КОМПОЗИЦИИ И СПОСОБЫ ДЛЯ МОДУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ EBIS ИЗ ДИТИОКАРБАМАТНЫХ ФУНГИЦИДОВ
COMPOSITIONS AND METHODS TO MODULATE RATE OF EBIS PRODUCTION FROM DITHIOCARBAMATE FUNGICIDES

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Настоящая заявка испрашивает приоритет в отношении предварительной патентной заявки США №61/747664, поданной 31 декабря 2012 года, которая во всей своей включается в настоящий документ посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение предлагает способы и композиции, подходящие для борьбы с грибковыми патогенами растений.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ И СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Этиленбисдитиокарбаматные (EBDC) фунгициды, такие как манеб и манкоцеб, представляют собой важные средства защиты растений, используемые для борьбы с широким спектром болезней, включая более чем 400 болезней растений у более чем 70 видов культурных растений (M. Ladovica и др., Plant Disease (Болезни растений), 2010 г., т. 94(9) с. 1076-1087). Манкоцеб имеет особое значение для борьбы с опустошительными и быстро распространяющимися болезнями, такими как фитофтороз картофеля (возбудитель - гриб Phytophthora infestans), парша яблони (возбудитель - гриб Venturia inaequalis), ложномучнистая роса винограда (возбудитель - гриб Plasmopara viticola) и церкоспороз (черная сигатока) банана (возбудители - грибы различных видов рода Mycosphaerella). Дитиокарбаматные фунгициды, в частности, манкоцеб, являются особенно полезными для борьбы с этими болезнями вследствие своего широко спектра действия, высокой переносимости культурными растениями и общей пригодности для использования в борьбе с грибковыми болезнями растений, устойчивыми к некоторым фунгицидам, которые проявляют свою активность лишь в отношении единственного целевого гриба.
Хотя фунгициды EBDC широко используются, они имеют ограничения, обусловленные отчасти тем, что многие из них фактически являются предшественниками фунгицидов и не проявляют значительной противогрибковой активности до тех пор, пока они не претерпевают превращение в вещество, обладающее более высокой фунгицидной активностью. Например, манкоцеб является предшественником фунгицида и при воздействии воды и кислорода быстро превращается в этиленбисизотиоцианатсульфид (EBIS). Для получения EBIS из фунгицида EBDC одновременно требуются кислород и вода. В атмосфере присутствует достаточное количество кислорода для образования EBIS. Достаточное количество воды для образования EBIS может быть обеспечено за счет влаги в таких формах, как дождь, роса, туман, дымка, орошение, или в периоды высокой влажности воздуха, в течение которых может присутствовать или отсутствовать свободная влага. Когда фунгицид EBDC наносится на растения, образование EBIS не ограничивается недостатком кислорода. Однако превращение EBDC в EBIS может ограничивать недостаток влаги. Термин «превращение», который используется в настоящем документе, если не определены другие условия, означает образование EBIS из EBDC посредством реакции EBDC с кислородом и водой. Хотя EBIS является основным фунгицидным ядохимикатом, источником которого является манкоцеб, он сохраняет свое присутствие на поверхности листьев на уровне, эффективном для борьбы с болезнями, лишь в течение короткого период времени, и его период полуразложения составляет менее чем двое суток. В своем исследовании Newsome (J. Agric. Food Chem. (Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии), 1976 г., т. 24, с. 999) обнаружил, что превращение манкоцеба в EBIS достигает максимального уровня приблизительно через двое суток после нанесение на помидорные листья.
Такие же общие условия, приводящие к заражению растений многочисленными грибковыми болезнями, также приводят к быстрому образованию и рассеянию фунгицидного EBIS. Вследствие относительно короткого периода своей эффективности в условиях, способствующих болезни растений, зачастую дитиокарбаматы необходимо применять периодически с короткими интервалами. Использование манкоцеба также сталкивается и с другими практическими ограничениями. Ранее манкоцеб использовали для обработки некоторых европейских культурных растений в высоких дозах, составляющих 2,8 кг фактической массы манкоцеба на гектар. Когда манкоцеб перерегистрировали в Европе, максимальная доза его применения была снижена до 1,6 кг на гектар. Это изменение правил ограничило использование манкоцеба для обработки культурных растений в Европе.
В целях увеличения возможности применения дитиокарбаматов для борьбы с болезнями растений существует потребность усиления профилактического эффекта однократного применения этих соединений и/или увеличения периода времени между его применениями. Всестороннее моделирование экологического поведения манкоцеба в филлосфере позволило описать кинетику образования EBIS из манкоцеба на поверхность листьев в интервале условий, необходимых для воздействия грибов (Cryer и др., статья направлена на рецензию/публикацию в журнал Computers and Electronics in Agriculture (Компьютеры и электроника в сельском хозяйстве)). Cryer предложил модель, согласно которой задержка начала образования EBIS из манкоцеба или замедление скорости его высвобождения из манкоцеба на поверхности листьев повышает его эффективность в борьбе с болезнями растений. В литературе встречается немного публикаций, описывающих регулирование фактической скорости превращения предшественника пестицида в его активную форму на поверхностях растений.
Как сообщается в настоящем документе, композиции, которые способны модулировать реакцию манкоцеба с водой и кислородом в целях регулируемого высвобождения EBIS в течение продолжительных периодов времени, могут обеспечивать улучшения, такие как (1) снижение применяемой дозы манкоцеба, необходимой для уничтожения грибов, (2) увеличение интервала между опрыскиваниями, (3) сокращение до минимума побочного продукта разложения, т.е. этилентиомочевины (ETU).
В настоящем документе описаны композиции и способы для модулирования скорости превращения фунгицидов EBDC, таких как манкоцеб, в EBIS. Описанные композиции, подходящие для осуществления улучшенной борьбы с болезнями растений, содержат эффективное для сельского хозяйства количество фунгицида EBDC, один или несколько модулирующих образование EBIS полимеров, одно или несколько диспергирующих веществ, и другие необязательные инертные ингредиенты композиции.
Согласно некоторым примерным вариантам осуществления, предлагается фунгицидная композиция для модулирования превращения этиленбисдитиокарбаматного (EBDC) фунгицида в этиленбисизотиоцианатсульфид (EBIS). Данная композиция включает фунгицид EBDC, модулирующий образование EBIS полимер и диспергирующее вещество. Фунгицид EBDC покрыт модулирующим образование EBIS полимером, таким образом, что полупериод высвобождения EBIS увеличивается, по меньшей мере, приблизительно в два раза по сравнению с непокрытым фунгицидом EBDC.
Согласно некоторым примерным вариантам осуществления фунгицидной композиции, фунгицид EBDC представляет собой, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, которую составляют манкоцеб, манеб, цинеб и метирам. Согласно более конкретному варианту осуществления, фунгицид EBDC представляет собой манкоцеб.
Согласно некоторым примерным вариантам осуществления фунгицидной композиции, фунгицид EBDC присутствует в форме твердых частиц. Согласно более конкретному варианту осуществления, фунгицид EBDC представляет собой манкоцеб.
Согласно некоторым примерным вариантам осуществления фунгицидной композиции, фунгицид EBDC распределяется в матрице модулирующего образование EBIS полимера. Согласно более конкретному варианту осуществления, фунгицид EBDC представляет собой манкоцеб.
Согласно некоторым примерным вариантам осуществления фунгицидной композиции, фунгицид EBDC присутствует в форме кристаллов и/или твердых частиц, причем фунгицид EBDC покрыт модулирующим образование EBIS полимером. Согласно более конкретному варианту осуществления, фунгицид EBDC представляет собой манкоцеб.
Согласно некоторым примерным вариантам осуществления фунгицидной композиции, фунгицид EBDC производит этиленбисизотиоцианатсульфид (EBIS), когда он вступает в контакт с водой и кислородом.
Согласно некоторым примерным вариантам осуществления фунгицидной композиции, модулирующий образование EBIS полимер обеспечивает непроницаемость по отношению к кислороду и/или воде. Согласно более конкретному варианту осуществления, модулирующий образование EBIS полимер представляет собой, по меньшей мере, один полимер, выбранный из группы, которую составляют: поливиниловый спирт, латекс, желатин, поливинилпирролидон, полиакрилат, полиакриламид, поливинилацетат, поливиниламин, поливинилсульфонат, а также соответствующие смеси и сополимеры. Согласно следующему более конкретному варианту осуществления, латекс выбирается из группы, которую составляют стандартный или модифицированный акриловый латекс, стандартный или модифицированный винил-акриловый латекс и стирол-акриловый латекс. Согласно следующему более конкретному варианту осуществления, поливиниловый спирт выбирается из частично гидролизованных поливиниловых спиртов и сополимеров частично гидролизованных поливиниловых спиртов. Примерный интервал молекулярной массы поливинилового спирта составляет от приблизительно 10000 кДа до приблизительно 500000 кДа, и примерная степень гидролиза составляет от 60% до 99,9%. Следующий примерный интервал молекулярной массы поливинилового спирта составляет от приблизительно 140000 кДа до 10 приблизительно 500000 кДа, и, следующий примерный интервал степени гидролиза составляет от 87% до 99,9%.
Согласно некоторым примерным вариантам осуществления фунгицидной композиции, массовое соотношение модулирующего образование EBIS полимера и фунгицида EBDC в композиции составляет от приблизительно 1:200 до приблизительно 1:5.
Согласно некоторым примерным вариантам осуществления фунгицидной композиции, массовое соотношение модулирующего образование EBIS полимера и фунгицида EBDC составляет от 1:100 до 1:10.
Согласно некоторым примерным вариантам осуществления фунгицидной композиции, диспергирующее вещество представляет собой, по меньшей мере, одно диспергирующее вещество, выбранное из группы, которую составляют лигносульфонат натрия, кальция или аммония, продукт конденсации алкилнафталинсульфоната, блок-сополимер этиленоксида и пропиленоксида, тристирилфенолэтоксилаты, стирол-акриловые сополимеры, сополимер простого метилвинилового эфира и сложного полуэфира малеинового ангидрида, поливинилпирролидон и сополимер поливинилпирролидона.
Согласно некоторым примерным вариантам осуществления фунгицидной композиции, соединение присутствует в форме смачиваемого порошка.
Согласно некоторым примерным вариантам осуществления фунгицидной композиции, соединение присутствует в форме гранул.
Согласно некоторым примерным вариантам осуществления фунгицидной композиции, соединение присутствует в форме диспергируемых в воде гранул.
Согласно некоторым примерным вариантам осуществления фунгицидной композиции, соединение изготавливают в процессе распылительной сушки.
Согласно некоторым примерным вариантам осуществления, предлагается агрегированная твердая частица. Данную агрегированную твердую частицу составляют фунгицид EBDC; матрица или покрытие, причем эта матрица или покрытие включает модулирующий образование EBIS полимер, где массовое соотношение модулирующего образование EBIS полимера и фунгицида EBDC составляет от приблизительно 1:200 до приблизительно 1:5, и модулирующий образование EBIS полимер представляет собой, по меньшей мере, один полимер, выбранный из группы, которую составляют: поливиниловый спирт, латекс, желатин, поливинилпирролидон, полиакрилат, полиакриламид, поливинилацетат, поливиниламин и поливинилсульфонат; и диспергирующее вещество.
Согласно некоторым примерным вариантам осуществления агрегированной твердой частицы, фунгицид EBDC распределяется в матрице модулирующего образование EBIS полимера.
Согласно некоторым примерным вариантам осуществления агрегированной твердой частицы, фунгицид EBDC покрыт модулирующим образование EBIS полимером.
Согласно некоторым примерным вариантам осуществления агрегированной твердой частицы, размер частицы составляет от приблизительно 1 до приблизительно 100 мкм.
Согласно некоторым примерным вариантам осуществления агрегированной твердой частицы, фунгицид EBDC выбирается из группы, которую составляют манкоцеб, манеб, метирам, и цинеб.
Согласно некоторым примерным вариантам осуществления агрегированной твердой частицы, латекс выбирается из группы, которую составляют стандартный или модифицированный акриловый латекс, стандартный или модифицированный винил-акриловый латекс, и стирол-акриловый латекс.
Согласно некоторым примерным вариантам осуществления агрегированной твердой частицы, поливиниловый спирт представляет собой, по меньшей мере, один полимер выбранный из группы, которую составляют частично гидролизованный поливиниловый спирт и сополимер частично гидролизованного поливинилового спирта. Согласно одному более конкретному варианту осуществления, поливиниловый спирт или сополимер поливинилового спирта имеет интервал молекулярной массы от приблизительно 10000 кДа до приблизительно 500000 кДа и степень гидролиза в интервале от приблизительно 60% до приблизительно 99,9%. Согласно следующему более конкретному варианту осуществления, поливиниловый спирт имеет интервал молекулярной массы от приблизительно 140000 кДа до приблизительно 500000 кДа и степень гидролиза в интервале от приблизительно 87% до приблизительно 99,9%.
Согласно некоторым примерным вариантам осуществления агрегированной твердой частицы, диспергирующее вещество представляет собой, по меньшей мере, одно диспергирующее вещество, выбранное из группы, которую составляют: лигносульфонат натрия, продукт конденсации алкилнафталинсульфоната, блок-сополимер этиленоксида и пропиленоксида, тристирилфенолэтоксилаты, стирол-акриловый сополимер, сополимер простого метилвинилового эфира и сложного полуэфира малеинового ангидрида и сополимер поливинилпирролидона.
Согласно некоторым примерным вариантам осуществления, предлагается способ обработки растения. Данный способ включает нанесение на поверхность растения или на поверхность, прилегающую к поверхности растения, водной суспензии фунгицидно эффективного количества агрегированной твердой частицы, причем размер вышеупомянутой частицы составляет от приблизительно 1 до приблизительно 100 мкм, и в вышеупомянутая частица включает, по меньшей мере, один фунгицид EBDC и матрицу или покрытие, где вышеупомянутая матрица или вышеупомянутое покрытие включает, по меньшей мере, один модулирующий образование EBIS полимер, включающий, по меньшей мере, один полимер, выбранный из группы, которую составляют: поливиниловый спирт, латекс, желатин, поливинилпирролидон, полиакрилат, полиакриламид, поливинилацетат, поливиниламин и поливинилсульфонат, и массовое соотношение модулирующего образование EBIS полимера и фунгицида EBDC составляет от приблизительно 1:200 до приблизительно 1:5.
Согласно некоторым примерным вариантам осуществления способа обработки растения, фунгицид EBDC представляет собой манкоцеб.
Согласно некоторым примерным вариантам осуществления способа обработки растения, фунгицид EBDC производит EBIS на поверхности растения при контакте с водой и/или кислородом.
Согласно некоторым примерным вариантам осуществления способа обработки растения, поливиниловый спирт включает, по меньшей мере, один поливиниловый спирт, выбранный из группы, которую составляют частично гидролизованный поливиниловый спирт и его сополимер.
Согласно некоторым примерным вариантам осуществления способа обработки растения, фунгицид EBDC внедряется в матрицу модулирующего образование EBIS полимера.
Согласно некоторым примерным вариантам осуществления способа обработки растения, фунгицид EBDC покрыт модулирующим образование EBIS полимером.
Согласно некоторым примерным вариантам осуществления способа обработки растения, водная суспензия смешивается в концентрированной или разбавленной форме с фунгицидом, не представляющим собой EBDC. Согласно более конкретному варианту осуществления, фунгицид, не представляющий собой EBDC, является эффективным в случае болезней, возбудителями которых являются оомицетные организмы.
Согласно некоторым примерным вариантам осуществления, предлагается способ увеличения эффективности фунгицида EBDC для профилактики или лечения грибковых болезней листьев растений в условиях высокий влажности. Данный способ включает нанесение композиции, включающей модулирующий образование EBIS полимер и фунгицид EBDC, по меньшей мере, на одну поверхность растения и воздействие воздуха на поверхность растения, причем воздух имеет относительную влажность в интервале от приблизительно 60% до приблизительно 95% и температуру в интервале от приблизительно 8 до приблизительно 33°C.
Согласно некоторым примерным вариантам осуществления, предлагается способ увеличения эффективного периода полупревращения частицы фунгицида EBDC в EBIS. Данный способ включает изготовление композиции, включающей, по меньшей мере, один фунгицид EBDC и модулирующий образование EBIS полимер; и введение в контакт вышеупомянутой композиции, содержащей фунгицид EBDC и модулирующий образование EBIS полимер, с водой и/или кислородом, причем продолжительность присутствия покрытого полимером фунгицида EBDC увеличивается, по меньшей мере, приблизительно в 1,2 раза по сравнению с непокрытым фунгицидом EBDC, о чем свидетельствует количество EBIS, образующегося с течением времени.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 представляет график, иллюстрирующий профили высвобождения EBIS для различных содержащих манкоцеб композиций при контакте с водой.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Согласно аспектам настоящего изобретения, предлагаются фунгициды EBDC и соответствующие композиции, а также их использование для устранения или профилактики одной или нескольких грибковых болезней одного или нескольких растений. Описанные способы включают введение в контакт растения, подверженного риску болезни, вызванной грибковым патогеном, с композицией, включающей эффективное для сельского хозяйства количество этиленбисдитиокарбаматного (EBDC) фунгицида, по меньшей мере, один модулирующий образование EBIS полимер, диспергирующее вещество, и необязательно другие инертные ингредиенты композиции.
Кроме того, описанные композиции могут содержать, по меньшей мере, один модулирующий образование EBIS полимер, по меньшей мере, один фунгицид EBDC и необязательно, по меньшей мере, один фунгицид, не представляющий собой EBDC.
Если другое условие четко не определено и не очевидно не подразумевается, термин «приблизительно» означает интервал значений с точностью +/- 10%, например, приблизительно 1 означает интервал от 0,9 до 1,1.
Не намереваясь ограничиваться какой-либо теорией, авторы считают, что диспергирование молекул, кристаллов, твердых частиц и/или агрегированных твердых частиц фунгицида EBDC в матрице модулирующего образование EBIS полимера может благоприятно повышать эффективность композиции в борьбе с болезнями растений. Термин «агрегированная твердая частица», который используется в настоящем документе, означает твердую частицу, которую составляет множество мелких твердых частиц и/или кристаллов, которые тесно связаны или соединены друг с другом. Термин «диспергирование», который используется в настоящем документе, означает смешивание молекул, кристаллов, твердых частиц и/или агрегированных твердых частиц фунгицида EBDC с модулирующим образование EBIS полимером в гомогенном или гетерогенном, непрерывном или прерывистом распределении. В композициях, которые описаны в настоящем документе, модулирующий образование EBIS полимер служит для изготовления матрицы, покрытия, и/или действует в качестве барьера, посредством которого можно модулировать скорость реакции фунгицида EBDC с водой и кислородом, в которой образуется EBIS, обладающее фунгицидной активностью химическое соединение, и в результате этого увеличивается продолжительность периода, в течение которого EBIS присутствует на фунгицидно эффективных уровнях. Термин «матрица», который используется в настоящем документе, означает окружающий материал, в котором другой материал, включающий агрегированные твердые частицы, удерживается, растворяется, диспергируется или другим способом распределяется. Модулирующий образование EBIS полимер может действовать в качестве окружающего материала, в котором другой материал, такой как фунгицид EBDC, удерживается, растворяется, диспергируется или другим способом распределяется.
Таким образом, предусматривается также, что модулирующий образование EBIS полимер может присутствовать в матрице в одинаковой концентрации или с градиентом концентрации. Модулирующий образование EBIS полимер может присутствовать в качестве покрытия, которое окружает молекулы, кристаллы, твердые частицы и/или агрегированные твердые частицы фунгицида EBDC. Композиции, описанные в настоящем документе, могут обеспечивать улучшение борьбы с болезнями растений при нанесении путем опрыскивания по сравнению с отдельным смешиванием в резервуаре каждого индивидуального компонента описанных композиций смеси для опрыскивания и последующего опрыскивания растений этой смесью.
Подходящие фунгициды EBDC, которые можно использовать в композициях и способах согласно настоящему изобретению, включают манкоцеб, манеб, цинеб и метирам, и предпочтительнее манкоцеб. Предусматривается, что настоящее изобретение распространяется на все фунгициды EBDC, которые, в конечном счете, образуют EBIS. Предусматривается также, что фунгициды EBDC согласно настоящему изобретению могут образовывать комплексные и/или координационные соединения с широким разнообразием одновалентных и двухвалентных катионов, таких как, но не ограничиваясь этим, катионы натрия, меди, марганца, железа, цинка, кальция, магния и т.д.
Подходящие модулирующие образование EBIS полимеры в описанных композициях представляют собой компоненты, которые модулируют скорость образования EBIS из фунгицида EBDC посредством модулирования его реакции с водой и кислородом. Термин «модулирование», который используется в настоящем документе, означает уменьшение скорость образования EBIS по сравнению со скоростью образования EBIS из фунгицида EBDC при отсутствии модулирующего образование EBIS полимера. Кроме того, предполагается, что скорость образования и/или накопления других побочных продуктов и метаболитов фунгицида EBDC, таких как, но не ограничиваясь этим, этиленбисизотиоцианат (EBI) и этилентиомочевина (ETU), можно также модулировать или уменьшать посредством использования модулирующего образование EBIS полимера.
Согласно одному варианту осуществления, модулирующий образование EBIS полимер может служить для образования гомогенной и непрерывной матрицы, которая обеспечивает, что фунгицид EBDC и инертные ингредиенты прочно ассоциируются друг с другом. Согласно другому варианту осуществления, модулирующий образование EBIS полимер может служить для образования гомогенной и непрерывной матрицы, которая обеспечивает, что частицы фунгицида EBDC и инертные ингредиенты прочно ассоциируются друг с другом таким образом, что может образоваться агрегированная частица. Согласно следующему варианту осуществления, модулирующий образование EBIS полимер может служить для образования гетерогенной и прерывистой матрицы, которая обеспечивает, что частицы фунгицида EBDC и инертные ингредиенты прочно ассоциируются друг с другом таким образом, что может образоваться агрегированная частица. Согласно другому варианту осуществления модулирующий образование EBIS полимер может служить в качестве внешнего покрытия, которое окружает частицы фунгицида EBDC, диспергирующие вещества и инертные вещества. Согласно следующему варианту осуществления, модулирующий образование EBIS полимер может диспергироваться и распределяться равномерно или с градиентом концентрации в частицах фунгицида EBDC.
Подходящие модулирующие образование EBIS полимеры, которые используются в композициях и способах, описанных в настоящем документе, включают, но не ограничиваются этим, полимеры, произведенные из нефти и природных источников, синтетические латексы, желатины, белки, полипептиды, пептиды, полисахариды, лигнины, камеди, целлюлозы, хитозаны, натуральные латексы, канифоль, а также соответствующие модифицированные производные и сочетания. Подходящие полимеры включают полиаллен, полибутадиен, полиизопрен и замещенные полибутадиены, такие как поли(2-трет-бутил-1,3-бутадиен), поли(2-хлорбутадиен), поли(2-хлорметилбутадиен), полифенилацетилен, полиэтилен, хлорированный полиэтилен, полипропилен, полибутен, полиизобутен, полициклопентилэтилен и полициклогексилэтилен, полистирол, поли(алкилстирол), замещенный полистирол, поли(бифенилэтилен), поли(1,3-циклогексадиен), полициклопентадиен, полиакрилаты, включая полиалкилакрилаты и полиарилакрилаты, полиакрилонитрилы, полиакриламиды, полиметакрилаты, включая полиалкилметакрилаты и полиарилметакрилаты, полилактаты, поливинилпирролидоны, двухзамещенные сложные полиэфиры, такие как поли(ди-н-бутилитаконат) и поли(амилфумарат), простые поливиниловые эфиры, такие как поли(бутоксиэтилен) и поли(бензилоксиэтилен), поли(метилизопропенилкетон), поливинилхлориды, поливинилиденхлорид, поливинилацетаты, поливиниловые спирты, сложные поливинилкарбоксилатные эфиры, такие как поливинилпропионат, поливинилбутират, поливинилкаприлат, поливиниллаурат, поливинилстеарат и поливинилбензоат, поливиниламины, поливинилсульфонаты, полиуретаны, эпоксидные смолы и т.д., а также соответствующие модифицированные производные, сочетания и сополимеры. Модулирующие образование EBIS полимеры можно использовать непосредственно, в форме водных растворов или водных дисперсий твердых или жидких частиц.
Модулирующие образование EBIS полимеры, пригодные для использования в композициях и способах, которые описаны в настоящем документе, включают поливиниловый спирты и соответствующие сополимеры, причем интервал молекулярной массы поливинилового спирта или сополимера составляет от приблизительно 10000 до приблизительно 500000, и степень гидролиза составляет от приблизительно 60% до 99,9%. Предпочтительные поливиниловые спирты и сополимеры, используемые в композициях и способах, которые описаны в настоящем документе, имеют интервал молекулярной массы от приблизительно 140000 до приблизительно 500000 и степень гидролиза от приблизительно 87% до приблизительно 99,9%. Подходящий товарные поливиниловые спирты, которые можно эффективно использовать в качестве модулирующих образование EBIS полимеров включают, например, Celvol 205 (степень гидролиза от 87 до 89%, молекулярная масса менее 80000), Celvol 540 (степень гидролиза от 87 до 89%, молекулярная масса более 146000) и Celvol 350 (степень гидролиза от 98 до 98,8%, молекулярная масса более 146000) от компании Sekisui Chemical Co. Ltd. (Осака, Япония).
Латексы обычно определяются как устойчивые дисперсии полимерных микрочастиц в водной среде. Латексы могут быть натуральными или синтетическими. Латекс, который встречается в природе, представляет собой напоминающую сок жидкость молочного цвета, которая выделяется многими растениями и застывает при воздействии воздуха, представляя собой сложную эмульсию, в которой содержатся белки, алкалоиды, крахмалы, сахара, масла, таннины, смолы и камеди. Синтетический латекс изготавливают посредством полимеризации мономера или мономеров, которые эмульгируют, используя поверхностно-активные вещества в водной системе, или посредством диспергирования порошкообразного полимера в воде.
Латексы, которые представляют собой предпочтительные модулирующие образование EBIS полимеры в композициях и способах, которые описаны в настоящем документе, включают стандартные или модифицированные акриловые латексы, стандартные или модифицированные винил-акриловые латексы и стирол-акриловые латексы.
Модулирующие образование EBIS полимеры в композициях и способах, которые описаны в настоящем документе, могут составлять от приблизительно 0,1 массового процента (мас.%) до приблизительно 10 мас.% по отношению к суммарной массе композиции фунгицид EBDC.
Можно регулировать и дополнительно оптимизировать скорости превращения манкоцеба в EBIS или другого предшественника пестицида в соответствующий активный ингредиент посредством регулирования ряда параметров, включая: (1) выбор конкретного модулирующего образование EBIS полимера, (2) использование более чем одного модулирующего образование EBIS полимера, (3) оптимизацию концентрации модулирующего образование EBIS полимера, (4) регулирование концентрации других ингредиентов композиции. Авторы также предусматривают использование сочетания композиций, содержащих смачиваемый порошок фунгицида EBDC, но не содержащих модулирующий образование EBIS полимер, и композиций фунгицида EBDC с использованием поливинилового спирта в качестве модулирующего образование EBIS полимера для обеспечения оптимальной борьбы с болезнями растений. Не намереваясь ограничиваться какой-либо теорией или механизмом, авторы считают, что композиции, содержащих смачиваемый порошок фунгицида EBDC, но не содержащих модулирующий образование EBIS полимер, могут обеспечивать быстрое образование EBIS в период первоначального применения и продолжительной борьбы с болезнями растений, поскольку пролонгированное или отсроченное образование EBIS может быть достигнуто посредством композиции фунгицида EBDC с использованием модулирующего образование EBIS полимера.
Скорость реакции воды и кислорода с EBDC, в которой образуется EBIS, можно измерять и количественно оценивать, используя способы, которые известны специалистам в области анализа реакций. Скорость превращения можно описать количественно, определяя в часах τ, полупериод высвобождения EBIS, представляющий собой период времени, в течение которого половина суммарного теоретического оставшегося количества EBIS должна высвобождаться из частицы EBDC, с допущением того, что весь EBDC, в конечном счете, превращается в EBIS, или константу k скорости высвобождения EBIS, где k = ln2/τ. В зависимости от уровней и концентраций, модулирующие образование EBIS полимеры увеличивают полупериод высвобождения τ (ч), причем кратность увеличения составляет от приблизительно 2 до приблизительно 1000, по сравнению с такой же композицией, в которой не содержится модулирующий образование EBIS полимер. Аналогичным образом, в зависимости от уровней и концентраций, модулирующие образование EBIS полимеры уменьшают константу k скорости высвобождения EBIS, причем кратность уменьшения составляет от приблизительно 2 до приблизительно 1000 по сравнению с такой же композицией, в которой не содержится модулирующий образование EBIS полимер. Скорость превращения фунгицида EBDC в EBIS можно измерять экспериментально, используя аналитические способы, которые известны специалистам в данной области техники. Полупериод высвобождения τ (ч) и константу k скорости высвобождения можно вычислять посредством аналитических измерений, используя способы и модели, которые известны специалистам в данной области техники.
Пригодный для использования показатель остаточного количества фунгицида EBDC представляет собой продолжительность присутствия RTH (ч), т.е. период времени, в течение которого EBIS присутствует на некотором уровне после его высвобождения из EBDC. Значение RTH можно измерять и количественно оценивать, используя способы, которые известны специалистам в области анализа реакций. Например, если 95% EBIS присутствует, когда RTH составляет 70 ч, способность сохранения может считаться низкой. В качестве сравнения, когда RTH превышает 70 ч, это является показателем улучшения (увеличения) способности сохранения. В зависимости от уровней и концентраций, модулирующие образование EBIS полимеры увеличивают RTH (ч), причем кратность увеличения составляет от приблизительно 1,2 до приблизительно 10, по сравнению с такой же композицией, в которой не содержится модулирующий образование EBIS полимер. В качестве примера, если RTH композиции, содержащей манкоцеб, но не содержащей модулирующий образование EBIS полимер, составляет 50 ч, а RTH сравнительной композиции, содержащей манкоцеб и модулирующий образование EBIS полимер, составляет 125 ч, то коэффициент увеличения продолжительности присутствия составляет 2,5 (125 ч/50 ч).
Подходящие диспергирующие вещества, используемые в композициях и способах, которые описаны в настоящем документе, могут включать одно или несколько соединений, таких как лигносульфонат натрия, продукт конденсации алкилнафталинсульфоната, блок-сополимер этиленоксида и пропиленоксида, тристирилфенолэтоксилаты, стирол-акриловый сополимер и соответствующие модификации, сополимер простого метилвинилового эфира и сложного полуэфира малеинового ангидрида, поливинилпирролидон и сополимер поливинилпирролидона. Диспергирующее вещество, используемое в композициях и способах, которые описаны в настоящем документе, может составлять от приблизительно 0,1 мас.% до приблизительно 10 мас.% и предпочтительно от приблизительно 0,5 мас.% до приблизительно 5 мас.% по отношению к суммарной массе композиции фунгицида EBDC.
Инертные составляющие ингредиенты, используемые в композициях и способах, которые описаны в настоящем документе, могут включать один или несколько веществ, таких как носители, смачивающие вещества, наполнители, диспергирующие вещества, стабилизаторы, модификаторы реологических свойств, снижающие температуру замерзания вещества, противомикробные вещества, ингибиторы кристаллизации, вода и другие подходящие компоненты, известный в технике.
Описанные композиции можно изготавливать, надлежащим образом диспергируя в воде имеющие соответствующие размеры частицы компонентов описанных композиций и затем высушивая полученную в результате дисперсию, например, посредством распылительной сушки, чтобы получился сухой смачиваемый порошок. Высушивание можно обеспечивать, осуществляя распылительную сушку, высушивание в барабане или другие способы, которые известны специалистам в данной области техники. Сухой смачиваемый порошок можно затем перерабатывать, получая композиции других типов, такие как диспергируемые гранулы (DG), используя известные способы.
Описанные композиции можно использовать для борьбы с болезнями, которые вызывают грибковые патогены у разнообразных сельскохозяйственных и декоративных растений, как описывают M. Ladovica и др. в статье «Манкоцеб: прошлое, настоящее и будущее», Plant Disease (Болезни растений), 2010 г., т. 94, №9, с. 1076-1087, которая определенно включается в настоящий документ посредством ссылки.
Эффективное количество описанных композиций для использования в целях лечения или профилактики развития болезней растений часто определяют, например, типы растений, стадии роста растений, суровые условия окружающей среды, грибковые патогены и условия применения. Как правило, с растением, для которого требуется профилактика, лечение или устранение грибковых болезней, приводится в контакт эффективное количество одного или нескольких подходящих фунгицидов, разбавленных носителем, таким как вода, до концентрации одного или нескольких фунгицидов, составляющей приблизительно от 1 до 40000 частей на миллион, предпочтительно приблизительно от 10 до 20000 частей на миллион. Этот контакт можно осуществлять любым эффективным образом.
Например, любые части растения, например, листья, цветки и стебли, могут вступать в контакт с композицией согласно настоящему изобретению, содержащей модулирующий образование EBIS полимер в смеси с эффективными количествами фунгицида EBDC и необязательными фунгицидами, не представляющими собой EBDC. Авторы предусматривают, что такие композиции можно наносить на листья, цветки, плоды и/или стебли растений, и что в разнообразных случаях они могут также оказаться эффективными для усиления борьбы с болезнями растений, когда они наносятся на семена, корни и/или клубни или, в общем, ризосферу, в которой развивается растение.
Композиции, описанные в настоящем документе, могут необязательно содержать один или несколько фунгицидов, не представляющий собой EBDC. Такие композиции могут содержать, по отношению к суммарной масса композиции, от 10 до 90 мас.% одного или нескольких фунгицидов, не представляющий собой EBDC, от 1 до 20 мас.% одного или нескольких модулирующих образование EBIS полимеров и от 1 до 90 мас.% одного или нескольких инертных ингредиентов композиции, таких как, например, одно или несколько диспергирующих веществ.
Подходящие фунгициды, не представляющие собой EBDC, для использования в составе описанных композиций могут представлять собой гидроксид меди, оксихлорид меди или бордоская жидкость (смесь равных количеств сульфата меди и оксида кальция); фталимидные фунгициды, такие как каптан или фолпет; амисулбром; стробилурины, такие как азоксистробин, трифлоксистробин, пикоксистробин, крезоксим-метил, пираклостробин, флуоксастробин и другие; фунгициды – ингибиторы сукцинатдегидрогеназы (SDHI), такие как боскалид, биксафен, флуопирам, изопиразам, пентиопирад, флуксапироксад, бензовиндифлупир, пенфлуфен, седаксан и другие; фамоксадон; фенамидон; металаксил; мефеноксам; беналаксил; цимоксанил; пропамокарб; диметоморф; флуморф; мандипропамид; ипроваликарб; бентиаваликарб-изопропил; валифенал, валифенат; зоксамид; этабоксам; циазофамид; флуопиколид; флуазинам; хлорталонил; дитианон; фозетил-AL, фосфористая кислота; толилфлуанид, аминосульфоны, такие как 4-фторфенил (1S)-1-({[(1R,S)-(4-цианофенил)этил]сульфонил}метил)-пропилкарбамат, оксатиапипролин, или триазолопиримидиновые соединения, такие как аметокрадин. Фунгициды, не представляющий собой EBDC, можно вводить в матрицу, содержащую фунгицид EBDC и модулирующий образование EBIS полимер, или, в качестве альтернативы, их можно изготавливать в форме разбавленных смесей для опрыскивания посредством смешивания в резервуаре, добавляя фунгицид EBDC и модулирующий образование EBIS полимер, или их можно применять отдельно в ходе последующих нанесений путем опрыскивания.
Композиции, которые описаны в настоящем документе, можно наносить на листья растений или почву или область, прилегающую к растению. Кроме того, описанные композиции можно смешивать или использовать с любым сочетанием сельскохозяйственных активных ингредиентов, такие как гербициды, инсектициды, бактерициды, нематоциды, митициды, биоциды, термитициды, родентициды, моллюскициды, артроподициды, зооспорные аттрактанты, удобрения, регуляторы роста и феромоны.
ПРИМЕРЫ
Изготовление представительных композиций
Композиции 1, 2 и 3 (таблица 1) изготавливали, смешивая порошкообразный манкоцеб технической чистоты от компании Dow AgroSciences (Индианаполис, штат Индиана, США) и водный раствор, содержащий лигносульфонат натрия и поливиниловый спирт Celvol 540 от компании Sekisui Chemical Co. Ltd. (Осака, Япония).
Полученную в результате суспензию, содержащую от 20 до 40% твердой фазы, затем подвергали распылительной сушке, используя лабораторную распылительную сушилку BUCHI или экспериментальный распылитель Niro, и получали смачиваемые порошки, в частицах которых манкоцеб был покрыт поливиниловым спиртом. Температура на впуске составляла 140°C, и скорость потока составляла 300 мл/ч для лабораторного устройства. Температура на впуске составляла 160°C, и скорость потока составляла от 2 до 3 л/ч для экспериментального устройства.
Таблица 1
Экспериментальные композиции, содержащие манкоцеб и модулирующий образование EBIS полимер
Композиция 1
Композиция 2
Композиция 3
Компонент
мас.%
мас.%
мас.%
Манкоцеб технической чистоты*
96,2
94,7
91,8
Поливиниловый спирт Celvol 540
0,5
2,0
5,0
Добавленный лигносульфонат натрия
3,3
3,3
3,2
*Манкоцеб технической чистоты содержит 80% манкоцеба
Профиль высвобождения EBIS (товарный стандартный продукт Dithane WP) для трех перечисленных выше композиций определяли в воде, изготавливая суспензию каждой композиции. Dithane WP от компании Dow AgroSciences (Индианаполис, штат Индиана, США) не содержал модулирующий образование EBIS полимер и служил в качестве контрольного образца. Эквивалентное количество каждой композиции взвешивали и добавляли в 50 мл пропущенной через фильтр MilliQ воды, через которую предварительно барботировали воздух в течение 30 минут, получая суспензию, содержащую манкоцеб в концентрации 6,66 мг/мл. После этого аликвоту 1,5 мл (эквивалент 10 мг манкоцеба) вводили внутрь быстровращающегося диализатора с камерой объемом 1,5 мл от компании Harvard Apparatus (номер по каталогу 74-0505), и камеру закрывали. Наконец, быстровращающийся диализатор помещали в колбу Эрленмейера (Erlenmeyer), содержащую 1 л воды, через которую предварительно барботировали воздух в течение 30 минут. Быстровращающийся диализатор находился в условиях непрерывного перемешивания в течение всего периода эксперимента. Аликвоты объемом 1 мл отбирали с течением времени и переносили в ампулы автоматического пробоотборника для анализа EBIS методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ).
Количественное определение EBIS осуществляли методом внешнего стандарта, используя свежеприготовленный сравнительный стандартный раствор EBIS в качестве внешнего стандарт. Используя концентрированный стандартный раствор, содержащий 6500 нг/мл EBIS, изготавливали четыре рабочих стандартных растворов последовательным разбавлением водой, покрывая интервал концентраций от 50 до 1625 нг/мл. Эти четыре рабочих стандартных раствора анализировали методом ВЭЖХ.
Анализ методом ВЭЖХ осуществляли, используя хроматографическую систему ВЭЖХ Agilent 1100, включающую насос, детектор ультрафиолетового (УФ) излучения и автоматический пробоотборник; аналитическую колонку Phenomenex Luna C18 диаметром 4,6 мм и длиной 250 мм, содержащую частицы размером 5 мкм; температура колонки составляла 25°C; подвижная фаза представляла собой смесь воды, ацетонитрила и метанола в объемном соотношении 37:30:33; впрыскиваемый объем составлял 5 мкл; скорость потока составляла 1,0 мл/мин; длина волны составляла 232 нм; и систему сбора данных с интегратором Agilent EZ Chrom Elite.
Как представлено на фиг. 1, в случае контрольного стандартного раствора Dithane WP (80 мас.% манкоцеба) EBIS быстро высвобождался и достигал максимума приблизительно через 170 ч, и после этого происходило снижение его уровня. Через 360 ч обнаружение EBIS становилось невозможным. Композиция 1, содержащая 0,5% Celvol 540, проявляла высвобождение EBIS, начинающееся приблизительно в такое же время, как в случае Dithane WP. Задержка высвобождения EBIS не наблюдалась, но максимальные уровни концентрации EBIS не достигались ранее чем через 270 ч. Хотя в случае композиции 1 максимальная концентрация EBIS не достигалась менее чем приблизительно на 100 ч позже, чем в случае контрольной композиции, здесь также наблюдалось быстрое образование EBIS. Приблизительно через 360 ч обнаружение EBIS становилось невозможным. Композиции 2 и 3 содержали 2% и 5% Celvol 540, соответственно, и проявляли значительную задержку высвобождения EBIS. Высвобождение EBIS начиналось приблизительно через 120 ч. Вода и кислород должны диффундировать через слой поливинилового спирта (PVA), чтобы с ними вступил в реакцию манкоцеб, и образующийся EBIS должен диффундировать из слоя PVA и подвергнуться разложению. Баланс хорошо сохранялся в течение 650 ч в форме плато. Фиг. 1 представляет график, иллюстрирующий профили высвобождения EBIS для различных содержащих манкоцеб композиций в воде.
Полупериод высвобождения EBIS τ (ч) и константа скорости высвобождения EBIS k вычислены по экспериментальным измерениям и представлены в таблице 2. По сравнению с контрольной композицией, в которой не содержится модулирующий образование EBIS полимер, у исследуемых композиций полупериод высвобождения увеличивается в 4 раза при концентрации модулирующего образование EBIS полимера, составляющей 0,5%, в 14 раз при концентрации модулирующего образование EBIS полимера, составляющей 2,0%, и в 39 раз при концентрации модулирующего образование EBIS полимера, составляющей 5,0%.
Таблица 2
Полупериод высвобождения EBIS τ и константа скорости высвобождения EBIS k для Dithane WPи исследуемых композиций 1, 2 и 3
Полупериод высвобождения EBIS<sup>a</sup>
Константа скорости высвобождения
Композиция
PVA%
τ (ч)
k=ln2/τ
Dithane WP
0
21,821
0,031765
1
0,5
86,31415
0,008031
2
2
303,9514
0,00228
3
5
847,936
0,000817
<sup>a </sup>Продолжительность времени, в течение которого остается половина суммарного теоретического количества EBIS, подлежащего высвобождению из частицы EBDC в предположении о том, что весь EBDC, в конечном счете, превращается в EBIS
В качестве меры пролонгированного высвобождения EBIS вычисляли продолжительность присутствия (ч) в случае высвобождения 95% теоретического максимального количества EBIS с использованием способов моделирования, известных специалистам в данной области техники. Значения продолжительности присутствия представлены в таблице 3.
Таблица 3
Продолжительность присутствия EBIS (ч) для Dithane WP и композиций 1, 2 и 3
Композиция
PVA%
Продолжительность присутствия (ч) в случае высвобождения 95% количества EBIS
Коэффициент увеличения продолжительности присутствия
Dithane WP
0
70
1
1
0,5
110
1,6
2
2
198
2,8
3
5
350
5
В следующем примере композицию, содержащую манкоцеб и модулирующий образование EBIS полимер (Celvol 540) исследовали в экспериментах в оранжерее и камере для роста в целях оценки борьбы с болезнями растений.
Две содержащие манкоцеб композиции сначала помещали в условия высокой влажности, а затем проводили биоанализ, используя Pseudoperonospora cubensis (PSPECU), обычный возбудитель ложномучнистой росы огурцов. Исследуемые композиции манкоцеба представляли собой (1) Dithane WP и (2) композиция 2 (манкоцеб в сочетании с 2% модулирующего образование EBIS полимера). Композиция Dithane WP, в которой не содержится модулирующий образование EBIS полимер, таким образом, служила в качестве контрольного образца.
Огурцы (гибрид №901261 от скрещивания Cucumis sativus и кустового огурца для соления) выращивали из семян в горшках, имеющих размеры 5 см × 5 см, содержащих среду для выращивания MetroMixTM от компании Scotts (Мэрисвиль, штат Огайо, США). Растения выращивали в оранжерее с дополнительными источниками света, которые обеспечивали освещение в течение 14 часов в сутки, при температуре от 20 до 26°C. Рост здоровых растений поддерживали посредством регулярного применения разбавленного раствора жидкого удобрения, содержащего полный набор питательных веществ. Когда растения находились на стадии от 2 до 4 настоящих листьев, выбирали растения одинаковой высоты для обработки путем опрыскивания и обрезали до одного настоящего листа.
Растворы для опрыскивания последовательно разбавляли в два раза водой, получая концентрации активного ингредиента, составляющие 400, 200, 100, 50 и 25 частей на миллион. Разбавленные растворы для опрыскивания наносили на поверхность огурцов, используя грунтовый опрыскиватель, оборудованный опрыскивающими системами 8003E с плоскими веерными соплами, предназначенными для подачи 400 л/гектар. Все операции повторяли 4 раза. Использовали отдельный поддон для каждого сочетания концентрации и типа композиции. После опрыскивания обработанные проростки разделяли на две группы, которые помещали в условия различной влажности, а затем инокулировали грибы. После нанесения композиций растения выдерживали досуха, а затем переносили в оранжерею и выдерживали в условиях высокой влажности в течение четырех суток. Условия высокой влажности воздуха создавали, помещая исследуемые растения под полупрозрачный пластмассовый колпак на тележке в оранжерее. Воду добавляли в тележки так, что ее глубина составляла приблизительно 1 см, создавая под колпаком условия высокий влажности. Утром первого дня производили обработку, затем выдерживали досуха и помещали в оранжерею в условия высокой влажности до утра пятого дня, когда растения инокулировали. В течение исследования записывали уровни температуры и влажности. Температура в оранжерее составляла от 20°C ночью до 30°C днем. Относительная влажность в тележках под колпаком составляла от 86 до 98%. В дневное время (от 08:00 до 20:00) средняя относительная влажность составляла 86%, а в ночное время (от 20:00 до 08:00) средняя влажность составляла 95%.
После инкубации в условиях высокой влажности исследуемые растения затем инокулировали, используя спорангии грибов Pseudoperonospora cubensis (PSPECU) при концентрации от 60000 до 80000 спорангиев на 1 мл. Инокулированные растения переносили в темную росяную камеру с температурой 22°C. После 22 часов выдерживания в росяной камере растения инкубировали в освещенном помещении для роста в условиях освещения в течение 14 часов в сутки при температуре 20°C. Развитие болезни оценивали через 5-6 суток, когда становились четко выраженными симптомы у необработанных контрольных растений. Производили визуальную оценку процентной площади поверхности инфицированных листьев. Результаты представлены в таблице 4, где степень болезни показана в процентах в зависимости от концентрации.
Таблица 4
Влияние продолжительного воздействия высокой влажности на эффективность Dithane WP и композиции 2 в отношении PSPECU через 4 суток после инокуляции. Данные представляют процентную степень болезни
Концентрация активного ингредиента (манкоцеб), частей на миллион
Dithane WP
Композиция 2
400
1
1
200
6
2
100
27
3
50
56
21
25
93
81
Хотя настоящее изобретение было описано по отношению к ограниченному числу вариантов осуществления, особые отличительные характеристики одного варианта осуществления не следует приписывать другим вариантам осуществления настоящего изобретения. Никакой отдельный вариант осуществления не представляет все аспекты настоящего изобретения. Согласно некоторым вариантам осуществления, композиции или способы могут включать многочисленные соединения или стадии, которые не упоминаются в настоящем документе. Согласно другим вариантам осуществления, композиции или способы не включают или практически не включают никакие соединения или стадии, которые не упоминаются в настоящем документе. Существуют видоизменения и модификации описанных вариантов осуществления. Наконец, любое число, описанное в настоящем документе, следует истолковывать как приблизительное, независимо от того, что при описании этого числа используется или не используется слово «около» или «приблизительно». Данные варианты осуществления и пункты прилагаемой формулы изобретения распространяются на все такие модификации и видоизменения, которые находятся в пределах объема настоящего изобретения.