氟磺胺草醚的合成优化及控释农药的制备

作     者：王三艳 

作者单位：天津科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王美怡

授予年度：2022年

学科分类：090403[农学-农药学(可授农学、理学学位）] 09[农学] 0904[农学-植物保护] 

主      题：氟磺胺草醚 二氧化硅微球 合成优化 控制释放 

摘      要：氟磺胺草醚是大豆、花生田中常用的除草剂,尤其随着杂草抗药性的增加,氟磺胺草醚的使用量也不断增大。目前氟磺胺草醚的合成工艺主要以间羟基苯甲酸为原料,合成过程中有大量的废酸产生,且生产成本较高。本文以价格低廉的间甲苯酚为起始原料,对醚化、氧化、硝化与磺酰化等步骤进行了优化,在氧化的步骤选择了产生废酸较少的催化剂;对氟磺胺草醚的剂型进行了改进,制备了一种淀粉酶响应的氟磺胺草醚控释微球。以间甲苯酚为原料,对各步骤优化结果如下:在成盐过程中,选用甲苯为溶剂,m:m=1:2;醚化反应中,选用DMSO为溶剂,m:m=1:1,反应时间18h,反应温度140℃;氧化过程中,m:m≈1:8,n:n=1:2,浓硫酸与溴化钠混合溶液的滴加速度为5～8 s/d,反应时间14 h;硝化过程中,选用氯仿做溶剂,m:m=1:2,m:m=1:3,反应温度25～30℃,反应时间3 h;磺酰化过程中,m:m=1:1.5,反应时间3h。所有的中间体及目标产物均采用熔点、红外(FT-IR)及核磁共振氢谱(H NMR)进行了结构确证与表征。制备了氟磺胺草醚微球,利用扫描电子显微镜(SEM)、Nano-ZS 90 zeta、红外(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、热重(TGA)、紫外分光光度计(UV Scanning)等探讨了微球的表面形貌、粒径大小、电位、包封率与负载率。结果表明,微球粒径大约分布于5～10μm左右,为微米级微球;包封率为19.26%,负载率为35.67%。研究了氟磺胺草醚对淀粉酶的响应性能。当温度为25℃,p H为7,时间为160 h时,无淀粉酶存在下,氟磺胺草醚的累积释放率仅为20%;有淀粉酶存在时,微球的累积释放率可达94.3%。对氟磺胺草醚微球的控制释放动力学进行了研究,建立了Korsmeyer-Peppas模型,结果表明在淀粉酶的存在下,其释放指数在0.43与0.85之间,说明本文制备的氟磺胺草醚微球具有淀粉酶响应性。光解实验表明,与商品化的氟磺胺草醚相比,本文制备的氟磺胺草醚微球能有效防止光解。除草活性研究表明,当浓度为375 g/hm时,施用氟磺胺草醚微球12天对油菜和马齿苋的抑制率均达100%,与商品化氟磺胺草醚的除草活性相当。