Способ получения средства защиты растений из хвои ели европейской (picea excelsa l.)

 

Описывается способ получения средств защиты растений из хвои Picea ехсеlsa L. , который включает экстракцию хвои этиловым спиртом, выделение из спиртового экстракта нейтральных веществ щелочным гидролизом, экстракцию их гексаном, хроматографию гексанового экстракта на колонке с силикагелем в системе гексан - 20%-ный диэтиловый эфир в гексане при соотношении массы нейтральных веществ, наносимых на колонку к массе силикагеля, равном 0,01-0,05, при этом сначала отбирают гексановую, затем гексаново-эфирную фракции, полученные фракции смешивают. Полученный продукт обладает одновременно инсектоакарицидной, фунгицидной, бактерицидной и рострегулирующей активностями. Технический результат - упрощение процесса. 3 табл.

Изобретение относится к области защиты растений от вредителей и болезней и может быть использовано в сельском хозяйстве.

На основе экстрактов растений, обладающих широким спектром активностей по отношению к сельскохозяйственным вредителям, уже создан ряд препаратов, используемых в защите растений. Наиболее широко изучены и применены в ряде стран биологически активные вещества из нима (Azadirachta indica), выделение которых предусматривает экстракцию различных частей растения. Экстракты семян нима были испытаны на 150 видах насекомых, 12 видах нематод, 9 видах грибов и оказались активными в отношении вредителей таких культур, как хлопок, сорго, маис, овощные культуры и вредители запаса. Экстракты различных частей нима, особенно семян, обладают пищевой детеррентностью, репелентностью, гормональным действием, стерилизующим и токсическим эффектом, активны против вредителей запаса, вирусов, гриба, бактерий; при этом всем не обладают фитотоксичностью, безопасны для человека и животных [Botanical pesticides: Indian scenario/ by R.P. Singh// Division of Entomology, Indian Agricuitural Research Institute, New Delhi. - 110012. - 1993. - 36 p.]. На основе биологически активных веществ, выделенных из этого растения, созданы препараты для борьбы с широким комплексом вредных объектов [Патент США N 4556562. - Larson R.O. - 1985].

Основным недостатком указанных способов получения средства защиты растений является то, что источником получения являются растения, относящиеся к тропической и субтропической флоре, что значительно ограничивает возможности использования этих способов.

Наиболее близким к предлагаемому способу по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является способ получения препарата Эксцельсин, предусматривающий экстракцию хвои или европейской (Picea eхсelsa L.) этиловым спиртом, выделение нейтральных веществ щелочным гидролизом, экстракцию иx гексаном, хроматографию гексанового экстракта на колонке с силикагелем в системе гексан-эфир с возрастающим содержанием эфира. Из 11 полученных фракций третья фракция, обладающая инсектицидной и фунгицидной активностями, составила основу препарата Эксцельсин. Одновременно была получена фракция, обладающая ярко выраженной бактерицидной активностью, из которой был получен препарат Игвал [Буров В.Н., Конюхов В.П., Тютерев С. Л. , Нестеренко С.А. Некоторые итоги и перспективы использования пестицидов растительного происхождения для защиты растений от вредных организмов. - Агрохимия. - 1995. - N 8. - С. 70 - 80].

Основным недостатком способа является то, что он дает возможность получения препараты лишь с достаточно узким спектром активностей, не обеспечивающих эффективную защиту растений при одновременном наличии разного вида поражений, что часто характерно для выращивания растений в защищенном грунте. Кроме того, способ трудоемок, требует больших количеств реактивов, адсорбента, времени.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в разработке способа получения средства защиты растений (СЗР) с широким спектром активностей из широко доступных источников сырья.

Технический результат, который может быть получен при использовании предлагаемого способа, заключается в получении средства защиты растений, обладающего одновременно инсектоакарицидной, фунгицидной, бактерицидной и рострегулирующей активностью, то есть комплексной активностью, а также в упрощении способа, снижении расхода реактивов, длительности и трудоемкости процесса.

Сущность изобретения заключается в том, что согласно способу получения средства защиты растений из хвои Picea excelsa L., включающего экстракцию хвои этиловым спиртом, выделение из спиртового экстракта нейтральных веществ щелочным гидролизом, экстракцию их гексаном, хроматографию гексанового экстракта на колонке с силикагелем в гексане и отбор фракций, отличающийся тем, что хроматографию ведут при соотношении массы нейтральных веществ, наносимых на колонку, к массе силикагеля, равном 0,01 - 0,05, в системе гексан - 20% диэтиловый эфир в гексане, отбирая сначала гексановую, затем гексано-эфирную фракции, полученные фракции смешивают.

Полученный продукт обладает одновременно инсектоакарицидной, фунгицидной, бактерицидной и рострегулирующей активностями.

Предлагаемый способ за счет проведения хроматографии в системе гексан - 20% диэтиловый эфир в гексане при соотношении массы нейтральных веществ к массе силикагеля 0,01 - 0,05 позволяет получить препарат с комплексной активностью и при этом сократить количество операций, количество времени, затрачиваемого на все операции, и использовать меньшее количество силикагеля и необходимых реактивов при достаточно удовлетворительном качестве разделения и высоком выходе продукта.

Проведение хроматографии при многоступенчатом изменении полярности системы практически не увеличивает выход продукта, но требует большего количества растворителей и замедляет процесс.

При низком соотношении М_нв/М_с (< 0,01) выход продукта очень низкий, а при М_нв/М_с = 0,005 выделение комплекса БАВ не происходит. Выход продукта снижается при соотношении М_нв/М_с более 0,05.

Полученный предлагаемым способом продукт содержит 6 основных компонентов в области Rf = 0,97 - 0,34 (по данным ТСХ на силикагеле в системе гексан-эфир (4:1)), относящихся к группе моно-, сескви- и дитерпентов.

Препарат представляет собой масло оранжевого цвета с температурой плавления 8^oC, температурой кипения 128^oC, плотностью 0,53 г/см³, массовой долей органических веществ - 80,62%. Препарату дано наименование Комплексный.

Препарат может применяться в сельском хозяйстве в виде 0,5% эмульсии в 0,05% растворе эмульгатора Tween-60.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Воздушносухие мелкие ветки и иглы хвои ели европейской измельчают и заливают этиловым спиртом в соотношении биомасса : экстрагент 1 : 10. Настаивают 3 суток. Раствор декантируют, растворитель отгоняют в вакууме и получают экстракт. Субстрат заливают отгоном, добавляя спирт так, чтобы субстрат был им покрыт, и настаивают снова. Экстрагируют до трех раз. После отгона растворителя получают густую темно-зеленую массу (объединенный из трех раз экстракт).

Из спиртового экстракта хвои ели получают нейтральное вещество по следующей схеме: к 100 г экстракта добавляют 100 мл этилового спирта и перемешивают до получения однородного раствора. К полученному раствору добавляют при перемешивании 200 мл гексана, перемешивание продолжают до получения однородной массы, к которой добавляют 250 мл 5% NaOH, и продолжают перемешивание при комнатной температуре до охлаждения реакционной смеси. Смесь экстрагируют гексаном 3х200 мл. Гексановые вытяжки объединяют, сушат над хлоридом кальция, растворитель отгоняют под вакуумом. Получают 12 г (12%) нейтральных веществ в виде коричневой сиропообразной массы.

5 г нейтральных веществ растворяют в небольшом количестве гексана и наносят на колонку (d = 7,5 см и h = 6,0 см) с 200 г силикагеля L 40/100; d/h = 1,25/1,0; M_нв/M_с = 0,025, где d - диаметр колонки, см; h - высота слоя силикагеля, см.

Элюируют, пропуская через колонку последовательно 300 мл гексана и 600 20% диэтилового эфира в гексане. Отбирают сначала гексановую, затем гексаново-эфирную фракции, фракции смешивают. В объединенной фракции определяют активности: инсектицидную (в отношении гороховой тли), акарицидную (в отношении паутинного клеща), фунгицидную (в отношении возбудителя мучнистой росы огурца) и бактерицидную (в отношении возбудителя мягкой гнили овощных). Наличие основных активных компонентов проверяли по ТСХ на силикагеле.

Полученная фракция активна против сосущих вредителей, мучнистой росы огурца и бактериального рака томата, в то время как известный аналог Эксцельсин активен в отношении сосущих и мучнистой росы и не активен в отношении бактериального рака томата (табл. 1). Активность полученного продукта в отношении бактериального рака томата превышала активность известного препарата с бактерицидной активностью Игвала почти в 2 раза (табл. 2). Биологическая активность полученного препарата в 1,3 - 1,8 раза превышала таковую у исходного спиртового экстракта. Кроме того, в отличие от исходного экстракта препарат обладал бактерицидной активностью (табл. 3).

Выход веществ с комплексной активностью составил 68% (3,4 г) от массы нейтральных веществ.

Пример 2. Способ осуществляют, как описано в примере 1, но используют колонку с d/h = 1,0/1,0; соотношение M_нв/M_с = 0,025. Хроматографию осуществляют в системе гексана - 5% диэтиловый эфир в гексане - 10% диэтиловый эфир в гексане - 20% диэтиловый эфир в гексане.

Выход веществ составил 70% при том же уровней активностей (табл. 1 и 2). Более постепенное увеличение полярности почти не увеличивает выход продукта, но значительно замедляет процесс.

Пример 3. Способ осуществляют, как в примере 1, но используют колонку с d/h = 1,0/3,0; соотношение M_нв/M_с = 0,0125.

Элюируют растворителями аналогично примеру 2. Выход составил 56% при том же уровне активностей (табл. 1 и 2), несмотря на увеличение количества сорбента.

Пример 4. Способ осуществляют, как в примере 1, но используют соотношение M_нв/M_с = 0,035, а хроматографию осуществляют в системе гексан - 20% диэтиловый эфир в гексане - эфир.

Выход веществ с комплексной активностью составил 58,7% от исходной массы нейтральных веществ.

Пример 5. Способ осуществляют, как в примере 2, но наносят на колонку 1,28 г нейтральных веществ, соотношение M_нв/M_с = 0,043.

Выход веществ с комплексной активностью составил 68% от исходной массы нейтральных веществ.

Пример 6. Способ осуществляют, как в примере 2, но используют колонку с d = 3,0 см и h = 3,0 см; d/h = 1,0/1,0; соотношение M_нв/M_с = 0,05. Хроматографию осуществляют в системе: гексан - 10% диэтиловый эфир в гексане - 20% диэтиловый эфир в гексане.

Выход веществ с комплексной активностью составил 70% от исходной массы нейтральных веществ. Постепенное изменение содержания эфира в системе очень мало увеличивает выход продукта, но требует использования большего количества реактивов и замедляет процесс.

Пример 7. Способ осуществляют, как в примере 2, но используют колонку, с d = 3,0 см и h = 3,0 см; d/h = 1,0/1,0; на колонку наносят 1,15 г нейтральных веществ; соотношение M_нв/M_с = 0,058. Хроматографию осуществляют в системе: гексан - 20% диэтиловый эфир в гексане.

Выход веществ с комплексной активностью составил 60,6% от исходной массы нейтральных веществ.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает получение средства защиты растений с широким спектром активностей, а также упростит способ за счет сокращения количества операций в 3 и соответственно сократит длительность процесса на 36% по сравнению с известным способом. Кроме того, снижаются расход реактивов и трудоемкость процесса.

Формула изобретения

Способ получения средства защиты растений из хвои ели европейской (Picea excelsa L.), включающий экстракцию хвои этиловым спиртом, выделение из спиртового экстракта нейтральных веществ щелочным гидролизом, экстракцию их гексаном, хроматографию гексанового экстракта на колонке с силикагелем в гексане и отбор фракций, отличающийся тем, что хроматографию ведут при соотношении массы нейтральных веществ, наносимых на колонку, к массе силикагеля, равном 0,01 - 0,05, в системе гексана - 20%-ный диэтиловый эфир в гексане, отбирая сначала гексановую, затем гексаново-эфирную фракции, полученные фракции смешивают.

РИСУНКИ

Рисунок 1