственно скорректирована. В концентрированной форме композиции по настоящему изобретению обычно содержат агрохимикат в количестве от 5 до 75% вес./об., более предпочтительно от 10 до 50% вес./об. агрохимиката. Готовые к применению композиции по настоящему изобретению обычно будут содержать от 0,0001% до 1% вес./об., более предпочтительно от 0,001% до 0,5% вес./об. и более предпочтительно от 0,001% до 0,1% вес./об. агрохимиката.
Производное лактона, полученное в данном документе, можно применять отдельно или в комбинации с другими растворителями, однако неожиданно, что производное лактона per se способно образовывать стойкие эмульсии с широким спектром агрохимикатов и с широким спектром эмульгаторов.
Если композиции по настоящему изобретению включают один или несколько дополнительных растворителей, то они могут иметь диапазон растворимости в воде. Масла с очень низкой растворимостью в воде можно добавлять вместе с производным лактона по разным причинам, таким как придание аромата, защита, снижение расходов и улучшение свойств эмульгирования. Также для разных целей можно добавлять растворители с повышенной растворимостью в воде, например, чтобы изменить легкость, с которой состав образует эмульсию в воде, для улучшения растворимости пестицида или других необязательных добавок в составе, для изменения вязкости состава или для придания коммерческой пользы.
Дополнительные компоненты состава могут быть включены в композиции по настоящему изобретению. Такие дополнительные компоненты включают, например, вспомогательные вещества, поверхностно-активные вещества, эмульгаторы, загустители и пеногасители, хорошо известные специалисту в данной области техники: в стандартных публикациях о составах раскрыты такие компоненты состава, пригодные для применения с настоящим изобретением (например, Chemistry and Technology of Agrochemical Formulations под ред. Alan Knowles, опубликованная Kluwer Academic Publishers, Нидерланды, 1998 г.; и Adjuvants and Additives: 2006, под ред. Alan Knowles, Agrow Report DS256, опубликовано Informa UK Ltd, декабрь 2006 г. ). Дополнительные стандартные компоненты состава, пригодные для применения в настоящем изобретении, раскрыты в WO 2009/130281 А1 (см. от стр. 46, строка 5, до стр. 51, строка 40).
Таким образом, композиции по настоящему изобретению могут также содержать одно или несколько поверхностно-активных веществ или диспергирующих средств для содействия эмульгированию агрохимиката при диспергировании или разведении в водной среде (диспергирующая система). Система эмульгирования присутствует, главным образом, для содействия поддержанию эмульгированного агрохимиката в воде. Специалистам в данной области техники известно много отдельных эмульгаторов, поверхностно-активных веществ и их смесей, пригодных для образования эмульсионной системы агрохимиката, и они доступны в очень широком диапазоне выбора. Типичные поверхностно-активные вещества, которые можно применить для образования системы эмульгаторов, включают такие, которые содержат этиленоксид, пропиленоксид или этиленоксид и пропиленоксид; арил или алкиларилсульфонаты и их комбинации либо с этиленоксидом, либо с пропиленоксидом, либо с обоими; карбоксилаты и их комбинации либо с этиленоксидом, либо с пропиленоксидом, либо с обоими. Также широко применяют полимеры и сополимеры. Предпочтительными поверхностно-активными веществами являются поливиниловые спирты и блок-сополимеры этиленгликоля и пропиленгликоля и их комбинации.
Другие необязательные ингредиенты, которые можно добавлять к составу, включают, например, красители, отдушки и другие материалы, которые являются полезными для типичного агрохимического состава.
Композиции по настоящему изобретению можно применять для контроля вредителей. Используемый в данном документе термин "вредитель" включает насекомых, грибы, моллюсков, нематод и нежелательные растения. Таким образом, для контроля вредителей композицию по настоящему изобретению можно применять непосредственно по отношению к вредителю или по отношению к месту нахождения вредителя. Соответственно, в различных вариантах осуществления настоящее изобретение предусматривает способ лечения или предупреждения грибковой инфекции у растения, способ контроля насекомых на растениях и способ контроля роста нежелательных растений. В каждом случае способ включает применение в отношении указанного(указанных) растения(растений) или места произрастания указанного(указанных) растения(растений) композиции, которая содержит фунгицидный, инсектицидный или гербицидный активный ингредиент (в зависимости от ситуации), растворенный в производном лактона, описанном в данном документе.
Композиции по настоящему изобретению также можно применять в месте обработки семян, таким образом, применять, в случае необходимости, по отношению к семенам.
Различные аспекты и варианты осуществления настоящего изобретения далее будут более подробно проиллюстрированы с помощью примера. Следует понимать, что можно осуществлять модификацию некоторых подробностей без отступления от объема настоящего изобретения.
ПРИМЕРЫ
Пример 1. Растворимость γ-лактона в воде и logP для октанола
1.1 Растворимость в воде
Растворимость гамма-капролактона в воде измеряли с применением хроматографии, которая представляет собой HPLC. Обеспечивали достижение равновесия для нескольких образцов лактона при комнатной температуре с равным объемом воды. Образцы оставляли на две недели, затем анализировали с помощью HPLC. Результаты повторных измерений показаны ниже в таблице 1, и очень четко видно, что растворимость гамма-капролактона в воде составляет приблизительно 11% вес./вес.
1.2 LogP для октанола для γ-капролактона
Образцы гамма-капролактона исследовали с применением насыщенной октанолом колонки для хроматографии. Время удерживания в колонке указывало на коэффициент распределения в системе октанол-вода (logP для октанола) 0,34 при температуре 25°С и рН 6,98.
Пример 2. Растворимость фунгицида азоксистробина в ряде органических жидкостей
Азоксистробин растворяли в ряде органических жидкостей, некоторые из которых известны в качестве растворителей для агрохимикатов, при комнатной температуре и обеспечивали достижение равновесия. Добавляли измеренное количество воды и каждую смесь встряхивали. Объем воды в 20 раз превышал объем органического вещества/растворителя. После осаждения образцы оценивали (i) как те, что разделились на два слоя без признаков кристаллизации пестицидов, или (ii) которые были обнаружены в виде одного слоя, где пестицид осаждался в виде кристаллов.
Образцы оценивали через 24 и 48 часов. Результаты через 48 часов показаны в таблице 2. Значения logP для октанола растворителей были взяты из литературы или, если это значение было недоступным, оценивали с применением программы ProPred™ (ICAS ProPred™, КТ Consortium, DTU Kemiteknik, Люнгбю, Дания). Если оценивали значения, проводили простую проверку с помощью мерных цилиндров с 50/50 объемами октанола и воды. Растворитель добавляли в цилиндр до четкого наблюдения эффекта добавления.
Неожиданно растворы азоксистробина в гамма-капролактоне или 2-ацетил-гамма-бутиролактоне обеспечивали образование двухфазных смесей, где пестицид оставался растворенным в растворителе и данный раствор не был растворимым в воде.
Образец гамма-капролактона с азоксистробином дополнительно разбавляли в 100 раз в воде, в результате чего два слоя все еще не смешивались.
Пример 3. Сравнение растворимости пестицида в органических жидкостях с подобной растворимостью в воде и logP для октанола
Два растворителя Dowanol™TPM (метиловый эфир трипропиленгликоля, The Dow Chemical Company) и гексиленгликоль имеют подобные γ-капролактону значения logP для октанола и также полностью смешиваются с водой при 20°С. В данном примере несколько пестицидно активных агрохимических компонентов (мандипропамид, флудиоксонил, пиноксаден и дифеноконазол) растворяли в каждом из трех растворителей с получением 5% вес./вес. растворов. Каждый раствор затем разбавляли в воде с образованием смеси 20:1. Полученные наблюдения показаны ниже в таблице 3.
Вполне ожидаемо, составы, в которых применяли Dowanol™TPM и гексиленгликоль в качестве растворителей, обеспечивали в результате кристаллизацию каждого из агрохимических активных ингредиентов. Гамма-капролактон отдельно был способен поддерживать каждый из агрохимических активных ингредиентов в растворе, и был представлен в виде двухслойной системы.
Пример 4. Растворимость агрохимикатов в γ-капролактоне
Небольшое количество каждого из агрохимических активных ингредиентов, приведенных ниже в таблице 4, добавляли к гамма-капролактону в качестве растворителя и растворяли в нем. Потом добавляли поверхностно-активное вещество Soprophor™ 3D33 (сложный фосфатный эфир этоксилата тристирилфенола, SOLVAY) до 5% вес./вес.Полученные в результате образцы разбавляли в воде, и было отмечено, что все они легко образовывали эмульсию.
Пример 5. Получение агрохимического состава ЕС с применением γ-капролактона в качестве растворителя
В данном примере состав ЕС на основе азоксистробина получали с составом, описанным ниже в таблице 5. Ингредиенты смешивали с образованием прозрачного раствора. Было показано, что ЕС является стабильным при комнатной температуре в течение двух недель.
Исследовали характеристики эмульсии при разведении водой. Состав легко образовывал эмульсию в воде и демонстрировал удовлетворительную стабильность эмульсии в течение 24 часов при степени разведения 1:100.
Пример 6. Состав на основе смеси двух агрохимикатов в виде ЕС с применением γ-капролактона в качестве растворителя
В данном примере состав ЕС на основе двух фунгицидов получали путем объединения двух фунгицидных активных ингредиентов, азоксистробина и солатенола, с гамма-капролактоном и другим растворителем, диметиллактамидом. Ингредиенты смешивали с образованием прозрачного раствора. К раствору добавляли небольшое количество поверхностно-активного вещества Soprophor™ 4D384 (сульфат этоксилата тристирилфенола, SOLVAY) и характеристики эмульсии исследовали в условиях разведения водой. При разведении 1/100 эмульсия была стабильной в течение 24 часов.
Пример 7. Состав на основе четырех агрохимикатов в виде ЕС с применением γ-капролактона в качестве растворителя
В данном примере образовывался сложный ЕС, содержащий три гербицида и антидот гербицидов. Компоненты, описанные ниже в таблице 6, смешивали с образованием ЕС. Полученный в результате ЕС легко разбавляется в воде с образованием молочно-белой эмульсии.
После осаждения в течение 24 часов наблюдали небольшое (незначительное) количество осадка в эмульсии, которая в иных случаях была стабильной.