杀植物病原微生物组合物,其制备方法及应用的制作方法

专利名称：杀植物病原微生物组合物,其制备方法及应用的制作方法
技术领域：
本发明总地涉及一种新的杀微生物组合物，特别是涉及以卤素取代的异氰尿酸衍生物为基本活性成分的杀微生物组合物，其制备方法及该组合物在防治植物，特别是农作物、蔬菜、林木、果树及观赏植物的植株和其种子或果实因细菌、真菌或病毒等病原微生物引起的各种植物病害中的应用。
早在本世纪六十年代，人们就已经知道单一或多个氯原子取代的氰尿酸及其盐，可在适当条件下(如在与水接触后)释放出活性氯，以发挥杀菌和抑菌活性，用于水体、环境和器皿的消毒，即所谓活性氯释放型消毒剂。此后一些专利文献相继公开了许多涉及以二氯代或三氯代异氰尿酸为活性成分，并加入各种其他辅助成分的组合物，以改善主化合物的溶解度、提高溶解速度及改善储存稳定性的方法。例如，这些辅助成分包括增加氯代异氰尿酸溶解性的碱金属碳酸氢盐(美国专利4,389,318)；碱土金属溶解促进添加剂(美国专利4,498,921)；作为螯合剂的Na2HPO4和作为泡腾剂的NaHCO3(美国专利3,276,726)；用于增加储存稳定性的硫酸铝(美国专利5,021,186)、和低熔点石腊(英国专利GB2143251A)以及适当的稳定剂(滑石粉)和促溶剂(NaHCO3+硼酸)(中国专利申请CN86104098A)。日本专利JP85021967公开一种将二氯代和三氯代异氰尿酸盐与硫酸钠或NaCl混合而成的有即时长效作用的杀菌剂；日本专利JP93087042公开了一种将三氯代异氰尿酸与亲水己二酸或苯甲酸及亲水硫酸钾或琥珀酸混合制成的杀菌清洁剂片剂。再者，美国专利5,128,342公开了一种干燥粉末形式的、可长时间稳定储存的抗微生物组合物，该组合物包含氯代异氰尿酸或其盐、氟化阴离子表面活性剂(全氟烷基过羧酸铵)、碳酸氢钾及磷酸氢钾。
总地说来，氯代异氰尿酸是一类含有活性氯的1，3，5-三氯(或1，3-二氯)-S-三嗪、2，4，6-三酮化合物，这些化合物在遇湿条件下分解并释放出活性氯，因而可作为消毒剂用于水体(特别是污水)、卫生洁具等的消毒。但这些化合物也存在稳定性差、所释出的活性氯易于在水中产生三氯甲烷等有害物质的问题。
80年代中期，人们在深入研究这类杀微生物化合物时发现，溴消毒剂在水中的化学性状与氯基本相似，并且在水中基本上以次溴酸(HOBr)的形式存在。溴的杀灭细菌、病毒、芽胞作用比氯更强(参见蒋广波主编，灭菌，消毒，防腐，保藏，人民卫生出版社1986年版，第310-316页)。研究发现，如用溴代替二氯代异氰尿酸1，3位上的一个或两个氯原子可得到氯溴或二溴异氰尿酸，特别是氯溴异氰尿酸(RHBrCl)。氯溴异氰尿酸在遇湿后分解生成次溴酸，从而发挥比单独溴和氯更强(约强3-4倍)的杀微生物效果。有人曾证明浓度为50mg/L的氯溴异氰尿酸可完全杀死固体物表面污染的大肠杆菌噬菌体f2，并可杀灭血清中的乙型肝炎病毒(HBV)。浓度约1,000mg/L可完全杀灭蜡状杆菌芽孢(葛炽义，消毒与灭菌，4,216,1986)。研究进一步显示，氯溴异氰尿酸在高浓度下未见致突变作用，其LD50值明显大于二氯异氰尿酸钠，而且也未见慢性毒性(参见葛炽义，环境与健康杂志，4,7,1985)。
基于上述研究结果，有人利用氯溴异氰尿酸作为主要活性成分，制备具有广谱杀微生物作用的消毒剂，例如由军事医学科学院和金珠应用化学研究所共同开发的具有杀HBV作用的所谓“CB”消毒剂(内部资料)。另外，中国专利93102874(公告号1079609)公开了专门用于生姜，杀灭姜黄单孢菌(Xanthomonas zingiberi)的杀菌组合物，该组合物由三氯异氰尿酸、三十烷醇(作为植物激素)，硝基苯酚钠(作为载体)和水组成。然而，所有现有技术中均未见有关使用卤代异氰尿酸，特别是氯溴异氰尿酸作为用于植物的杀微生物剂的报导。
本发明人自八十年代期以来便一直从事氰尿酸衍生物的化学合成及其杀微生物效果的研究。发明人惊奇地发现，以预合成的氯化溴(BrCl)与氰尿酸在低温条件下进行缩合反应，并使Br+和Cl-分别取代氰尿酸1、3位上的H原子制得的氯溴异氰尿酸不仅在用于水体、环境和生活用品表面消毒时，比二氯异氰尿酸有更强的杀菌效果，而且将其水成悬浮液喷洒于植物表面上时，可有效地杀死植物茎、叶表面上的病原微生物。基于这一发现，本发明人进一步研究并配制了以卤代异氰尿酸，特别是氯溴异氰尿酸为基本活性成分的杀植物病原微生物制剂，并对其抗微生物谱、储存稳定性、对人体和植物的安全性、使用浓度及可能的作用机理进行了广泛地研究，从而完成了本发明。
因此，本发明的一个目的是提供一种杀植物病原微生物组合物，该组合物基本上由至少一种卤素取代的异氰尿酸，至少一种碱土金属磷酸盐、至少一种非离子表面活性剂，以及适当的载体或赋形剂和/或其他辅助成分组成。
根据本发明的这一目的，其中所说的组合物中异氰尿酸卤化衍生物含量为15至55％(W/W)，碱土金属磷酸盐含量为5％至20％，阴离子表面活性剂含量为5％至15％，其余为常规载体或赋形剂或碱金属氢氯化合物。
根据本发明这一目的的优选实施方案，其中所说的卤素取代的异氰尿酸衍生物选自二氯异氰尿酸、三氯异氰尿酸，氯溴异氰尿酸和氯氟异氰尿酸，但其中特别优选的是氯溴异氰尿酸。
根据本发明这一目的的优选实施方案，其中所说的碱土金属磷酸盐选自磷酸钾、磷酸氢钾、磷酸二氢钾、磷酸钠、磷酸氢二钠和磷酸二氢钠，但特别优选的是磷酸二氢钾和磷酸三钾。
根据本发明这一目的优选实施方案，其中所说的非离子表面活性剂选自茶皂素、单核芳族磺酸高级烷基酯、烯烃磺酸酯、高级醇的磺酸酯、脂肪酸单或二甘油硫酸酯、聚醚硫酸烷基酯、甘油醚磺酸高级烷基酯、烷基磺酸酯、烷基芳基磺酸酸、烷基硫酸酯，但其中特别优选的是茶皂素和十二烷基磺酸钠。
根据本发明这一目的一个实施方案，所说的组合物还可含有一种或多种与卤代异氰尿酸衍生物有相似或协同作用的其他杀植物微生物化合物或它们的混合物。
本发明的另一个目的是提供制备上述杀植物病原微生物组合物的方法，该方法包括将已研磨成精细粉末的一种或多种碱土金属磷酸盐引入带有搅拌装置的容器内，并充分搅拌混合，然后引入卤化异氰尿酸和非离子表面活性剂，及其他必要的辅助成分。
本发明的再一个目的是提供上述杀植物病原微生物组合物在预防和治疗植物因细菌、真菌及病毒引起的病害中的应用。根据本发明的这一目的，其中所说的植物包括单子叶和双子叶农作物、蔬菜、林木、果树和观赏植物的成熟植株、籽苗、种子及其果实。
本发明涉及一种杀植物病原微生物组合物，该组合物含有至少一种作为基本活性成分的卤素取代的异氰尿酸、至少一种作为植物抗病诱导剂和缓冲剂的碱土金属磷酸盐、至少一种非离子表面活性剂，以及适当的农药上可接受的载体或赋形剂。根据本发明的实施方案，用于本发明组合物中的基本杀病原微生物活性成分是具有下列结构通式(1)的卤原子取代的异氰尿酸衍生物
其中R1和R2各自是Cl、Br，当R1和R2中的一个是卤原子的时，另一个可以是H、Cl、Br或烷氧基、卤代烷氧基。
根据本发明的优选实施方案，当上列结构式中R1和R2中的一个是氯时，另一个是溴或氟。
在高湿度条件下，具有上示结构式(1)的卤代异氰尿酸受到水解，逐渐释放出活性氯和/或溴，并分别以次氯酸(HOCl)和次溴酸(HOBr)的形式存在。在含水环境下，次氯酸和次溴酸具有很强的氧化和漂白性质。它们的化学性质很不稳定，但在氰尿酸缩合的情况下，可与之反应并生成化学性质很稳定的二氯、三氯或溴氯异氰尿酸。这些酸都具有很强的氧化能力，并借以发挥其抗微生物作用。实验结果表明，在含水环境下，HOBr比HOCl的杀微生物能力大约高4倍。
就本发明的杀植物病原微生物组合物中的基本活性成分来说，有代表性的和优选的卤代异氰尿酸是氯溴异氰尿酸。我们的实验研究表明，当将含此活性成分的组合物水溶液喷施于植株叶、茎表面上时，其可释放出以HOBr和HOCl形式存在的活性氯和溴，并可与组合物中的碱金属盐协同作用，从而在局部发挥直接杀灭植物病原微生物的作用。此外，所说的化合物还可能通过内吸作用进入植株组织内，影响植物的某些结构成分和酶活性，以达到抑制病状或延缓病害发展的作用。在化合物释放出Br和Cl之后，留下的均三嗪(ADHL)或三嗪二酮(DHT)母体环结构同样具有很强的杀微生物，特别是杀病毒活性。G.Schuster曾报导DHT和ADHL对马铃薯X病毒(PUX)、马铃薯Y病毒(DVY)及烟草花叶病毒(TMV)具有明显的杀伤效果。因此，作为本发明杀植物病原微生物组合物的基本活性成分，氯溴异氰尿酸的生物学作用是双重的，即一方面其可在植物局部遇湿后以次氯酸和次溴酸的形式释放出活性氯化溴，直接杀灭植物表面和浅表组织中的病原微生物；另一方面，分子的母体环结构均三嗪和三嗪二酮可通过内吸作用，在植株上远离施药部位发挥阻止细菌、病毒等病原微生物分裂和增殖的作用。另外，均三嗪作为另一种类型的除草剂，是本领域技术人员已知的。
可按照化学合成技术领域中已知的方法制备用于本发明组合物中的杀微生物活性成分氯溴异氰尿酸。简单地说，该方法包括首先以溴素和浓盐酸为原料，在低温度(0-3℃)下反应，并向反应混合物中通入氯气，待溴素完成溶解后，得到其中氯化溴含量至少为40-45％(W/V)的反应混合物。然后将该反应混合物滴加到氰尿酸的强碱(NaOH)溶液中、于降低的温度下充分反应(至少90分钟)后，离心收集所得到的沉淀物，并干燥后得到氯溴异尿酸的白色微晶体。
在本发明的杀植物病原微生物组合物中，可以以氯代或氯溴代异氰尿酸作为单一活性成分，但为了减少异氰尿酸衍生物的用量并改善杀微生物效果，最好在所说的组合物中加入一种或多种作为植物抗病诱导剂的碱土金属或碱金属磷酸盐，特别是碱土金属磷酸盐。
早在本世纪初，人们就已发现许多生物因子(如细菌、病毒、真菌及其代谢物)、物理因子(如机械损伤、电磁和幅射处理)，以及化学因子等都可诱导植物的抗病反应，即这些因子可使植物产生所谓诱导的系统抗性(Induced Systemie Resistance，ISR)。一般说来，植物抗病诱导剂对病原菌没有选择压力和直接杀伤作用，因此不存在抗药性问题。植物抗病诱导剂对植物病害的防治作用是通过增强植物的抗病性实现的，因而可用于防治由细菌、真菌和病毒等多种病原微生物引起的病害；另外，由于抗病诱导剂是通过提高植物的抗病能力抵御病害的，所以这些因子对非致病性微生物，例如腐生菌、拮抗菌等基本上没有影响，从而更有利于减少环境污染并维持生态平衡；最后，抗病诱导剂激活的植物抗病反应类似于使植物成为新的抗病品种，所以可使植物免于遭受多种次要病害的侵染。
有多种不同类型的植物抗病诱导剂可供选择使用。本发明人充分考虑了化合物的毒性，与主要组分的协同作用和可能积极效果，以及使用目的和施用方式及与成本等因素，对二氯异烟酸、乙膦铝、水杨酸、茉莉酸、碱土金属磷酸盐等化合物的使用效果进行了反复实验筛选，最后决定采用碱土金属磷酸盐作为用于本发明组合物的抗病诱导剂。这些化合物包括但不只限于K3RO4、KH2PO4、Na3PO4、NaH2PO4、Na2HPO4，但其中优选的是磷酸钾盐，特别是KH2PO4。以前的实验显示，将这些化合物的水溶液喷施于农作物或蔬菜叶片上，其在局部造成坏死斑的同时，可诱导植物体内过氧化物酶和几丁质酶活性升高，从而赋予植物以一般性抗病原微生物抗性。本发明人的实验则进一步证明，联合使用氯溴异氰尿酸和K2PO4，所得混合物的体内和体外杀微生物效果比单独使用氯溴异氰尿酸(50％(W/W)可湿性粉末)约高20％，而且所得混合物的储存稳定性和溶解度也得到一定程度的改善。
根据本发明的一个优选实施方案，较好使用摩尔比为1∶1的磷酸钾(K3PO4)和磷酸二氢钾(K2PO4)的混合物作为植物抗病诱导剂。该混合物亦可作为水溶性粉剂组合物的载体，并在溶解状态下在所得溶液中发挥一定的PH缓冲作用。
已经知道，在活性氯释放化合物中混入有机表面活性剂，特别是水溶性阴离子表面活性剂，不仅可提高基本活性成分的分散度和润湿性，并起到乳化作用，而且还可以有效地增强所得活性氯释放化合物的消毒能力(参见美国专利5.128,342，说明书第一栏)。本发明杀植物病原微生物组合物同样也加有适当表面活性剂。用于本发明组合物中的表面活性剂可以是非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂。常用的非离子表面活性剂包括有多元醇部分脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯烷基化酚醚等。常用的阴离子表面活性剂包括皂素如茶皂素、烷基磺酸钠、烷基芳基磺酸钠、高级烷基单核芳族磺酸酯如烷基基团中含有10-16个碳原子的烷基苯磺酸酯、羟基烷基磺酸酯、月桂基肌氨酸钠、烯烃磺酸酯、高级醇的磺酸酯、脂肪酸单或二甘油硫酸酯、聚醚硫酸烷基酯、甘油醚磺酸高级烷基酯及油酸酯等。根据在碱性条件下表面活性剂对主要活性成分氯溴异氰尿酸的悬浮率及润湿性的影响程度，本发明的组合物中特别优选的离子表面活性剂是非离子表面活性剂，特别是皂素例如茶皂素，和/或高级醇的硫酸酯例如十二烷基硫酸钠。它们在本发明组合物中的重量比例分别为0.5-2％和5-10％。
这里还应特别指出的是，作为本发明组合物中的表面活性剂组分，也可选用氟化的有机表面活性剂。氟化的有机表面活性剂是一类已知的化学个体，并可用氟取代表面活性剂分子中的全部或大部分有效的氢而制得。以前的研究已经证明，使用氟化的有机表面活性剂时，含活性卤原子(如氯原子)的化合物中的有效卤原子不能作用于氟化的有机表面活性剂，以形成稳定的组合物。另外，已发现用氟取代表面活性剂分子中的氢，可显著地改善所得表面活性剂的润湿、穿透和乳化性能，从而可大大减少表面活性剂的用量。如果使用氟化的表面活性剂，其在组合物中的浓度不应超过2％，否则将会降低所得组合物在较高温度下的储存稳定性。
适用于本发明组合物，特别是可溶性粉末形式的组合物中的载体或赋形剂包括但不只限于粘土、高岭土、硅藻土、磷灰石粉及滑石粉制成可溶性粉剂。当然，在有些情况下，也可用前述的植物抗病诱导剂磷酸钾盐作为粉剂或其他形式的固体组合物的载体或赋形剂，以有利于提高组合物的稳定性。
另外，可以在配制本发明的组合物时加入足够量的氯化钾，以便在加水或其他含水介质稀释组合物之后，用作为填充剂和增效剂。
可按照农药生产领域中已知的方法，并使用常规的辅助材料，将本发明的组合物制成可湿性粉剂、片剂、颗粒剂、胶囊剂或微囊剂，以及悬浮剂或脂质体包剂。但为了使用方便，最好是制成可溶性粉剂。
为了制备可溶性粉剂形式的本发明组合物，可以按照本领域已知的方法，将碱土金属磷酸盐、氰化钾及非离子表面活性剂按适当的重量比例依次加入转鼓式或叶轮式搅拌器内，以低转速搅拌混合均匀。然后加入新合成的卤代异氰尿酸，并可同时加入或不加入其他适当的辅助成分和载体或赋形剂，并继续混合搅拌适当的时间，直至充分混匀为止。整个混合配制过程最好在常温和低湿度环境下进行。本发明的杀植物病原微生物组合物配方的具体实例如下配方 组 分 重量比(％)1 氯溴异氰尿酸50(有效氯化溴28％)茶皂素 2磷酸氢二钾(K2HPO4) 482 氯溴异氰尿酸30(有效氯化溴18％)十二烷基硫酸钠 10磷酸二氢(KH2PO4) 20氯化钾(KOH) 15高岭土 25为杀植物病原微生物目的，一般可将本发明的组合物配制成卤代异氰尿酸含量为15-50％的粉剂。在使用50％氯溴异氰尿酸的情况下，组合物中可利用的活性氯化溴重量比约为28％。临使用时，可根据使用目的和实际需要，将分装好的可溶性粉剂悬浮或溶解于适当体积的水中，以稀释之。
在此活性化合物浓度和活性BrCl含量条件下，田间施用浓度约为0.5‰。每亩农田约施用30-60g上述粉剂。
本发明的杀植物病原微生物组合物可广泛用于杀灭或灭活侵染植物，特别是粮食和油料作物、蔬菜、果树、林木及观赏植物的包括细菌、真菌、霉菌、和病毒在内的各种病原微生物。这些病原微生物例如包括但不只限于水稻白叶斑菌、水稻细条斑菌、稻瘟菌、稻纹枯菌、青枯病菌、姜瘟菌、白菜软腐菌、小麦赤霉孢子、小麦条纹病菌、花生青枯菌、马铃薯X或Y病毒、烟草花叶病毒、柑桔溃疡病菌、香蕉叶斑病菌等。因此，作为举例说明，可用本发明的组合物防治的植物病害包括但不只限于水稻细菌性条纹斑病、白叶枯病、稻瘟病、恶苗病、小麦赤霉病、纹枯病；白菜软腐病、霜霉病、病毒病；黄瓜、西瓜、甜瓜等的霜霉病、枯萎病、角斑病、根腐病；番茄、花生和茄子疫病、茎基枯病、青枯病；辣椒和豆科植物的枯萎病、根腐病、病毒病；尘姜和马铃著等块根植物的姜瘟病、根腐病；柑桔、苹果、梨溃疡病、炭疽病、腐烂病、疮痂病、黑星病；棉花黄萎病、立枯病，以及烟草和茶叶病毒病。
为了使用方便和节约起见，通常可在植物病状出现时，即植物病害初发期将本发明组合物的50％粉剂组合物加1,000至2,000倍体积的水稀释后，用常规喷雾装置喷施于植物的叶、茎表面上，或农作物，或已采摘水果果实或蔬菜的表面上。一般施用一次，但也可根据病害程度以适当的间隔期追加施用1-2次。如用于浸渍作物种子，所用组合物水溶液的浓度一般为0.5-1‰(W/W)。
体外试验表明，本发明组合物的最低有效浓度为6.25-100ppm，作用时间为2-10分钟。因本发明的组合物中含有磷、钾化合物，并且卤代异氰尿酸的母体环结构(氰尿酸)可在一定条件下分解产生含氮物质，因此本发明的组合物还具有一定的肥效功能。
作为一种广谱消毒剂，本发明的组合物亦可有效地杀灭痢疾杆菌、金黄色葡萄杆菌、伤寒杆菌、大肠杆菌、腊样芽胞等，以及乙型肝炎病毒、轮状病毒、爱滋病毒、家畜口蹄疫病毒、鸡新城疫病毒和马立克病毒等病毒。因此，本发明的组合物还可作为通用消毒剂，用于消毒工业和生活污水及游泳池水体，工作和生活环境中的各种污染物、设施及用具等。比较实验表明，在用于这些目的时，本发明的杀病原微生物组合物在杀微生物效果上明显优于漂白粉、次氯酸钠、氨胺T及含二氯或三氯异氰尿酸的其他常规消毒剂。
我们使用SD大白鼠进行的体内(经口和经皮)毒理学检测结果显示，本发明组合物对大鼠的LD50值＞2,000mg/kg体重。常规对大耳白兔所作局部过敏和刺激实验未见可检出的阳性结果。
权利要求
1.一种杀植物病原微生物组合物，该组合物基本上由至少一种如结构式(I)所示的卤素取代的异氰尿酸衍生物，至少一种碱土金属磷酸盐、至少一种非离子表面活性剂，以及适当的载体或赋形剂和/或其他辅助成分组成。
2.根据权利要求1的组合物，其中所说的组合物中异氰尿酸卤代衍生物重量含量比为15％至55％，碱土金属磷酸盐为5％至20％，非离子表面活性剂为5％至15％，其余为其他常规辅助成分或赋形剂。
3.根据权利要求1的组合物，其中所说的组合物中作为基本活性成分的异氰尿酸卤代衍生物选自二氯异氰尿酸、三氯异氰尿酸、氯溴异氰尿酸、氯氟异氰尿酸。
4.根据权利要求3的组合物，其中所说的异氰尿酸卤代衍生物是氯溴异氰尿酸。
5.根据权利要求1的组合物，其中所说的组合物中作为植物抗病诱导剂的碱土金属磷酸盐选自磷酸钾、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、磷酸钠、磷酸氢二钠和磷酸三钠。
6.根据权利要求1的组合物，其中所说的组合物中的非离子表面活性剂选自茶皂素、单核芳族磺酸高级烷基酯、烯烃磺酸酯、高级醇的磺酸酯、脂肪酸单或二甘油硫酸酯、聚醚硫酸烷基酯、甘油醚磺酸高级烷基酯、烷基磺酸酯、烷基芳基磺酸酯和烷基硫酸酯。
7.根据权利要求1的组合物，其中所说的组合物还可含有一种或多种与卤代异氰尿酸衍生物有相似或协同作用的其他杀植物微生物化合物或它们的混合物。
8.制备根据权利要求1至7中任一项的杀植物病原微生物组合物的方法，该方法包括将已研磨成精细粉末的一种或两种碱土金属磷酸盐引入带有搅拌装置的容器内并充分搅拌混合，然后引入卤代异氰尿酸和非离子表面活性剂及其他必要的辅助成分，并进一步充分混匀之。
9.根据权利要求1至7中任何一项的组合物在预防和治疗植物因细菌、真菌、或病毒引起的植物病害中的应用。
10.根据权利要求9的应用，其中所说的植物包括单子叶和双子叶粮食或油料作物、蔬菜、林木、果树及观赏植物的成熟植株、籽苗、种子及其果实。
全文摘要
本发明提供了一种杀植物病原微生物组合物,该组合物基本上由至少一种卤代异氰尿酸、至少一种碱土金属磷酸盐、至少一种阴离子表面活性剂及其他适当的辅助成分组成。本发明还涉及所说组合物的制备方法及其在防治植物,特别是农作物、蔬菜、林木、果树及观赏植物的植株和其种子或果实因细菌、真菌和病毒等病原微生物引起的各种植物病害中的应用。
文档编号A01N59/26GK1190533SQ98101038
公开日1998年8月19日 申请日期1998年3月20日 优先权日1998年3月20日
发明者钱小刚 申请人:钱小刚